超声斑点追踪成像技术评价2型糖尿病患者左心室收缩功能早期改变

摘要

心血管并发症是糖尿病患者致残和致死的主要原因。自1972年Rubler等提出糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy, DCM）的概念，迄今已有较多的证据表明糖尿病心肌病是糖尿病的一种独立并发症，其与糖尿病代谢紊乱、微血管病变等因素有关，可见于冠状动脉病变之前，最终进展为充血性心力衰竭。由于糖尿病心肌病早期无任何症状，不易察觉，且临床难以直接获得心肌微血管病变的病理依据，所以临床上早期评价糖尿病心肌病心功能改变是其诊断和治疗的关键。在心动周期中，心脏泵血功能依赖于心肌电活动与机械收缩、舒张活动的协调配合。因左心室在心脏收缩中做功量大，也易受到损害，所以左心室的功能状况受到临床的广泛重视。临床常用左心室射血分数、心输出量等通过对左心室泵功能的评价来反映左心室收缩功能，但不能直接反映左心室肌的收缩特性。1973年Mirsky和Parmley提出应变（strain）及应变率（strain rate）的概念，可以对心肌收缩特性进行定量参数测量。
　　 心肌应变是指心肌在心动周期中发生变形的能力，心肌应变的改变可以用来评价局部及整体心肌收缩与舒张功能。有多种技术可用于检测心肌应变。如植入声学测微计或钽标记物实验，但属有创性，不能广泛应用于临床。组织标记核磁共振技术（taggedmagnetic resonance imaging, tagged-MRI）可以无创伤地获得应变指标，但受到检查时间较长、费用较高、时间分辨率较低的限制。超声组织多普勒技术（tissue Dopplerimaging, TDI）受入射角度影响大，主要用于检测与超声声束方向平行的心肌长轴方向上的一维运动及其应变。基于斑点追踪技术（speckle tracking imaging, STI）的二维应变成像是一种全新的方法，采用二维动态超声图像来测定心肌全切面、节段和各点的应变及应变率，其帧频高，无角度依赖性，相对不受心脏摆动和牵拉影响，故二维超声斑点追踪成像能更准确地反映心肌的运动，从多方面评价左心室收缩功能。本研究旨在探讨2 型糖尿病患者左心室心肌收缩期纵向应变、径向应变、圆周应变、扭转运动及左心室内收缩同步性的变化特征，评价超声斑点追踪成像技术对早期检测糖尿病患者心脏收缩功能异常的临床应用价值。研究包括3部分：
　　
　　 第一部分 超声斑点追踪成像技术评价健康人左心室二维应变及扭转运动
　　 35例健康志愿者，应用超声心动图采集心尖左心室长轴观、四腔观、两腔观及胸骨旁左心室短轴观二尖瓣水平、乳头肌水平、心尖水平二维动态图像并储存。应用EchoPAC 工作站二维应变分析软件分别获取长轴各室壁节段收缩期峰值应变及其曲线，短轴各室壁节段收缩期峰值应变及其曲线、旋转角度及其曲线。心肌扭转定义为心尖平面与心底平面旋转角度的差值。结果显示 ① 左心室各室壁收缩期长轴峰值应变心尖段大于基底段、中间段，差异有统计学意义（P＜0.01），同平面不同心肌节段比较差异无统计学意义（P＞0.05）。② 左心室收缩期径向峰值应变心尖水平最小，与二尖瓣水平和乳头肌水平间差异均有统计学意义（P＜0.05～0.01）；同一短轴切面不同室壁节段间差异无统计学意义（P＞0.05）。③ 左心室圆周收缩期峰值应变从二尖瓣水平至心尖水平逐渐增大，平均峰值应变心尖水平与二尖瓣水平间差异有统计学意义（P＜0.05）；同一短轴切面不同室壁节段间差异大多有统计学意义（P＜0.05）。④ 从心尖向心底部观看，二尖瓣水平收缩期各室壁节段顺时针旋转，心尖水平逆时针旋转，心尖水平平均旋转角度大于二尖瓣水平；二尖瓣水平大多数室壁间差异有统计学意义（P＜0.05），心尖水平各室壁间旋转角度较一致(P＞0.05)，乳头肌水平各室壁收缩期旋转角度差异较大，主要为顺时针旋转，下壁、后室间隔较大。左心室整体心肌扭转运动表现为逆时针方向，各室壁间存在不均一性，后室间隔、后壁、下壁大于前壁、侧壁、前室间隔。
　　
　　 第二部分 超声斑点追踪成像技术评价2 型糖尿病患者左心室二维应变及扭转运动
