超声心动图在评价2型糖尿病心脏结构及功能的应用价值

尹慧华,李欣欣，杨丽娟，李梦梦,马忠宇

(1.牡丹江医学院；2.牡丹江医学院第二附属医院，黑龙江 牡丹江 157011)

随着社会经济不断发展，糖尿病(diabetes mellitus,DM)全球发病率呈逐年上升态势。国际糖尿病联盟2019年数据表明，目前全球DM患病率约9.3%，患者人数约4.63亿，预计2030年，DM患病率将持续增长至10.2%，患者数将达到5.784亿[1]。DM作为一种慢性代谢性疾病，是由多病因引起的胰岛素分泌不足或作用缺陷。我国目前采用WHO 1999年的病因学分型体系，将DM分为以下四大类：(1)1型糖尿病(T1DM)：主因胰岛素分泌缺乏，多发生于青少年。分为免疫介导性和特发性(无自身免疫证据)；(2)2型糖尿病(T2DM)：是从以胰岛素抵抗为主伴胰岛素进行性分泌不足到胰岛素进行性分泌不足为主伴胰岛素抵抗；(3)其他特殊类型糖尿病：是在不同水平上病因学相对明确，如胰腺炎、Turner综合征等引起的一些高血糖状态；(4)妊娠糖尿病：指妊娠期间母体糖代谢异常而首次发生的糖尿病，不包括孕前已诊断糖尿病的病人。

我国DM发病类型以T2DM为主，若血糖控制不良及持续升高可导致多系统、多器官功能损害，引起心脏、肾脏、血管、神经等多方面并发症[2]。DM常见并发症以心血管系统损害最为显著，其同时也是DM患者的主要死因[3]。T2DM早期即可引起患者心脏结构和功能发生改变，而亚临床期患者多无明显临床表现[4]，故尽早对T2DM患者进行心脏检查，观察其心脏结构及功能情况，可为DM心血管疾病的早期治疗提供重要的数据参考，有助于降低DM心血管疾病的发生率以及死亡率。

超声心动图具有无辐射性、经济、重复性高等优点现已成为临床观察和评价心脏结构及功能的常规手段。目前，超声心动图在评价心脏整体及局部心肌功能方面有着广泛应用。本文就超声心动图多种技术在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用进行综述。

1 二维超声心动图及M型超声心动图在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用

二维及M型超声心动图作为各项超声检查技术的前提，其广泛的适用性为心脏结构及功能的检查奠定了夯实的基础，二者可在二维结构上对心脏各房室腔、室壁及瓣膜运动情况进行动态观察评估，对心脏射血分数EF进行测量评价。众所周知，T2DM的发生发展可引发心血管疾病的出现，导致心脏结构及功能发生变化。周子杰和吴少玲[5]通过多切面多周期测量观察心脏结构及室壁厚度等指标的变化情况，对初发T2DM患者心脏超声特征及左心室心肌质量变化进行评价。结果发现，心脏超声指标如左室舒张末期内径(LVIDD)、室间隔厚度(IVSTD)、左心室心肌质量(LVMW)等组间比较存在显著差异(P<0.05)，提示初发T2DM患者在发病早期便会出现心脏结构的变化。薛丽丽等[6]研究得出相似结果，提示对DM患者应用超声心动图检查，可及时掌握其心脏结构及功能变化情况，为临床治疗方面提供及时且较为精准的数据参考。

二维及M型超声心动图作为心脏超声检查的基础，在临床实际操作测量中却易受体型、体位、呼吸、肺及胸膜病变等较多影响因素的制约。故在进行心脏超声检查时，应对不同类型患者进行相应的调整，以便得到较为清晰的超声声像图。

2 脉冲多普勒及组织多普勒成像在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用

脉冲多普勒(pulsed wave Doppler,PW)技术在很多方面相似于二维及M 型超声心动图技术。超声换能器作为发射声源发射出一组超声脉冲后，即作为接收器接收反射的回声。应用PW技术可记录相应舒张期及收缩期血流频谱，进而可对心脏功能进行简单评价。组织多普勒成像(tissue Doppler imaging,TDI)技术因不受前、后负荷及心率等多种因素的影响，且有着较高的重复率，可敏感的对心脏局部及整体心肌运动频谱进行定量化分析。通过应用PW及TDI技术，同样可对心脏收缩及舒张功能进行相应评价。T2DM不仅对心脏各房室腔结构有所影响，对左心室收缩及舒张功能方面同样会引发相应改变。高丽等[7]应用PW及TDI技术观察分析T2DM患者左心室功能情况。研究表明，应用TDI技术获取分析的二尖瓣环处收缩期运动速度(Vs)在T2DM组中明显低于正常对照组，舒张晚期运动速度(Va)高于正常对照组，PW技术检测的舒张早、晚期最大血流速度之比E/A值低于正常对照组(P<0.05)，提示T2DM患者存在左心室收缩及舒张功能异常。陈瑜等[8]应用PW及TDI技术对DM者左心室功能进行对比评价，研究发现，TDI技术较PW技术而言对左心室舒张功能变化的检出率更为敏感，两种方法相比差异有统计学意义(P<0.05)。可见，二者虽相辅相成，但TDI技术较PW技术而言，可为左室舒张功能评价提供更为敏感的检测指标。

