速度向量成像技術(shù)在糖尿病中的應用

張澤凡

【摘要】隨著人們生活水平的提高，飲食結(jié)構(gòu)的改變，以及生活習慣改變、環(huán)境因素等的影響，糖尿病在我國的發(fā)病率越來越高，且趨于年輕化，已然成為危害人類健康的重要疾病之一。速度向量成像技術(shù)（VVI）是研究心肌結(jié)構(gòu)力學，量化局部心肌功能的新技術(shù)，并可用于動脈彈性方面的研究。因此，應用VVI技術(shù)可以對糖尿病患者的心臟和血管的力學功能做出早期評估，為臨床早期診斷及治療糖尿病提供寶貴信息。

【關(guān)鍵詞】速度向量成像技術(shù)；糖尿病

【中圖分類號】R4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1671-8801（2015）02-0007-03

1.糖尿病的發(fā)病機制及臨床表現(xiàn)

糖尿病是一組由于胰島素分泌缺陷及（或）胰島素抵抗所致的以血糖增高為特征的慢性、全身性代謝性疾病。慢性高血糖可導致全身組織器官，特別是眼、腎、心血管及神經(jīng)系統(tǒng)的長期損害、功能不全，甚至衰竭。糖尿病可分為Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。Ⅰ型或Ⅱ型糖尿病均存在明顯的家族遺傳傾向，約有1/4～1/2的患者有糖尿病家族史。Ⅰ型糖尿病有多個DNA位點參與發(fā)病，其中以HLA抗原基因中DQ位點多態(tài)性關(guān)系最為密切；Ⅰ型糖尿病患者存在免疫系統(tǒng)異常，在某些病毒如柯薩奇病毒，風疹病毒，腮腺病毒等感染后導致自身免疫反應，從而破壞胰島素β細胞，通常導致胰島素絕對缺乏。Ⅱ型糖尿病主要由于多種基因突變所致，如胰島素基因、胰島素受體基因、葡萄糖激酶基因、線粒體基因等；此外，暴飲暴食，活動量減少導致的肥胖是Ⅱ型糖尿病最主要的環(huán)境因素，從而導致以胰島素抵抗為主伴胰島素相對缺乏，或胰島素分泌不足為主伴有胰島素抵抗。糖尿病的典型癥狀是三多一少，即多飲、多食、多尿和消瘦。一些Ⅱ型糖尿病患者癥狀不典型，僅有頭暈、乏力等，甚至無癥狀。有的發(fā)病早期或糖尿病發(fā)病前階段，可出現(xiàn)午餐或晚餐前低血糖癥狀。糖尿病的急性并發(fā)癥主要表現(xiàn)在食欲減退、惡心、嘔吐、腹痛，多尿加重，頭暈、嗜睡、視物模糊、呼吸困難、昏迷等。糖尿病的慢性并發(fā)癥主要表現(xiàn)在糖尿病視網(wǎng)膜病變，糖尿病性腎病，糖尿病神經(jīng)病變和反復的感染等。

2.速度向量成像技術(shù)（VVI）

速度向量成像技術(shù)（VVI）是近些年來推出的研究心肌結(jié)構(gòu)力學，并可定量評估局部心肌收縮或舒張功能的新技術(shù)，也有大量學者將該技術(shù)應用于動脈力學運動狀態(tài)方面的研究。VVI技術(shù)利用超聲二維斑點追蹤、邊界追蹤技術(shù)，同時結(jié)合像素空間相干，來達到對運動組織的自動精確跟蹤，以矢量方式在原始二維的高幀頻灰階圖像上獲得含空間定位成像信息，從而獲得興趣空間的局部心肌組織或血管的運動方向、運動速度、距離、時相、應變、應變率等相關(guān)信息，且不受心臟搏動引發(fā)的擺動的影響，亦不受多普勒角度影響，實現(xiàn)二維、三維的參數(shù)成像，能準確反映心肌組織或血管的運動。VVI技術(shù)還可以提供多種心功能參數(shù)，如收縮期和舒張期心室容積及射血分數(shù)（EF值）等。

3.速度向量成像技術(shù)在糖尿病中的應用

張婉瑩，江泉等人[1]應用VVI 技術(shù)對2型糖尿病患者早期頸動脈長軸彈性指標（Vmax， Smax和SRmax）進行評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：糖尿病患者在頸總動脈血管結(jié)構(gòu)發(fā)生改變之前，其Vmax， Smax和SRmax明顯減低，動脈順應性顯著下降，形變能力減弱，已存在血管內(nèi)皮功能損傷。

