二維剪切波彈性成像評(píng)價(jià)2型糖尿病患者跟骨下脂肪墊改變

丁乙桐，張宇虹*，張 萍，蘇本利

(1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院超聲科，2.內(nèi)分泌科，遼寧 大連 116023)

糖尿病可導(dǎo)致肌肉骨骼系統(tǒng)并發(fā)癥，足部最常受累。通過(guò)評(píng)估足底軟組織力學(xué)特性可預(yù)測(cè)糖尿病足，協(xié)助臨床早期干預(yù)高危糖尿病足患者[1]。既往研究[2-4]多應(yīng)用測(cè)力計(jì)、病理及應(yīng)變彈性成像技術(shù)評(píng)估跟骨下脂肪墊及跟腱彈性，并證實(shí)與糖尿病相關(guān)的跟骨下脂肪墊及跟腱機(jī)械性能已發(fā)生改變。本研究觀察二維剪切波彈性成像(two-dimensional shear wave elastography， 2D-SWE)技術(shù)評(píng)估2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus， T2DM)患者跟骨下脂肪墊硬度改變的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 納入2020年11月—2021年6月104例于大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院住院治療的T2DM患者，將其中54例病程≥10年者歸為長(zhǎng)病程組，男29例，女25例，年齡42～79歲，平均(62.5±8.9)歲，平均體質(zhì)量指數(shù)(body mass index， BMI)為(24.85±2.83)kg/m2；將50例病程<10年者歸為短病程組，男24例，女26例，年齡41～80歲，平均(60.1±8.8)歲，平均BMI為(25.00±2.72)kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合T2DM診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]；②每日站立時(shí)間≤8 h；③BMI≤30 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)：①妊娠期糖尿??；②運(yùn)動(dòng)員；③足部畸形、外傷或手術(shù)史；④近3個(gè)月接受足跟類固醇注射；⑤合并風(fēng)濕性疾病。以同期38名性別、年齡相匹配的健康志愿者作為對(duì)照組，男、女各19名，年齡42～78歲，平均(60.6±8.8)歲，平均BMI(24.25±2.54)kg/m2。本研究通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，檢查前受試者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 采用Mindray Resona8彩色多普勒超聲診斷儀，L14-5WU線陣探頭，頻率5～14 MHz，內(nèi)置實(shí)時(shí)2D-SWE應(yīng)用軟件。于清晨進(jìn)行檢查，囑受試者檢查前避免長(zhǎng)時(shí)間行走，并靜臥10 min。囑受試者俯臥，雙足懸于檢查床末端；以75%乙醇清潔足底皮膚后，沿第二足趾與足跟中部方向畫(huà)一條標(biāo)記線，于探頭表面涂抹大量耦合劑，沿標(biāo)記線將探頭于矢狀切面垂直置于足底表面，以二維超聲分別掃查雙側(cè)跟骨下脂肪墊，觀察跟骨下脂肪墊內(nèi)部回聲。圖像遠(yuǎn)端強(qiáng)回聲伴后方聲影結(jié)構(gòu)為跟骨結(jié)節(jié)，其下方為跟骨下脂肪墊，由較高回聲的纖維隔膜分為兩層：淺層較薄，為微腔室(micro chamber)；深層較厚，為大腔室(macro chamber)。清晰顯示上述解剖層次后，選取優(yōu)質(zhì)切面圖像，激活2D-SWE模式，量程為100 kPa，保持探頭穩(wěn)定10 s，于彩色彈性圖運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定指數(shù)達(dá)5星、可信度指數(shù)達(dá)90%及以上時(shí)凍結(jié)圖像。選擇跟骨結(jié)節(jié)下方區(qū)域?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)測(cè)量區(qū)域[6]，分別于跟骨下脂肪墊及大腔室放置圓形ROI，使之盡量覆蓋最大區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量ROI內(nèi)平均楊氏模量，即為跟骨下脂肪墊彈性模量(elastic modulus of heel pad， Ehp)及大腔室彈性模量(elastic modulus of macro chamber， Emacro)。另于跟骨結(jié)節(jié)下方微腔室放置1個(gè)圓形ROI，盡量覆蓋最大區(qū)域，并于其兩側(cè)各放置1個(gè)相同大小的圓形ROI，計(jì)算3個(gè)ROI的平均楊氏模量，作為微腔室彈性模量(elastic modulus of the microchamber， Emicro)。以上參數(shù)均間隔30 s以上測(cè)量3次，計(jì)算平均值作為最終結(jié)果。見(jiàn)圖1～3。

