心血管MR特征追蹤技術評價糖尿病前期和糖尿病患者右心室功能

周珊珊，張 振,2，高藝源，李更曉，婁明武,2*，李坤成,3,4，趙之偉，趙 軍，駱美辰

(1.廣州中醫藥大學深圳臨床醫學院，廣東 深圳 518000；2.深圳市龍崗中心醫院博士后科研工作站，廣東 深圳 518116；3.首都醫科大學宣武醫院放射與核醫學科，北京 100053；4.廈門州信醫學影像診斷中心放射科，福建 廈門 361000;5.廈門平安好醫醫學影像診斷中心影像科，福建 廈門 361015；6.加拿大圓心血管影像有限公司，加拿大 卡爾加里 T2P 3T6)

糖尿病(diabetes mellitus， DM)是嚴重威脅人類健康的慢性非傳染性疾病，而DM前期是可發展為DM的高危狀態[1]，通過胰島素抵抗及高胰島素血癥導致心臟結構和功能改變，與心血管疾病發病率和全因死亡率密切相關[2-3]。心血管疾病發生、發展過程中，右心室的作用至關重要，且對預后亦極具影響[4]，但目前關于DM前期、DM對心臟影響的研究主要針對左心室[5]。基于常規電影序列的心血管MR特征追蹤(cardiovascular MR feature tracking， CMR-FT)技術可早期反映心肌功能改變，是診斷心血管疾病及評估預后的有效影像學方法[6]。本研究觀察CMR-FT技術評估DM前期、DM患者右心室功能亞臨床改變的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2013年1月—2020年7月于廈門平安好醫醫學影像診斷中心接受CMR檢查的DM前期(DM前期組)和DM患者(DM組)。DM前期組40例，男28例，女12例，年齡26～79歲，平均(50.3±10.6)歲；DM組27例，男23例，女4例，年齡36～76歲，平均(50.9±9.5)歲。參照美國糖尿病協會2010年診斷標準[7]：DM前期指糖化血紅蛋白(glycosylated hemoglobin， HbA1c)≥5.7%且<6.5%；DM指既往診斷為DM，或正在服用降糖藥物，或HbA1c≥6.5%。排除標準：①心血管疾病病史，心電圖異常或存在明顯的心血管疾病臨床癥狀，如胸痛、呼吸困難等；②罹患貧血、甲狀腺疾病、惡性腫瘤、慢性阻塞性肺疾病等可能影響心臟功能的疾病；③圖像質量不佳。納入同期30名于本中心體檢的健康人作為對照組，男22名，女8名，年齡36～69歲，平均(49.7±8.3)歲，HbA1c<5.7%。本研究通過倫理委員會批準(編號：ChiECRCT20190198)。

1.2 儀器與方法 采用GE 1.5T MR掃描儀，16通道相控陣表面線圈。囑受檢者仰臥，采集常規心臟四腔心及短軸電影序列，后者采用平衡穩態自由進動序列，TR 4 ms，TE 1.75 ms，層厚8 mm，層間距1 mm，FA 60°，FOV 310 mm×310 mm，矩陣224×224，掃描范圍為心底至心尖。

1.3 圖像分析 應用CVI42version 5.12.1后處理軟件測量右心室容積和功能。由1名具有3年以上工作經驗的影像科醫師于短軸電影序列圖像中手動勾畫收縮末期及舒張末期右心室容積，包括乳頭肌、肌小梁及右心室流出道部位，軟件自動獲得右心室舒張末期容積(right ventricular end-diastolic volume， RVEDV)、右心室收縮末期容積(right ventricular end-systolic volume， RVESV)、右心室射血分數(right ventricular ejection fraction， RVEF)、RVEDV指數(RVEDV index， RVEDVI)及RVESV指數(RVESV index， RVESVI)；并于右心室收縮末期長軸四腔心和短軸電影序列圖像中手動勾畫右心室心內膜和心外膜，自動計算得出右心室應變參數，包括右心室整體徑向應變(global radial strain， GRS)、整體圓周應變(global circumferential strain， GCS)、整體縱向應變(global longitudinal strain， GLS)、收縮期峰值徑向/圓周/縱向應變率(peak systolic radial/circumferential/longitudinal stain rate， PSSR R/C/L)及舒張期峰值/徑向/圓周/縱向應變率(peak diastolic radial/circumferential/longitudinal stain rate， PDSR R/C/L)(圖1)。1個月后抽取DM前期組5例、DM組5例及對照組4名受試者的數據，由該醫師間隔進行重復測量，并由另1名具有3年以上工作經驗的醫師進行再次獨立測量，將所獲數據用于一致性分析。記錄各組空腹血糖(fasting blood glucose, FBG)及HbA1c檢測結果。

