三维超声心动图结合心肌超声造影评价2型糖尿病患者心肌功能障碍

曾嘉慧，李 薇，廖志红，苏泽珍，姚凤娟，叶 敏，李翠玲，林 红

(中山大学附属第一医院超声医学科 中山大学超声诊断与介入超声研究所，广东 广州 510080)

实时三维超声心动图(real-time three-dimensional echocardiography， RT-3DE)由于其实时性、准确性和可重复性逐渐成为临床评估左心室收缩功能和室壁运动同步性的重要手段[1]。已有许多研究[2-3]探讨2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)与左心室同步性之间的关系，发现T2DM患者中存在左心室功能及同步性损害。然而单纯评估左心室同步化并不能全面评价T2DM患者心肌病变，需要同时评估其心肌灌注情况。心肌超声造影(myocardial contrast echocardiography， MCE)目前被认为是检测心肌微循环的最佳方法之一。本研究旨在结合RT-3DE与MCE，从运动和心肌灌注两个方面评估T2DM患者的心肌，为临床检测T2DM患者心肌病变提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2018年8月—2019年2月58例T2DM患者作为病例组，均符合2014年美国糖尿病协会T2DM诊断标准[4]；根据是否存在糖尿病肾病和/或视网膜病变等微血管并发症，将其分为单纯糖尿病组(Ⅰ组)和糖尿病合并微血管并发症组(Ⅱ组)各29例。Ⅰ组男13例，女16例，平均年龄(58.0±13.8)岁；Ⅱ组男12例，女17例，平均年龄(59.5±9.0)岁。纳入标准：①超声心动图检查无节段性室壁运动异常、左心室射血分数≥50%；②心电图正常，QRS时限<120 ms。排除标准：①1型糖尿病；②冠心病史；③中-重度瓣膜疾病；④先天性心脏病；⑤原发性心肌病；⑥严重心律失常；⑦甲状腺疾病；⑧癫痫或精神病史；⑨严重肝、肾功能不全等。诊断T2DM基础上微循环并发症需符合下列情况之一[5]：①尿白蛋白(urinary albumin，UA)持续≥30 mg/24 h(排除其他因素引起)；②眼科检查确诊视网膜病变；③临床确诊周围神经病变，排除原发性神经系统疾病。选择同期32名成年体检者作为对照组(C组)，男16名，女16名，平均年龄(51.2±15.8)岁，既往无T2DM、冠心病史，心电图、超声心动图、临床体检和相关实验室检查均未见明显异常。所有受试者均被告知检查并签订知情同意书。分别采集3组受试者的身高、体质量、血压、心率(heart rate, HR)、血糖(glucose, GLU)及血脂等相关临床指标。

1.2 仪器与方法 采用Philips EPIQ 7C超声诊断仪，连接同步心电图。嘱患者左侧卧，以X5-1矩阵探头行二维超声检查，测量室间隔舒张末期厚度(interventricular septum thickness at end-diastole, IVSd)、左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic dimension, LVDd)、左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)及每搏输出量(stroke volume, SV)。在心尖处获取左心室内膜较为清晰的心尖四腔心切面图像，选择“HM”键，储存5个连续心动周期的60°×60°全容积图像。使用意大利Bracco公司声诺维(SonoVue)造影剂，与5 ml生理盐水混合后剧烈摇荡20 s，得到六氟化硫(SF6)悬浮液。以18G静脉导管自肘部静脉穿刺，以恒定速度推注造影剂3.0 ml，时间约1 min。选择实时MCE模式，机械指数为0.18，将Focus置于二尖瓣瓣环水平，增益调至80%，Flash触发后自动发射高能量脉冲，Flash帧数为10帧，机械指数为1.35。采用X5-1探头记录约15个心动周期的心尖四腔、两腔及三腔MCE图像。以DICOM格式储存图像以备离线分析。

