心血管MR特征追踪技术评价糖尿病前期和糖尿病患者右心室功能

周珊珊，张 振,2，高艺源，李更晓，娄明武,2*，李坤成,3,4，赵之伟，赵 军，骆美辰

(1.广州中医药大学深圳临床医学院，广东 深圳 518000；2.深圳市龙岗中心医院博士后科研工作站，广东 深圳 518116；3.首都医科大学宣武医院放射与核医学科，北京 100053；4.厦门州信医学影像诊断中心放射科，福建 厦门 361000;5.厦门平安好医医学影像诊断中心影像科，福建 厦门 361015；6.加拿大圆心血管影像有限公司，加拿大 卡尔加里 T2P 3T6)

糖尿病(diabetes mellitus， DM)是严重威胁人类健康的慢性非传染性疾病，而DM前期是可发展为DM的高危状态[1]，通过胰岛素抵抗及高胰岛素血症导致心脏结构和功能改变，与心血管疾病发病率和全因死亡率密切相关[2-3]。心血管疾病发生、发展过程中，右心室的作用至关重要，且对预后亦极具影响[4]，但目前关于DM前期、DM对心脏影响的研究主要针对左心室[5]。基于常规电影序列的心血管MR特征追踪(cardiovascular MR feature tracking， CMR-FT)技术可早期反映心肌功能改变，是诊断心血管疾病及评估预后的有效影像学方法[6]。本研究观察CMR-FT技术评估DM前期、DM患者右心室功能亚临床改变的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2013年1月—2020年7月于厦门平安好医医学影像诊断中心接受CMR检查的DM前期(DM前期组)和DM患者(DM组)。DM前期组40例，男28例，女12例，年龄26～79岁，平均(50.3±10.6)岁；DM组27例，男23例，女4例，年龄36～76岁，平均(50.9±9.5)岁。参照美国糖尿病协会2010年诊断标准[7]：DM前期指糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin， HbA1c)≥5.7%且<6.5%；DM指既往诊断为DM，或正在服用降糖药物，或HbA1c≥6.5%。排除标准：①心血管疾病病史，心电图异常或存在明显的心血管疾病临床症状，如胸痛、呼吸困难等；②罹患贫血、甲状腺疾病、恶性肿瘤、慢性阻塞性肺疾病等可能影响心脏功能的疾病；③图像质量不佳。纳入同期30名于本中心体检的健康人作为对照组，男22名，女8名，年龄36～69岁，平均(49.7±8.3)岁，HbA1c<5.7%。本研究通过伦理委员会批准(编号：ChiECRCT20190198)。

1.2 仪器与方法 采用GE 1.5T MR扫描仪，16通道相控阵表面线圈。嘱受检者仰卧，采集常规心脏四腔心及短轴电影序列，后者采用平衡稳态自由进动序列，TR 4 ms，TE 1.75 ms，层厚8 mm，层间距1 mm，FA 60°，FOV 310 mm×310 mm，矩阵224×224，扫描范围为心底至心尖。

1.3 图像分析 应用CVI42version 5.12.1后处理软件测量右心室容积和功能。由1名具有3年以上工作经验的影像科医师于短轴电影序列图像中手动勾画收缩末期及舒张末期右心室容积，包括乳头肌、肌小梁及右心室流出道部位，软件自动获得右心室舒张末期容积(right ventricular end-diastolic volume， RVEDV)、右心室收缩末期容积(right ventricular end-systolic volume， RVESV)、右心室射血分数(right ventricular ejection fraction， RVEF)、RVEDV指数(RVEDV index， RVEDVI)及RVESV指数(RVESV index， RVESVI)；并于右心室收缩末期长轴四腔心和短轴电影序列图像中手动勾画右心室心内膜和心外膜，自动计算得出右心室应变参数，包括右心室整体径向应变(global radial strain， GRS)、整体圆周应变(global circumferential strain， GCS)、整体纵向应变(global longitudinal strain， GLS)、收缩期峰值径向/圆周/纵向应变率(peak systolic radial/circumferential/longitudinal stain rate， PSSR R/C/L)及舒张期峰值/径向/圆周/纵向应变率(peak diastolic radial/circumferential/longitudinal stain rate， PDSR R/C/L)(图1)。1个月后抽取DM前期组5例、DM组5例及对照组4名受试者的数据，由该医师间隔进行重复测量，并由另1名具有3年以上工作经验的医师进行再次独立测量，将所获数据用于一致性分析。记录各组空腹血糖(fasting blood glucose, FBG)及HbA1c检测结果。

