二維斑點追蹤和組織多普勒技術對2型糖尿病患者左室功能的綜合評價

李磊 王曉娜 由春媛

【摘 要】 目的：通過綜合應用二維斑點追蹤技術和組織多普勒技術定量評價2型糖尿病患者左室收縮功能和舒張功能的變化特性。方法：選取2型糖尿病患者32例為病例組，正常健康者20例為對照組。兩組均先進行常規經胸超聲心動圖采集左室長軸三切面、短軸三切面，然后采用二維斑點追蹤技術計算左室長軸縱向和圓周應變，并取長軸縱向應變、圓周應變的絕對值與糖化血紅蛋白、空腹血糖做相關性分析。多普勒技術檢測E、A、e'值，計算E/A和E/e'。最后，對上述參數進行對比分析。結果：2型糖尿病組整體縱向應變和圓周應變均低于正常對照組，差異有統計學意義（P<0.05），同一短軸水平圓周應變均低于正常對照組（P<0.05）。糖尿病組E'低于正常組，而E/E'高于正常組（P<0.05）。整體縱向應變、整體圓周應變絕對值與糖化血紅蛋白均呈負相關，相關系數r值分別為-0.460、-0.452，P<0.01，二者的絕對值與空腹血糖均無相關性。結論：2型糖尿病患者左室應變較正常組降低，同時存在舒張功能障礙，糖化血紅蛋白水平與左室應變呈負相關。綜合應用二維斑點追蹤技術和組織多普勒技術能夠更敏感、更準確地發現心肌功能變化。

【關鍵詞】 糖尿病;斑點追蹤;組織多普勒;心室功能;糖化血紅蛋白

【中圖分類號】 R587.1 ? 【文獻標志碼】A ? 【文章編號】1005-0019（2020）17-011-01

Abstract：Objective：To quantitatively evaluate left ventricular function in type 2 diabetes mellitus（T2DM） by using two-dimensional speckle tracking imaging and tissue doppler imaging. Methods：Thirty-two T2DM patients and twenty matched controls were enrolled in the study. High frame rate two-dimensional images of three consecutive cardiac cycles were recorded from the LV apical four-chamber view，two-chamber view， long-axis view and the short-axis views at the levels of mitral annulus， papillary muscle and apex of the LV respectively. Global longitudinal strain （GLS） and global circumferential strain （GCS） were assessed using speckle tracking imaging. Took the absolute value of GLS and GCS to analyze the correlation with glycosylated hemoglobin A1c （HbAlc）， fasting plasma glucose （FPG）. The values of E、A、e' were measured by Doppler imaging. We calculated E/A and E/e'. Results：GLS and GCS in T2DM patients were significantly lower than those in normal controls （all P <0.05）. Compared with group normal control（NC）， the CS of T2DM patients were significantly lower in the basal、middle and apical parts of cardium（all P <0.05）. Compared with group normal control， e' of T2DM patients were significantly higher and E/E' of T2DM patients were significantly lower （all P <0.05）. The absolute value of GLS， GCS and HbAlc were negatively correlated， the correlation coefficients respectively were -0.460（GLS）， -0.452（GCS）， P<0.01. The absolute value of GLS， GCS and FPG were not correlated significantly. Conclusion：GLS and GCS in T2DM patients were significantly lower than those in normal controls. T2DM patients also had diastolic dysfunction. HbAlc and the strains of left ventricular are negatively correlated. The two-dimensional speckle tracking and tissue doppler imaging may detect left ventricular dysfunctions in T2DM patients more sensitively and accurately.

Key words：Type 2 diabetes mellitus; Two-dimensional speckle tracking; tissue doppler imaging; Left ventricular function; glycosylated hemoglobin A1c

