超聲新技術評估2型糖尿病患者左心室功能早期改變研究進展

楊 清綜述，冉海濤審校

（1.重慶醫科大學超聲影像研究所，重慶400010；2.重慶醫科大學附屬第二醫院超聲科，重慶400010）

超聲新技術評估2型糖尿病患者左心室功能早期改變研究進展

楊 清1綜述，冉海濤2審校

（1.重慶醫科大學超聲影像研究所，重慶400010；2.重慶醫科大學附屬第二醫院超聲科，重慶400010）

超聲檢查，多普勒；糖尿病，2型/并發癥；心室功能，左；綜述

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一種以高血糖、胰島素絕對或相對不足、代謝紊亂等為特點的慢性代謝性疾病，其中90%為2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）[1]。DM的主要并發癥及導致患者死亡的主要原因均是心臟病變，其是由心臟自主神經病變、代謝紊亂、微血管病變等多種因素導致的[2]。DM心臟病變的進程是由正常心功能至亞臨床心功能異常，最后發展至臨床癥狀明顯的心力衰竭，但此時患者的療效及預后均已不佳。因此，及早發現DM患者左心功能改變對預防心力衰竭的發生具有重要意義。超聲心動圖具有無創、經濟等優點，是目前最常用的評價DM患者左心室功能的影像學檢查技術。然而傳統超聲心動圖對心臟細微變化不敏感，存在很多局限性。近年來，一些超聲新技術已廣泛用于DM患者早期左心室的心功能檢測。現將各種超聲新技術在評價T2DM患者左心室功能早期改變的研究進展綜述如下。

1 組織多普勒（tissue Doppler imaging，TDI）

TDI是一項定量分析心肌組織運動新技術。其通過改變多普勒濾波系統，去除低振幅、高速血流頻移信號，提取高增幅、低速心肌運動頻移信號，進行彩色編碼成像。可直觀、全面地檢測心肌運動方向、時間、速度等指標，克服了常規超聲心動圖的主觀局限性。TDI在臨床上可用于檢測心肌收縮和舒張早、晚期峰值運動速度，方向，應變，應變率等多項參數。

應用TDI分析T2DM患者早期心肌病變嚴重程度及與患者預后相關性因素具有很強的可行性和準確性。Ciftel等[3]測量了44例無癥狀T2DM患者左心室舒張功能及N末端B型腦鈉肽前體 （NT-pro brain natriuretic peptide，NT-proBNP）水平發現，有左心室舒張功能障礙的T2DM患者NT-proBNP水平明顯增高，NT-proBNP水平與二尖瓣口舒張早期血流速度峰值/TDI二尖瓣環舒張早期運動速度峰值（E/e′）率相關，證實了TDI在診斷無癥狀T2DM左心室舒張功能方面具有很好的可行性。Stahrenberg等[4]發現，T2DM患者二尖瓣E/e′率與糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin 1c，HbA1c）、糖代謝狀況、6 min步行距離等顯著相關，表明糖代謝與T2DM患者左心室舒張功能障礙在患者從健康發展到DM前期再到DM的整個病程中均密切相關。Vintila等[5]應用TDI分析對無癥狀T2DM患者進行5年隨訪發現，盡管加強了血糖控制，患者平均HbA1c水平下降，但這些患者左心室收縮及舒張功能障礙仍然存在。可能是由脈壓、動脈硬化等其他危險因素導致的，表明T2DM患者控制其他危險因素也是十分重要的。Ichikawa等[6]發現，過多內臟脂肪及脂肪細胞功能障礙對無癥狀T2DM患者左心室舒張功能的影響較血糖的影響更大。

TDI分析可早期發現T2DM前期患者左心室功能受損情況。Ceyhan等[7]將無癥狀T2DM前期患者分為空腹血糖受損（impaired fasting glucose，IFG，i-IFG組）及空腹血糖受損伴糖耐量減低（impaired glucose tolerance，IGT，IFG+IGT組），結果顯示，i-IFG組患者左心室功能無改變，而IFG+IFT組患者平均應變、應變率及舒張早期組織運動平均速度均較對照組降低，表明IFG+IFT組患者左心室縱向收縮及舒張功能均出現障礙，說明心肌縱向功能障礙在T2DM前期階段已出現，這種改變可能由于糖代謝異常對心肌緩慢的毒性作用所致。Kanat等[8]進一步研究證實，T2DM心肌功能受損開始于IGT和IFG伴IGT階段。