虽有各研究证实表明TDI技术优点不容小觑，但其却具有角度依赖性，且易受仪器的增益等较多因素的影响，可能在观察心尖部运动情况方面存在一定的制约。因此，在对心脏进行TDI技术检查时，应尽可能的使超声束与被检测心肌的运动方向保持平行，必要时应对不同室壁节段进行多部位取样测量，以将TDI技术得到更好的发挥应用。

3 实时三维超声在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用

实时三维超声(real-time three-dimensional echocardiography,RT-3DE)的广泛应用将医生的视角和诊断思维由二维切面上引入到三维图像的空间里。该项技术可多方位、多角度的对心脏进行立体成像，更加细致的显示心脏结构及室壁运动情况[9]。DM作为一种慢性代谢性疾病， 对心脏结构及功能的影响绝非仅局限于心室，对于心房而言同样有着负面改变。王心宇等[10]就RT-3DE在日常临床工作中的实用性进行探讨发现，RT-3DE与其他检查技术相比，在测量EF方面有着较为准确的优越性，同时，RT-3DE在测量左心房前后径方面与二维超声心动图相比，统计分析得出P<0.001，差异具有统计学意义。张瑜等[11]应用RT-3DE对DM患者及正常对照组左房相关数据进行分析，结果表明左心房最大容积指数(LAVImax)、左心房被动排空容积指数(LAVIp)以及左心房最小容积指数(LAVImin)均高于正常对照组(P<0.05)，而左心房总射血分数(LAEFt)、被动左心房射血分数(LAEFp)明显低于正常对照组(P<0.05)，提示RT-3DE技术可对DM患者左心房容积及功能变化情况进行早期评估，以便于监测病情进展对左房结构及功能的损害。

现广泛应用于临床工作中的二维超声心动图在反应心脏整体形态上有所局限。三维图像可进一步显示出心脏结构的整体形态、大小、毗邻结构的复杂解剖关系以及动态变化，从而能够更为直观的对心脏结构及病变进行定性诊断和定量分析，在临床心脏超声检查工作中应积极使用。

4 斑点追踪超声心动图在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用

斑点追踪超声心动图(speckle tracking echocardiography,STE)技术是在二维超声图像基础上，利用超声斑点追踪技术观察所感兴趣区域内各节段心肌的位移大小，其具有不受声速与室壁运动方向间夹角的影响，没有角度依赖性等优点，现已得到普遍应用。T2DM对心脏收缩功能的影响在疾病早期即可发生，但患者处于亚临床期多无明显症状，故早期对患者心脏功能进行定量分析对疾病的发现及控制治疗尤为重要。作为STE技术观察评价的指标之一，整体纵向应变(GLS)被视为评价心脏收缩功能的敏感指标，可应用于评估T2DM对患者亚临床期心脏收缩功能影响变化情况。

4.1 二维斑点追踪技术在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用韩红生等[12]应用二维斑点追踪(two-dimensional speckle tracking imaging,2D-STI)技术勾画左心室心内膜轮廓观察分析T2DM患者左心室收缩功能情况发现，GLS在T2DM患者中明显低于正常对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)，提示2D-STI技术对观察DM患者左心室收缩功能变化具有较高的敏感性，可为早期评价左心室收缩功能提供及时有效方法。郭华丽等[13]应用2D-STI技术描记左房心内膜评价DM患者左房功能变化情况。研究结果表明，观察组较健康对照组左房收缩期峰值应变(SS)、收缩期峰值应变率(s-SR)、舒张早期应变率(e-SR)均减低，差异有统计学意义(P<0.001)，DM组舒张晚期应变率(a-SR)较正常对照组明显增高，差异有统计学意义(P<0.05)，提示2D-STI技术可敏感的发现DM患者左房功能的变化情况，具有较好的临床应用价值。

4.2 三维斑点追踪技术在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用三维斑点追踪技术(three-dimensional speckle tracking imaging,3D-STI) 突破了原有技术的依赖性和限制性， 通过采集左心室全容积图像，从而对左室心肌功能进行准确评价。赵艳杰等[14]应用3D-STI技术对T2DM患者左心室收缩功能进行分析评价，研究发现，DM组GLS、整体径向应变(GRS)、整体圆周应变(GCS)及整体面积应变(GAS)较正常对照组均明显减低，差异有统计学意义，提示3D-STI技术能够对T2DM患者亚临床期左室收缩功能的细微变化进行精确评估。众所周知，糖脂代谢紊乱可最终导致左室重构及功能障碍。Wang等[15]应用常规超声心动图和3D-STI技术对T2DM患者左室代谢性重构及功能障碍进行综合评价，研究发现，EF值在两组间比较差异无统计学意义(P>0.05)，而左室构型正常的T2DM者仅GLS较正常对照组明显减低，伴左室重构的T2DM者GLS、GCS、GAS、GRS显著低于左室构型正常的DM患者(P<0.05)，差异具有统计学意义，提示两种超声技术联合应用是检测DM患者心脏收缩功能亚临床损害的可行方法。