1.3 實(shí)驗(yàn)室檢查 記錄空腹血糖(fasting blood glucose， FBG)、糖化血紅蛋白(glycosylated hemoglobin， HbA1c)、總膽固醇(total cholesterol， TC)、甘油三酯(triglyceride， TG)、高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein-cholesterol， HDL-C)及低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein-cholesterol， LDL-C)檢查結(jié)果。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以χ2檢驗(yàn)比較組間性別差異，以±s表示計(jì)量資料，2組間行t檢驗(yàn)；3組間行單因素方差分析，對(duì)方差齊者以LSD-t檢驗(yàn)行兩兩比較，對(duì)方差不齊者行Dunnett-t檢驗(yàn)。采用Pearson相關(guān)性分析評(píng)價(jià)Ehp與實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的相關(guān)性。以實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)為自變量，Ehp為因變量，進(jìn)行多元線性逐步回歸分析(引入水準(zhǔn)為0.05，剔除水準(zhǔn)為0.10)，分析影響Ehp的獨(dú)立因素。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本資料 3組受試者性別、年齡及BMI差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.17，F(xiàn)=1.03、0.89，P均>0.05)。長(zhǎng)病程組與短病程組FBG、HbA1c、TC、HDL-C及LDL-C差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，而TG差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表1。

2.2 超聲參數(shù) 組內(nèi)左足與右足各彈性參數(shù)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-1.59～1.76，P均>0.05)。長(zhǎng)、短病程組Ehp、Emacro及Emicro均高于對(duì)照組(P均<0.05)，長(zhǎng)病程組各參數(shù)均高于短病程組(P均<0.05)，見(jiàn)表2。

2.3 相關(guān)性及回歸分析 相關(guān)性分析顯示，Ehp與FBG、HbA1c均呈正相關(guān)(r=0.516、0.403，P均<0.001)，與HDL-C呈負(fù)相關(guān)(r=-0.521，P<0.001)，與其他實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)無(wú)顯著相關(guān)(P均>0.05)。多元線性逐步回歸分析顯示，F(xiàn)BG、HbA1c及HDL-C均為Ehp的獨(dú)立影響因素(P均<0.05)，見(jiàn)表3。

圖1 長(zhǎng)病程組T2DM患者，男，66歲，病程22年 A.左足跟骨下脂肪墊可信度圖及彈性圖； B.跟骨下脂肪墊及大腔室彈性參數(shù)測(cè)量圖，Ehp為47.67 kPa，Emacro為48.05 kPa； C.微腔室彈性參數(shù)測(cè)量圖保存的2個(gè)ROI的楊氏模量分別為44.94 kPa和46.00 kPa

圖2 短病程組患者，男，68歲，T2DM病程8年 A.右足跟骨下脂肪墊可信度圖及彈性圖； B.跟骨下脂肪墊及大腔室彈性參數(shù)測(cè)量圖，Ehp為41.14 kPa，Emacro為47.97 kPa； C.微腔室彈性參數(shù)測(cè)量圖保存的2個(gè)ROI的楊氏模量分別為34.94 kPa和36.58 kPa

圖3 對(duì)照組受試者，女，65歲 A.右足跟骨下脂肪墊可信度圖及彈性圖； B.跟骨下脂肪墊及大腔室彈性參數(shù)測(cè)量圖，Ehp為29.84 kPa，Emacro為27.69 kPa； C.微腔室彈性參數(shù)測(cè)量圖保存的2個(gè)ROI的楊氏模量分別為39.57 kPa和37.48 kPa

表1 104例T2DM患者實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果比較

表2 104例T2DM患者與38名健康人跟骨下脂肪墊超聲彈性參數(shù)比較(kPa)

