超聲分層應(yīng)變技術(shù)評(píng)估糖耐量異?；颊咦笮氖沂湛s功能及同步性

吳婷，章春泉，龔良庚

1.南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院超聲科，江西 南昌 330000；2.南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院影像中心，江西 南昌 330000；*通信作者龔良庚 gong111999@163.com

2型糖尿病是心血管不良事件的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，常導(dǎo)致左心室結(jié)構(gòu)和功能改變。2013年，我國(guó)約10.9%的成年人患有糖尿病，糖耐量異常患病率達(dá)35.7%[1]。糖尿病相關(guān)的心肌損害早期屬于可逆性的[2]，因此，早期診斷糖耐量異?；颊咝募」δ苁軗p對(duì)于臨床工作具有非常重要的價(jià)值?；诙S斑點(diǎn)追蹤技術(shù)的分層應(yīng)變技術(shù)可通過(guò)追蹤分析心動(dòng)周期中心肌散在的斑點(diǎn)回聲，生成各層心肌的應(yīng)變及同步化信息，既往研究也證實(shí)其評(píng)估左心室收縮功能的價(jià)值[3-4]。本研究擬通過(guò)分析糖耐量異?；颊咦笮氖倚膬?nèi)膜下、中層、心外膜下及整體收縮期縱向峰值應(yīng)變和同步性的變化，以早期檢出糖耐量異常對(duì)心臟的損害，為臨床干預(yù)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2019年1月—2020年12月于南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院就診的53例糖耐量異常患者，其中3例因圖像質(zhì)量差、部分節(jié)段顯示不滿意被排除，最終納入50例患者為糖耐量異常組，男29例，女21例，年齡30～66歲，平均（51.9±11.1）歲。選取50名年齡、性別相匹配的健康人作為對(duì)照組，男27例，女23例，年齡35～68歲，平均（51.1±12.2）歲。糖耐量異常的診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]：空腹血糖<7.0 mmol/L，口服葡萄糖耐量試驗(yàn)在7.8～11.1 mmol/L。所有受試者左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）≥50%。排除標(biāo)準(zhǔn)：心力衰竭、心肌梗死、高血壓、原發(fā)性心肌病、心臟瓣膜病、先天性心臟病、嚴(yán)重心律失常、肥胖（體質(zhì)量指數(shù)≥30 kg/m2）、腫瘤及其他嚴(yán)重肝腎功能異常等全身性疾病。收集所有受檢者的年齡、性別、身高、體質(zhì)量、心率、空腹血糖、2 h餐后血糖。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)審核通過(guò)（20190305-05），所有受試者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器 采用GE Vivid E95型超聲診斷儀，配備二維探頭M5S，頻率2.0～5.0 MHz，幀頻50～70幀/s。配備EchoPAC脫機(jī)分析軟件。

1.2.2 圖像采集 受試者取左側(cè)臥位，平靜呼吸，同步記錄胸導(dǎo)聯(lián)心電圖，待呼吸和心律平穩(wěn)時(shí)行常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量。于左心室長(zhǎng)軸切面測(cè)量左心房前后徑（left atrium anteroposterior diameter，LAD）、左心室舒張末期內(nèi)徑（left ventricular end-diastolic diameter，LVEDd）、左心室收縮末期內(nèi)徑（left ventricular endsystolic diameter，LVESd）、室間隔舒張末期厚度（interventricular-diastolic septal thickness，IVSd）、左心室后壁舒張末期厚度（left ventricular-diastolic posterior wall，LVPWd），計(jì)算LVEF，測(cè)量心尖四腔觀二尖瓣口舒張期血流速度E值及室間隔組織多普勒數(shù)值e'，計(jì)算E/e'。全部數(shù)據(jù)測(cè)量3次取平均值。分別采集連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期的左心室心尖四腔觀、三腔觀及兩腔觀二維動(dòng)態(tài)圖像。

