四維自動左心房定量技術評價糖尿病病人左心房早期重構的臨床研究

陳玲玲，龔元淑，戴法輝，卿順華，張平洋

有研究表明，發生心功能不全的糖尿病病人中1/3由左心室舒張功能受損所致[1]。糖尿病病人較早的超聲心動圖改變主要表現為左心房擴大及左心室舒張功能降低，中后期才出現左心室擴大、心肌回聲異常、左心室收縮功能下降[2-3]。目前，臨床上對糖尿病性心肌病損害多偏重于左心室功能的研究，而對左心房功能研究甚少[4]，尤其是關于糖尿病性心房早期重塑較少有報道。四維自動左心房定量技術(4D automatic left atrium quantification，4D Auto LAQ)是在VividE95超聲診斷儀外置新版EchoPACTM軟件，其支持經胸4D探頭采集的數據集，利用軟件通過分析三維數據，同時得出左心房的縱向和周向應變、容積及排空分數等參數，因為就形態而言此時檢查所做的形態假設會更少，獲得數據采集更快捷，數據也更加準確[5]。本研究旨在利用四維自動左心房定量技術全面分析40例輕型2型糖尿病病人左心房縱向、周向應變改變特性和容積表現的特點，從而探討其定量評價左心房早期重構的可行性及臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年1月—2019年12月我院確診的40例糖尿病病人為糖尿病組；選取2016年1月—2019年12月30名健康成年人作為對照組。糖尿病組納入標準：①符合1999年世界衛生組織制定的2型糖尿病診斷標準[6]；②常規超聲心動圖檢查未見明顯心臟大小異常；③左心室射血分數(LVEF)>55%。對照組納入標準：無心血管病史，且經過超聲、心電圖及血生化等全面檢查無心肺疾病等。糖尿病組，男25例，女15例，年齡39～65(55.22±8.01)歲。對照組，男17名，女13名，年齡42～62(56.76±8.16)歲。本研究經本院臨床試驗倫理委員會批準，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 研究儀器與方法 采用GE Vivid E95彩色超聲診斷儀，配有M5S探頭(頻率2.0～4.5 MHz)和4Vc 4D探頭(頻率2.5～4.0 MHz)，頻幀每秒40～60 幀，檢查時，囑咐受檢者左側臥位，平靜呼吸連接心電圖，首先進行常規超聲檢查，主要采集左心室長軸切面M型超聲圖像，檢測左心房內徑(LAD)、左心室舒張末期內徑(LVEDD)、左心室質量指數(LVMI)、左心室短軸縮短率(FS)、LVEF，記錄二尖瓣口舒張早期/舒張晚期峰值血流速度(E/A)。此后轉換4D容積探頭，心尖四腔觀清晰顯示左心室和左心房，以角度[(70°～80°)×(70°～80°)]和4D顯像(幀頻>病人心率的40%)采集3個心動周期的圖像。當進入4D模式時，要求病人在呼氣末屏住呼吸，維持成像并獲取4D動態圖像形式的實時心動周期。脫機利用升級的Echo PAC進行分析，所有測量均在3個連續的心動周期(選擇1個)中進行，采用平均值進行統計分析。進入容積4D自動LAQ測量模式，設置界標并于心臟收縮末期在每個平面上調整二尖瓣中心，用四維自動左心房定量技術自動計算左心房容積和排空分數等，分析獲得最大容積(LAVmax)、最小容積(LAVmin)、左心房收縮前容積(心電圖P波起始時的容積，LAVpreA)、左心房射血容積(LAEV)及左心房射血分數(LAEF)，左心房容積指標用體表面積進行標化，得到相應容積指數(LAVmaxⅠ、LAVminⅠ和LAVpⅠ)。此后以左心室收縮期、舒張早期和舒張后期相判定左心房貯存、管道和收縮功能進行形變分析，獲得左心房貯存期縱向應變(LASr)、周向應變(LASr-c)；管道期縱向應變(LAScd)、周向應變(LAScd-c)；收縮期縱向應(LASct)、周向應變(LASct-c)。GE Vivid E95彩色超聲檢測圖詳見圖1。重復性檢驗：隨機選取10例受檢病人，由2名資歷相同的檢查者應用四維自動左心房定量技術檢測左心房三維容積及應變參數，兩組數據差異為檢查者間測量變異。同一檢查者在1周內對同一病人進行2次檢測。

圖1 GE Vivid E95彩色超聲檢測圖

1.3 血液生化檢測 所有受檢者均于超聲檢測當日清晨留取空腹周圍靜脈血樣本進行血生化檢測，并采用Vidas-Blue全自動熒光免疫分析儀及其配套原裝試劑進行血漿N末端B型鈉尿肽前體(NT-proBNP)水平的檢測。

2 結 果

2.1 兩組一般資料、超聲參數及血液檢測指標比較 兩組年齡、收縮壓、舒張壓、LAD、LVEDD、LVMI、LVEF、FS以及NT-proBNP、三酰甘油和總膽固醇比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，而糖尿病組E/A小于對照組(P<0.01)。詳見表1。

表1 兩組一般資料、超聲參數及血液檢測指標比較

2.2 兩組四維自動左心房定量技術測定參數比較 兩組LAScd、LASct-c比較，差異均有統計學意義(P<0.05)。詳見表2。

表2 兩組四維自動左心房定量技術測定參數比較

2.3 糖尿病病人E/A與四維自動左心房定量技術超聲參數的相關性分析 糖尿病病人E/A與LAScd呈負相關(r=-0.43，P<0.01)，與LASct-c呈正相關(r=0.38，P<0.01)。詳見表3。