近年來，糖尿病的發病率逐年遞增，不但患者更易發生心肌梗死、冠心病等心血管疾病[1]，而且糖尿病也是公認的心力衰竭的重要因素[2]，男性患者發生心力衰竭的概率是正常對照組兩倍，女性患者則是五倍[3]。由于糖尿病會引起心肌細胞結構、功能的改變，即使沒有明確的臨床癥狀，患者左室收縮功能亦有下降，被稱為糖尿病心肌病[4-5]。但是，常規超聲心動圖很難發現這種心肌早期功能改變。二維斑點追蹤顯像（two-dimensional speckle tracking imaging， 2D-STI）技術作為一種比較成熟技術，無角度依賴性，通過逐幀追蹤心肌運動，量化各階段的心肌的應變、峰值速度，為早期發現糖尿病患者左室收縮功能改變提供可定量的檢查技術[6-7]。組織多普勒（Tissue Doppler imagines， TDI）技術因其技術不受心室前后負荷等因素的影響，可以直接檢測心肌舒張運動速度，應用比較廣泛[8]。為了更加準確和全面的評價糖尿病患者左室功能改變，本研究通過綜合應用二維斑點追蹤技術和組織多普勒技術，對2型糖尿病患者左室收縮功能和舒張功能同時開展研究，并研究整體縱向應變（global longitudinal strain，GLS）、整體圓周應變（global circumferential strain， GCS）與糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin A1c，HbAlc）、空腹血糖（fasting plasma glucose， FPG）的相關性。旨在更加靈敏、更加準確的發現2型糖尿病患者早期的左室功能變化，以便指導臨床及早進行干預治療。

資料與方法

一、研究對象

選自2019年1月至2019年6月在我院住院的Ⅱ型糖尿病患者32例，其中男20例，女13例，年齡36～76歲，平均（58.12±11.56）歲。Ⅱ型糖尿病診斷標準依據美國糖尿病協會指南[9]。對照組選取體檢健康者20例，男11例，女9例，年齡28～73歲，平均（54.85±10.34）歲。排除標準為：高血壓、冠心病、心臟瓣膜病、先天性心臟病、心肌病、嚴重心律失常及其他疾病引起的心功能不全患者。本研究經本院倫理醫學倫理委員會審核批準，參與受試者均簽署知情同意書。

二、儀器與方法

1. 圖像采集：應用Philips 7C 彩色多普勒超聲診斷儀，S5-1經胸探頭，頻率1～5MHz。囑受檢者左側臥位，平靜呼吸，同步連接心電圖，調節圖像幀頻達到分析要求，采集心尖四腔心、兩腔心及三腔心連續3個心動周期的二維動態圖像。用同樣的方法采集二尖瓣水平、乳頭肌水平及心尖水平左室短軸二維動態圖像。采集需要測量室間隔、左室后壁、左室質量指數、左房容積指數、舒張早期二尖瓣口血流速度、舒張晚期二尖瓣血流速度、二尖瓣游離壁舒張早期峰值速度及室間隔瓣環舒張早期峰值速度的二維圖像。

2. QLAB 6.0超聲圖像處理軟件分析存儲的二維動態圖像資料。分別對心尖三腔心、四腔心、兩腔心的左心室心內膜面進行描記，適當調整感興趣區寬度使其剛好覆蓋左室心肌全層，軟件根據三個切面的動態跟蹤自動計算左室整體縱向應變。然后，對二尖瓣水平短軸、乳頭肌水平短軸以及心尖水平短軸切面圖像進行描記和追蹤，軟件自動給出各切面的應變值，將三個切面的應變值進行平均得到左室整體圓周應變（圖1）。根據心尖四腔心切面和心尖兩腔心切面的動態圖，應用Simpson法計算左室舒張末期容積、收縮末期容積和LVEF。

三、統計學分析

采用SAS 8.0統計學軟件進行分析。所有數據需進行正態性檢驗及方差齊性檢驗。服從正態分布的計量資料以均數±標準差表示，兩組間差異性比較采用獨立樣本t檢驗。不服從正態分布的計量資料組間差異性比較采用Wilcoxon秩和檢驗;計數資料以百分比表示，組間差異性比較采用卡方檢驗。整體縱向應變、圓周應變與糖化血紅蛋白的相關性，變量均為正態分布者采用Pearson相關性分析，否則選用Spearman相關分析。以P<0.05為差異有統計學意義。

結果

一、常規臨床特征的比較

兩組間常規臨床特征中年齡、性別、體表面積、心率、收縮壓、舒張壓、尿酸、肌酐及總膽固醇方面差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。糖尿病組（DM）的FPG、HbA1c較對照組增加，差異有統計學意義（P<0.05），見表1。

