四维斑点追踪显像技术在评价2型糖尿病患者早期左室收缩功能中的应用*

苏虹月, 刘雪玲△, 马振, 李荣, 连溯, 王金花, 赵华群

1广西中医药大学第一附属医院超声科(广西南宁 530023)； 2广西国际壮医医院超声科(广西南宁 530201)

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)是一种不断增长的全球流行病[1]。它已经成为我国人民健康的主要威胁之一[2]。心血管并发症是T2DM人群中发病率和病死率的主要原因。T2DM所导致的心脏结构和功能不协调被称为糖尿病性心肌病(diabetic cardiomyopathy，DMCM)，它的发展独立于高血压或冠状动脉疾病，其发病机制被认为是在 T2DM 发病后不久就已经开始的，因此强调了早期诊断的重要性[3]。斑点追踪显像技术目前广泛应用于各种亚临床心脏疾病的检测[4]。以往很多学者应用二维斑点追踪显像技术(two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI)来评价糖尿病患者的心肌功能[5-6]，但因其基于的是二维平面，存在斑点飞出现象，准确性和可重复性低。四维斑点追踪显像技术(four-dimensional speckle tracking imaging，4D-STI)是实时三维超声心动图与斑点追踪显像相结合的一项新技术，它可实时追踪心肌组织在不同方向的运动情况，克服了2D-STI单一切面无法全面检测心肌运动变化的不足，易于发现早期室壁运动异常，准确评估心肌整体与局部的收缩功能[7]。但目前应用4D-STI评价T2DM患者早期左室收缩功能的研究很少。因此，本研究尝试应用4D-STI分析早期糖尿病患者左室整体及各节段收缩功能，为早期发现左室心肌损伤提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 糖尿病组选取2018年11月至2019年12月我院确诊T2DM患者60例，男37例，女23例，年龄23～59岁；病程6个月至5年。所有患者常规超声心动图均未见异常或仅有左室舒张功能下降，左室射血分数(LVEF)≥55%，窦性心律。所有纳入对象，均在行超声心动图检查前后1个月内行冠状动脉造影排除冠状动脉粥样硬化性心脏病。排除明确诊断过肺心病、风湿性心脏病、各类心肌病、心律失常、高血压、先天性心脏病、近期有外伤及手术史、感染疾病史、贫血、甲状腺疾病等患者。对照组选取健康志愿者30例，男18例，女12例，年龄23～59岁，行常规超声心动图、心电图及实验室检查均未见异常。两组年龄、身高、体重、体质指数(BMI)、收缩压、舒张压、LVEF及血脂之间的差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。所有研究对象均签署了知情同意书。

表1 两组一般资料比较

1.2 仪器与方法 使用GE Vivid E95超声诊断仪， 探头采用M5sc(1～5 MHz)及4V(1～3 MHz)。所有研究对象均采取左侧卧位，平静呼吸，连接3导联同步心电图。先使用M5sc探头行常规二维超声心动图检查，测量LVEF。切换4V探头，于心尖四腔心切面进入实时三维超声模式，同步心电图调节至5个心动周期，采集图像并储存，在机进入4D Auto LVQ模式，系统自动识别并生成心尖四腔心、三腔心、两腔心及心尖短轴切面，于心尖四腔心、三腔心及两腔心切面确定二尖瓣环中点和心尖处内膜两点之间的连线，心尖短轴切面确定心尖半径，系统自动于这 4 个切面勾画出左室心内膜及心外膜曲线，经手动微调曲线使其与心内、外膜贴合后系统自动分析出左室整体纵向峰值应变(global longitudinal peak strain，GPSL)、左室整体圆周峰值应变(global circumferential peak strain，GPSC)、左室整体面积峰值应变(global area peak strain，GPSA)、左室整体径向峰值应变(global radial peak strain，GPSR)、左室整体扭转角度(global torsion angle，GTA)及各分节段牛眼图(图1～2)。所有图像由3人分别进行1次分析，最终数据取平均值。

1.3 实验室检查 所有糖尿病患者在行超声心动图检查前1周内空腹抽取静脉血，采用离子交换高压液相色谱法检测糖化血红蛋白(HbA1C)。

注：A：糖尿病组左室纵向峰值应变曲线及牛眼图；B：对照组左室纵向峰值应变曲线及牛眼图

2 结果

2.1 两组左室整体峰值应变比较 糖尿病组的GPSL、GPSC、GPSA、GPSR均低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，两组的GTA差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

2.2 两组左室各节段应变比较 (1)两组的纵向应变比较显示，糖尿病组在前壁基底段、前间隔基底段与对照组的差异无统计学意义(P>0.05)，其余节段均低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。(2)两组的圆周应变比较显示，糖尿病组在侧壁基底段、后间隔基底段、侧壁中间段、前壁心尖段、心尖部与对照组的差异无统计学意义(P>0.05)，其余节段均低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。(3)两组的面积应变比较显示，糖尿病组在侧壁基底段、后间隔基底段、心尖部与对照组的差异无统计学意义(P>0.05)，其余节段均低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。(4)两组的径向应变比较显示，糖尿病组在侧壁基底段、心尖部与对照组的差异无统计学意义(P>0.05)，其余节段均低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

