三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)對(duì)單純性肥胖兒童左心室收縮功能的評(píng)價(jià)及其與外周動(dòng)脈彈性相關(guān)性的前瞻性研究

周麗 王淑霞 王芳 曹偉 王婷婷 葉晶晶 納麗莎 趙海萍

（1.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院心臟中心功能部，寧夏銀川 750004；2.寧夏醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，寧夏銀川 750004）

肥胖是心血管疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，然而近年來認(rèn)為肥胖與心血管事件的發(fā)生并非總呈一致性關(guān)系。研究顯示，超重和肥胖的心力衰竭患者與正常體重指數(shù)（body mass index，BMI）的患者相比，預(yù)后更好［1］。也有研究顯示冠狀動(dòng)脈血管重建后病死率與BMI 呈U 型雙向分布關(guān)系［2］。因此，這一現(xiàn)象被稱為“肥胖悖論”。這種“矛盾”現(xiàn)象在肥胖患者的血管研究中也有報(bào)道。研究顯示肥胖人群比非肥胖人群具有更好的內(nèi)皮保護(hù)功能［3］。這些研究［1-3］往往僅關(guān)注心臟或者血管的單一改變，而關(guān)于兩者的交互作用卻較少涉及。心室與動(dòng)脈間耦聯(lián)關(guān)系是重要機(jī)制，但在肥胖兒童中，兩者間變化情況尚不清楚。近年來，兒童和青少年肥胖率逐年上升，這種現(xiàn)象已引起社會(huì)各界的關(guān)注，對(duì)于該群體的研究意義重大。肥胖兒童的心肌收縮功能與外周血管功能的改變和關(guān)聯(lián)性尚不明確。三維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)（3-dimensional speckle tracking imaging，3D-STI）是 目 前 公認(rèn)的評(píng)估心肌彈性形變能力的最佳工具［4］。踝臂指數(shù)（ankle brachial index，ABI）、肱踝脈搏波傳導(dǎo)速度（brachial ankle pulse wave velocity，baPWV）能夠反映外周動(dòng)脈的彈性和僵硬度。本研究擬通過3D-STI 技術(shù)對(duì)單純性肥胖兒童心肌收縮功能的測(cè)量來觀測(cè)心肌形變能力，并探討其與外周動(dòng)脈彈性之間的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

根據(jù)國(guó)際生命科學(xué)學(xué)會(huì)中國(guó)肥胖問題工作組頒布的《中國(guó)學(xué)齡兒童青少年超重、肥胖篩查體重指數(shù)值分類標(biāo)準(zhǔn)》［5］，前瞻性將寧夏回族自治區(qū)銀川市某小學(xué)健康體檢學(xué)生按照BMI 分為肥胖、超重和正常3組。排除繼發(fā)性肥胖及合并先天性心臟病、高血壓、糖尿病、腎病等疾病者。每組用隨機(jī)數(shù)字表法結(jié)合自愿的原則（家長(zhǎng)簽署知情同意書）確定研究對(duì)象。樣本量估計(jì)：檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，檢驗(yàn)功效1-β=0.9，預(yù)計(jì)肥胖兒童左心室整體長(zhǎng)軸應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS） 與baPWV 相關(guān)系數(shù)為0.6，在PASS 軟件中獲得樣本量雙側(cè)檢驗(yàn)所需最低樣本含量為25 例，單側(cè)檢驗(yàn)為21 例。共收集資料完整的研究對(duì)象肥胖組23例，超重組21例，正常組24例。該研究通過寧夏醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)審核（2018-098）。

1.2 體格檢查和血液指標(biāo)測(cè)定

檢測(cè)當(dāng)日兒童晨起空腹到達(dá)檢測(cè)地點(diǎn)。身高、體重采用電子秤（河南樂佳電子科技有限公司，HW-900Y 型超聲波體檢機(jī)）測(cè)量。平靜狀態(tài)下采用電子血壓計(jì)（深圳瑞光康泰科技有限公司RBP-9001型脈搏波醫(yī)用血壓計(jì)）測(cè)量肱動(dòng)脈血壓。計(jì)算BMI=體重（kg）/身高2（m2）。采集肘前靜脈血，酶法測(cè)定血清總膽固醇（total cholesterol，TC）和三酰甘油（triglyceride，TG），葡萄糖氧化酶法測(cè)定血糖（blood glucose，Glu）。血脂和血糖測(cè)定儀器為日本日立公司7170A全自動(dòng)生化分析儀。