表3 影響T2DM患者Ehp的多元線性逐步回歸分析結(jié)果

3 討論

既往研究[3,7]顯示，由跟骨下脂肪墊內(nèi)纖維結(jié)構(gòu)變化引起的足部機(jī)械性能改變可能導(dǎo)致糖尿病足進(jìn)一步發(fā)展。足跟需承受行走時(shí)的應(yīng)力及各韌帶、肌肉的拉力，T2DM患者易出現(xiàn)足部創(chuàng)傷及潰瘍。跟骨下脂肪墊為跟骨結(jié)節(jié)下方特殊的彈性脂肪組織，由密閉的螺旋不飽和脂肪腔組成，為纖維彈性組織所包裹，并固定于真皮與跟骨上，其功能是遇擠壓和沖擊時(shí)緩沖震蕩，保護(hù)足底骨骼、肌肉、血管及神經(jīng)[8-9]。跟骨下脂肪墊分為兩層，即表面較薄的微腔室層和深部較厚的大腔室層[7]，前者主要包含彈性纖維，后者含有等量的膠原和彈性纖維；兩層結(jié)構(gòu)不同，其生物力學(xué)行為也不相同[10]。跟骨下脂肪墊具有各向異性特征，且兩腔室生理功能不同，微腔室可保持跟骨下方大部分的大腔室組織，并防止大腔室過(guò)度變形；大腔室具有減震及緩沖作用，即具有組織變形后恢復(fù)其形狀的能力[10]。

電子顯微鏡檢查可見(jiàn)T2DM患者跟骨下脂肪墊內(nèi)纖維間隔扭曲、碎裂，具有模糊條帶周期的纖維及正常纖維；而于非糖尿病成年人跟骨下脂肪墊中僅見(jiàn)平行的膠原纖維結(jié)構(gòu)。糖基化效應(yīng)可能在無(wú)序膠原纖維的形成中具有核心作用[4]。跟骨下脂肪墊內(nèi)纖維隔中的膠原纖維退化、無(wú)序膠原纖維形成及纖維束增多可能是大腔室硬度增加的主要原因；微腔室硬度增加的確切機(jī)制尚不清楚，可能與彈性纖維退變和脂肪碎裂為小球溢出，導(dǎo)致限制跟骨下方大腔室形變能力降低有關(guān)。微腔室及大腔室硬度增高可能限制跟骨下脂肪墊均勻分配負(fù)荷的能力。以上兩個(gè)解剖層面的機(jī)械性能變化或可共同作用，使T2DM患者足跟緩沖能力減弱，更易受創(chuàng)傷和潰瘍的影響。HSU等[10]以重力傳感器測(cè)量跟骨下脂肪墊硬度，發(fā)現(xiàn)大腔室硬度與跟骨下脂肪墊硬度接近，即跟骨下脂肪墊彈性主要與大腔室相關(guān)，具有減震及緩沖作用。既往研究[10-11]證實(shí)，微腔室硬度高于大腔室。由于微腔室的主要功能是作為固有結(jié)構(gòu)維持大腔室完整性，也可客觀反映跟骨下脂肪墊硬度，但其內(nèi)部硬度分布不均，因此需多次測(cè)量確定其彈性值。本研究應(yīng)用2D-SWE技術(shù)評(píng)價(jià)T2DM患者及健康成人跟骨下脂肪墊彈性，結(jié)果顯示隨糖尿病病程增加，跟骨下脂肪墊及其微腔室、大腔室彈性模型增大，提示隨著疾病進(jìn)展，跟骨下脂肪墊彈性下降而逐漸變硬，與HSU等[12]研究結(jié)果相符。但亦有研究[7]認(rèn)為T2DM患者微腔室硬度低于健康人，或與其樣本量較小，且采用助力式彈性成像技術(shù)及接觸面積較小的探頭有關(guān)。

CHATZISTERGOS等[3]研究發(fā)現(xiàn)，罹患T2DM且FBG水平較高者跟骨下脂肪墊硬度更高，F(xiàn)BG與Ehp呈正相關(guān)，本研究結(jié)果與之相符。FBG、HbA1c與硬度的相關(guān)性可歸因于高血糖的影響和糖基化對(duì)軟組織內(nèi)膠原纖維的作用[4]。另外，本研究回歸分析顯示，F(xiàn)BG、HbA1c是Ehp的獨(dú)立影響因素。HDL-C是動(dòng)脈硬化的保護(hù)性因素，HDL-C與Ehp呈負(fù)相關(guān)且為其獨(dú)立影響因素，提示跟骨下脂肪墊硬度增高可能與其內(nèi)部血管硬化有關(guān)，具體機(jī)制尚需進(jìn)一步證實(shí)。

本研究的局限性：①樣本量??；②T2DM患者服用降糖藥物，可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響；③2D-SWE技術(shù)對(duì)操作者經(jīng)驗(yàn)要求較高；④僅測(cè)量了非負(fù)重條件下的跟骨下脂肪墊彈性。

綜上所述，利用2D-SWE技術(shù)可客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)T2DM患者跟骨下脂肪墊硬度異常改變，對(duì)早期預(yù)防、診治糖尿病足具有重要臨床意義。