三維斑點追蹤技術對2型糖尿病患者左心室心肌應變的分析

馬曉棠　李敏　黃敬垣　江雪燕　何嫻汪文杰

三維斑點追蹤技術對2型糖尿病患者左心室心肌應變的分析

馬曉棠李敏黃敬垣江雪燕何嫻★汪文杰

目的 采用三維斑點追蹤技術（3DT）探討2型糖尿?。═2DM）患者左心室心肌三維整體應變參數的變化特點及其評估左心功能的臨床價值。方法 選取T2DM患者93例，并根據心尖雙平面Simpson法所獲取的左心室射血分數（LVEF）分為A組（LVEF≥0.50，46例）和B組（LVEF＜0.50，47例），另選取健康體檢者46例作為對照組，采用3DT獲得左心室心肌三維整體應變參數，包括GLS、GCS，GRS和GAS。結果 與對照組比較，A組的GAS、GLS均下降（P均＜0.05）；與對照組、A組比較，B組的GAS、GLS、GCS、GRS均下降（P均＜0.05）。T2DM患者的GAS（r=0.88）、GLS（r=0.82）、GCS（r=0.78）、GRS（r=0.76）與LVEF均呈正相關（P均＜0.05）；ROC曲線分析顯示GAS、GLS、GCS、GRS判斷T2DM患者左心功能異常時均有中等診斷價值，其中GAS的診斷效能最高；一致性檢驗顯示，三維整體應變參數具有較好的一致性。結論 3DT能無創性早期客觀地評價T2DM患者的左心功能，并具有較好的穩定性和重復性。

三維斑點追蹤技術 糖尿病 左心室功能

長期糖尿病可引起全身多器官功能的損害，當對心臟造成損害時即為糖尿病性心肌病，是一種較為嚴重的糖尿病并發癥，如不能早期發現并給予預防控制，可引發心力衰竭，最終導致死亡［1，2］。近幾年來，隨著超聲技術的不斷發展，三維斑點追蹤技術（threedimensional speckle tracking，3DT）作為一種全新的心功能評價技術被采用于心臟功能的定量分析。本研究旨在采用3DT定量分析2型糖尿?。═2DM）患者左心室心肌三維整體應變參數的變化特點，并探討其評價左心功能的臨床應用價值。報道如下。

1　臨床資料

1.1一般資料 選取2013年7月至2014年6月本院門診或住院的T2DM患者93例，根據心尖雙平面Simpson法獲得的左心室射血分數（LVEF）分為A組和B組。其中A組LVEF≥0.50，共46例，男23例，女23例；平均年齡（63.98±6.57）歲。平均心率（70.67±8.69）次/min，病程平均（6.77±3.28）年，血糖平均（8.59±2.02）mmol/L，糖化血紅蛋白（HbA1c）平均（7.89±1.03）%。B組LVEF＜0.50，共47例；男24例，女23例；平均年齡（65.47±6.65）歲。平均心率（72.45±9.21）次/min。平均病程（11.13±3.61）年。平均血糖（10.02±2.19）mmol/L。HbA1c平均（9.48±1.67）%。所有入選的研究對象均符合1999年世界衛生組織（WHO）糖尿病診斷標準。 并均排除高血壓性心臟病、冠心病、中重度瓣膜性疾病、嚴重心律失常、合并嚴重肺腎功能異常、心臟三維全容積圖像質量欠佳影響后續分析者。另選取本院健康體檢者46例作為對照組，其中男23例，女23例；平均年齡（64.76±6.12）歲。平均心率（70.87±9.32）次/min。平均血糖（4.90±0.77）mmol/L，HbA1c平均（4.72±0.63）%。

1.2儀器與方法 （1）常規超聲心動圖檢查：檢測前所有研究對象均連接心電圖，囑研究對象左側臥位，使用美國GE公司生產的Vivid E9 彩色多普勒超聲診斷儀（配有4D Auto LVQ在線分析軟件），在平靜呼吸狀態下進行常規超聲心動圖測量（使用M5S探頭、探頭頻率為1.5～4.0MHz）。采用雙平面Simpson法計算LVEF。（2）3DT定量分析：采用4V-D探頭于心尖顯示心尖四腔觀，囑研究對象屏氣時，快速儲存連續4個心動周期的左心室三維全容積圖像作后續分析，運用4D Auto LVQ 進行在線分析，于舒張末期及收縮末期在左心室二尖瓣環中點位置及心尖位置分別手動確定兩個參考點，系統自動沿心內膜面生成勾勒線，手動調節使勾勒線更貼近心內膜的邊界，心外膜的邊界也同時被系統自動勾勒，亦可手動進一步調節，上述勾勒完成后系統可自動進行左心室心肌應變的分析，并給出左心室整體長軸應變（GLS）、整體圓周應變（GCS），整體徑向應變（GRS），整體面積應變（GAS），如圖1、圖2。

圖1　4D Auto LVQ在線分析圖（A：儲存左心室三維全容積圖像；B：于舒張末期及收縮末期勾勒心內膜的邊界；C：系統自動分析左心功能；D：系統自動分析左心室心肌應變）