1.3 左心室3D-STI測(cè)量

采用Philips IE33 彩色多普勒超聲診斷儀，配備X5-1三維探頭。所有研究對(duì)象均采取左側(cè)臥位，同步連接心電圖，常規(guī)探查心臟各切面，觀察心腔和大血管內(nèi)血流分布情況。根據(jù)二維面積法測(cè)量左心室質(zhì)量。測(cè)量室間隔厚度（interventricular septal thickness，IVST）、左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall thickness，LVPWT）和舒張末期左心室內(nèi)徑（left ventricular end diastolic diameter，LVEDD），計(jì)算相對(duì)室壁厚度（relative wall thickness，RWT）=（IVST+LVPWT）/LVEDD。切換X5-1 探頭，調(diào)節(jié)深度、增益、扇角以獲得清晰且?guī)l較高的心尖四腔心切面并將左心調(diào)節(jié)至扇面中央，啟動(dòng)全容積模式，記錄并存儲(chǔ)該切面連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期的二維動(dòng)態(tài)圖像。將存儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)圖像導(dǎo)入軟件Tom-Tec工作站中進(jìn)行脫機(jī)的3D-STI分析。軟件追蹤分析心肌斑點(diǎn)計(jì)算得出左心室GLS、整體徑向應(yīng)變（global radial strain，GRS）及整體環(huán)向應(yīng)變（global circumferential strain，GCS）。

1.4 動(dòng)脈硬化檢測(cè)

動(dòng)脈硬化檢測(cè)采用日本科林公司BP-203RPEⅡ（VP-1000）全自動(dòng)動(dòng)脈硬化測(cè)試儀。檢查時(shí)室溫保持在22～25℃，檢查前囑受檢者休息3～5 min，穿寬松薄衣。檢查開始時(shí)保持安靜，去枕平臥，雙手手心向上置于身體兩側(cè)，測(cè)四肢血壓，計(jì)算兩側(cè)ABI 和baPWV，取ABI 的低值和baPWV 高值作為該研究對(duì)象的baPWV進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)數(shù)資料以例數(shù)和率（%）表示，率的比較采用卡方檢驗(yàn)。正態(tài)分布計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用SNK-q法。相關(guān)性分析采用Pearson法。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3組兒童一般臨床資料的比較

3 組兒童年齡、性別構(gòu)成、Glu 水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。肥胖組BMI 高于超重組和正常組，超重組BMI 高于正常組（P＜0.05）。肥胖組和超重組TG、TC 高于正常組（P＜0.05）。肥胖組收縮壓和舒張壓高于正常組（P＜0.05）。見表1。

表1 3組兒童一般臨床資料的比較

2.2 3組兒童常規(guī)超聲心動(dòng)圖左心室參數(shù)的比較

肥胖組RWT、左心房前后徑大于正常組（P＜0.05）。肥胖組、超重組左心室心肌質(zhì)量大于正常組（P＜0.05）。3 組左心室二尖瓣口E 峰（舒張?jiān)缙诜逯笛鳎┖虯 峰（舒張晚期峰值血流）流速、LVEDD、左心室舒張末期容量（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）、射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction，EF%） 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

表2 3組兒童常規(guī)超聲心動(dòng)圖左心室參數(shù)的比較 （±s）

表2 3組兒童常規(guī)超聲心動(dòng)圖左心室參數(shù)的比較 （±s）

注：a示與正常組相比，P＜0.05。［RWT］相對(duì)室壁厚度；［LVEDD］左心室舒張末期內(nèi)徑；［LVEDV］左心室舒張末期容量；［EF%］射血分?jǐn)?shù)；［E峰］二尖瓣口舒張?jiān)缙诜逯笛鳎唬跘峰］二尖瓣口舒張晚期峰值血流。

