超聲二維應變技術對2型糖尿病患者左心室扭轉運動檢測效果研究

孔學軍， 倪 軍， 代玉潔， 郭 科

(解放軍第三七一醫院, 河南 新鄉 453000)

超聲二維應變技術對2型糖尿病患者左心室扭轉運動檢測效果研究

孔學軍， 倪 軍， 代玉潔， 郭 科

(解放軍第三七一醫院, 河南 新鄉 453000)

目的：探討超聲二維應變技術對2型糖尿病(T2DM)患者左心室扭轉運動檢測的臨床意義。方法：選取2015年3月至2016年9月我院收治的T2DM患者75例，依據臨床是否出現血管并發癥分為單純糖尿病組39例(A組)和糖尿病并發癥組36例(B組)。另外選擇35例身體健康者作為對照C組。對三組研究對象心臟進行常規超聲參數測定；然后采集高頻二維動態圖像，運用二維應變軟件計算左心室扭轉運動相關指標，包括左心室短軸基底部、心尖部的收縮期旋轉角度峰值(Rot-base、Rot-apex)及左心室收縮期扭轉角度峰值(LV-tor)。結果：三組間性別、年齡、心率、身高、LVEF比較差異無統計學意義(P>0.05)，B組二尖瓣口峰值血流速度比值E/A低于A組和C組(P<0.05)。A組Rot-base、Rot-apex及LV-tor均高于C組(P<0.05)；B組Rot-base、Rot-apex及LV-tor均低于A組與C組(P<0.05)。結論：超聲檢查結果顯示糖尿病患者左室短軸扭轉運動異常，超聲二維應變技術對于左心室心肌扭轉的相關指標具有預測作用，能較早地評估其左心室功能是否受損。

二維應變； 左室扭轉； 旋 轉； 糖尿病； 左心室功能

隨著生活水平的提高和生活方式的變化，糖尿病的發病率逐漸升高，已對人類的生命安全構成一定的威脅，其中主要類型為2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus，T2DM)，發病率超過糖尿病患者總數的90%。作為糖尿病的并發癥之一的糖尿病心肌病(Diabetic Cardiomyopathy，DCM)，能夠通過左心室收縮功能損害預測DCM預后效果。心臟收縮功能的傳統評價方法主要是測量心肌徑向和長軸方向的運動范圍，計算射血分數，其評價的心肌力學功能只占了心肌收縮力的30%～40%，而60%～70%的收縮力未能計算在內，其中包括心肌的扭轉運動[1]。近年來，對左室功能的研究已從單純的左心室短軸、長軸的心肌運動和射血分數評價轉向心室空間變形研究。相關研究[2]認為左室扭轉運動與心肌收縮力密切相關，而且是非負荷依賴性，并提出左心室扭轉角度可作為評價左室收縮功能的新指標。超聲二維應變技術為檢測左心室扭轉運動提供了簡便、無創的方法，本文采用二維應變技術對T2DM患者的左心室扭轉運動指標進行檢測，并討論其臨床應用價值，為臨床應用提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料:選取2015年3月至2016年9月在我院確診為T2DM的患者75例，納入標準：①患者均符合2010年美國糖尿病協會(ADA)糖尿病診療指南[3]；②可以收集到患者完整的檢測資料和治療資料。并發癥包括：①糖尿病視網膜病變，診斷標準參考糖尿病視網膜病變的分期標準；②排除其他原因導致的持續性尿蛋白(24h尿蛋白定量超過0.5g)，至少連續出現2次，則判定為糖尿病腎病；③機體出現對稱的感覺障礙和肌電圖異常，判定為糖尿病性神經病變；④患者足部出現感染或者潰瘍，甚至有組織深層破壞，判定為糖尿病足。

排除標準：①合并患有特殊類型的糖尿病患者；②合并糖尿病急重癥患者；③合并心臟疾病的患者，中重度心瓣膜疾病、心房纖顫或其他嚴重心律失常者；④甲狀腺功能異常者；⑤不配合治療或圖像質量欠清晰影響分析者。其中男性40例，女性35例，年齡37～69歲，平均(49.42±3.72)歲。病程5～15年，平均(8.75±4.31)年。依據臨床是否出現血管并發癥分為單純糖尿病組39例(A組)和糖尿病并發癥組36例(B組)。另外選擇身體健康且年齡匹配者35例作為C組。

1.2 儀器與方法

1.2.1 圖像采集：應用GE VIVID E9超聲診斷儀，探頭為M5S型，頻率范圍為1.5～4.5MHz。取受試者左側臥位，同時使用心電圖監測。首先進行常規的超聲心動圖檢查，記錄舒張早期與舒張晚期二尖瓣口峰值血流速度比值(E/A)；應用心尖雙平面Simpson法測量左心室射血分數(Left ventricular ejection fraction，LVEF)，同時對左心室流出道血流頻譜進行詳細記錄；然后把二維圖像的幀頻調整至80幀/S以上，記錄連續3個心動周期的左心室短軸基底及心尖水平的動態二維圖像，應用EchoPAC工作站脫機分析圖像數據。