1.2.3 圖像分析 將采集的圖像傳輸?shù)紼choPAC工作站，選擇Q-analysis，點(diǎn)擊2DStrain，依次分析左心室心尖三腔觀、四腔觀、兩腔觀圖像，手動(dòng)描記采集的3個(gè)切面的心內(nèi)膜邊界，適當(dāng)調(diào)整感興趣區(qū)寬度使其剛好覆蓋左心室心肌全層，軟件自動(dòng)將左心室壁分為內(nèi)層、中層及外層，自動(dòng)生成左心室各節(jié)段收縮期縱向應(yīng)變及應(yīng)變曲線，當(dāng)有2個(gè)及以上節(jié)段追蹤不滿意時(shí)，應(yīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)重新分析結(jié)果。3個(gè)切面分析完成后，軟件自動(dòng)計(jì)算出左心室各節(jié)段心肌縱向應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）牛眼圖、應(yīng)變達(dá)峰時(shí)間離散度（peak strain dispersion，PSD）、左心室心肌整體收縮期縱向應(yīng)變（global longitudinal strain，GLS）及左心室心內(nèi)膜下心肌整體縱向應(yīng)變（endocardial myocardial global longitudinal strain，GLSendo）、中層心肌整體縱向應(yīng)變（mid-myocardial global longitudinal strain，GLSmid）、心外膜下心肌整體縱向應(yīng)變（epicardial myocardial global longitudinal，GLSepi）。

1.2.4 重復(fù)性檢驗(yàn) 用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法抽取20例研究對(duì)象，由2名具有分析經(jīng)驗(yàn)的超聲主治醫(yī)師按照上述分析方法獲取左心室應(yīng)變相關(guān)參數(shù)，驗(yàn)證觀察者之間的重復(fù)可靠性，其中1位醫(yī)師于不同時(shí)間進(jìn)行2次分析獲取上述數(shù)據(jù)，驗(yàn)證觀察者內(nèi)的重復(fù)可靠性。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0軟件，所有參數(shù)均進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)及方差齊性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以M（Qr）表示，采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。用Pearson相關(guān)分析PSD與GLS的相關(guān)性。用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）評(píng)價(jià)觀察者間和觀察者內(nèi)多次測(cè)量的可信度。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料比較 糖耐量異常組2 h餐后血糖明顯高于對(duì)照組（P<0.05）。兩組性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、心率、空腹血糖比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表1。

2.2 各組常規(guī)二維超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較 糖耐量異常組E/e'明顯高于對(duì)照組（P<0.05），LAD、LVEDd、IVSd、LVPWd、LVEF與對(duì)照組比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表1。

2.3 分層應(yīng)變參數(shù)比較 對(duì)照組、糖耐量異常組心肌各層縱向應(yīng)變絕對(duì)值逐漸降低。糖耐量異常組GLSendo、GLS絕對(duì)值低于對(duì)照組（P<0.01），GLSmid、GLSepi與對(duì)照組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表1、圖1。

圖1 左心室心內(nèi)膜下、中層、心外膜下心肌縱向應(yīng)變。A.男，47歲，糖耐量異常，左心室心內(nèi)膜下、中層、心外膜下心肌縱向應(yīng)變值分別為23.2%、20.5%、18.1%；B.男，45歲，健康對(duì)照，左心室心內(nèi)膜下、中層、心外膜下心肌縱向應(yīng)變值分別為28.0%、25.2%、22.6%

表1 兩組一般臨床資料及超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較（±s）

表1 兩組一般臨床資料及超聲心動(dòng)圖參數(shù)比較（±s）

注：BMI為體質(zhì)量指數(shù)，LAD為左心房前后徑，LVEDd為左心室舒張末期內(nèi)徑，IVSd為室間隔舒張末期厚度，LVPWd為左心室后壁舒張末期厚度，LVEF為左心室射血分?jǐn)?shù)，E/e'為二尖瓣舒張?jiān)缙谘魉俣扰c室間隔瓣環(huán)舒張?jiān)缙诜逯邓俣缺戎担珿LSendo為心內(nèi)膜下心肌縱向應(yīng)變，GLSmid為心內(nèi)膜中層心肌縱向應(yīng)變，GLSepi為心外膜下心肌縱向應(yīng)變，GLS為左心室整體心肌收縮期縱向應(yīng)變