二、常規超聲心動圖參數的比較

兩組間左心室舒張末室間隔厚度、左心室舒張末左心室后壁厚度、左室質量指數、左心室舒張末容積、左心室收縮末容積、左心室射血分數、左房容積指數及二尖瓣血流頻譜E/A值差異均無統計學意義（P >0.05）。糖尿病組e'低于正常組，E/e'高于正常對照組（P<0.05），見表2。

三、兩組左室應變參數比較

糖尿病組整體縱向應變低于正常對照組，差異有統計學意義（P<0.05）。糖尿病組整體圓周應變及各切面的圓周應變均低于正常對照組，差異有統計學意義（P<0.05），見表3。

四、糖尿病組血糖水平與GLS、GCS的相關性

HbAlc與GLS、GCS的絕對值均呈負相關，相關系數r值分別為-0.460，-0.452，P<0.01。而FPG與GLS、GCS的絕對值均無相關性。

討論

糖尿病患者血糖如果長期得不到控制，就會引起很多并發癥，導致糖尿病腎病、糖尿病性視網膜病及糖尿病性神經病變。越來越多的研究證實，糖尿病患者高血糖也可引起心肌結構和功能的改變，稱為糖尿病型心肌病[4-5]。糖尿病型心肌病的病理生理學機制主要是：心肌微循環障礙、心肌間質纖維化及心室肌細胞肥大等[10]。糖尿病型心肌病早期常無臨床改變，常規超聲心動圖參數不能判斷糖尿病對心肌的損害程度，而當出現心力衰竭時為時過晚，因此早期準確診斷心肌改變尤為重要。二維斑點追蹤技術通過計算左室心肌應變及應變率，可早期較敏感發現心肌功能改變[11]。本研究發現糖尿病患者整體縱向應變、圓周應變均低于正常對照組，與以前的研究結果一致[7，12-13]，證實糖尿病患者存在心肌收縮功能改變。此外，研究表明糖尿病型心肌病患者左室舒張功能早于收縮功能改變[10，14]，而在診斷舒張功能障礙方面，組織多普勒技術較二尖瓣血流頻譜更敏感、特異性更高[15]。本研究發現糖尿病組MED e'和LAT e'均低于正常組，E/e'高于正常對照組，這說明糖尿病患者存在左室舒張功能減低。另外，糖尿病組E/A值較正常組無統計學差異，這說明組織多普勒技術能更敏感發現糖尿病患者舒張功能的改變，不能僅憑E/A值來判斷。

應該常規應用組織多普勒技術，以便更早發現左室舒張功能改變。綜合上述結果，糖尿病患者同時存在應變降低以及E/e'升高，說明入組患者心肌功能已不是早期改變，可能已趨向更嚴重的階段，應盡早干預治療。

糖尿病患者高血糖水平會在心肌細胞內引起一系列分子及代謝改變，高血糖會使線粒體過氧化反應產物增加，過多的活性氧（reactive oxygen species， ROS）加速了心肌細胞的凋亡和DNA的破壞，最終引起心肌纖維化，影響心肌功能[16]。本研究選取糖尿病患者空腹血糖和糖化血紅蛋白與左心室應變進行相關性分析，發現糖尿病患者的空腹血糖與左室應變無相關性，而糖化血紅蛋白與左心室應變絕對值成負相關。這可能是由于空腹血糖只能反映糖尿病患者采血時刻的血糖的水平，糖化血紅蛋白可反映近2-3個月以來血糖水平。糖尿病患者左室應變的改變應該是長期高血糖導致的，空腹血糖不能反映這一過程。糖化血紅蛋白每增加1%，冠心病增加15%、心臟衰竭增加11%[17]，因此糖尿病患者應嚴格控制血糖水平。文獻[18]采用三維斑點追蹤技術的研究表明，在血糖控制不佳的糖尿病患者中三個方向的應變均降低，而血糖控制良好的患者則僅有縱向應變下降，圓周和徑向應變保持不變。結合糖化血紅蛋白和空腹血糖可知，入組的糖尿病患者血糖控制不佳，大概率病情比較嚴重，需要及早治療。

綜上所述，如果糖尿病患者的血糖長期得不到有效控制，可能沒有臨床癥狀，但是心肌損害已經發生。通過綜合應用二維斑點追蹤技術和組織多普勒技術可以更敏感、更準確的發現早期心肌收縮和舒張功能的改變，加之患者的糖化血紅蛋白水平，以便指導臨床及早干預治療，嚴格控制患者的血糖水平，盡可能減少糖尿病型心肌病并發癥的發生率，提高患者生存質量，下一步研究將重點關注治療后血糖控制良好的糖尿病患者相關指標變化情況。

參考文獻

[1] Philouze C， Obert P， Nottin S， et al. Dobutamine stress echocardiography unmasks early left ventricular dysfunction in asymptomatic patients with uncomplicated type 2 diabetes： a comprehensive two-dimensional speckle-tracking imaging study[J]. J Am Soc Echocardiogr， 2018，31（5）：587-597.

