二维斑点追踪和组织多普勒技术对2型糖尿病患者左室功能的综合评价

李磊 王晓娜 由春媛

【摘 要】 目的：通過综合应用二维斑点追踪技术和组织多普勒技术定量评价2型糖尿病患者左室收缩功能和舒张功能的变化特性。方法：选取2型糖尿病患者32例为病例组，正常健康者20例为对照组。两组均先进行常规经胸超声心动图采集左室长轴三切面、短轴三切面，然后采用二维斑点追踪技术计算左室长轴纵向和圆周应变，并取长轴纵向应变、圆周应变的绝对值与糖化血红蛋白、空腹血糖做相关性分析。多普勒技术检测E、A、e'值，计算E/A和E/e'。最后，对上述参数进行对比分析。结果：2型糖尿病组整体纵向应变和圆周应变均低于正常对照组，差异有统计学意义（P<0.05），同一短轴水平圆周应变均低于正常对照组（P<0.05）。糖尿病组E'低于正常组，而E/E'高于正常组（P<0.05）。整体纵向应变、整体圆周应变绝对值与糖化血红蛋白均呈负相关，相关系数r值分别为-0.460、-0.452，P<0.01，二者的绝对值与空腹血糖均无相关性。结论：2型糖尿病患者左室应变较正常组降低，同时存在舒张功能障碍，糖化血红蛋白水平与左室应变呈负相关。综合应用二维斑点追踪技术和组织多普勒技术能够更敏感、更准确地发现心肌功能变化。

【关键词】 糖尿病;斑点追踪;组织多普勒;心室功能;糖化血红蛋白

【中图分类号】 R587.1   【文献标志码】A   【文章编号】1005-0019（2020）17-011-01

Abstract：Objective：To quantitatively evaluate left ventricular function in type 2 diabetes mellitus（T2DM） by using two-dimensional speckle tracking imaging and tissue doppler imaging. Methods：Thirty-two T2DM patients and twenty matched controls were enrolled in the study. High frame rate two-dimensional images of three consecutive cardiac cycles were recorded from the LV apical four-chamber view，two-chamber view， long-axis view and the short-axis views at the levels of mitral annulus， papillary muscle and apex of the LV respectively. Global longitudinal strain （GLS） and global circumferential strain （GCS） were assessed using speckle tracking imaging. Took the absolute value of GLS and GCS to analyze the correlation with glycosylated hemoglobin A1c （HbAlc）， fasting plasma glucose （FPG）. The values of E、A、e' were measured by Doppler imaging. We calculated E/A and E/e'. Results：GLS and GCS in T2DM patients were significantly lower than those in normal controls （all P <0.05）. Compared with group normal control（NC）， the CS of T2DM patients were significantly lower in the basal、middle and apical parts of cardium（all P <0.05）. Compared with group normal control， e' of T2DM patients were significantly higher and E/E' of T2DM patients were significantly lower （all P <0.05）. The absolute value of GLS， GCS and HbAlc were negatively correlated， the correlation coefficients respectively were -0.460（GLS）， -0.452（GCS）， P<0.01. The absolute value of GLS， GCS and FPG were not correlated significantly. Conclusion：GLS and GCS in T2DM patients were significantly lower than those in normal controls. T2DM patients also had diastolic dysfunction. HbAlc and the strains of left ventricular are negatively correlated. The two-dimensional speckle tracking and tissue doppler imaging may detect left ventricular dysfunctions in T2DM patients more sensitively and accurately.

Key words：Type 2 diabetes mellitus; Two-dimensional speckle tracking; tissue doppler imaging; Left ventricular function; glycosylated hemoglobin A1c