組別正常組超重組肥胖組F值P值例數(shù)242123 RWT 0.30±0.050.32±0.040.36±0.05a 9.0010.041左心室心肌質(zhì)量(g)70±3092±20a 100±40a 10.4720.035左心房前后徑(mm)29±332±536±4a 9.9150.033 E峰(cm/s)85±1574±1386±153.4100.772 A峰(cm/s)48±1346±1145±115.8710.456 LVEDD(mm)46.3±3.249.6±2.950.7±4.46.2860.510 LVEDV(mL)97±31101±16113±226.6420.475 EF%66±766±863±68.7610.210

2.3 3D-STI測(cè)量左心室整體應(yīng)變參數(shù)和動(dòng)脈硬化參數(shù)的比較

與正常組比較，肥胖組、超重組各節(jié)段左心室GLS、GRS、GCS曲線一致性減低，達(dá)峰時(shí)間點(diǎn)較離散（圖1）。超重組左心室GLS高于正常組（P＜0.05）。肥胖組和超重組ABI低于正常組，肥胖組baPWV 高于正常組（P＜0.05）。3 組左心室GRS、GCS差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表3。

表3 3組兒童左心室應(yīng)變參數(shù)和動(dòng)脈硬化參數(shù)的比較 （±s）

表3 3組兒童左心室應(yīng)變參數(shù)和動(dòng)脈硬化參數(shù)的比較 （±s）

注：a示與正常組相比，P＜0.05。［GLS］整體長(zhǎng)軸應(yīng)變；［GCS］整體環(huán)向應(yīng)變；［GRS］整體徑向應(yīng)變；［ABI］踝臂指數(shù)；［baPWV］肱踝脈搏波傳導(dǎo)速度。

組別正常組超重組肥胖組F值P值例數(shù)242123 GLS(%)-19±12-24±7a-18±1210.3130.037 GCS(%)-26±19-31±10-28±66.4400.652 GRS(%)44.2±9.043.7±12.941.3±1.72.4180.671 ABI 2.25±0.131.09±0.13a 1.00±0.09a 12.2590.016 baPWV(cm/s)905±22923±154978±108a 9.5540.045

2.4 肥胖兒童左心室應(yīng)變參數(shù)與動(dòng)脈硬化參數(shù)的相關(guān)性

肥胖兒童左心室GLS 與baPWV 呈正相關(guān)（r=0.516，P＜0.05），與ABI無相關(guān)性（P＞0.05）；左心室GCS、GRS 與ABI、baPWV 均 無 相 關(guān) 性（P＞0.05）。見表4。

表4 肥胖兒童左心室應(yīng)變參數(shù)與動(dòng)脈硬化參數(shù)Pearson相關(guān)分析表

3 討論

兒童單純性肥胖癥是以過度營(yíng)養(yǎng)、體力活動(dòng)減少、行為偏差等為特征的全身脂肪組織普遍過度增生的慢性病［6］。近年來中國(guó)學(xué)生超重與肥胖檢出率持續(xù)增長(zhǎng)，提高對(duì)兒童期肥胖的認(rèn)識(shí)，對(duì)建立完整、準(zhǔn)確的肥胖診療理念具有重要的意義。

心室動(dòng)脈耦聯(lián)是指心臟功能與外周血管功能的相互匹配關(guān)系［7］。二者在神經(jīng)、體液等調(diào)節(jié)下，匹配達(dá)到適度的動(dòng)態(tài)平衡，以確保心臟有效的搏出功能。二者相互協(xié)調(diào)即匹配適合，心臟搏出功能最佳、效率最高；反之“失匹配”即脫耦聯(lián)，心血管儲(chǔ)備功能受損，心臟做功效率減低。因此，無論在生理還是病理狀態(tài)下，心臟的彈性變化必然帶來血管彈性的相應(yīng)改變［8］。

