三維斑點追蹤技術評價2型糖尿病患者左心室收縮功能

趙艷杰，溫德惠，鄭英娟 ，劉偉亮

（1．河北北方學院，河北 張家口 075000；2．河北北方學院附屬第一醫院超聲醫學科，河北 張家口 075000）

糖尿病（DM）是心、腦血管疾患的獨立危險因素[1]。與非糖尿病人群相比，糖尿病患者發生心、腦血管疾病的風險增加2～4倍，約50%的DM患者死于心血管疾病，因此早期監測心功能并給予積極干預尤為重要[1-2]。三維斑點追蹤技術（3D-STI）是在實時三維超聲心動圖及斑點追蹤技術基礎上發展起來的一項新技術，通過采集左心室的全容積圖像，能夠準確定量評估心臟功能[3]。本研究利用3D-STI對2型糖尿病（T2DM）患者的左心室整體收縮功能進行評估，以及進一步分析左室三維應變參數對早期心肌損害的預測價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年1—12月我院內分泌科門診或住院的T2DM患者52例，8例由于有冠心病病史 （n=3）、心率不齊（n=2）及圖像質量差（n=3）排除在外，最終納入44例（DM組），其中男22例，女22例，平均（49.9±14.2）歲，納入標準：竇性心律，心率范圍在60～100次/分，左室射血分數≥55%，常規檢查排除冠心病、心律失常、嚴重心臟病、合并肝腎功能不全、肺部疾病及圖像不佳者。DM診斷參照美國糖尿病學會診斷標準[4]，即空腹血糖≥7.0 mmol/L，糖耐量試驗2 h血糖≥11.1 mmol/L。血壓正常診斷：采用WHO/ISH標準，即收縮壓＜140 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）且舒張壓＜90 mmHg。

同期選擇40例年齡和性別匹配的健康受試者作為對照組，其中男18例，女 22例，平均（51.2±12.9）歲，均無糖尿病、高血壓、冠心病、房顫或其他嚴重心律失常等病史，肝腎功能正常，體格檢查、X線、心電圖及超聲心動圖均無明顯異常。

本研究得到本院臨床試驗倫理委員會批準，并獲得所有受試者的書面知情同意。

1.2 儀器與方法

采用Toshiba Artida SSH-880CV彩色多普勒超聲診斷儀，選用PST-30SBT二維探頭（頻率2.5～5.0 MHz）及PST-25SX三維矩陣型探頭（頻率1.0～3.0 MHz），配備3DT分析軟件。

受試者取左側臥位，平靜呼吸，連接心電圖，先行常規二維超聲檢查，測量收縮末期左心房前后徑、左心室舒張末期內徑、左心室收縮末期內徑、室間隔厚度、相對室壁厚度，M型超聲測量左心室射血分數（2D-EF）。然后換用PST-25SX探頭，將探頭置于心尖聲窗，獲得標準心尖四腔心切面，進入“Pre-4”模式，調整探頭位置，同時顯示四腔及兩腔切面，圖像滿意后啟動“Full-4D”功能鍵，連續記錄4個心動周期左心室全容積動態圖像并存儲。采用3D-STI分析軟件，進入4D模式，分別于心尖四腔及兩腔切面的二尖瓣前后瓣葉根部及心尖心內膜各取一點，追蹤1個心動周期內所有幀的左心室室壁心內膜和心外膜的界限，獲得3D-STI應變指標參數的應變曲線圖及牛眼圖，并記錄左心室整體縱向應變（Global longitudinal strain，GLS）、 整 體 圓 周 應 變（Global circumferential strain，GCS）、整體徑向應變（Global radial strain，GRS）、 整體面積應變（Global area strain，GAS）。

1.3 統計分析

全部數據采用SPSS 24.0統計分析軟件，計量資料用均數±標準差表示，兩組比較采用兩獨立樣本t檢驗，計數資料采用χ2檢驗；繪制3D-STI整體各應變參數（同時加入由GLS、GCS、GRS和GAS通過二元Logistic回歸得出的新參數，定義為“預測參數”）的受試者工作特征（ROC）曲線，確定ROC曲線下面積及最佳截斷值，P＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般臨床資料的比較

兩組年齡、性別構成、心率、收縮壓、舒張壓差異無統計學意義 （P＞0.05），DM組BMI、 空腹血糖及HbA1c均較對照組明顯增加，差異有統計學意義（P＜0.05）。 見表 1。

表1 兩組一般臨床資料比較

2.2 兩組常規超聲參數及3D-STI參數比較

兩組 LVDd、LVDs、2D-EF、3D-EF 差異無統計學意義（P＞0.05），與對照組相比，DM 組 IVST、RWT、LAID 增大，GLS、GRS、GCS、GAS 均降低， 差異有統計學意義（P＜0.05）。 見表 2、3，圖 1。

