2型糖尿病對非缺血性擴(kuò)張型心肌病患者左心室應(yīng)變影響

闞傲,李淑豪,劉巧,陶欣慰,龔良庚

非缺血性擴(kuò)張型心肌病(non-ischemic dilated cardiomyopathy,NIDCM)是單側(cè)或雙側(cè)心腔擴(kuò)大伴收縮功能障礙,但排除負(fù)荷異常(高血壓、瓣膜病)及冠狀動(dòng)脈疾病的心肌病[1]。NIDCM患者的主要病理改變?yōu)檠苤車伴g質(zhì)纖維化[2]。2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)可致心肌間質(zhì)纖維化程度進(jìn)一步加重[3]。NIDCM及T2DM均可導(dǎo)致左室形態(tài)、功能及組織特征改變,最終進(jìn)展為心力衰竭。近期研究表明,合并T2DM將使NIDCM患者的預(yù)后進(jìn)一步惡化[4],但合并T2DM對NIDCM患者左室功能、結(jié)構(gòu)、心肌運(yùn)動(dòng)及組織特征的影響尚需要進(jìn)一步探究。心臟磁共振組織追蹤技術(shù)(cardiovascular magnetic resonance feature tracking technology,CMR-FT)可基于心臟電影序列定量測量心肌整體及節(jié)段應(yīng)變。心肌應(yīng)變可準(zhǔn)確反映心肌細(xì)微的運(yùn)動(dòng)變化,在射血分?jǐn)?shù)降低前識別心肌早期結(jié)構(gòu)及功能改變,且與多種心肌病的預(yù)后相關(guān)[5-8]。延遲釓增強(qiáng)(late gadolinium enhancement,LGE)成像是目前CMR最常用的表征心肌組織纖維化的方法。本研究通過CMR-FT技術(shù)及LGE成像評估T2DM對NIDCM患者左室功能、應(yīng)變及組織特征的影響,探究NIDCM應(yīng)變的獨(dú)立臨床預(yù)測因子,為NIDCM患者的風(fēng)險(xiǎn)分層及臨床管理提供更多依據(jù)。

材料與方法

1．一般資料

回顧性收集2018年6月-2022年1月在本院接受CMR檢查確診且合并T2DM的NIDCM患者18例[NIDCM(T2DM+)組],年齡及性別匹配的無T2DM病史的NIDCM患者20例[NIDCM(T2DM-)組]以及健康受試者20例(健康對照組)。NIDCM患者納入標(biāo)準(zhǔn):左心室或雙心室收縮功能不全[左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricle ejection fraction,LVEF)<45%]伴心室擴(kuò)張,且排除負(fù)荷異常、冠狀動(dòng)脈狹窄等疾病[5]。NIDCM患者排除標(biāo)準(zhǔn):①排除先天性心臟病(如心臟瓣膜病、肥厚性心肌病、左室心肌致密化不全)、缺血性心臟病、急性心肌炎、其他代謝疾病等所致心臟增大;②梗死形式LGE即心內(nèi)膜下及透壁型LGE[9];③圖像偽影大,干擾診斷;④臨床資料不全。對照組納入標(biāo)準(zhǔn):①無心血管疾病病史;②CMR檢查正常。最終共納入38例NIDCM患者,男27例,女11例,年齡31～87(56.32±12.81)歲。健康對照組共納入20例,男14例,女6例,年齡34～79,平均(57.95±22.5)歲。收集所有受試者的臨床資料包括糖化血紅蛋白(glycated hemoglobin,HbA1c)、B型利鈉肽(brain natriuretic peptide,BNP)等生化指標(biāo)。本研究經(jīng)過本院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)文號:IIT-2022-175),免除受試者知情同意。

2．CMR掃描方案

采用GE 3.0T磁共振掃描儀(Signa HDxt,Discovery MR750W,America),所有圖像結(jié)合心電門控和呼吸門控進(jìn)行采集。心臟電影序列:采用快速平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列獲取心臟標(biāo)準(zhǔn)短軸、兩腔、三腔及四腔心的電影圖像,掃描參數(shù):TR 3.9 ms,TE 1.6 ms,視野38 cm×38 cm;重建矩陣256×256,翻轉(zhuǎn)角55°,層厚6 mm,層間距0 mm。LGE序列采用反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速梯度回波序列,靜脈注射對比劑加樂顯(拜耳藥業(yè),德國)后延遲8～10 min,開始掃描心臟標(biāo)準(zhǔn)短軸、兩腔及四腔心,短軸覆蓋左心室基底部至心尖部范圍。對比劑劑量0.2 mmol/kg,注射流率3 mL/s,并使用10～20 mL生理鹽水沖管。