圖1 患者女，54歲，DM前期 A.于CMR短軸位圖像獲得徑向、圓周應變及應變率參數； B.于長軸位圖像獲得整體縱向應變及應變率參數 (綠色為ROI)

1.4 統計學分析 采用SPSS version 25.0和GraphPad Prism version 8.0.2統計分析軟件，以組內相關系數(inter-class correlation coefficient， ICC)評價觀察者內及觀察者間各參數測量結果的一致性，ICC<0.40為一致性較差，0.40≤ICC≤0.75為一致性一般，ICC>0.75為一致性較好。以χ2檢驗比較組間性別差異。以±s表示滿足正態分布的計量資料，采用單因素方差分析進行組間比較，以LSD檢驗行多重比較；以中位數(上下四分位數)表示不滿足正態分布的計量資料，組間比較采用Kruskal-Wallis秩和檢驗，以Dunn檢驗行多重比較。采用Spearman相關系數評價HbA1c與右心室參數的相關性，0≤|r|<0.2為極弱相關或無相關，0.2≤|r|<0.4為弱相關，0.4≤|r|<0.6為中等強度相關，0.6≤|r|<0.8為強相關，0.8≤|r|<1.0為極強相關。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 基本資料 3組之間性別(χ2=2.083，P=0.353)及年齡(F=0.096，P=0.909)差異均無統計學意義。DM前期組及DM組的FBG、HbA1c均顯著高于對照組(P均<0.05)，DM組FBG、HbA1c均顯著高于DM前期組(P均<0.05)，見表1。

2.2 組間參數差異 觀察者內及觀察者間測量右心室各參數結果的一致性均良好(ICC均>0.75，P均<0.05)。

2.2.1 容積與功能參數 3組間RVEDV、RVESV、RVEF、RVEDVI及RVESVI差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1。

2.2.2 應變參數 DM組GRS、GCS及PSSR R明顯高于對照組(P均<0.05)，GLS明顯低于對照組(P<0.05)；DM前期組PSSR R明顯高于對照組(P<0.05)；DM組GCS明顯高于DM前期組、GLS明顯低于DM前期組(P均<0.05)；其余應變參數組間差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表2。

2.3 相關性分析 HbA1c與GCS、GLS、PSSR R及PSSR C均呈弱相關(r=-0.207、0.241、0.254、-0.207，P均<0.05)；HbA1c水平與其余各參數均無明顯相關(P均>0.05)。

3 討論

本研究中，DM組右心室GLS明顯受損，與既往采用超聲心動圖[8]或CMR-FT技術[9]的評價結果相符；但DM前期組右心室GLS與對照組比較未見明顯改變，與TADIC等[8]采用超聲心動圖發現DM前期患者出現右心室整體應變降低的結果不一致，可能與測量方法及后處理軟件不同相關。本研究發現DM患者右心室GLS明顯受損的同時伴隨GRS、GCS顯著增加，與既往研究[10-11]結果相符，考慮左、右心室表層和深層肌纖維結構互相延續，室間隔和心包間隙功能可能相互影響[12]，右心室GRS、GCS增加可能與左心室相似，均為對于GLS減低的代償，以維持DM患者正常的心室功能[11]。

表1 DM前期、DM患者及健康人基本資料和CMR右心室容積與功能參數比較

表2 DM前期、DM患者及健康人CMR右心室應變參數比較

此外，與對照組比較，盡管本研究DM前期組GRS增加無統計學意義，但PSSR R卻顯著增加；DM組在GRS、GCS、PSSR R均顯著增加的前提下，PSSR C增加卻無統計學意義；相關性分析結果顯示，HbA1c水平與GCS、PSSR C呈負相關，與PSSR R呈正相關，應變和應變率改變不一致的原因可能在于CMR-FT技術測量的PSSR R、PSSR C能較GRS、GCR更為敏感地反映DM前期和DM患者早期右心室功能的亞臨床改變。

射血分數是臨床應用最為廣泛的評估心室收縮功能的指標，但受心臟前后負荷、心率及心臟解剖結構等因素共同影響，無法準確反映心室收縮功能改變[13]。本研究中，與對照組比較，DM前期組和DM組右心室容積、容積指數及RVEF均未發生顯著改變，且相關性分析顯示HbA1c與RVEDV、RVESV、RVEF、RVEDVI及RVESVI均無顯著相關，與HU等[9]研究結果相符，提示DM前期和DM患者右心室應變和應變率可能較右心室容積和RVEF更早、更敏感地反映右心室功能的亞臨床改變。

綜上，采用CMR-FT技術所獲右心室心肌應變和應變率可作為早期評估DM前期、DM患者右心室功能亞臨床改變的影像學指標；HbA1c水平與右心室應變參數具有一定相關性。本研究為橫斷面研究，且樣本量較小，有待大樣本研究加以驗證，并進一步探討右心功能改變的潛在機制。