有研究證實，TDI分析可評價無癥狀T2DM患者的心肌儲備功能[9]。Zahiti等[9]對患病 5年以內無癥狀T2DM患者左心室舒張功能進行研究發現，經運動負荷試驗后T2DM患者e′與TDI二尖瓣環舒張晚期運動速度峰值（A′）增加率與對照組比較，差異均有統計學意義（P＜0.05），說明無癥狀T2DM患者運動耐量減少。

2 二維斑點追蹤成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）

2D-STI是在應變及應變率基礎上發展而來的一種超聲新技術。其在二維超聲圖像基礎上通過逐幀追蹤整個心動周期中感興趣區內心肌組織產生的聲學斑點信號的空間信息，并根據這些信息獲取各種心肌運動參數，包括心肌組織運動速度、位移、應變、應變率和旋轉角度等。其克服了TDI角度依賴性的缺陷，可獲取縱向、徑向和圓周3個空間方向上的參數，能更準確地測量心肌整體及局部的運動和形變。

應用2D-STI可通過測量左心室心肌多個方向的應變、應變率來評價T2DM患者亞臨床心肌功能障礙，在這方面已有大量研究[10-14]。Roos等[10]對 112例無癥狀T2DM患者進行2年隨訪發現，2年后這些患者圓周應變等參數均較對照組改變明顯，證實2D-STI可發現無癥狀T2DM患者左心室功能障礙的緩慢進展。

2D-STI尤其在探測常規超聲不敏感的左心室收縮功能及心肌運動協調性上具有很強敏感性。Ernande等[11]發現，在無癥狀T2DM患者中舒張功能障礙者占47%，收縮功能障礙者占37%，而舒張功能正常T2DM患者中有臨床前期左心室收縮功能障礙者占28%。表明早期T2DM患者即使舒張功能正常也可能存在收縮功能障礙，即舒張功能障礙不應該被認為是T2DM患者第一個亞臨床癥狀。Zoroufian等[12]進一步研究發現，與對照組比較，無論有無舒張功能障礙，無癥狀T2DM患者左心室收縮期峰值縱向應變均會減低且左心室不同節段收縮期峰值應變達峰時間差異增加，說明2D-STI可發現T2DM患者早期階段收縮功能改變及左心室運動不協調。Nakai等[13]發現，左心室縱向功能障礙是無癥狀T2DM患者收縮功能受損的第一個征象，且在評價左心室收縮功能上應變及應變率較射血分數更有價值。Ernande等[14]發現，與對照組比較，無癥狀T2DM患者徑向和縱向收縮功能均降低，而并非是徑向收縮功能增加來代償縱向收縮功能的改變。且左心室徑向應變率小于45%患者左心室大小及質量指數均較大于45%患者及對照組增加，而左心室縮短分數及縱向應變率減少，說明徑向應變的改變可能提示左心室結構輕微重構。

應用2D-STI可分析左心室功能與早期T2DM患者其他并發癥的關系，為臨床對患者病情評估提供了更多信息。Guo等[15]研究了有微量白蛋白尿的早期未經治療T2DM患者，結果表明，尿微量白蛋白與左心室平均縱向應變、心尖四腔心切面左心室平均縱向應變、E/二尖瓣外環舒張早期運動速度峰值呈負相關，與左心室扭轉呈正相關，說明尿微量白蛋白對早期T2DM患者心功能損害具有預測作用。

3 三維斑點追蹤技術（three-dimensional speckletracking，3D-STE）

近年來，在2D-STE基礎上發展了3D-STE新技術。因其在三維空間內而非固定的二維平面上追蹤心肌組織運動產生的信息，從而克服了2D-STE斑點丟失問題，更符合心肌組織實際運動和形變情況，準確性和重復性更高，具有很高的研究價值。