近年来，糖尿病的发病率逐年递增，不但患者更易发生心肌梗死、冠心病等心血管疾病[1]，而且糖尿病也是公认的心力衰竭的重要因素[2]，男性患者发生心力衰竭的概率是正常对照组两倍，女性患者则是五倍[3]。由于糖尿病会引起心肌细胞结构、功能的改变，即使没有明确的临床症状，患者左室收缩功能亦有下降，被称为糖尿病心肌病[4-5]。但是，常规超声心动图很难发现这种心肌早期功能改变。二维斑点追踪显像（two-dimensional speckle tracking imaging， 2D-STI）技术作为一种比较成熟技术，无角度依赖性，通过逐帧追踪心肌运动，量化各阶段的心肌的应变、峰值速度，为早期发现糖尿病患者左室收缩功能改变提供可定量的检查技术[6-7]。组织多普勒（Tissue Doppler imagines， TDI）技术因其技术不受心室前后负荷等因素的影响，可以直接检测心肌舒张运动速度，应用比较广泛[8]。为了更加准确和全面的评价糖尿病患者左室功能改变，本研究通过综合应用二维斑点追踪技术和组织多普勒技术，对2型糖尿病患者左室收缩功能和舒张功能同时开展研究，并研究整体纵向应变（global longitudinal strain，GLS）、整体圆周应变（global circumferential strain， GCS）与糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin A1c，HbAlc）、空腹血糖（fasting plasma glucose， FPG）的相关性。旨在更加灵敏、更加准确的发现2型糖尿病患者早期的左室功能变化，以便指导临床及早进行干预治疗。

资料与方法

一、研究对象

选自2019年1月至2019年6月在我院住院的Ⅱ型糖尿病患者32例，其中男20例，女13例，年龄36～76岁，平均（58.12±11.56）岁。Ⅱ型糖尿病诊断标准依据美国糖尿病协会指南[9]。对照组选取体检健康者20例，男11例，女9例，年龄28～73岁，平均（54.85±10.34）岁。排除标准为：高血压、冠心病、心脏瓣膜病、先天性心脏病、心肌病、严重心律失常及其他疾病引起的心功能不全患者。本研究经本院伦理医学伦理委员会审核批准，参与受试者均签署知情同意书。

二、仪器与方法

1. 图像采集：应用Philips 7C 彩色多普勒超声诊断仪，S5-1经胸探头，频率1～5MHz。嘱受检者左侧卧位，平静呼吸，同步连接心电图，调节图像帧频达到分析要求，采集心尖四腔心、两腔心及三腔心连续3个心动周期的二维动态图像。用同样的方法采集二尖瓣水平、乳头肌水平及心尖水平左室短轴二维动态图像。采集需要测量室间隔、左室后壁、左室质量指数、左房容积指数、舒张早期二尖瓣口血流速度、舒张晚期二尖瓣血流速度、二尖瓣游离壁舒张早期峰值速度及室间隔瓣环舒张早期峰值速度的二维图像。

2. QLAB 6.0超声图像处理软件分析存储的二维动态图像资料。分别对心尖三腔心、四腔心、两腔心的左心室心内膜面进行描记，适当调整感兴趣区宽度使其刚好覆盖左室心肌全层，软件根据三个切面的动态跟踪自动计算左室整体纵向应变。然后，对二尖瓣水平短轴、乳头肌水平短轴以及心尖水平短轴切面图像进行描记和追踪，软件自动给出各切面的应变值，将三个切面的应变值进行平均得到左室整体圆周应变（图1）。根据心尖四腔心切面和心尖两腔心切面的动态图，应用Simpson法计算左室舒张末期容积、收缩末期容积和LVEF。

三、统计学分析

采用SAS 8.0统计学软件进行分析。所有数据需进行正态性检验及方差齐性检验。服从正态分布的计量资料以均数±标准差表示，两组间差异性比较采用独立样本t检验。不服从正态分布的计量资料组间差异性比较采用Wilcoxon秩和检验;计数资料以百分比表示，组间差异性比较采用卡方检验。整体纵向应变、圆周应变与糖化血红蛋白的相关性，变量均为正态分布者采用Pearson相关性分析，否则选用Spearman相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、常规临床特征的比较

两组间常规临床特征中年龄、性别、体表面积、心率、收缩压、舒张压、尿酸、肌酐及总胆固醇方面差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。糖尿病组（DM）的FPG、HbA1c较对照组增加，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

二、常规超声心动图参数的比较

两组间左心室舒张末室间隔厚度、左心室舒张末左心室后壁厚度、左室质量指数、左心室舒张末容积、左心室收缩末容积、左心室射血分数、左房容积指数及二尖瓣血流频谱E/A值差异均无统计学意义（P >0.05）。糖尿病组e'低于正常组，E/e'高于正常对照组（P<0.05），见表2。