3．圖像后處理

CMR原始圖像導(dǎo)入后處理軟件CVI 42(Circle Cardiovascular Imaging,Calgary,Canada),心功能分析依據(jù)左室短軸電影序列,采用自動(dòng)追蹤技術(shù)勾畫左室收縮及舒張末期心內(nèi)外輪廓,若輪廓追蹤不準(zhǔn)則手動(dòng)調(diào)整,心功能參數(shù)包括LVEF、左室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume,LVEDV)、左室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume,LVESV)、左室質(zhì)量(left ventricular mass,LVM)。應(yīng)用Strain應(yīng)變模塊進(jìn)行心肌應(yīng)變后處理。應(yīng)變分析是依據(jù)左室短軸、長軸(兩腔、三腔及四腔)電影序列,于左室舒張末期勾畫左室心內(nèi)外膜(圖1)。在左室短軸位室間隔上標(biāo)出心肌分段參考點(diǎn),將左室分為基底部、中間部及心尖部,得到心肌整體及各節(jié)段的應(yīng)變值,應(yīng)變參數(shù)包括3D整體及節(jié)段的徑向應(yīng)變(radial strain,RS)、周向應(yīng)變(circumferential strain,CS)及縱向應(yīng)變(longitudinal strain,LS),見圖2。由一名有5年以上心血管疾病診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科主治醫(yī)師判斷有無LGE、LGE位置(室間隔、游離壁、室間隔伴游離壁)、LGE模式,并應(yīng)用組織信號強(qiáng)度模塊,逐層勾畫左室心內(nèi)膜、外膜邊界,以同一層面內(nèi)正常心肌為參考,將超出正常心肌5倍標(biāo)準(zhǔn)差以上的區(qū)域定義為延遲強(qiáng)化區(qū)域,最后自動(dòng)獲得LGE范圍(延遲強(qiáng)化區(qū)域的質(zhì)量與左室心肌質(zhì)量的比值),見圖3。

4．統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

圖1 CMR-FT左室應(yīng)變測量示意圖。a)左室舒張末期短軸位;b)長軸位四腔心;c)三腔心;d)兩腔心。紅色為左心室心內(nèi)膜線,綠色為左心室心外膜線。

圖2 女,67歲,非缺血性擴(kuò)張型心肌病合并糖尿病。a)左室徑向的時(shí)間-整體應(yīng)變曲線圖;b)左室周向的時(shí)間-整體應(yīng)變曲線圖;c)左室縱向的時(shí)間-整體應(yīng)變曲線圖;d)左室基底部、中間部及心尖部徑向的時(shí)間-局部應(yīng)變曲線圖;e)左室基底部、中間部及心尖部周向的時(shí)間-局部應(yīng)變曲線圖;f)左室基底部、中間部及心尖部縱向的時(shí)間-局部應(yīng)變曲線圖。

結(jié) 果

1．一般臨床資料

根據(jù)T2DM病史將NIDCM組患者分為NIDCM(T2DM-)組、NIDCM(T2DM+)組。三組的一般臨床資料見表1。三組年齡、性別、身高、體重、體表面積(body surface area,BSA)、心率及血脂異常差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。NIDCM(T2DM+)組HbA1c、高血壓患病率高于NIDCM(T2DM-)組及對照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01)。NIDCM(T2DM+)組eGFR顯著低于對照組(P=0.006),兩組NIDCM患者BNP均顯著高于對照組(P均<0.001),但兩組NIDCM患者間BNP、eGFR無顯著差異(P>0.05)。

圖3 男,68歲,非缺血性擴(kuò)張型心肌病合并糖尿病。a)釓延遲強(qiáng)化短軸圖像示左室壁中層廣泛環(huán)形強(qiáng)化;b、c)延遲強(qiáng)化下左室心肌信號強(qiáng)度>正常心肌+5SD區(qū)域,定義為延遲強(qiáng)化區(qū)域(圖中黃色部分所示);d)延遲強(qiáng)化范圍牛眼圖,最終強(qiáng)化范圍為13.6%(延遲強(qiáng)化區(qū)域的質(zhì)量與左室心肌質(zhì)量的比值)。

表1 NIDCM組與對照組的一般臨床資料比較

表2 NIDCM組與對照組常規(guī)心功能指標(biāo)比較

2．常規(guī)心功能參數(shù)及LGE

兩組NIDCM患者LVEDV/BSA、LVESV/BSA、LVM/BSA 均較對照組增高(P<0.001),LVEF、LVSV/BSA較對照組減低(P<0.001、P=0.046),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但兩組NIDCM患者間常規(guī)心功能參數(shù)及LGE陽性比例差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。