3D-STE可評價T2DM患者早期左心室功能改變及重構情況，對患者及早預防、早期治療具有重要意義。韓勇等[16]發現，早期T2DM患者左心室收縮期整體環向、徑向、縱向、面積應變及左心室扭轉均較對照組降低，說明3D-STE可以為探測早期T2DM患者左心室心肌損傷提供有價值的信息。Zhang等[17]以HbA1c 7%為截點，將射血分數正常T2DM患者分為兩組，結果顯示，與HbA1c＜7%組比較，HbA1c＞7%組患者左心室各方向整體收縮峰值應變均減小。而與健康對照組比較，HbA1c＜7%組患者僅左心室整體縱向應變減少，證實了HbA1c水平是提示左心室各個方向收縮應變降低的重要指標。有研究表明，未經治療的無癥狀T2DM患者左心室各個方向應變均降低，尤其是縱向應變減少者最明顯，表明HbA1c與3D-STE測量得到的整體縱向及面積應變相關，與Stahrenberg等[4]和Zhang等[17]研究結果一致，說明早期抗糖尿病治療及控制空腹血糖及HbA1c水平可能阻止患者左心室功能進一步損傷。

4 心肌工作指數（myocardial performance index，MPI）

MPI又稱為Tei指數，是反映心臟收縮與舒張整體功能的指標，可由脈沖多普勒法、TDI分析得到。其計算方法為心室等容收縮時間與等容舒張時間之和比心室射血時間。其不依賴心臟幾何形態的假設，不存在假性正常問題，并且受患者心率等因素的影響小，操作簡便，敏感性好，重復性強。

MPI可準確評價T2DM患者早期左心室舒張和收縮功能。Zoroufian等[12]發現，與對照組比較，無癥狀T2DM患者MPI升高，表明T2DM患者心功能受到損害，與應用2D-STI分析的結果一致，說明MPI是評價T2DM患者早期左心室功能受損情況的較好指標。Saglam等[18]發現，與對照組比較，無癥狀T2DM患者左心室MPI明顯增高，并伴E降低和二尖瓣口舒張晚期血流速度峰值（A）增高。三酰甘油水平、二尖瓣E/A值與左心室MPI明顯相關，提示T2DM早期階段左心室整體功能障礙可能由血流動力學異常及代謝異常共同所致。Kalkan等[19]發現，與對照組比較，新診斷T2DM患者在排除冠狀動脈粥樣硬化性心臟病情況下左心室MPI明顯升高，冠狀動脈血流儲備（coronary flow reserve，CFR）明顯減少，左心室MPI與CFR、HbA1c明顯相關，說明左心室功能異常及微循環病變是T2DM患者心肌病變的早期特征。

5 問題與展望

超聲新技術因眾多優越性已被廣泛用于T2DM患者早期左心室功能的研究中。但也存在許多缺點。TDI的角度依賴性，使其應用范圍受限，只能對超聲波平行的心肌組織運動及應變進行評價，而不能對心肌徑向、環向運動進行評價，并且還易受臨近心肌組織運動、呼吸運動等影響。2D-STI、3D-STE對圖像質量要求高，幀頻較低且易受操作者經驗等因素影響，臨床應用很受限。MPI的準確性不穩定，極易受各種因素的影響，如瓣膜反流、心律不齊等。

應用超聲新技術可探測T2DM患者早期左心室心肌整體及局部的運動和形變、血流動力學改變等重要信息。對揭示T2DM患者早期左心室功能障礙與一些臨床生化指標、其他并發癥等的關系也具有十分重要的意義，為進一步探明T2DM患者早期左心室功能障礙發生的病理生理學機制提供了較好的技術支持，從而能更好地對DM患者心臟病變進行早期預防、早期治療。此外，一些其他超聲新技術在T2DM患者早期左心室功能改變的應用尚有待于進一步研究，如實時三維超聲心動圖，其不依賴幾何假設，可直接顯示心臟空間結構及運動，是定量評價左心室整體及局部的容積、功能和左心室心肌質量的一種可行的、準確的新方法。

[1]Witteles RM，Fowler MB.Insulin-resistant cardiomyopathy clinical evidence，mechanisms，and treatment options[J].J Am Coll Cardiol，2008，51（2）：93-102.

[2]Maisch B，Alter P，Pankuweit S.Diabetic cardiomyopathy-fact or fiction?[J]. Herz，2011，36（2）：102-115.

[3]Ciftel S，Icagasloglu S，Y1ld1z G，et al.Association of left ventricular diastolic dysfunction with elevated NT-proBNP in type 2 diabetes mellitus patients with preserved ejection fraction：The supplemantary role of tissue doppler imaging parameters and NT-proBNP levels[J].Diabetes Res Clin Pract，2012，96（2）：179-186.