图1 患者女，54岁，DM前期 A.于CMR短轴位图像获得径向、圆周应变及应变率参数； B.于长轴位图像获得整体纵向应变及应变率参数 (绿色为ROI)

1.4 统计学分析 采用SPSS version 25.0和GraphPad Prism version 8.0.2统计分析软件，以组内相关系数(inter-class correlation coefficient， ICC)评价观察者内及观察者间各参数测量结果的一致性，ICC<0.40为一致性较差，0.40≤ICC≤0.75为一致性一般，ICC>0.75为一致性较好。以χ2检验比较组间性别差异。以±s表示满足正态分布的计量资料，采用单因素方差分析进行组间比较，以LSD检验行多重比较；以中位数(上下四分位数)表示不满足正态分布的计量资料，组间比较采用Kruskal-Wallis秩和检验，以Dunn检验行多重比较。采用Spearman相关系数评价HbA1c与右心室参数的相关性，0≤|r|<0.2为极弱相关或无相关，0.2≤|r|<0.4为弱相关，0.4≤|r|<0.6为中等强度相关，0.6≤|r|<0.8为强相关，0.8≤|r|<1.0为极强相关。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本资料 3组之间性别(χ2=2.083，P=0.353)及年龄(F=0.096，P=0.909)差异均无统计学意义。DM前期组及DM组的FBG、HbA1c均显著高于对照组(P均<0.05)，DM组FBG、HbA1c均显著高于DM前期组(P均<0.05)，见表1。

2.2 组间参数差异 观察者内及观察者间测量右心室各参数结果的一致性均良好(ICC均>0.75，P均<0.05)。

2.2.1 容积与功能参数 3组间RVEDV、RVESV、RVEF、RVEDVI及RVESVI差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

2.2.2 应变参数 DM组GRS、GCS及PSSR R明显高于对照组(P均<0.05)，GLS明显低于对照组(P<0.05)；DM前期组PSSR R明显高于对照组(P<0.05)；DM组GCS明显高于DM前期组、GLS明显低于DM前期组(P均<0.05)；其余应变参数组间差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表2。

2.3 相关性分析 HbA1c与GCS、GLS、PSSR R及PSSR C均呈弱相关(r=-0.207、0.241、0.254、-0.207，P均<0.05)；HbA1c水平与其余各参数均无明显相关(P均>0.05)。

3 讨论

本研究中，DM组右心室GLS明显受损，与既往采用超声心动图[8]或CMR-FT技术[9]的评价结果相符；但DM前期组右心室GLS与对照组比较未见明显改变，与TADIC等[8]采用超声心动图发现DM前期患者出现右心室整体应变降低的结果不一致，可能与测量方法及后处理软件不同相关。本研究发现DM患者右心室GLS明显受损的同时伴随GRS、GCS显著增加，与既往研究[10-11]结果相符，考虑左、右心室表层和深层肌纤维结构互相延续，室间隔和心包间隙功能可能相互影响[12]，右心室GRS、GCS增加可能与左心室相似，均为对于GLS减低的代偿，以维持DM患者正常的心室功能[11]。

表1 DM前期、DM患者及健康人基本资料和CMR右心室容积与功能参数比较

表2 DM前期、DM患者及健康人CMR右心室应变参数比较

此外，与对照组比较，尽管本研究DM前期组GRS增加无统计学意义，但PSSR R却显著增加；DM组在GRS、GCS、PSSR R均显著增加的前提下，PSSR C增加却无统计学意义；相关性分析结果显示，HbA1c水平与GCS、PSSR C呈负相关，与PSSR R呈正相关，应变和应变率改变不一致的原因可能在于CMR-FT技术测量的PSSR R、PSSR C能较GRS、GCR更为敏感地反映DM前期和DM患者早期右心室功能的亚临床改变。

射血分数是临床应用最为广泛的评估心室收缩功能的指标，但受心脏前后负荷、心率及心脏解剖结构等因素共同影响，无法准确反映心室收缩功能改变[13]。本研究中，与对照组比较，DM前期组和DM组右心室容积、容积指数及RVEF均未发生显著改变，且相关性分析显示HbA1c与RVEDV、RVESV、RVEF、RVEDVI及RVESVI均无显著相关，与HU等[9]研究结果相符，提示DM前期和DM患者右心室应变和应变率可能较右心室容积和RVEF更早、更敏感地反映右心室功能的亚临床改变。

综上，采用CMR-FT技术所获右心室心肌应变和应变率可作为早期评估DM前期、DM患者右心室功能亚临床改变的影像学指标；HbA1c水平与右心室应变参数具有一定相关性。本研究为横断面研究，且样本量较小，有待大样本研究加以验证，并进一步探讨右心功能改变的潜在机制。