1.3 图像分析

1.3.1 左心室同步性定量分析 采用QLab 10.5定量分析软件中的3DQ-advance软件。在左心室舒张末期和收缩末期标记5个心内膜参考点，点击“序列分析”，软件自动分析心内膜边缘运动轨迹，得到左心室16个节段、12个节段(6个基底段和6个中间段)及6个基底段达最小收缩容积时间的标准差(Tmsv16-SD、Tmsv12-SD、Tmsv6-SD)和最大时间差值(Tmsv16-Dif、Tmsv12-Dif和Tmsv6-Dif)。软件自动算出HR校正值，用百分数表示。

1.3.2 心脏超声造影定量分析 采用QLab 10.5的实时MCE软件，将ROI分别置于左心室6个室壁基底段、中间段和心尖段心肌范围内，打开呼吸运动补偿。在拟合指数函数Y=A(1-e-βt)+B后，获得各节段造影时间-强度曲线，读取峰值强度A、充盈速度β并计算A·β。取所有ROI各数据平均值作为整体评估数据。以上各项均测量3次后取其平均值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料用±s表示，非正态分布资料用中位数(上下四分位数)表示。3组间符合正态分布的数据使用单因素方差分析进行比较，非正态分布数据使用Kruskal-WallisH检验进行比较。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床数据及超声心动图常规测量比较 3组间HR、GLU、HbA1c差异均具有统计学意义(P均<0.05)。C组、Ⅰ组以及Ⅱ组之间收缩压(systolic pressure, SP)、舒张压(diastolic pressure, DP)、体质量指数(body mass index, BMI)、甘油三酯(triglyceride, TG)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein, HDL)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL)、IVSd、LVDd、LVEF、SV差异无统计学意义(P均>0.05，表1)。

2.2 左心室同步性结果比较 除Tmsv6-Dif外，3组间各同步化测量值差异均有统计学意义(P均<0.05)；其中Ⅱ组Tmsv16-Dif、Tmsv16-SD、Tmsv12-Dif、Tmsv12-SD、Tmsv6-SD及Ⅰ组Tmsv12-Dif和Tmsv12-SD均较C组延长(P均<0.05，表2)；校正HR后，Ⅱ组各同步化值及Ⅰ组Tmsv12-Dif%、Tmsv12-SD%均较C组延长(P均<0.05，表3)。Ⅱ组各测量值与Ⅰ组相比差异均无统计学意义(P均>0.05)。

2.3 心肌超声造影灌注结果对比 各组造影时间-强度曲线见图1。MCE整体评估：C组、Ⅰ组和Ⅱ组A、β及A·β均呈逐渐下降趋势(P均<0.01)；Ⅱ组A、β及A·β均低于C组(P均<0.05)；Ⅱ组β及A·β均低于Ⅰ组(P均<0.05)；Ⅰ组β及A·β值均低于C组(P均<0.05)，见表4。分节段评估：C组、Ⅰ组、Ⅱ组基底段、中间段及心尖段A、β、A·β均呈逐渐下降趋势，3组间差异有统计学意义(P均<0.01)。Ⅱ组各节段A、β及A·β均低于C组(P均<0.05)；Ⅱ组各节段β和A·β均低于Ⅰ组(P均<0.05)；Ⅰ组3个节段β和A·β均低于C组(P均<0.05)，见表5～7。3组内同一指标3个节段比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。

表1 各组临床数据及超声心动图常规测量比较[±s, M(QL,QU)]

表1 各组临床数据及超声心动图常规测量比较[±s, M(QL,QU)]

组别HR(次/分)SP(mmHg)DP(mmHg)BMI(kg/m2)GLU(mmol/L)HbA1c(%)TG(mmol/L)Ⅰ组(n=29)73.42±10.61126.94±16.0677.69±11.1523.71±3.854.76±0.425.55±0.331.27(0.81,2.44)Ⅱ组(n=29)84.83±15.98∗128.03±16.8778.07±11.6623.80±2.8610.31±4.54∗8.77±2.33∗1.35(0.94,1.95)C组(n=32)80.72±10.46∗131.31±20.8776.07±11.5524.27±2.9711.89±5.82∗9.00±1.58∗1.53(0.99,1.90)H/F值5.340.370.240.238.805.690.32P值<0.010.690.790.79<0.01<0.010.85组别HDL(mmol/L)LDL(mmol/L)IVSd(mm)LVDd(mm)LVEF(%)SV(ml)Ⅰ组(n=29)1.40(0.99,1.68)3.29±0.709.50(9.00,11.00)48.00±3.6070.71±6.1476.07±13.47Ⅱ组(n=29)1.09(0.85,1.30)2.92±0.9210.00(9.00,10.00)45.96±4.8470.96±5.4170.68±20.21C组(n=32)0.99(0.88,1.11)2.86±0.8610.00(10.00,10.50)45.18±5.0970.39±5.6966.18±18.12H/F值4.821.052.442.860.072.24P值0.090.360.300.060.930.11