[4]Stahrenberg R，Edelmann F，Mende M，et al.Association of glucose metabolism with diastolic function along the diabetic continuum[J].Diabetologia，2010，53（7）：1331-1340.

[5]Vintila VD，Roberts A，Vinereanu D，et al.Progression of subclinical myocardial dysfunction in type 2 diabetes after 5 years despite improved glycemic control[J].Echocardiography，2012，29（9）：1045-1053.

[6]Ichikawa R，Daimon M，Miyazaki T，et al.Influencing factors on cardiac structure and function beyond glycemic control in patients with type 2 diabetes mellitus[J].Cardiovasc Diabetol，2013,12：38.

[7]Ceyhan K，Kadi H，Koc F，et al.Longitudinal left ventricular function in normotensive prediabetics：a tissue Doppler and strain/strain rate echocardiography study[J].J Am Soc Echocardiogr，2012，25（3）：349-356.

[8]Kanat M，Vardi S，Arinc H，et al.Evaluation of cardiac functions with tissue Doppler imaging in prediabetic subjects[J].Korean Circ J，2013，43（2）：82-86.

[9]Zahiti BF，Gorani DR，Gashi FB，et al.Left ventricular diastolic dysfunction in asymptomatic type 2 diabetic patients：detection and evaluation by tissue Doppler imaging[J].Acta Inform Med，2013，21（2）：120-123.

[10]Roos CJ，Scholte AJ，Kharagjitsingh AV，et al.Changes in multidirectional LV strain in asymptomatic patients with type 2 diabetes mellitus：a 2-year follow-up study[J].Eur Heart J Cardiovasc Imaging，2014，15（1）：41-47.

[11]Ernande L，Bergerot C，Rietzschel ER，et al.Diastolic dysfunction in patients with type 2 diabetes mellitus：is it really the first marker of diabetic cardiomyopathy?[J].J Am Soc Echocardiogr，2011，24（11）：1268-1275.

[12]Zoroufian A，Razmi T，Taghavi-Shavazi M，et al.Evaluation of subclinical left ventricular dysfunction in diabetic patients：longitudinal strain velocities and left ventricular dyssynchrony by two-dimensional speckle tracking echocardiography study[J].Echocardiography，2014，31（4）：456-463.

[13]Nakai H，Takeuchi M，Nishikage T，et al.Subclinical left ventricular dysfunction in asymptomatic diabetic patients assessed by two-dimensional speckle tracking echocardiography：correlation with diabetic duration[J]. Eur J Echocardiogr，2009，10（8）：926-932.

[14]Ernande L，Rietzschel ER，Bergerot C，et al.Impaired myocardial radial function in asymptomatic patients with type 2 diabetes mellitus：a speckletracking imaging study[J].J Am Soc Echocardiogr，2010，23（12）：1266-1272.

[15]Guo R，Wang K，Song W，et al.Myocardial dysfunction in early diabetes patients with microalbuminuria：a 2-dimensional speckle tracking strain study[J].Cell Biochem Biophys，2014，70（1）：573-578.

[16]韓勇，陳田，夏良華，等.三維斑點追蹤成像技術評價2型糖尿病患者左心室整體應變[J].中國醫學影像技術，2014，30（5）：755-758.

[17]Zhang X，Wei X，Liang Y，et al.Differential changes of left ventricular myocardial deformation in diabetic patients with controlled and uncontrolled blood glucose：a three-dimensional speckle-tracking echocardiography-based study[J].J Am Soc Echocardiogr，2013，26（5）：499-506.

[18]Saglam H，Seyfeli E，Gul I，et al.Index of myocardial performance in patients with type 2 diabetes without hypertension and its relationship with clinical and echocardiographic parameters[J].J Diabetes，2009，1（1）：50-56.

[19]Kalkan GY，Gür M，Sahin DY，et al.Coronary flow reserve and myocardial performance index in newly diagnosed diabetic patients[J].Echocardiography，2013，30（10）：1164-1171.

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.17.020

A

1009-5519（2015）17-2623-03

2015-04-05）

楊清（1990-），女，湖北鐘祥人，在讀碩士研究生，主要從事醫學影像學與核醫學的研究；E-mail：120156373@qq.com。

冉海濤（E-mail：rht666@163.com）。