項(xiàng)目對(duì)照組（n=50）糖耐量異常組（n=50）t值P值一般資料年齡（歲）51.1±12.2 51.9±11.1 0.881>0.05男/女（例） 27/23 29/21 0.632 >0.05 BMI（kg/m2）22.64±2.66 23.26±2.58 0.932>0.05心率（次/min） 73±5 72±6 1.016 >0.05空腹血糖（mmol/L）4.6±0.7 4.8±1.1 1.839>0.05餐后2 h血糖（mmol/L） 5.9±0.8 9.2±2.3 3.829 <0.05常規(guī)超聲心動(dòng)圖參數(shù)LAD（mm） 32.5±2.7 33.2±3.2 0.744 >0.05 LVEDd（mm）48.1±3.2 49.1±3.3 0.653>0.05 IVSd（mm） 9.5±0.7 9.7±0.4 0.853 >0.05 LVPWd（mm）8.9±0.9 9.0±0.7 0.921>0.05 LVEF（%） 63.3±3.2 64.2±4.2 1.083 >0.05<0.05二維應(yīng)變參數(shù)E/e'8.6±3.0 13.1±3.7 4.442 GLSendo（%）24.4±2.1 23.4±1.6 2.896<0.01 GLSmid（%） 22.7±1.9 22.3±1.5 1.265 >0.05 GLSepi（%）21.2±1.8 21.0±1.6 0.595>0.05 GLS（%） 24.3±2.3 22.1±1.8 5.303 <0.01

2.4 兩組左心室同步性比較 糖耐量異常組在前間隔、左心室前壁、下壁、后壁基底段TTP較對(duì)照組明顯延遲（P均<0.01），糖耐量異常組PSD明顯高于對(duì)照組（P<0.01）。糖耐量異常組PSD與GLS絕對(duì)值呈負(fù)相關(guān)（r=-0.612，P<0.01），見(jiàn)表2及圖2、3。

圖2 左心室17節(jié)段達(dá)峰時(shí)間牛眼圖。A.男，47歲，糖耐量異常，牛眼圖中各節(jié)段顏色差異較大，TTP較長(zhǎng)，PSD為42 ms；B.男，45歲，對(duì)照組，牛眼圖中各節(jié)段顏色均勻一致，TTP短，PSD為21 ms

表2 兩組左心室心肌17節(jié)段TTP比較（ms，±s）

表2 兩組左心室心肌17節(jié)段TTP比較（ms，±s）

注：TTP為達(dá)峰時(shí)間

節(jié)段對(duì)照組糖耐量異常組t值P值基底段前間隔 346.4±20.3 360.2±26.4 2.916 0.004前壁 347.1±20.5 362.6±25.2 3.376 0.001側(cè)壁 349.8±18.5 353.6±23.6 0.883 0.379后壁 347.0±20.2 360.6±24.9 3.003 0.003下壁 348.6±19.8 361.3±23.5 2.927 0.008間隔 350.0±18.3 354.0±23.4 0.997 0.332中間段前間隔348.6±17.4 351.7±21.2 0.804 0.423前壁347.2±18.2 352.3±22.3 1.256 0.212側(cè)壁349.0±17.9 352.2±21.8 0.321 0.609后壁346.0±17.3 348.9±21.4 0.752 0.454下壁344.4±18.3 350.3±21.5 1.483 0.141 0.117心尖段間隔345.6±17.0 351.7±21.5 1.582前壁 339.0±16.6 342.7±17.6 1.070 0.287側(cè)壁 334.4±14.7 337.9±17.1 1.086 0.280下壁 331.4±14.2 337.2±16.4 1.881 0.063間隔 334.0±15.0 340.0±16.4 1.903 0.060心尖帽 332.4±15.6 337.0±14.9 1.508 0.135

圖3 糖耐量異常組左心室GLS絕對(duì)值與PSD的相關(guān)性

2.5 重復(fù)性檢驗(yàn) 左心室GLSendo、GLSmid、GLSepi、GLS、PSD在觀察者內(nèi)（ICC=0.93、0.92、0.85、0.94、0.98）和觀察者間（ICC=0.91、0.92、0.81、0.91、0.98）的一致性均較好，表明應(yīng)變數(shù)據(jù)重復(fù)性和可信度較好。