陳曉藝，王金萍等人[2]應用VVI技術(shù)對2型糖尿病患者頸總動脈管壁運動特點進行分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：糖尿病組內(nèi)-中膜厚度顯著高于正常對照組，糖尿病組頸總動脈短軸前壁、前內(nèi)側(cè)壁、后內(nèi)側(cè)壁、后壁、后外側(cè)壁、前外側(cè)壁的Vmax、Smax和SRmax均顯著低于正常對照組，進而證實，2 型糖尿病患者已經(jīng)存在血管壁的彈性降低及形變能力的下降。綜上所述，VVI技術(shù)可較好地評定2型糖尿病患者頸總動脈管壁運動的協(xié)調(diào)性及動脈彈性改變情況，VVI技術(shù)聯(lián)合頸動脈內(nèi)-中膜厚度測量用于評估動脈血管結(jié)構(gòu)與功能改變具有廣泛應用前景，為預防大血管并發(fā)癥提供臨床依據(jù)，為臨床早期診斷動脈硬化提供可靠依據(jù)。

鄭海飛，鄒春鵬等人[3]選取糖尿病腎病（DN）患者30例和糖尿病無腎病（NDN） 患者32例，應用VVI技術(shù)分別測量出兩者頸動脈管壁短軸切面6個節(jié)段（前外側(cè)壁、前壁、前內(nèi)側(cè)壁、后內(nèi)側(cè)壁、后壁、后外側(cè)壁）的Vmax， Smax和SRmax。研究結(jié)果表明： NDN患者頸動脈對應各個節(jié)段的Vmax， Smax和SRmax均高于DN患者的對應節(jié)段，提示DN患者的血管壁的順應性及管壁運動幅度較NDN患者降低，繼而證實糖尿病腎病可以加重血管損害程度。

臧桐，王璇等人[4]應用VVI技術(shù)對2 型糖尿病患者動脈粥樣硬化早期頸總動脈的彈性改變進行研究，研究結(jié)果表明：對照組及研究組內(nèi)前壁、外側(cè)壁、后壁、內(nèi)側(cè)壁間 Vmax、Smax、SRmax 差異無統(tǒng)計學意義，說明 2 型糖尿病患者頸動脈硬化早期頸動脈的整體運動基本一致，而此結(jié)果與鄭海飛，鄒春鵬等[6]應用 VVI 對 2 型糖尿病患者頸動脈短軸彈性的研究結(jié)論不同，其可能與頸動脈短軸的分段方法不同有關(guān)。

陳明，謝明星等人[5]應用VVI技術(shù)對2型糖尿病（T2DM）患者足背動脈的管壁長軸的Vmax、Smax及SRmax進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：糖尿病組的Vmax、Smax及SRmax較正常成人對照組明顯減低。研究結(jié)果表明：糖尿病患者足背動脈在未發(fā)生形態(tài)改變時，其血管彈性明顯下降，血管內(nèi)皮功能已經(jīng)受損。

牛慧敏，薛紅元等人[6]應用VVI技術(shù)選取頸總動脈無斑塊的糖尿病患者與正常對照組進行短軸切面Vmax、Smax及SRmax的比較，研究結(jié)果顯示：糖尿病組的Vmax、SRmax均小于正常對照組，兩組之間的Smax比較無明顯差異。結(jié)果表明：頸總動脈短軸切面的Vmax、SRmax可以作為評價糖尿病患者頸動脈力學改變的指標，而Smax則不能作為其評價指標。

牛慧敏，薛紅元等人[7]應用VVI技術(shù)對糖尿病患者頸總動脈斑塊處管壁運動力學狀態(tài)做出初步研究，研究結(jié)果表明：糖尿病組的斑塊處管壁的各位點運動也不盡相同：斑塊纖維帽下方管壁運動速度最小，肩部管壁運動速度最大，且肩部管壁的Smax及SRmax均高于纖維帽下方處管壁；斑塊肩部的Smax及SRmax均大于斑塊頂部，說明斑塊肩部變形較明顯，容易破潰。綜上所述，VVI技術(shù)可以量化評價頸動脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性。

沈浩霖、楊舒萍等人[8]應用VVI技術(shù)對糖尿病患者頸動脈內(nèi)膜的運動速度、應變、應變率及扭轉(zhuǎn)運動進行系統(tǒng)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)糖尿病組頸總動脈各壁內(nèi)膜運動速度及應變率均小于正常組，糖尿病組頸總動脈各壁應變及頸動脈內(nèi)膜扭轉(zhuǎn)角度與正常組比較差異無明顯統(tǒng)計學意義，實驗證實，VVI技術(shù)可以作為評定糖尿病患者的血管并發(fā)癥的新標準。

糖尿病性心肌病是一種以心肌細胞受損為主，累積全身的代謝障礙性疾病，可以造成左心室壁增厚并伴有質(zhì)量增加及舒張收縮功能減退等癥狀。徐明，周啟昌等人[9]應用VVI技術(shù)對糖尿病性心肌病患者進行研究，研究結(jié)果表明：糖尿病性心肌病患者的應變及應變率顯著減低，從而得出結(jié)論，VVI技術(shù)可以作為評價糖尿病性心肌病心功能早期改變的敏感指標，可為糖尿病性心肌病臨床早期診斷、治療及預后提供寶貴信息。