表3 糖尿病病人E/A與四維自動左心房定量技術超聲參數的相關性分析

2.4 重復性檢驗結果(見表4)

表4 四維自動左心房定量技術對10例糖尿病病人左心房應變觀測的重復性檢驗結果(ICC)

3 討 論

左心房通過貯存器功能、管道功能和收縮泵功能對左心室充盈維持具有重要的意義[7]。臨床工作中常以LAD作為其功能簡單的替代指標[8]，但準確性并不理想。近年來，運用各種超聲新手段評價左心房容積與功能協助臨床診治的研究較多，但有關糖尿病左心房功能，尤其早期重構的報告少有涉及，且傳統M型、二維超聲等技術均需左心房幾何假設，超聲定量組織速度成像(QTVI)等技術觀察心房壁也不能反映其整體功能，且這些技術受取樣角度等影響，很多條件下有一定局限性[9]。近年來，有些利用三維超聲成像觀察糖尿病病人左心房容積的報道[10-11]，但都是直接將用來分析左心室功能的軟件運用到左心房。四維自動左心房定量技術是GE公司新研發的針對左心房容積和應變的綜合評價新技術，為了測量整個心動周期中的左心房容積，不僅采用了半自動分割算法，而且采用二尖瓣環水平中心作為標記開始進行該算法，分割算法運用擴展的卡爾曼濾波器解決形態估算問題，從而計算3D模型，該濾波器結合了左心房幾何結構、運動模型及邊緣檢測等算法[5]，故能準確、快捷評價各時期的左心房容積以及縱向和周向應變。

本研究結果顯示，兩組血壓、血脂、LAD、LVEDD、LVEF及NT-proBNP比較，差異均無統計學意義，而糖尿病組E/A低于對照組，表明糖尿病病人盡管代謝基本正常，靶器官未明顯累及，但左心室舒張功能明顯受損，這與既往的報道[1-3]一致。NT-proBNP是腦鈉肽在腦鈉肽前體蛋白酶的作用下裂解的產物，是反映左心室舒張性心力衰竭的指標，其正常水平表明病人舒張功能損傷尚在早期，程度也相對較輕。另外，本研究基于四維自動左心房定量技術的左心房觀測發現，各個時期的左心房容積參數及衍生的功能指標兩組比較差異無統計學意義(P>0.05)，說明糖尿病病人左心房容積和功能并無明顯改變，與既往的報道[10-11]并不相符。但仔細分析發現，糖尿病病人左心房的縱向、周向應變所揭示的左心房貯存并無異常，但LAScd減小，與黃君紅等[11]研究結果相似，LAScd-c并無明顯減小，進一步說明這個時期其管道功能下降主要表現在縱向應變減小，周向應變并無明顯改變，這可能也是三維容積提示該時期左心房管道功能并無明顯變化的原因。糖尿病組LASct無明顯改變，LASct-c增大，證明糖尿病病人左心房收縮期泵功能增強主要是源自左心房周向應變增大，與徐幸等[4]報道一致，而與周暢等[12]主要對左心房縱向應變的觀察報道并不相符。相關分析結果顯示：這些改變與左心室舒張功能變化相關。糖尿病病人雖然左心室容積、質量及LVEF等并無明顯異常改變，但病人左心室舒張功能發生障礙，因為擴張型心肌病糖代謝功能障礙引起了心肌微血管發生廣泛病變，心肌糖蛋白膠原纖維、三酰甘油及膽固醇的沉積可以引起心肌細胞肥大變性，致使一定程度的心肌松弛性甚至順應性減小，引起舒張甚至可能收縮功能降低[13]?？赡苡捎诒狙芯恐械奶悄虿〔∪诉@些改變程度相對較輕，因此，左心室的整體收縮功能、容積等均在正常范圍，僅表現為左心室舒張功能受損。左心室收縮時二尖瓣環向心尖運動，左心房壓下降則肺靜脈血向左心房內充盈，左心房產生存儲功能。因此，本研究病人的左心房貯存期縱向和周向應變并無明顯下降，其貯存功能保持正常。糖尿病病人左心室舒張功能異常導致左心室舒張末壓及左心室充盈壓增高，因而左心房管道功能受損，主要表現在管道期縱向應變減小，盡管左心房容積未明顯增加，但左心房后負荷增加，使得左心房心肌輔助泵功能代償性增強。事實上，心房肌束呈網格狀、較薄，由淺、深2層組成。淺層肌橫行，環繞左、右心房；深層肌為左、右心房固有，呈拌狀或環狀，部分環形纖維環繞心耳、腔靜脈口和肺靜脈口周圍。心房肌是以環狀肌為主的，所以病人的房縮期周向應變增大，但具體機制有待進一步深入研究。

綜上所述，糖尿病病人早期左心房容積及功能基本正常時，盡管左心室收縮功能正常，但左心室舒張功能障礙發生，病人左心房管道功能下降，主要表現在其縱向應變減小，而泵功能增強主要源自周向應變增大，四維自動左心房定量技術可為評價糖尿病病人左心房早期重構提供較可靠的新方法。