2.3 兩組整體3D-STI應變參數Logistic回歸結果

兩組整體 3D-STI應變參數（GLS、GCS、GRS 和GAS）進行二元Logistic回歸，結果見表4，并得出一新變量即“預測參數”。

2.4 兩組總體3D-STI ROC曲線下面積比較

“預測參數”、GLS、GCS、GAS、GRS 的曲線下面積分別為 0.908、0.854、0.738、0.662、0.653，其中預測參數及GLS的曲線下面積較大，以 “預測參數”0.56%為截斷點時，靈敏度為86%，特異度為85%，Youden指數為0.71；以GLS-18.35%為截斷點時，靈敏度為93%，特異度為62%，Youden指數為0.56。見表 5、圖 2。

表2 兩組常規超聲參數比較

3 討論

DM與心臟衰竭風險增加有關，即使沒有其他已知的心臟疾病，糖尿病也可能增加冠狀動脈疾病及心肌梗死等心血管疾病的風險[5]。同時，T2DM患者常合并代謝綜合征的一個或多個組分的臨床表現，如高血壓、血脂異常、肥胖癥等。伴隨著血糖、血壓、血脂等水平的升高及體重的增加，T2DM并發癥的發生風險、發展速度及其危害等將顯著增加[1]。早期診斷、有效干預治療并延緩糖尿病并發癥的發生尤為重要。因此，本研究利用3D-STI技術評價早期DM患者左心室收縮功能，早期檢出心肌功能變化，為臨床早期治療提供重要的影像學信息。

表3 兩組3D-STI相關參數比較

表4 兩組整體3D-STI應變參數Logistic回歸結果

圖1 3D-STI左室心肌面積應變牛眼圖及應變-時間曲線。圖1a：對照組；圖 1b：DM 組。Figure 1. 3D-STI left ventricular myocardial area strain bovine eye diagram and strain-time curve.Figure 1a:Control group;Figure 1b:DM group.

圖2 3D-STI各應變參數的ROC曲線。Figure 2.ROC curves of 3D-STI strain parameters.

表5 兩組整體3D-STI應變參數ROC結果比較

本研究中，DM組左心室心肌功能在各個方向（縱向、徑向、圓周）均受到損害。DM組3D整體應變均顯著低于對照組，差異有統計學意義。Zoroufian等[6]發現DM組中幾乎所有的左室心肌節段縱向應變均降低；Ng和Ma發現在DM組和非DM組之間只有縱向應變顯著降低，而圓周和徑向應變在兩組之間沒有差異[7-8]。Nakai等[9]發現，在經過治療的DM患者中，其中對照組為未經治療的DM患者，所有3個方向的心肌應變均降低，與本研究結果一致。在一項為期兩年的隨訪研究中，Roost等[10]發現DM患者左室GLS、GCS顯著降低。

Fang等[11]首先報道了DM患者左室縱向應變降低和徑向應變增加。他們推測，在左室心肌缺血和肥大時，增加的徑向收縮力可以補償DM患者的徑向收縮力。然而，本研究發現左室縱向和徑向應變均降低，差異可能有幾個原因：DM患者可能患病時間較長、對照組有較高的BMI、較高的高血壓患病率以及Fang等[11]采用的成像技術不同。

DM患者亞臨床心肌改變的基礎是胰島素抵抗，可通過多種途徑引起心肌功能障礙：心肌鈣轉運改變和心臟舒張期延長[12]；腎素-血管緊張素-醛固酮系統與交感神經系統引起的心肌纖維化和凋亡[13]；內皮功能障礙與氧化應激[14]。

本研究采用ROC曲線分析三維應變參數對T2DM患者左室收縮功能的診斷效能，結果顯示“預測參數”、GLS、GCS 的曲線下面積＞0.70， 分別為0.908、0.854、0.738。 其中，GLS 曲線下面積相對于GCS、GAS、GRS較大，具有一定的預測價值，與高磊等[15]研究結果較一致。然而，本研究發現由GLS、GCS、GRS和GAS通過二元Logistic回歸得出的新參數，即 “預測參數”的曲線下面積最大（0.908），Youden指數最高（0.71），且靈敏度及特異度較高，與陳衛中等[16]研究結果一致，其研究指出通過建立Logistic回歸模型將多指標綜合為一個指標，能最大限度的提高診斷的靈敏度和特異度，從而增加診斷曲線下的面積，可用于聯合指標的診斷試驗評價，因此，“預測參數”可作為早期心肌功能損傷良好的預測指標。

本研究的局限性：超聲圖像的質量對3DE評估左室功能有很大的影響，特別是在全容積采集過程中；本研究僅對受試者的左室心肌整體收縮功能進行了評估，而未進一步分析左室心肌各節段的收縮功能；本研究的樣本量較小，ROC曲線圖形顯示欠佳，有待于進一步擴大樣本量進行完善。

總之，應用3D-STI對T2DM患者心肌整體收縮功能進行評估，能夠早期發現DM患者心肌功能改變，為臨床早期干預提供了重要的影像學依據，對預后有重要的意義。在T2DM患者中，3DE左室心肌收縮功能明顯受損，其中由GLS、GCS、GRS和GAS通過二元Logistic回歸得出的新參數，即“預測參數”可作為DM患者早期心肌功能損傷的良好預測指標。