三維斑點追蹤技術(shù)對2型糖尿病患者左心室心肌應(yīng)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(shù)對2型糖尿病患者左心室心肌應(yīng)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(shù)（3DT）探討2型糖尿?。═2DM）患者左心室心肌三維整體應(yīng)變參數(shù)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(jù)心尖雙平面Simpson法所獲取的左心室射血分數(shù)（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(yīng)變參數(shù)，包括GLS、GCS，GRS和GAS。結(jié)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(guān)（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(yīng)變參數(shù)具有較好的一致性。結(jié)論 3DT能無創(chuàng)性早期客觀地評價T2DM患者的左心功能，并具有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。

三維斑點追蹤技術(shù) 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(fā)癥，如不能早期發(fā)現(xiàn)并給予預(yù)防控制，可引發(fā)心力衰竭，最終導(dǎo)致死亡［1，2］。近幾年來，隨著超聲技術(shù)的不斷發(fā)展，三維斑點追蹤技術(shù)（threedimensional speckle tracking，3DT）作為一種全新的心功能評價技術(shù)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(yīng)變參數(shù)的變化特點，并探討其評價左心功能的臨床應(yīng)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(jù)心尖雙平面Simpson法獲得的左心室射血分數(shù)（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(wèi)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(zhì)量欠佳影響后續(xù)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(guī)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(cè)臥位，使用美國GE公司生產(chǎn)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(tài)下進行常規(guī)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(xù)4個心動周期的左心室三維全容積圖像作后續(xù)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(huán)中點位置及心尖位置分別手動確定兩個參考點，系統(tǒng)自動沿心內(nèi)膜面生成勾勒線，手動調(diào)節(jié)使勾勒線更貼近心內(nèi)膜的邊界，心外膜的邊界也同時被系統(tǒng)自動勾勒，亦可手動進一步調(diào)節(jié)，上述勾勒完成后系統(tǒng)可自動進行左心室心肌應(yīng)變的分析，并給出左心室整體長軸應(yīng)變（GLS）、整體圓周應(yīng)變（GCS），整體徑向應(yīng)變（GRS），整體面積應(yīng)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(nèi)膜的邊界；C：系統(tǒng)自動分析左心功能；D：系統(tǒng)自動分析左心室心肌應(yīng)變）

圖2　各組中研究對象左心室心肌三維整體應(yīng)變圖（A：對照組中某研究對象左心室心肌三維整體應(yīng)變；B：A組中某研究對象左心室心肌三維整體應(yīng)變；C：B組中某研究對象左心室心肌三維整體應(yīng)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(yīng)變分析數(shù)據(jù)情況下，重復(fù)測量左心室GLS、GCS、GRS以及GAS。一致性檢驗的指標由組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（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(nèi)的一致性。

1.4統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件。計量資料以（±s）表示，采用單因素方差分析；計數(shù)資料比較采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。相關(guān)性采用Pearson相關(guān)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(yīng)變參數(shù)的診斷效能。

2　結(jié)果

2.1一般資料比較 入選的研究對象年齡、性別構(gòu)成以及心率在三組間比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)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(tǒng)計學(xué)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(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）。

2.2常規(guī)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(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05），而LVFS、LVEF、E/A比值均下降，差異均有統(tǒng)計學(xué)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(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）。

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

2.4T2DM患者左心室心肌三維整體應(yīng)變參數(shù)與LVEF的相關(guān)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(guān)（P均＜0.05）。

2.5ROC曲線評價左心室心肌三維整體應(yīng)變參數(shù)的診斷效能 運用ROC曲線評價左心室心肌三維整體應(yīng)變參數(shù)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(shù)檢驗差異有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.05）。分析結(jié)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(yīng)變參數(shù)的一致性檢驗 GAS、 GLS、GCS、GRS的一致性均較好，組內(nèi)：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(gòu)成，由心內(nèi)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(huán)形共同構(gòu)成［3］。心肌的這種特殊構(gòu)型方式是左心室心肌產(chǎn)生復(fù)雜運動的力學(xué)基礎(chǔ)［4］。左心室心肌的復(fù)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(fā)生改變，該改變即為心肌的應(yīng)變。常規(guī)超聲心動圖檢測因其有角度依賴性，噪音干擾，主觀性和經(jīng)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(yīng)變進行分析實現(xiàn)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(shù)被采用于心臟功能的定量分析，克服了二維斑點追蹤技術(shù)存在的“斑點丟失”問題，因此其準確性更高，穩(wěn)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(yīng)變參數(shù)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(yīng)變參數(shù)中除了GAS、GLS進一步明顯下降之外，同時GCS、GRS亦均出現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)明顯下降。另外，經(jīng)典的常規(guī)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(tài)時，左心室心肌三維整體應(yīng)變參數(shù)已經(jīng)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(xiàn)最為敏感，并首先出現(xiàn)下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，而GCS、GRS雖略有下降，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。隨著病情的發(fā)展，糖尿病患者發(fā)展為B組狀態(tài)時，其左心收縮功能明顯受損下降（LVEF＜0.50），三維整體應(yīng)變參數(shù)亦均出現(xiàn)明顯下降（GAS、GLS、GCS、GRS均較少，差異均有統(tǒng)計學(xué)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(guī)超聲心動圖指標則難以早期發(fā)現(xiàn)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(yīng)變的改變早期發(fā)現(xiàn)其左心室收縮功能的異常，尤其以GAS、GLS兩參數(shù)最為敏感。原因可能是GAS整合了GLS、GCS兩參數(shù)，而GLS主要由位于心內(nèi)膜層的縱向心肌收縮產(chǎn)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(huán)形心肌收縮產(chǎn)生，糖尿病患者自身的代謝紊亂以及心肌內(nèi)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(nèi)膜層心肌，GAS、GLS首先下降，隨著病情發(fā)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(yīng)變參數(shù)分別與LVEF進行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示GAS、GLS、GCS、GRS與LVEF均具有較好的相關(guān)性，其中GAS相關(guān)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(guān)性較其它參數(shù)更高。

一致性檢驗結(jié)果顯示，左心室心肌三維整體應(yīng)變參數(shù)無論組內(nèi)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(yīng)變的應(yīng)用中具有較高的穩(wěn)定性、可靠性和重復(fù)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(jié)果顯示三維整體應(yīng)變參數(shù)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(nèi)膜層縱向心肌纖維收縮密切相關(guān)，而該層心肌對缺血缺氧最為敏感。結(jié)果顯示，三維整體應(yīng)變參數(shù)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(jié)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(yīng)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(jù)。

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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(yī)院超聲科（馬曉棠 李敏）310013 浙江醫(yī)院超聲科（黃敬垣 江雪燕 何嫻 汪文杰）