超重或肥胖對(duì)成年人心血管疾病預(yù)后有重要影響。兒童期肥胖預(yù)示著成年后更高的心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，其相關(guān)發(fā)生機(jī)制尚在探索中。左心室3D-STI 技術(shù)能通過追蹤心肌回聲斑點(diǎn)在三維空間的相位變化準(zhǔn)確敏感地評(píng)估心肌形變能力，較其他超聲技術(shù)有顯著優(yōu)勢(shì)。心肌形變能力越大則彈性越大。本研究應(yīng)用3D-STI 技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，單純性肥胖兒童左心室心肌各個(gè)方向的整體應(yīng)變參數(shù)GLS、GCS 和GRS 與正常組無差異，但超重組GLS 與正常組有顯著差異。已有的研究［9］表明，肥胖導(dǎo)致心室壁壓力增大和心輸出量增加，為了適應(yīng)左心室壓力和容量的增加并維持左心室收縮功能，心肌細(xì)胞最初的病理特征改變?yōu)榇鷥斝苑蚀螅湛s功能增強(qiáng)。當(dāng)肥胖程度增加和/或時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，心肌細(xì)胞則表現(xiàn)為過度肥大，肌束排列明顯紊亂，脂質(zhì)在心肌中沉積，心肌細(xì)胞間質(zhì)增生，這種結(jié)構(gòu)改變會(huì)進(jìn)而導(dǎo)致心肌收縮功能受損。肥胖大鼠的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中可以觀察到上述病理改變［10］。與成人肥胖相比，兒童期肥胖發(fā)生的周期短，機(jī)體處于對(duì)于肥胖的適應(yīng)性調(diào)節(jié)過程中，推測(cè)超重兒童尚處于肥胖前期，肥胖程度較輕，心肌細(xì)胞可能處于最初的肥大代償階段。因此，作為反映心肌收縮力最敏感的指標(biāo)GLS 呈代償性增強(qiáng)；而肥胖兒童肥胖持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，更高的BMI 使心肌處于進(jìn)一步受損階段，因此代償能力減低，GLS沒有表現(xiàn)出增強(qiáng)。我們推測(cè)，雖然肥胖組GLS 與正常組相比無差異，但卻是收縮功能代償能力減低的表現(xiàn)，左心室質(zhì)量和相對(duì)室壁厚度增大帶來的左心室構(gòu)型的改變可能是形態(tài)學(xué)機(jī)制之一，血糖等血清學(xué)指標(biāo)的改變也是重要的影響因素。

baPWV 是指脈搏波由肱動(dòng)脈沿管壁傳至踝動(dòng)脈的速度，是目前公認(rèn)的評(píng)價(jià)大動(dòng)脈彈性的指標(biāo)，數(shù)值越大，表示動(dòng)脈彈性越差，硬化程度越重。血管結(jié)構(gòu)和功能變化是心血管事件發(fā)生、發(fā)展的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，是預(yù)測(cè)心血管危險(xiǎn)的指標(biāo)之一［11］。成人超重和肥胖人群外周動(dòng)脈僵硬度增大，但有研究［12］發(fā)現(xiàn)其中心動(dòng)脈baPWV 反而較正常人更低。可見在肥胖人群中，中心動(dòng)脈和外周動(dòng)脈彈性變化在某種條件下或階段中可能存在不一致性，這可能是造成“肥胖悖論”的因素之一。一項(xiàng)長(zhǎng)期追蹤肥胖青少年的研究發(fā)現(xiàn)肥胖青少年的動(dòng)脈血管在十多歲時(shí)就開始變得僵硬，且動(dòng)脈僵硬度與體脂總量呈正相關(guān)［13］。本研究顯示，單純性肥胖兒童動(dòng)脈硬化指標(biāo)baPWV 和ABI 雖未超過正常參考值（baPWV正常值＜1400且與健康同年齡同性別預(yù)測(cè)值相比比值＜20%；ABI 正常值：0.9～1.4），但較正常組均有明顯變化。表明兒童期肥胖已導(dǎo)致血管僵硬度的改變，且與心肌彈性的改變有一定的相關(guān)性。

本研究存在局限性。第一，僅對(duì)肥胖兒童左心室整體應(yīng)變進(jìn)行研究，未涉及左心室節(jié)段應(yīng)變。第二，未按兒童肥胖程度和時(shí)間不同進(jìn)行分層研究。同時(shí)因研究本身所限未能獲得心肌活檢的進(jìn)一步證實(shí)。

總之，兒童期單純性肥胖可以導(dǎo)致心肌和血管彈性的減低。本研究中尚未發(fā)現(xiàn)單純性肥胖兒童存在明顯肥胖與心肌和血管彈性改變相悖的現(xiàn)象，但可見肥胖程度、心肌彈性及血管改變有一定的關(guān)聯(lián)性，其發(fā)生機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。