STI在評價2型糖尿病患者右心功能的應用

霍禮琴，孫麗麗，許波，季拓

(1.錦州醫(yī)科大學；2.錦州醫(yī)科大學附屬第三醫(yī)院，遼寧 錦州 121000；3.深圳市寶安區(qū)婦幼保健院超聲科，廣東 深圳 518000)

近年來全世界糖尿病患者數(shù)量增長迅速，并且由于生活水平的提高及生活方式的改變，2型糖尿病發(fā)生率逐年提高，且糖尿病并發(fā)癥也有增長趨勢，特別是糖尿病發(fā)生心血管疾病的相對危險性比普通人群增加2～4倍[1]。近年來，眾多科研工作者對左心功能的研究倍加關注，并因測量左心功能軟件直觀方便，而忽視了右心功能所占地位的重要性，采用超聲評價右心功能作為現(xiàn)代無創(chuàng)檢測方法已經(jīng)越來越受到關注，已有文獻研究中報道糖尿病合并嚴重心力衰竭患者中，右心室射血分數(shù)是死亡率的預測指標[2]。因此，在重視左心室功能的同時，也應注重右心室功能的變化。STI利用時空圖像處理方法實時重建心肌組織的運動和變形該技術可以定量研究心肌的局部和整體機械運動，沒有角度相關性，重復性、精度和可靠性高等優(yōu)點可早期發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者右心室功能受損，能為臨床提供可靠的依據(jù)，盡早干預，阻止右心室功能進一步惡化。

本研究旨在觀察STI對2型糖尿病患者右心室功能的改變，及時診治盡早為干預治療2型糖尿病患者提供幫助。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取自2019年4月至2020年6月我院門診及住院部確診2型糖尿病40例，符合WHO2010年糖尿病診斷標準，左室射血分數(shù)≥50%，其中男25例，女15例，年齡30歲～75歲，平均年齡(53.5±3.5)歲；同時選取健康志愿者40例，男女各20例，平均年齡(50.5±2.5)歲，均經(jīng)檢查排除各種原發(fā)性及繼發(fā)性的心肺疾病。

納入標準：所有入選本研究的糖尿病患者符合WHO 2010年糖尿病診斷標準(符合以下任意標準即可診斷糖尿病)：(1)糖尿病癥狀和隨機血漿葡萄糖濃度≥11.l mmol/L(200 mg/dL)；(2)空腹血糖(FPG)≥7.0 mmol/L(126 mg/dL)；(3)口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)2 h血糖≥11.1 mmol/L(200 mg/dL)。 或有糖尿病病史、服用降糖藥或注射胰島素且血糖正常的患者。實驗組的所有T2DM患者均沒有臨床癥狀及收縮或舒張性心衰的臨床表現(xiàn)。

排除標準：經(jīng)病史、實驗室檢查、心電圖、冠狀動脈造影，動態(tài)血壓、超聲心動圖等檢查排除慢性阻塞性肺疾病、肺動脈高壓、糖尿病腎病、瓣膜病、冠心病、心律不齊及其他器質性心臟疾患等。本研究遵循赫爾辛基宣言和所有患者的知情同意。

1.2 儀器和方法

美國飛利浦公司生產(chǎn)的IE33彩色多普勒超聲診斷儀，S5-1探頭，頻率1～5 mHz，配備TDI分析軟件和Q-LAB 7.0圖像分析工作站。 受試者左側臥，注意呼吸平穩(wěn)，同步連接心電圖，檢測心率。超聲手術按照美國超聲心動圖協(xié)會規(guī)定的國際標準進行。 所有測量值均取3個心動周期的平均值。

1.2.1 彩色多普勒超聲心動圖檢查

根據(jù)美國超聲心動圖學會的推薦，在心尖四腔切面通過脈沖多普勒追蹤將采樣容積置于三尖瓣口，采樣線盡可能平行于三尖瓣血流。 常規(guī)超聲測量以下指標：RADd-右房直徑，RVDd-右室直徑，E-三尖瓣口舒張早期血流灌注峰速，A-三尖瓣口舒張晚期峰值灌注峰速，TVE/A-三尖瓣口E/A，LA-左房內徑，MVE/A-二尖瓣口E/A，RVEF-右心室射血分數(shù)-辛普森法，右心室面積變化分數(shù)(△A%)，公式為：(右心室舒張面積-收縮面積)/舒張面積，然后采集并存儲3個心動周期二維灰度 -比例心尖四腔動態(tài)圖像，見圖1。

圖1 3個心動周期的二維灰階心尖四腔動態(tài)圖

1.2.2 TDI檢查

取標準心尖四腔心切面，啟動組織多普勒模式，調節(jié)增益適中，獲取最佳信噪比，濾波調節(jié)到最低，調節(jié)幀頻大于等于100幀/秒，將取樣線放置三尖瓣環(huán)處，聲速與室壁運動方向夾角小于20°，以獲取沿室壁運動方向上的組織運動的最大速度，記錄并測量右心室壁 Em-三尖瓣環(huán)舒張早期峰值速度、Am-三尖瓣環(huán)舒張晚期峰值速度、計算 Em/Am、IVRT三尖瓣環(huán)等容舒張時間，Sm-三尖瓣環(huán)收縮期峰值速度、IVCT-三尖瓣環(huán)等容收縮時間。