1.2.2 圖像分析：在使用工作站進行分析時，參考心電圖R波頂點和左心室流出道血流頻譜主動脈瓣關閉點(Aortic valve closure，AVC)作為舒張末和收縮末的時間點。應用軟件計算前，手動勾勒出感興趣區心肌范圍的心內膜曲線，并調整其寬度同心肌厚度，追蹤左心室短軸基底和心尖水平的旋轉角度，根據旋轉角度與時間關系的曲線繪制左心室扭轉角度與時間關系的曲線，從而得到左心室基底部旋轉角度峰值(Rot-base)、心尖部旋轉角度峰值(Rot-apex)及左心室扭轉角度峰值(Lv-tor)。標化每個受試者心動周期，以排除心率差異。三組受試者左心室基底部和心尖部旋轉角度隨著心動周期變化的趨勢相似，從心尖方向觀察，心尖部的旋轉方向為逆時針(正值)，基底部的旋轉方向為順時針(負值)，左心室整體扭轉方向為逆時針。

2 結 果

2.1 一般資料及常規超聲心動圖檢測值比較:三組間性別構成、年齡、心率、身高、LVEF差異均無統計學意義(P>0.05)；B組二尖瓣口峰值血流速度比值E/A低于A組和C組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 3組患者一般資料及常規超聲心動圖測量參數比較

注：與C組相比，*P<0.05；與A組相比，#P<0.05

2.2 左心室扭轉運動相關參數比較:A組Rot-base、Rot-apex及LV-tor高于C組，差異有統計學意義(P<0.05)；B組 Rot-base、Rot-apex及LV-tor均低于A組與C組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 3組患者左心室扭轉指標比較±s)

注：與C組相比，*P<0.05；與A組相比，#P<0.05

3 討 論

DCM是由糖尿病誘發的心臟發生病變，但是其具體心肌損傷機制尚未明確，目前的研究結果發現其主要與脂質在心肌細胞中的堆積、鈣調節異常、心肌纖維化以及繼發性自主神經和體液調節紊亂等諸多因素有關[8]。DCM早期并無明顯的臨床癥狀，隨著疾病進展，心臟功能受損嚴重，最終結果發展為心力衰竭，因此臨床上對糖尿病患者左心室收縮功能異常現象進行早期預測，并采取積極有效的措施，阻止或延緩心臟功能進一步受損，能顯著改善預后，對控制糖尿病心臟病的發展至關重要[9]。

近年來心肌力學研究熱點集中在研究左心室扭轉運動的機制、規律及臨床意義方面。Harvey W提出心臟在收縮過程中左室的扭轉運動，描述心肌纖維的螺旋狀排列[4]。螺旋狀心室肌帶理論的提出為深入理解正常及病理狀態下的心臟結構和功能開辟了一個新視角。左心室心外膜和心內膜下的心肌纖維排列方向相反，分別為左手螺旋和右手螺旋，兩種排列方向構成心肌扭轉運動的力學基礎[5]。機體處于正常狀態下，左心室心肌心底部和心尖部的旋轉方向分別為順時針和逆時針，反方向的旋轉形成左心室扭轉運動。跨壁應變梯度決定扭轉力大小，而心外膜和心內膜下心肌纖維的運動方向決定扭轉的方向。左心室扭轉運動在增加左心室收縮期做功效率的同時，提供左心室舒張期充盈的勢能。超聲二維應變技術的研究基礎為高幀頻灰階圖像，應用最佳模式匹配技術自動追蹤心肌回聲斑點從而模擬其在心動周期內的運動軌跡，計算出的速度與應變用于反映心肌的扭轉變形。這種技術不受到組織多普勒頻移和角度的影響，同時受心臟擺動和牽拉的影響較小，并且具有無創傷性和重復性好的特點。研究認為[6,7]，應用超聲二維應變技術測定的左室旋轉和扭轉角度可以準確評估左室收縮功能，為臨床診斷、療效判斷及預后評價提供非常有價值的幫助，同時克服了MRI價格較貴、費時較長、分析數據比較復雜的局限性。