秦靜，張軍等人[10]應用VVI技術(shù)對2型糖尿病（T2DM）患者心肌運動情況作出初步評估，研究結(jié)果表明：T2DM組前壁、側(cè)壁及下壁的基底段及心尖段的Vmax較對照組明顯減低， 由于前、后間隔的Vmax受到左、右心室兩側(cè)負荷的同時影響，故室間隔各節(jié)段的Vmax無明顯差異。T2DM組基底部各節(jié)段的Smax較對照組明顯減低，由于試驗樣本量過少， 余心肌各節(jié)段未檢驗出兩組之間的明顯差異。除后壁中部外，T2DM組各節(jié)段的SRmax較對照組均明顯減低。應變率反映的是單位時間內(nèi)應變的變化，故較應變指標更為敏感，因此應變率可以作為檢驗T2DM患者心肌病變的早期參考指標。

張軍，秦靜等人[11]應用VVI技術(shù)對2型糖尿病（T2DM）患者左心室心肌舒張功能做出定量評估，研究結(jié)果表明：T2DM 無微血管病變組其基底后壁、中部前壁、側(cè)壁和后壁、心尖側(cè)壁的舒張早期最大速度較正常對照組明顯減低，除基底及中部側(cè)壁、中部前間隔之外，其各節(jié)段舒張早期最大應變率較正常對照組明顯減低；T2DM 合并微血管病變組其大部分節(jié)段的舒張早期最大速度較正常對照組明顯減低， 除中部前間隔之外，其各節(jié)段舒張早期最大應變率較正常對照組明顯減低。綜上所述，可見心肌微血管病變是糖尿病心肌受損的重要影響因素，糖尿病患者舒張早期的峰值速度和應變率均較正常人減低，合并微血管病變的患者舒張早期速度和應變率的降低更為顯著，且應變率指標更為敏感，從而證實，應變率指標顯示的舒張功能減低更符合糖尿病彌漫性心肌受損的病理變化。因此，應變率可以作為檢驗T2DM患者心肌病變的重要敏感指標。

茹翱，田新橋等人[12]應用VVI技術(shù)定量評估糖尿病早期大鼠左心室收縮功能改變的應用價值，選取12只雄性大鼠分別腹腔注射鏈脲佐菌素建立糖尿病模型，與對照組12只匹配的雄性大鼠進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：模型建立5周后，糖尿病組左室壁6個節(jié)段（前壁、側(cè)壁、后壁、下壁、后間隔及前間隔）的峰值收縮速度、徑向應變、徑向應變率、切向應變、切向應變率及平均值均較正常對照組減低，其中下壁的切向應變，下壁及前間隔的切向應變率兩組測值差異具有統(tǒng)計學意義，從而證實，糖尿病心肌病早期心室結(jié)構(gòu)未發(fā)生顯著改變，左室EF值作為評價心肌收縮力的指標不夠敏感，相反VVI 技術(shù)在檢測室壁運動異常和評價局部心肌收縮功能方面，較常規(guī)超聲心動圖具有更高的敏感性。綜上所述，糖尿病大鼠早期即可出現(xiàn)左心室收縮功能的損害，VVI 技術(shù)可較早檢出這種異常變化，其中切向形變指標的敏感性更高，具有重要的應用價值。

張展，趙雯等人[13]應用VVI技術(shù)對胰島素治療后糖尿病心肌病大鼠的心肌功能做出評估，選取20只雄性SD大鼠，腹腔注射鏈脲佐菌素建立糖尿病模型，隨機選取10只SD大鼠作為糖尿病組，給予剩余10只SD大鼠皮下注射胰島素作為胰島素治療組，然后與10只正常雄性SD大鼠進行對照，于造模成功12周后開胸，取左心室短軸圖像進行VVI分析，研究結(jié)果表明，本實驗中胰島素治療組其大鼠收縮期和舒張期徑向峰值速度、徑向峰值應變、收縮期徑向峰值應變率以及切向峰值應變、收縮期和舒張期切向峰值應變率均較高，證明早期連續(xù)應用胰島素可使心肌收縮與舒張功能有不同程度的改善；此外，胰島素治療組舒張期徑向峰值應變率、收縮期及舒張期切向峰值應變率低于正常對照組，提示舒張功能的改善較收縮功能更晚一些，只是由于舒張期心肌舒緩消耗ATP，且舒張期Ca2+的轉(zhuǎn)運是逆濃度梯度，當線粒體結(jié)構(gòu)和功能出現(xiàn)損害，引起ATP能量供應不足時，對舒張功能的影響比收縮功能更明顯。由于舒張期徑向峰值應變率及舒張期切向峰值應變率在舒張功能異常檢測方面的敏感性，因此，應用VVI技術(shù)所測得的應變率指標能為評估糖尿病心肌病治療療效和預后方面提供寶貴信息。

4.結(jié)語

綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)VVI技術(shù)在評價糖尿病患者早期心功能及動脈彈性改變方面有著相當大的優(yōu)勢，在多方面都優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)，基于VVI技術(shù)的應變及應變率等功能參數(shù)是評價糖尿病患者心功能及動脈彈性早期改變的敏感指標，可為糖尿病臨床早期診斷、治療及預后提供寶貴信息。

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