圖2　各組中研究對象左心室心肌三維整體應變圖（A：對照組中某研究對象左心室心肌三維整體應變；B：A組中某研究對象左心室心肌三維整體應變；C：B組中某研究對象左心室心肌三維整體應變）

1.3一致性檢驗 隨機選取研究對象15例進行一致性檢驗，由兩名同資歷檢測者在均不知所選取研究對象的一般臨床資料和前一次的應變分析數據情況下，重復測量左心室GLS、GCS、GRS以及GAS。一致性檢驗的指標由組內相關系數（ICC）進行表示。由兩名同資歷檢測者采用相同方法在同一時間進行檢測，比較不同檢測者間的一致性；由同一檢測者采用相同方法在不同時間（相隔1周后）進行第2次檢測，比較檢測者內的一致性。

1.4統計學處理 采用SPSS17.0統計軟件。計量資料以（±s）表示，采用單因素方差分析；計數資料比較采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。相關性采用Pearson相關分析。以ICC作為一致性檢驗分析評價指標。以磁共振作為金標準，采用受試工作特征曲線（ROC曲線）評價分析三維整體應變參數的診斷效能。

2　結果

2.1一般資料比較 入選的研究對象年齡、性別構成以及心率在三組間比較，差異均無統計學意義（P均＞0.05）；與對照組比較，A組的血糖、HbA1c升高，差異均有統計學意義（P均＜0.05）；與A組、對照組比較，B組的血糖、HbA1c升高，差異均有統計學意義（P均＜0.05）。

2.2常規超聲心動圖比較 與A組、對照組比較，B組的LVDd、LAD、E/e比值均升高，差異均有統計學意義（P均＜0.05），而LVFS、LVEF、E/A比值均下降，差異均有統計學意義（P均＜0.05）。與對照組比較，A組的IVS、LVPW、E/e比值均升高，差異均有統計學意義（P均＜0.05）。

2.3左心室心肌三維整體應變參數比較 與對照組比較，A組的GAS、GLS均明顯下降，差異有統計學意義（P均＜0.05），而GCS、GRS略有下降，但差異無統計學意義（P均＞0.05）；與對照組、A組比較，B組的GAS、GLS、GCS、GRS均明顯下降，差異有統計學意義（P均＜0.05）。

2.4T2DM患者左心室心肌三維整體應變參數與LVEF的相關性分析 T2DM患者的GAS（r=0.88）、GLS（r=0.82）、GCS（r=0.78）、GRS（r=0.76）與LVEF均呈正相關（P均＜0.05）。

2.5ROC曲線評價左心室心肌三維整體應變參數的診斷效能 運用ROC曲線評價左心室心肌三維整體應變參數判斷T2DM患者左心室心功能異常的診斷效能時，曲線均偏左上角，曲線下面積均＞0.5（非參數檢驗差異有統計學意義，P＜0.05）。分析結果顯示，GAS、GLS、GCS、GRS曲線下面積分別為0.852，0 .817，0.730，0.723，其中GAS曲線下面積最大，診斷效能最高。

2.6左心室心肌三維整體應變參數的一致性檢驗 GAS、 GLS、GCS、GRS的一致性均較好，組內：ICC均明顯＞0.75；組間：ICC均明顯＞0.75。

3　討論

左心室心肌呈特殊的螺旋型構成，由心內膜層心肌呈右手螺旋、心外膜層心肌呈左手螺旋以及中層心肌呈環形共同構成［3］。心肌的這種特殊構型方式是左心室心肌產生復雜運動的力學基礎［4］。左心室心肌的復雜運動包含圓周運動、縱向運動以及徑向運動［5］。心肌收縮運動時心肌纖維的長度、厚度會發生改變，該改變即為心肌的應變。常規超聲心動圖檢測因其有角度依賴性，噪音干擾，主觀性和經驗性較強等缺點［6］，只能半定量地分析左心整體功能，不能定量分析左室心肌局部功能。二維斑點追蹤心肌斑點是在二維平面上進行的，可通過對左心室心肌應變進行分析實現左心整體及局部功能的評價［7］，但其準確性因“斑點丟失”而受到影響［8］。近年來，3DT作為一種全新的技術被采用于心臟功能的定量分析，克服了二維斑點追蹤技術存在的“斑點丟失”問題，因此其準確性更高，穩定性更好［9］。3DT為心功能的評價提供了一種全新的定量分析方法。