三、两组左室应变参数比较

糖尿病组整体纵向应变低于正常对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。糖尿病组整体圆周应变及各切面的圆周应变均低于正常对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

四、糖尿病组血糖水平与GLS、GCS的相关性

HbAlc与GLS、GCS的绝对值均呈负相关，相關系数r值分别为-0.460，-0.452，P<0.01。而FPG与GLS、GCS的绝对值均无相关性。

讨论

糖尿病患者血糖如果长期得不到控制，就会引起很多并发症，导致糖尿病肾病、糖尿病性视网膜病及糖尿病性神经病变。越来越多的研究证实，糖尿病患者高血糖也可引起心肌结构和功能的改变，称为糖尿病型心肌病[4-5]。糖尿病型心肌病的病理生理学机制主要是：心肌微循环障碍、心肌间质纤维化及心室肌细胞肥大等[10]。糖尿病型心肌病早期常无临床改变，常规超声心动图参数不能判断糖尿病对心肌的损害程度，而当出现心力衰竭时为时过晚，因此早期准确诊断心肌改变尤为重要。二维斑点追踪技术通过计算左室心肌应变及应变率，可早期较敏感发现心肌功能改变[11]。本研究发现糖尿病患者整体纵向应变、圆周应变均低于正常对照组，与以前的研究结果一致[7，12-13]，证实糖尿病患者存在心肌收缩功能改变。此外，研究表明糖尿病型心肌病患者左室舒张功能早于收缩功能改变[10，14]，而在诊断舒张功能障碍方面，组织多普勒技术较二尖瓣血流频谱更敏感、特异性更高[15]。本研究发现糖尿病组MED e'和LAT e'均低于正常组，E/e'高于正常对照组，这说明糖尿病患者存在左室舒张功能减低。另外，糖尿病组E/A值较正常组无统计学差异，这说明组织多普勒技术能更敏感发现糖尿病患者舒张功能的改变，不能仅凭E/A值来判断。

应该常规应用组织多普勒技术，以便更早发现左室舒张功能改变。综合上述结果，糖尿病患者同时存在应变降低以及E/e'升高，说明入组患者心肌功能已不是早期改变，可能已趋向更严重的阶段，应尽早干预治疗。

糖尿病患者高血糖水平会在心肌细胞内引起一系列分子及代谢改变，高血糖会使线粒体过氧化反应产物增加，过多的活性氧（reactive oxygen species， ROS）加速了心肌细胞的凋亡和DNA的破坏，最终引起心肌纤维化，影响心肌功能[16]。本研究选取糖尿病患者空腹血糖和糖化血红蛋白与左心室应变进行相关性分析，发现糖尿病患者的空腹血糖与左室应变无相关性，而糖化血红蛋白与左心室应变绝对值成负相关。这可能是由于空腹血糖只能反映糖尿病患者采血时刻的血糖的水平，糖化血红蛋白可反映近2-3个月以来血糖水平。糖尿病患者左室应变的改变应该是长期高血糖导致的，空腹血糖不能反映这一过程。糖化血红蛋白每增加1%，冠心病增加15%、心脏衰竭增加11%[17]，因此糖尿病患者应严格控制血糖水平。文献[18]采用三维斑点追踪技术的研究表明，在血糖控制不佳的糖尿病患者中三个方向的应变均降低，而血糖控制良好的患者则仅有纵向应变下降，圆周和径向应变保持不变。结合糖化血红蛋白和空腹血糖可知，入组的糖尿病患者血糖控制不佳，大概率病情比较严重，需要及早治疗。

综上所述，如果糖尿病患者的血糖长期得不到有效控制，可能没有临床症状，但是心肌损害已经发生。通过综合应用二维斑点追踪技术和组织多普勒技术可以更敏感、更准确的发现早期心肌收缩和舒张功能的改变，加之患者的糖化血红蛋白水平，以便指导临床及早干预治疗，严格控制患者的血糖水平，尽可能减少糖尿病型心肌病并发症的发生率，提高患者生存质量，下一步研究将重点关注治疗后血糖控制良好的糖尿病患者相关指标变化情况。

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