1.2.3 STI技術分析右心室游離壁長軸各節(jié)段的應變和應變率

選取二維灰度心尖四腔動態(tài)圖像，調整幀率60～90幀/秒，清晰顯示心內膜和心外膜，每段記錄3個完整的心動周期，啟動Q-LAB分析軟件，從三尖瓣隔膜再到前瓣的整個心肌示蹤，軟件自動生成感興趣區(qū)域，寬度僅包括心內膜和心外膜之間的心肌，軟件自動將游離壁分為基底段、中段、心尖段，記錄右心室游離壁各段的V(運動速度)、S(strain，應變)、SR(strain rate，應變率)，并記錄每段計算收縮期心肌峰值段的V、S、SRs、舒張早期峰值變形率SRe和晚期峰值變形率SRa，以及SRe/SRa值。

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結 果

2.1 糖尿病組與對照組常規(guī)超聲心動圖檢測結果比較

RADd、RVDd、E、A、TVE/A、RVEF、△A%測值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。糖尿病組LA內徑增大，MVE/A減小，說明左室舒張功能減低，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義，見表1。

2.2 糖尿病組與對照組組織多普勒測值比較：

Em、Am、Em/Am、Sm、IVCT值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，IVRT增大，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義，見表2。

2.3 糖尿病組與對照組STI測值比較：

STI測值結果較：S、SRs、SRa增大、SRe、SRe/SRa、V減小，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表3～5。

表1 兩組常規(guī)超聲測量值與計算值

表2 兩組PW-TDI測量右室側壁三尖瓣環(huán)結果比較

表3 STI測得兩組右室游離壁長軸基底段應變及應變率的比較

表4 STI測得兩組右室游離壁長軸中間段應變及應變率的比較

表5 STI測得兩組右室游離壁長軸心尖段應變及應變率的比較

2.4 對照組與糖尿病組STI測值與不同指標相關性比較

STI測得V與RVEF呈正相關，與IVCT呈負相關，S絕對值與△A%呈正相關，與IVCT呈負相關，SRe與TVE/A呈正相關，SRa與Em/Am呈正相關，SRe與IVRT呈正相關，見表6。

表6 兩組不同指標的相關性比較

3 討 論

隨著2型糖尿病的發(fā)病率越來越高，并呈現(xiàn)年輕化的趨勢，2型糖尿病患者心血管并發(fā)癥的危險性也明顯增加，外周動脈病變，充血性心力衰竭、冠狀動脈疾病，心肌梗死和猝死危險增高1～5倍[3]。以往超聲主要評估左心功能的改變，而右心作為肺循環(huán)的泵系統(tǒng)，對維持整個循環(huán)系統(tǒng)的平衡，起著與左心一脈相承的作用，評價2型糖尿病患者的右心室功能值得去研究，對于早期預測肺動脈高壓，延緩右心衰，改善肺循環(huán)起著舉足輕重的作用[4]。

本次研究發(fā)現(xiàn)，病例組左房內徑測值明顯高于正常對照組，而右房直徑、右室直徑以及右心室面積變化分數(shù)并無明顯差異。與國外研究結果報道一致，表明糖尿病在影響心臟結構機功能中，左房改變首當其沖[5]。右心室是體循環(huán)和肺循環(huán)儲血和血流通道，其功能是否正常直接影響到整個循環(huán)功能系統(tǒng)[6]。由于心肌缺血，心肌受到損傷，其功能也會發(fā)生一定的變化[7]。從實驗結果可以看出，2型糖尿病患者的右心室收縮和舒張功能指標和用常規(guī)方法測量比較，正常對照組無明顯變化。但相對于常規(guī)超聲檢查無疑有了明顯的進步，能夠敏感地表現(xiàn)舒張功能減低，然而組織多普勒成像技術的基礎仍然是多普勒原理，故存在相似的局限性，圖像的幀頻是影響組織多普勒加速度模式觀察的最主要因素，過低的幀頻可遺漏快速變化起始點和某些傳導。PW-TDI測量右室側壁三尖瓣環(huán)運動各指標，是基于右心室長軸方向的運動，只反映了右心室長軸方向的功能，而心肌運動是向四周各個方向運動，也可能會低估右心室舒張功能受損程度，評價右心室收縮功能也是局限于一個方向，右心室心腔長軸，因此也有欠缺。然而組織多普勒也受超聲束和室壁運動方向上的夾角、心臟本身運動、呼吸運動、增益等多方面的影響。通過PW TDI測量，從研究結果可以看出，糖尿病組與對照組Em、Am、EM/Am、Sm和IVCT值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，IVRT增大，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。舒張功能指數(shù)如Em、Am、EM/Am、和IVRT發(fā)生變化，說明順應性下降，但其收縮功能指標無明顯變化，STI測量的收縮和舒張指數(shù)變化顯著。這表明2型糖尿病患者早期右心室功能降低。這與我們預想的實驗結果想一致，應用該技術測量2型糖尿病患者右心室長軸各節(jié)段心肌縱向應變率改變，也印證了2型糖尿病患者右心功能受損。