本文中應用超聲二維應變技術對T2DM患者的左心室扭轉運動發生的變化進行檢測，研究結果提示A組的Rot-base、Rot-apex及LV-tor高于C組，差異有統計學意義(P<0.05)，說明T2DM患者早期即存在左心室扭轉運動異常。分析出現上述結果的原因是由于糖尿病患者的代謝系統紊亂，心肌血管發生病變，致使心肌功能出現障礙，阻滯心外膜下心肌纖維收縮的逆時針旋轉降低，使得左心室心肌逆時針扭轉增強。心肌造影超聲心動圖表明T2DM患者的心肌血流灌注不足時，心內膜下血流量減少比心外膜下血流量減少更為明顯，而內層心肌收縮功能的減低比外層更迅速[10]。三組間LVEF指標比較差異無統計學意義(P>0.05)，由此可見常規超聲心動圖檢查LVEF正常并不代表糖尿病患者的心肌收縮功能正常，臨床上不能單純依靠LVEF準確評價T2DM患者心肌收縮功能正常與否。由于左心室扭轉運動是一個非常復雜的空間形變過程，心肌受損程度及部位的不同對左心室扭轉運動存在著不同的影響，當糖尿病患者的局部心肌收縮功能異常時，正常的心肌組織通過增強收縮運動而維持機體的代償功能，雖然LVEF功能維持正常，但是心肌扭轉運動已經出現異常，臨床上采用二維應變技術檢測糖尿病患者左心室功能早期損傷具有重要意義，對于臨床早期評價T2DM患者左心室收縮功能有重要參考價值。

研究中B組的Rot-base、Rot-apex及LV-tor顯著低于A組和C組，差異有統計學意義(P<005)，可能與心肌收縮力進一步降低有關。糖尿病患者病情加重導致心肌功能損傷，心肌纖維的收縮力下降導致其逆時針旋轉力度下降，左心室扭轉減弱；同時糖尿病患者處于高血糖狀態致機體的腎素-血管緊張素系統(RAS)被激活，血糖、血脂代謝紊亂等，誘發心肌細胞和心肌纖維異常，進一步降低心肌收縮力，加重左心室扭轉損傷程度[11]。心臟在收縮期時儲蓄彈性勢能，并在舒張期進行釋放，心肌的順應性受到影響，舒張期心室充盈的動力來源為心肌順應性，用于反映心肌松弛度，T2DM患者的收縮期和舒張期功能均受到影響[12]。B組二尖瓣口峰值血流速度比值E/A低于A組和C組，差異有統計學意義(P<0.05)，表明T2DM患者出現心臟功能損害的標志之一為左心室舒張功能異常。因此超聲二維應變技術能不僅能用于DCM的病情監測，而且還可以評價臨床治療和預后效果。由于糖尿病患者的病情錯綜復雜，并且伴隨發生多種并發癥，影響其心功能的因素較多，這也成為研究的局限性之一，本研究未對并發癥進行更為詳細的分組研究。另外，二維應變技術只是在二維層面上進行研究，采用三維斑點追蹤技術可補足其二維空間的缺陷，能夠更加真實地反映心臟運動狀態，評價心臟扭轉運動具有更高的價值。

綜上所述，超聲二維應變技術對于左心室心肌扭轉的相關指標具有預測作用，能較早地評估其左心室功能是否受損。

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Study on Detection Effect of Left Ventricular Torsion in patients with Type 2 Diabetes Mellitus by two Dimensional Strain Imaging

KONGXuejun,NIJun,DAIYujie,etal

(The371thHospitalofPLA,HenanXinxiang453000,China)

Objective:To study the clinical significance of detection of left ventricular torsion in patients with type 2 diabetes mellitus by two dimensional strain technique. Methods: 75 patients with T2DM in our hospital from March 2015 to September 2016 were selected, they were divided into simple diabetic group with 39 cases (group A) and diabetic complications group with 36 cases (group B) according to whether carrying vascular complications in clinical. In addition,35 healthy persons were selected as group C. The conventional echocardiographic parameters of subjects in three groups were measured, then two-dimensional high-frequent dynamic images were collected, and the peak value of left ventricular short axis base, apical systolic rotation angle (Rot-base, Rot-apex) and left ventricular systolic torsion angle (LV-tor) were obtained using two-dimensional strain software. Results: There was no significant difference in gender, age, heart rate, height and LVEF between the three groups (P>0.05), E/A in group B was lower than that in group A and group C (P<0.05). Rot-base, Rot-apex and LV-tor in group A were higher than those in group C (P<0.05), Rot-base, Rot-apex and LV-tor in group B were lower than those in group A and group C (P<0.05). Conclusion: When the left ventricular systolic function is normal in patients with diabetes mellitus, the left ventricular short axis torsional motion is abnormal. Left ventricular myocardial torsion angle in patients with diabetes mellitus can be exactly detected by two dimensional strain technique, and it can be used to assess whether the left ventricular function is impaired.

Two-dimensional strain; Left ventricular torsion; Rotation; Diabetes mellitus; Left ventricular function

1006-6233(2017)07-1124-04

2014年河南省科技惠民計劃項目，(編號:142207310004)

A

10.3969/j.issn.1006-6233.2017.07.021