注：A：糖尿病组左室径向峰值应变曲线及牛眼图；B：对照组左室径向峰值应变曲线及牛眼图

表2 两组左室整体峰值应变比较

表3 两组左室各节段应变比较

2.3 HbA1C与左室整体峰值应变的相关性分析 HbA1C与GPSL的绝对值(R=-0.79，P<0.01)、GPSA的绝对值(R=-0.45，P<0.01)、GPSR(R=-0.50，P<0.01)呈负相关。HbA1C与GPSC、GTA无明显相关性。

3 讨论

以往的研究表明，在没有冠状动脉疾病的情况下，糖尿病也会导致心力衰竭的发展[8-9]。即使在左室收缩功能正常的糖尿病患者中，心力衰竭的发生率也很高。因此，早期检测DMCM对于预防其未来发展为明显心力衰竭具有重要意义。常规超声心动图是诊断DMCM的基本技术，临床上常用LVEF来评估患者的左室收缩功能，但其对亚临床左室收缩功能障碍的诊断并不敏感[10]。以往研究发现，左心功能已有明显改变的糖尿病患者，他们的常规超声心动图检查结果仍为正常[11]。因此我们需要一项更为敏感的技术来更早地为临床提供准确的信息。

4D-STI又称实时三维斑点追踪显像技术，本研究应用4D-STI对早期T2DM患者的左室收缩功能进行分析。研究发现，常规超声心动图检查尚为正常的T2DM患者，左室整体和节段应变均出现了异常，这充分体现了4D-STI的敏感性和可行性。何姗姗等[12]应用4D-STI评价完全性左束支传导阻滞患者左心室收缩功能，也发现4D-STI可以早期、敏感、准确地评价患者的左心功能。4D-STI 通过对不同应变、左室体积和LVEF进行数据分析，以较短的扫描时间提供快速的高帧容积心脏实时三维图像采集，多方位观察心脏结构的立体形状，同时快速地在三维空间上追踪心肌斑点的运动轨迹。可准确反映追踪组织随时间在三维方向的运动情况，实现了局部至整体心肌应变及应变率的分析，从而更客观准确地评估左室功能[13-14]。4D-STI所得结果与心脏磁共振具有高度的一致性[15]。

我们的研究结果发现，与对照组相比，糖尿病组中的所有四维整体应变(包括GPSL、GPSC、GPSA、GPSR)均显著降低。分节段观察，糖尿病组的大部分节段也均显著低于正常组。这说明在糖尿病早期，左室心肌已有损伤，但LVEF 依然保持正常，常规超声心动图也未能检测出异常。在近期的一些其他研究中，也得出了与我们相似的结论。例如，宋香廷等[16]的研究发现LVEF正常的T2DM患者左室各整体应变均降低。曹华利等[17]对三维斑点追踪技术评价T2DM患者左室收缩功能进行了Meta分析，也得出了一样的结果，糖尿病组的LVEF与对照组无明显差异，但左室各整体应变均明显低于对照组。刘雨等[18]的研究将糖尿病患者分为肥胖组和无肥胖组，结果发现两组糖尿病组的GPSL、GPSC、GPSA、GPSR均较正常对照组显著降低。

我们对糖尿病患者的纵向、圆周、面积、径向应变的结果都进行了统计分析，而不只是单纯分析其中的一个。主要是因为心脏的运动方向并不是单一的，而是分为纵向、圆周、径向3个不同方向。纵向应变主要由心内膜下层控制，圆周应变主要由心肌中层和心外膜下纤维负责，面积应变则是纵向运动与圆周运动的共同产物。而径向应变由3层心肌共同参与，是评价室壁短轴方向运动的参数。在我们的研究当中，糖尿病组患者的GPSL、GPSC、GPSA、GPSR均显著降低，这表明在整个心动周期中心脏功能均有受损。另外，左心室扭转在继续有效的心肌收缩中具有重要作用。这种心肌运动是由纤维的螺旋结构引起的，由于心外膜和心内膜层具有不同的旋转作用，促进了基部和顶点的反向旋转，从而产生了扭转运动。但我们的研究显示，糖尿病组与对照组的GTA并无明显差异，这可能是由于跨壁压力的不均衡而产生的代偿作用。

HbA1C是反映糖尿病患者在一段较长时间内血糖控制情况的常用指标。我们的研究发现，HbA1C与GPSL、GPSA、GPSR均具有相关性，特别是与GPSL的绝对值具有较明显的负相关。因此我们推测，血糖控制越差的患者，早期左室心肌的损伤越为严重。邱顺平等[19]的研究也发现早期左室心肌局部收缩功能损伤程度与HbA1C呈负相关，与我们的发现相似。

研究的局限性：(1)由于部分早期糖尿病患者未行冠状动脉造影，不能纳入此研究，因此我们纳入的患者数量相对较少。(2)4D-STI需要患者较好地配合，屏住呼吸并保持稳定的心律，才能获取清晰的图像。

综上所述，左室心肌损伤在糖尿病早期即已出现，心肌损伤的程度与血糖控制的情况有关，4D-STI可方便、快捷且客观、准确地评价左室整体及局部收缩功能，具有重要的临床应用价值。