3 討論

糖耐量異常是處于糖尿病前期的一種病理狀態(tài)，血糖升高造成的代謝紊亂可觸發(fā)一系列病理變化，如心肌脂質(zhì)沉積、氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)促使心臟重構(gòu)、心肌纖維化，從而影響心肌的收縮功能[6-7]。有研究發(fā)現(xiàn)糖耐量異?；颊咦笮氖倚募≠|(zhì)量明顯高于健康人，并在妊娠期糖尿病胎兒心臟中得到證實(shí)[8-9]，王一灑等[10]研究發(fā)現(xiàn)，糖耐量異?；颊咦笮氖倚募∈湛s期峰值圓周應(yīng)變明顯降低，因此認(rèn)為在糖耐量異常時(shí)，早期的心血管病變進(jìn)程已經(jīng)啟動(dòng)。

本研究顯示，正常的左心室3層心肌分層應(yīng)變存在梯度變化，心內(nèi)膜下心肌縱向應(yīng)變最高，其次為中層心肌，心外膜下心肌最低，與以往研究結(jié)果一致[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，糖耐量異常時(shí)左心室整體收縮期縱向應(yīng)變及心內(nèi)膜下心肌的縱向應(yīng)變下降，與對(duì)照組有顯著差異，與喬英艷等[12]研究糖尿病動(dòng)物模型左心功能演變過(guò)程相同，其原因可能是左心室心內(nèi)膜下心肌主要是縱行肌纖維，對(duì)缺血、室壁應(yīng)力增加等損傷最為敏感[13]，微循環(huán)障礙是糖代謝異常的主要病理表現(xiàn)之一，血糖升高易導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈微循環(huán)異常，冠狀動(dòng)脈自上而下、自外而內(nèi)走行，最終在心內(nèi)膜下呈毛細(xì)血管網(wǎng)，因此心內(nèi)膜下層心肌血管網(wǎng)最易受累[14-15]。

心臟正常收縮運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為從心內(nèi)膜到心外膜，從基底段到心尖段傳導(dǎo)，室壁同步順序收縮，從而保持各節(jié)段心肌應(yīng)變TTP一致完成左心室一次正常有效做功，如果TTP不一致將導(dǎo)致左心室無(wú)效做功或做功相互抵消，PSD是基于二維斑點(diǎn)追蹤技術(shù)衍生出來(lái)的一個(gè)新參數(shù)，是指左心室17節(jié)段心肌縱向應(yīng)變TTP的標(biāo)準(zhǔn)差，PSD低反映各節(jié)段同步性好，應(yīng)變TTP比較一致[16-17]。本研究表明，糖耐量異?；颊咦笮氖沂湛s同步性異常，基底段的心肌最先受到影響，原因可能是心肌細(xì)胞代謝異常，心肌纖維化使心肌的興奮-收縮偶聯(lián)機(jī)制失調(diào)，導(dǎo)致左心室收縮不同步，左心室基底段收縮力高于中間段和心尖段，心肌對(duì)氧和能量的需求較大，因此最先受到影響。本研究中糖耐量異常組PSD與整體縱向應(yīng)變絕對(duì)值呈負(fù)相關(guān)，整體縱向應(yīng)變絕對(duì)值越低，PSD越大，同步性越差，表明隨著血糖水平升高，左心室機(jī)械-電傳導(dǎo)逐漸變差，心肌收縮功能受損加重。

總之，當(dāng)糖耐量異?；颊叱Ｒ?guī)超聲心動(dòng)圖LVEF正常時(shí)，仍可能存在心肌收縮功能障礙。以往的超聲技術(shù)均側(cè)重評(píng)估左心室整體和局部功能，分層應(yīng)變技術(shù)能夠?qū)π膬?nèi)膜下、中層以及心外膜下心肌應(yīng)變逐層分析，加深對(duì)與糖代謝相關(guān)心肌損害的病理生理機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并早期發(fā)現(xiàn)糖耐量異?；颊咻p微的左心室收縮功能減低，分層應(yīng)變技術(shù)還可以定量評(píng)價(jià)左心室收縮不同步運(yùn)動(dòng)，為臨床早期診斷、早期干預(yù)提供客觀依據(jù)，具有臨床推廣應(yīng)用價(jià)值。