实时的STE技术为观察心肌运动、定量评价心肌功能提供了更为准确的技术支持，为疾病的早期诊断和病情监测提供临床依据，但其同样具有一定的局限性，拥有高质量的二维超声图像是该技术良好应用的前提。

5 分层应变技术在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用

分层应变技术(layer-special strain)是在2D-STI技术基础上开辟的新型超声技术，可分别获取各层心肌运动方向的相关参数，分析多层心肌的运动情况，为心肌整体及局部功能的评估提供了新颖且详尽的技术支持。吴婷等[16]应用分层应变技术对研究对象左心室功能情况进行观察分析。研究发现，DM组左室心肌GLS值逐渐降低，两两组间比较差异有统计学意义(P<0.05)；分层应变技术测得的左室心内膜下纵向应变(LPSEndo)、中层纵向应变(LPSMid)及心外膜下心肌纵向应变(LPSEpi)组间比较差异有统计学意义(P<0.05)，提示分层应变技术可对糖耐量异常及DM者左心室心肌功能改变情况进行早期分析评价，为临床提供较为及时准确的数据参考。程琦等[17]应用分层应变技术观察分析T2DM组和正常对照组分层及整体心肌的应变情况，发现两组心肌圆周及纵向应变组间比较差异有统计学意义，提示分层应变技术能够对T2DM患者早期左心室功能变化情况进行客观评价。

分层应变技术广泛应用于评估多种疾病背景下的心肌功能，其作为一种在2D-STI技术基础之上且有着较TDI技术而言非角度依赖的超声技术，能够对心脏心肌功能进行更好的评估，但为确保评估结果的准确性，其较STE技术而言对超声声像图有着更高质量的要求。

6 负荷超声心动图在评价T2DM患者心脏结构及功能方面的应用

超声心动图较心电图相比，对心肌节段性室壁运动异常方面的检测有较为敏感的优越性。负荷超声心动图(stress echocardiography,SE)或称超声心动图负荷试验，按照试验性质可将其试验方法划分为四类，包括运动负荷试验(bicycle stress echo)、药物负荷试验(pharmacologic stress echo)、心房调搏负荷试验以及其他，可对患者的心脏功能进行评价，判别心肌活力情况，从而对疾病的严重程度进行准确评估，对及早发现心肌功能的异常改变提供技术支持。 Philouze 等[18]应用SE联合STE技术对T2DM患者心肌功能进行观察分析，研究发现，静息状态下心肌应变值组间比较差异无统计学意义(P>0.05)，相反，在SE状态下心肌应变值较对照组明显减低，组间比较差异具有统计学意义(P<0.05)，提示SE联合STE技术对评价T2DM患者早期心肌功能及损伤情况具有重要的临床参考价值。林静茹和吴春伟[19]对SE联合心肌应变技术在心脏疾病方面的应用进行评价，结果发现，将两种技术联合应用可更加客观准确的评估多种疾病状态下心脏功能情况，如心肌病、瓣膜病及先天性心脏病等，此外，张宇新等[20]应用SE评价心脏舒张功能分级与左心房应变的关系发现，左心房应变指标具有评估心脏舒张功能受损程度的能力。对于T2DM而言，二者的联合应用可及早的对患者心脏功能进行评价，从而为临床治疗方面提供及时且较为精准的数据参考。

负荷超声心动图即在不同的负荷方法下诱导心肌缺血发作，心肌力因而出现异常，故应用超声心动图即可检测出静息状态下无法发现的节段性室壁运动异常。现负荷超声心动图在心绞痛、心肌缺血后心肌存活及心肌冬眠等方面已成为重要的检测手段，为不典型节段性室壁异常的及时检出提供有效的方法。

综上所述，超声心动图各项技术虽分别具有一定的局限性，但各项技术之间的联合应用对观察、监测心脏结构及功能方面的作用在影像学诊断中占据重要地位。现T2DM发病率呈逐年上升势态，其可引发患者亚临床期便会出现心脏舒张及收缩功能障碍。超声心动图检查作为一种广泛应用于临床诊断工作中的影像学检查方法，各项超声技术之间的及时联合应用可为T2DM患者心脏结构及功能变化情况进行早期精确评估，从而为临床治疗方案的选择提供重要的数据参考。