3．左室3D整體及節(jié)段應(yīng)變指標(biāo)

NIDCM(T2DM+)、NIDCM(T2DM-)及健康對照組的左室3D整體及節(jié)段應(yīng)變分布見表3。兩組NIDCM患者各方向整體及節(jié)段應(yīng)變值均較對照組降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.001)。NIDCM(T2DM+)組心尖部CS、LS及整體CS均較NIDCM(T2DM-)組降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05),兩組NIDCM患者間其余應(yīng)變指標(biāo)無顯著差異。

表3 NIDCM組與對照組左室應(yīng)變指標(biāo)比較

NIDCM患者的左室3D整體及節(jié)段應(yīng)變示意圖見圖2。

4．兩組NIDCM患者左室LGE分布特征

兩組患者LGE陽性率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=1.000,表4)。兩組NIDCM患者LGE更易表現(xiàn)為室間隔及游離壁同時(shí)受累,且肌壁間受累更常見,但Fisher-Freeman-Halton檢驗(yàn)及卡方檢驗(yàn)證實(shí)LGE位置分布在兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.274)。雖然NIDCM(T2DM+)組患者的LGE范圍稍大,但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.292)。

表4 兩組NIDCM患者左室LGE分布特征比較

5．NIDCM患者左室整體應(yīng)變變化的預(yù)測因子

將本次研究中納入的臨床變量及LGE陽性率、LGE范圍納入一元線性回歸分析,判斷NIDCM患者左室整體應(yīng)變的重要臨床預(yù)測因子,結(jié)果提示T2DM為左室整體CS(β=0.35,P=0.031)和LS(β=0.354,P=0.029)的重要臨床預(yù)測因子(表5)。

討 論

T2DM是冠心病患者發(fā)生心衰的主要危險(xiǎn)因素,但T2DM是否會加重NIDCM等非冠狀動(dòng)脈疾病的心衰風(fēng)險(xiǎn)尚不清楚[10],因此本研究通過CMR-FT及LGE技術(shù)定量、定性評估T2DM對NIDCM患者的左室結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)變及組織特征的影響,進(jìn)一步闡述T2DM對NIDCM患者的不良影響。本研究發(fā)現(xiàn)盡管合并與不合并T2DM的NIDCM患者LVEF、LVCI等常規(guī)心功能參數(shù)及LGE特征均無顯著差異,但CMR-FT技術(shù)發(fā)現(xiàn)合并T2DM將導(dǎo)致NIDCM患者整體及節(jié)段應(yīng)變進(jìn)一步下降,且一元線性回歸分析顯示T2DM為左室整體RS、CS下降的獨(dú)立預(yù)測因子。

表5 NIDCM組左室應(yīng)變指標(biāo)與相關(guān)臨床指標(biāo)一元線性回歸分析

心室的舒縮運(yùn)動(dòng)是包含縱向、徑向以及周向在內(nèi)的整體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),基于心臟電影序列的CMR-FT技術(shù)可精準(zhǔn)定量評估心肌整體及節(jié)段運(yùn)動(dòng),得到不同部位、不同時(shí)相的多參數(shù)心肌應(yīng)變數(shù)據(jù),提供了較LVEF等傳統(tǒng)心功能參數(shù)更高的臨床價(jià)值[11]。在本次研究中兩組NIDCM患者的整體及節(jié)段左室應(yīng)變均較健康對照組明顯降低,這與既往研究結(jié)果一致[12-15]。

合并T2DM的NIDCM患者心臟改變的潛在機(jī)制十分復(fù)雜,尚不完全清晰,在心肌組織學(xué)方面,合并T2DM的NIDCM患者肌原纖維溶解,心肌線粒體變性加重,導(dǎo)致心肌進(jìn)一步纖維化[16],這可能是本次研究中NIDCM(T2DM+)組患者較NIDCM(T2DM-)組患者LGE范圍稍大的原因。但兩組之間LGE陽性率、位置、分布模式均無顯著差異,未來需要更多大樣本進(jìn)一步探究T2DM對NIDCM患者心肌纖維化等組織特征的影響。