　　 2 型糖尿病患者60例，根据左室射血分数（LVEF）分为心功能正常组（A组，LVEF≥50％）40例，心功能衰竭组（B组，LVEF＜50％）20例；另选性别、年龄相匹配的35例健康志愿者为对照组。使用GE Vivid 7 超声诊断仪及EchoPAC 超声工作站，分别获取并分析心尖左室长轴观、四腔观、两腔观各室壁节段收缩期纵向峰值应变及基底段、中间段、心尖段收缩期纵向平均峰值应变、左心室整体峰值应变；胸骨旁左心室短轴观二尖瓣水平、乳头肌水平、心尖水平各室壁径向和圆周收缩期峰值应变及各平面平均峰值应变、左心室整体峰值应变；二尖瓣水平、心尖水平各室壁收缩期旋转峰值角度、各平面平均旋转峰值角度及左心室扭转角度。心肌扭转定义为心尖平面与心底平面旋转角度的差值。结果显示 ①与对照组比较，糖尿病A组左心室收缩期长轴纵向各应变参数明显减低（P＜0.01），径向应变参数减低不明显(P＞0.05)，左心室圆周部分室壁节段峰值应变、各平面平均峰值应变及左心室整体应变减低（P＜0.05～0.01），心尖水平各室壁节段、各平面平均旋转角度、左心室局部及整体扭转角度增大（P＜0.05～0.01）。②在糖尿病B组，除少数心肌节段外，左心室长轴纵向、短轴径向和圆周各应变参数、左心室各旋转及扭转参数均较糖尿病A组和对照组明显减小（P＜0.05～0.01）。
　　
　　 第三部分 超声斑点追踪成像技术评价
　　 2 型糖尿病患者左心室收缩同步性2 型糖尿病患者60例，分为心功能正常组（A组，LVEF≥50％）40例，心功能衰竭组（B组，LVEF＜50％）20例；另选年龄、性别相匹配的35例健康志愿者为对照组。使用GE Vivid 7 超声诊断仪获取心尖左心室长轴观、四腔观、两腔观及胸骨旁系列短轴观动态图像并进入EchoPAC 超声工作站分析。将所有原始数据导入Excel表格中，依据左心室18 节段划分法，设定心动周期中R 波顶点为收缩期起始点，分别测量左心室各室壁节段长轴纵向、短轴径向及圆周应变达峰时间、左心室旋转及扭转角度达峰时间，并计算各室壁节段达峰时间标准差及达峰时间最大差值。结果显示① 健康人左心室长轴纵向、短轴径向和圆周应变、旋转角度在不同平面达峰时间、同一平面内的不同室壁节段达峰时间及左心室各室壁扭转角度达峰时间基本一致，差异无统计学意义(P＞0.05)。② 糖尿病A组长轴纵向峰值应变达峰时间标准差及最大差值、短轴圆周峰值应变达峰时间标准差与对照组差异有统计学意义（P＜0.01），其它各时间参数较对照组稍大，但差异无统计学意义(P＞0.05)。③ 糖尿病B组长轴纵向及短轴径向部分室壁节段达峰时间较糖尿病A组及对照组延长（P＜0.05～0.01），以基底段为著；各室壁节段圆周应变达峰时间、旋转及扭转角度达峰时间较糖尿病A组及对照组差异无统计学意义(P＞0.05)，但其标准差明显增大；长轴及短轴各峰值应变及扭转角度达峰时间标准差、达峰时间最大差值均与糖尿病A组及对照组差异有统计学意义（P＜0.01）。结论① 健康人左心室不同心肌节段纵向应变、径向应变、圆周应变、旋转及扭转角度存在差异。② 收缩功能正常的糖尿病患者，其心肌收缩功能已有损害，左心室收缩期长轴纵向及短轴圆周局部及整体峰值应变减低，短轴径向应变减低不明显，而左心室旋转及扭转角度增大。糖尿病心功能衰竭患者上述参数均明显减低。③ 2 型糖尿病患者随病情进展存在左心室内收缩不同步，并且长轴不同步较短轴明显。④ 超声斑点追踪成像技术可以无创性地早期评估左心室整体及局部应变及扭转变化特征，并能够用来评价心脏不同方向收缩运动的同步性。

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文摘

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第一部分超声斑点追踪成像技术评价健康人左心室二维应变及扭转运动

第二部分超声斑点追踪成像技术评价2型糖尿病患者左心室二维应变及扭转运动

第三部分超声斑点追踪成像技术评价2型糖尿病患者左心室收缩同步性

综述超声斑点追踪成像技术对左心室收缩功能的研究进展及临床应用

博士研究生期间已发表的论文

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