[2] Dhingra R， Vasan RS. Diabetes and the risk of heart failure[J]. Heart Fail Clin，2012，8（1）：1 25-133.

[3] Kannel WB， McGee DL. Diabetes and cardiovascular disease： the Framingham study[J]. JAMA， 1979，241（19）：2035-2038.

[4] Hayat SA， Patel B， Khattar RS， et al. Diabetic cardiomyopathy： mechanisms， diagnosis and treatment[J]. Clinical Science，2004，107（6）：539-557.

[5] Miki T， Yuda S， Kouzu H， et al. Diabetic cardiomyopathy：pathophysiology and clinical features[J]. eart Fail Rev，2013，18（2）：149-166.

[6] Guo R， Wang K， Song W， et al. Myocardial dysfunction in early diabetes patients with microalbuminuria： a 2-dimensional speckle tracking strain study[J]. Cell Biochem Biophys， 2014，70（1）：573-578.

[7] 薛衍敏，潘翠珍，李政. 分層二維斑點追蹤顯像技術評價糖尿病患者左室心肌各層收縮功能的變化[J]. 中華超聲影像學雜志，2015，24（12）：1024-1027.

[8] 鄭嘉榮，邢月貞，高麗，等. 組織多普勒技術對2型糖尿病性心臟病患者右室功能的研究[J]. 中華超聲影像學雜志，2018，20（2）：86-89.

[9] American Diabetes Association. Standards of medical care of in diabetes-2013[J]. Diabetes Care，2013，36（Suppl 1）： S11-S66.

[10] Voulgari C， Papadogiannis D， Tentolouris N. Diabetic cardiomyopathy： from the pathophysiology of the cardiac myocytes to current diagnosis and management strategies[J]. Vasc Health Risk Manag， 2010，6：883-903.

[11] Fang ZY， Prins JB， Marwick TH. Diabetic cardiomyopathy： evidence， mechanisms， and therapeutic implications[J]. Endocr Rev， 2004， 25（4）：543-567.

[12] Enomoto M， Ishizu T， Seo Y， et al. Myocardial dysfunction identified by three-dimensional speckle tracking echocardiography in type 2 diabetes patients relates to complications of microangiopathy[J]. J Cardiol，2016，68（4）：282-287.

[13] Tadic M， Ilic S， Cuspidi C， et al. Left ventricular mechanics in untreated normotensive patients with type 2 diabetes mellitus：a two and three-dimensional speckle tracking study [J].Echocardiography， 2015， 32（6）：947-955.

[14] Nunes S， Soares E， Fernandes J， et al. Early cardiac changes in a rat model of prediabetes： brain natriuretic peptide overexpression seems to be the best marker[J]. Cardiovasc Diabetol， 2013，12：44.

[15] Miki T， Yuda S， Kouzu H， et al. Diabetic cardiomyopathy： pathophysiology and clinical features[J]. Heart Fail Rev，2013，18（2）：149-166.

[16] Aragno M， Mastrocola R， Medana C， et al. Oxidative stress-dependent impairment of cardiac-specific transcription factors in experimental diabetes[J].Endocrinology 2006 ，147（12）：5967-5974.

[17] Zhang Y， Hu G， Yuan Z， et al. Glycosylated Hemoglobin in relationship to cardiovascular outcomes and death in patients with type 2 diabetes： a systematic reviewandMeta-Analysis[J]. Plosone， 2012，7（8）： e42551.

[18] Zhang X， Wei X， Liang Y， et al. Differential changes of left ventricular myocardial deformation in diabetic patients with controlled and uncontrolled blood glucose： a three-dimensional speckle-tracking echocardiography-based study [J]. J Am Soc Echocardiogr， 2013，26（5）：499-506.