注：*：与C组比较，P<0.05；#：与Ⅰ组比较，P<0.05。HbA1c：糖化血红蛋白

表2 各组左室同步性指标比较[M(QL,QU), ms]

注：*:与C组比较，P<0.05

表3 各组左室同步性指标心率校正值比较[M(QL,QU), %]

注：*:与C组比较，P<0.05

图1 3组心肌超声造影定量分析时间-强度曲线 A.C组曲线上升至平台期较迅速，峰值强度较高；B.Ⅰ组曲线较C组平缓；C.Ⅱ组再充盈曲线较Ⅰ组更为低平

表4 3组左心室整体心肌灌注比较[M(QL,QU)]

表5 3组左心室分节段心肌灌注峰值强度(A)比较[M(QL,QU), dB]

表6 3组左心室分节段心肌灌注速度(β)比较[M(QL,QU), dB/s]

3 讨论

RT-3DE可在同一心动周期同时显示左心室各节段，准确、可靠地评价各节段容积变化及左心室收缩的机械同步性[6]。Arias等[7]认为RT-3DE在评价同步性方面具有很高价值，可定量评估左心室整体运动情况，还能很敏感地显示局部节段心肌功能，定量计算心室整体及节段收缩、舒张功能，其结果与组织多普勒、MRI等检查有良好相关性[8]。已有多项研究[9]证实病程较长的T2DM患者心肌受损，本研究结果与其相符。本研究中Ⅰ组Tmsv12-Dif、Tmsv12-SD、Tmsv12-Dif%、Tmsv12-SD%均较C组延长，Ⅱ组除Tmsv6-Dif外各同步化指标与C组比较均有所延长，表明心功能在正常范围时，T2DM患者左心室已出现心肌节段收缩不同步，且其左心室运动不协调程度更高，原因可能是长期高血糖引起微循环病变，导致心室形态和结构改变。此外，糖尿病肾病患者肾脏排泄功能下降也对左心结构和功能有不可小觑的影响，使其心肌运动不同步性更加严重。

表7 3组左心室分节段心肌灌注血流量(A·β)比较 [M(QL,QU), dB·dB/s]

MCE评价心肌组织微循环灌注具有广泛应用前景，可无创、定量地评价心肌微循环。心肌造影剂在血液循环过程中不会渗透入组织间隙，能实时评估微循环灌注情况，观察心肌血流灌注是否均匀，检测心肌内毛细血管血容量[10]。本研究整体心肌超声造影分析显示，病例组各参数均低于正常对照组，提示T2DM患者心肌血容量、血流速度及血流量均低于正常组，与相关MRI研究[11-12]结果相符；Ⅱ组A、β及A·β均低于Ⅰ组，提示T2DM患者存在一定程度心肌微循环障碍，且随着其他脏器微循环并发症出现，心肌灌注各项指标降低程度增加，表明T2DM可引起全身弥漫性病变，如视网膜病变、肾损害等，心脏也同时受损。因此T2DM患者即使无相应症状，也应对心肌微循环病变给予足够重视。既往研究[13]已发现T2DM可引起MCE所测心肌灌注减低，但大多并未进行分节段分析。本研究分节段造影分析显示，同组内同一指标3节段之间差异无统计学意义，且呈现与整体评估类似的趋势，提示T2DM心肌微循环病变呈弥漫性，而非局限于特定节段。

总之，RT-3DE及MCE可在T2DM性心肌损害发展到心肌病阶段前提高收缩功能障碍及灌注减低的检出率，早期评价心肌病变对治疗及改善预后具有一定意义，也可作为治疗后定期随访复查有效、经济、简便的手段。