本資料顯示，A組的舒張功能指標E/e比值較對照組升高，同時三維整體應變參數GAS、GLS均明顯下降，而B組的舒張功能指標E/e比值較A組進一步升高，而三維整體應變參數中除了GAS、GLS進一步明顯下降之外，同時GCS、GRS亦均出現明顯下降。提示糖尿病患者左心室舒張功能早期受損時已經伴有不同程度的左心室局部收縮功能受損，并且隨著左心室舒張功能受損程度的加重，左心室整體收縮功能出現明顯下降。另外，經典的常規超聲心動圖指標LVEF尚反映A組糖尿病患者左心收縮功能為正常狀態時，左心室心肌三維整體應變參數已經檢測出糖尿病患者左心收縮功能的異常改變，其中GAS、GLS表現最為敏感，并首先出現下降，差異有統計學意義，而GCS、GRS雖略有下降，但差異無統計學意義。隨著病情的發展，糖尿病患者發展為B組狀態時，其左心收縮功能明顯受損下降（LVEF＜0.50），三維整體應變參數亦均出現明顯下降（GAS、GLS、GCS、GRS均較少，差異均有統計學意義）。說明糖尿病患者即使LVEF正常，亦已伴有局部收縮功能的減退。而常規超聲心動圖指標則難以早期發現這種改變。與之相比，3DT即能通過檢測糖尿病患者左室心肌應變的改變早期發現其左心室收縮功能的異常，尤其以GAS、GLS兩參數最為敏感。原因可能是GAS整合了GLS、GCS兩參數，而GLS主要由位于心內膜層的縱向心肌收縮產生，而該層心肌在心血管疾病中又最易受到影響，GCS、GRS即主要由位于中層的環形心肌收縮產生，糖尿病患者自身的代謝紊亂以及心肌內微血管病變，使心肌灌注不良、缺血、纖維化［10］，早期首先累及心內膜層心肌，GAS、GLS首先下降，隨著病情發展，病變向中層及心外膜層擴展，從而引起GCS、GRS下降。

本資料將糖尿病患者左心室心肌三維整體應變參數分別與LVEF進行相關性分析，結果顯示GAS、GLS、GCS、GRS與LVEF均具有較好的相關性，其中GAS相關性最好。原因可能是GAS綜合評估了左心室心肌在各個方向的收縮運動狀況，因此其相關性較其它參數更高。

一致性檢驗結果顯示，左心室心肌三維整體應變參數無論組內還是組間的ICC均明顯＞0.75，提示GAS、 GLS、GCS、GRS均具有較高的一致性，進一步證明3DT在定量分析糖尿病患者左心室心肌三維整體應變的應用中具有較高的穩定性、可靠性和重復性。

ROC曲線主要通過曲線下面積來直觀反映診斷方法的診斷效能。本資料結果顯示三維整體應變參數判斷糖尿病患者左心功能異常時的ROC曲線均偏左上角，而且GAS、GLS、GCS、GRS曲線下面積為0.7～0.9，說明GAS、GLS、GCS、GRS對糖尿病患者左心功能異常的判斷均有中等的診斷效能。曲線下面積：GAS（0.852）＞GLS（0.817）＞ GCS（0.730）＞GRS（0.723），說明GAS的診斷效能最高，其次為GLS。原因可能為GAS、GLS與心內膜層縱向心肌纖維收縮密切相關，而該層心肌對缺血缺氧最為敏感。結果顯示，三維整體應變參數均具有較高的靈敏度及特異度，但靈敏度方面GAS、GLS高于GCS、GRS，而特異度方面即為GCS、GRS略高于GAS、GLS。

本研究存在的缺點即是研究對象的樣本量不夠多，只能進行初步的研究分析，得出初步結論，在以后的研究中將會不斷增加樣本量，并進行更深一步的研究驗證。

綜上所述，3DT能準確客觀地定量分析左心室心肌的三維整體應變，從而敏感地早期反映T2DM患者左心室收縮功能的異常變化，為臨床提供有價值的客觀參考依據。

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Objective To evaluate left ventricular myocardial three-dimensional overall strain parameters change characteristics in patients with type 2 diabetes mellitus（T2DM）using three-dimensional speckle tracking（3DT），and its clinical value . Methods This study included 93 cases with T2DM，who were divided into two groups according to LVEF： group A，LVEF≥0.50，included 46 cases and group B，LVEF＜0.50，included 47cases；and control group included 46 cases. 3DT was applied for left ventricular myocardial three-dimensional overall strain parameters： global longitudinal strain（GLS），global circumferential strain（GCS），global radial strain（GRS），global area strain（GAS）. Result Compared with control group，group A GAS，GLS decreased，P＜ 0.05；Compared with control group，group A，group B GAS，GLS，GCS，GRS decreased，P＜0.05. Correlation analysis showed that GAS（r=0.88），GLS（r=0.82），GCS（r=0.78），GRS（r=0.76）and LVEF were positively correlated（P＜0.05）in patients with T2DM；ROC curve analysis showed that： GAS，GLS，GCS，GRS judgment in abnormal left ventricular function in patients with T2DM were medium diagnostic value. GAS had the highest effi ciency of diagnosis；Consistency check showed that： the left ventricular myocardial three-dimensional overall strain parameters had good consistency. Conclusions 3DT can early non-invasive objectively evaluate left ventricular function in patients with T2DM early and non-invasively，and has good stability and repeatability.

Three-dimensional speckle tracking Diabetes mellitus Left ventricular function

310006 杭州市中醫院超聲科（馬曉棠 李敏）310013 浙江醫院超聲科（黃敬垣 江雪燕 何嫻 汪文杰）