傳統(tǒng)超聲心動圖評價心功能是臨床上最普遍的無創(chuàng)手段之一，主要依靠心內膜位移和室壁增厚率、多普勒血流頻譜的測定。經(jīng)胸超聲心動圖中，可以從胸骨旁右室流入道切面或心尖四腔切面，獲得右心室流入道血流[8]。2型糖尿病患者只是因為右心室較大，最大血流速度略低。 因為右心室射血時間稍長，舒張充盈時間稍短，右心室充盈與左心室充盈相似，故舒張功能同左室一樣，按照影響右心室功能的病理生理機制和frank-starling機制，當前負荷即容量負荷增加，但在心臟輸出功能的代償能力之內時，舒張晚期的心肌被拉長，心肌收縮力加大，只有當前負荷超過異常調節(jié)能力范圍內，才影響右心室功能。2型糖尿病患者右心室功能受前負荷影響較小，受后負荷即壓力負荷影響大。實驗結果糖尿病患者右室舒張功能指數(shù)、三尖瓣口(E/a)、收縮功能RVEF、a%等右室功能指標無明顯變化，三尖瓣口右室舒張功能(E/a)受年齡、前后負負荷等因素影響，右心室重量等。三尖瓣環(huán)沿右心室長軸的運動與右心室射血分數(shù)峰呈正相關。由于右心室室橫斷面成“新月形”，側面呈“三角形”，傳統(tǒng)的超聲心動圖在評估右心室和三尖瓣環(huán)結構和功能的準確性方面存在局限性。 因此，單一使用二維超聲心動圖會低估2型糖尿病患者的右心室舒張功能障礙的影響[9]。另外由于右心室很難用數(shù)學模型進行模擬，是因為其形態(tài)不規(guī)則、復雜，運動時右心室壁增厚不明顯，因此不可能在同一平面上觀察右心室流出道從心尖段和基底段的收縮。組織多普勒成像技術是專門檢測心臟室壁反射回來的低頻高振幅頻移信號，因為關鍵是采用了低通濾波器確定合適的頻率閾值。實驗結果評價右心室功能：舒張功能Em、Am、Em/Am，2型糖尿病患者變化無統(tǒng)計學意義，IVRT變化有統(tǒng)計學意義，收縮功能Sm，IVCT變化無統(tǒng)計學意義，2型糖尿病患者早期僅僅只表現(xiàn)順應性有所下降，而收縮功能組織多普勒也沒有明顯的改變，而病理生理已經(jīng)證明其局部收縮功能降低，但相對于常規(guī)超聲檢查無疑有了明顯的進步，能夠敏感地表現(xiàn)舒張功能減低[10]。

STI技術是逐幀追蹤高幀頻的二維灰階圖像的斑點回聲，采用時、空圖像處理方法重建心肌組織的實時運動與變形，此項技術能定量研究心肌局部與整體的力學運動，且具有無角度依賴，可重復性高，準確性可靠等優(yōu)點。本研究就是想通過STI技術來更早更準確地評價2型糖尿病患者右心室的功能[11-12]。因此，通過STI能更早、更準確地評估2型糖尿病患者右心室功能的技術[13]。總的來說，STI技術測量2型糖尿病患者右室游離壁各節(jié)段心肌的速度(V)、應變(S)及應變率(SR)曲線客觀的反映了右心室收縮及舒張功能，尤其是2型糖尿病患者早期，較普通超聲和PW-TDI技術更為敏感，STI技術有望成為評價2型糖尿病患者右心室收縮及舒張功能的新方法[14]。實驗結果得出：SRe，SRa，SRe/SRa值在2型糖尿病組與正常對照組差異有統(tǒng)計學意義，隨著病情的延長，心肌進一步缺血，心肌細胞生長由于冠狀動脈缺血而生長紊亂，造成心肌微循環(huán)障礙，心肌灌注不足，心肌收縮蛋白減少，心肌間質進一步纖維化，糖尿病心肌病發(fā)生，心肌重量增加，心肌肥厚，心肌耗氧量增加，最終導致收縮功能障礙。

本研究應用STI技術評價2型糖尿病患者的縱向心肌應變率改變。由于心肌是由7成的縱行纖維和3成的環(huán)形纖維構成，該解剖特點決定了心肌纖維在縱軸方向舒張和收縮運動在正常維持心臟功能起著決定性的作用，STI技術能敏感捕捉到，如評價右心室收縮功能的指標V，S，SRs值在2型糖尿病組與正常對照組差異有統(tǒng)計學意義壓力可以通過左右心室周圍的肌肉束傳遞到右心室，此外，體液、神經(jīng)因子也參與了作用。

綜上所述，STI技術雖然是近年來發(fā)展的新的技術，但是也存在一些不足，需要不斷完善，在移動過程中可能會丟失一些跟蹤點，從而導致結果出現(xiàn)偏差，未來3D STI技術的發(fā)展是廣大超聲工作者努力的方向[15]。