在心肌代謝方面,DCM患者心肌攝取和利用底物由脂肪酸向葡萄糖轉(zhuǎn)化,但在心臟負(fù)荷增加時(shí)無法增加相應(yīng)葡萄糖攝取。合并T2DM將導(dǎo)致NIDCM患者心肌活性氧水平增高至5倍,降低心肌代謝敏感度,加重NIDCM患者心肌代謝異常,導(dǎo)致心肌順應(yīng)性減弱及心肌應(yīng)力降低[17,18],這可能是本次研究中NIDCM(T2DM+)患者整體CS、心尖部CS和LS較NIDCM(T2DM-)患者顯著降低的原因。但Shen等[19]通過CMR-FT技術(shù)發(fā)現(xiàn)合并T2DM將導(dǎo)致NIDCM患者3個(gè)方向的整體應(yīng)力值均進(jìn)一步顯著降低,造成這種差異可能的原因是既往研究中左室整體LS在LVEF下降前便出現(xiàn)降低,此時(shí)整體CS將不同程度增加,代償性維持正常LVEF[20,21]。而本次研究中兩組NIDCM患者LVEF均顯著降低(均<30%,且未見明顯差異),因此整體CS失去代償作用而降低,且合并T2DM將進(jìn)一步加重整體CS,這表明在LVEF顯著降低的NIDCM患者中整體CS可較LVEF更敏感發(fā)現(xiàn)心肌運(yùn)動(dòng)損傷,為臨床的早期診斷及治療提供更可靠的依據(jù)。本研究不但探討了T2DM對NIDCM患者整體應(yīng)力的影響,也探討了相應(yīng)節(jié)段應(yīng)力的損傷,在本次研究中合并T2DM導(dǎo)致心尖部CS和LS進(jìn)一步顯著降低,可能的原因是心尖部心肌纖維走形復(fù)雜,斜行走形的心外膜下心肌于心尖處轉(zhuǎn)入深層,延續(xù)為心內(nèi)膜下心肌,故心尖部心肌纖維走行較復(fù)雜,較基底部、中間部運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性差[14],因此心尖部應(yīng)力受T2DM所致心肌異常代謝影響更顯著。

一元線性回歸分析結(jié)果提示T2DM病史為左室整體LS、CS下降的重要臨床預(yù)測因子。Shu等[7]研究發(fā)現(xiàn)整體CS是重度擴(kuò)張性心肌病患者(LVEF<35%)風(fēng)險(xiǎn)分層及結(jié)局預(yù)測的有力指標(biāo),預(yù)測能力強(qiáng)于LVEF。而Li等[22]研究發(fā)現(xiàn)整體LS降低是LVEF≥35%的NIDCM患者發(fā)生心衰再入院、全因死亡等復(fù)合不良終點(diǎn)事件的重要獨(dú)立預(yù)測因子。而本次研究中T2DM病史為左室整體CS、LS下降的重要臨床預(yù)測因子,這提示應(yīng)加強(qiáng)合并T2DM的NIDCM患者的臨床管理,嚴(yán)格監(jiān)測并調(diào)控血糖,在出現(xiàn)不可逆性惡性心衰前給予患者積極治療,降低死亡率,改善患者預(yù)后。在既往的研究中HbA1c亦為左室整體應(yīng)力下降的獨(dú)立預(yù)測因子[4,19],但在本研究中由于合并T2DM的NIDCM患者的人數(shù)較少,且均規(guī)律服用藥物,血糖水平控制尚可,HbA1c均較正常值稍高,對于左室整體應(yīng)力不具有預(yù)測價(jià)值。在接下來的研究中將繼續(xù)收集相關(guān)患者,擴(kuò)大樣本量,根據(jù)HbA1c水平進(jìn)一步分組,探究HbA1c對NIDCM患者應(yīng)變的影響。

本研究存在以下幾點(diǎn)局限性:①本次研究納入的NIDCM(T2DM+)患者數(shù)量較少,無法根據(jù)糖尿病病程、血糖控制情況、HbA1c水平等進(jìn)一步分組,未來將進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量,進(jìn)一步探究T2DM對NIDCM患者應(yīng)變的影響;②為保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果的穩(wěn)健性,本次研究未進(jìn)行多因素線性回歸分析,接下來研究中將擴(kuò)大樣本量,探究NIDCM患者左室應(yīng)力的獨(dú)立預(yù)測因子;③本研究為單中心小樣本研究,部分患者隨訪時(shí)間較短,不良心血管事件發(fā)生較少,無法探究T2DM對NIDCM患者預(yù)后的相關(guān)性。

本次研究結(jié)果顯示T2DM將導(dǎo)致NIDCM患者左室整體及節(jié)段應(yīng)變進(jìn)一步惡化,且在調(diào)整混雜因素后,T2DM仍為NIDCM患者左室整體RC、CS的獨(dú)立預(yù)測因子。