超声评价2型糖尿病患者颈动脉病变与视网膜微血管病变相关性研究

张纳，杨智航，项明慧，杨军

（1.中国医科大学附属第一医院心血管超声科，沈阳 110001；2.沈阳医学院附属中心医院电诊科，沈阳 110024；3.沈阳医学院生理学教研室，沈阳 110034）

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患病率高，起病隐匿，与血糖正常者相比，T2DM患者高血压和急性心肌梗死的发病率更高，随着年龄的增长心脑血管并发症更为普遍［1］。常见的血管并发症包括大血管病变和微血管病变：前者是指在中等或较大血管发生动脉粥样硬化，主要累及心血管（冠状动脉疾病）、脑血管和外周血管等；后者主要表现为糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）、糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）等。超声是临床评价心血管功能状态的有效手段，尤其是速度向量成像（vector velocity imaging，VVI）技术可真实反映血管的运动规律及内在力学变化［2～4］。本研究应用VVI评价2型糖尿病患者颈动脉（commom carotid artery，CCA）形变指标，探讨超声VVI技术对2型糖尿病患者颈动脉早期损害的诊断价值，并研究颈动脉病变与视网膜微血管病变的相关性。

1 材料与方法

1.1 研究对象

收集2011年10月至2013年3月收治于沈阳医学院附属中心医院内分泌科，且符合2005年美国糖尿病协会（American Diabetes Association，ADA）建议的糖尿病诊断标准的2型糖尿病患者96例，平均（50.2±11.7）岁。行眼底检查和/或眼底荧光血管造影（fundus fluorescein angiography，FFA）检查，以此为依据分为糖尿病无视网膜病变（no diabetic retinopathy，NDR）组（32例），平均（49.6±10.7）岁；非增殖型糖尿病视网膜病变（non＆x100ccf;proliferative diabetic retinopathy，NPDR）组（28例），平均（50.2±9.6）岁；增殖型糖尿病视网膜病变（proliferative diabetic retinopathy，PDR）组（36例），平均（52.3±11.4）岁；上述患者均做颈动脉超声检查，且经临床检查均无恶性肿瘤、急性感染性疾病、无肝肾功能不全，因无法散瞳或者白内障等原因导致眼底窥视不清的病例也被排除出研究。正常对照组（normal control，NC）为无高血压、糖尿病、心脑血管病等全身性疾病的健康体检者30例，平均（50.6±10.8）岁。NC组与各糖尿病组性别构成、年龄分布、体重指数无统计学差异。

1.2 方法

1.2.1 仪器：Nikon fundus camera NF＆x100ccf;505视网膜血管造影仪，TOPCON＆x100ccf;50DX眼底照相机，Siemens Acuson Sequoia 512彩色多普勒超声成像仪诊断系统，选择15L8W＆x100ccf;S高频探头，探头频率8～14 MHz，VVI脱机分析软件由西门子公司提供。

1.2.2 眼底检查及眼底荧光血管造影：由同一高年资眼科医师行眼科常规视力、裂隙灯眼前节检查，前房深度检查，眼压及散瞳后检眼镜眼底检查，记录诊断结果。部分患者经散瞳后行眼底荧光血管造影，在皮试荧光素划痕试验呈现阴性结果后，拍摄双眼彩色眼底像及眼底无赤光黑白片，在静脉快速注射3 mL荧光素钠（20%）后，连续拍照，当静脉充盈完全后改间断拍照，观察0.5 h。DR诊断与分期依照1985年中华医学会第三届全国眼科学会议标准。

1.2.3 超声测量及图像采集：受试者仰卧位，头偏向检查对侧，暴露颈部，平静呼吸，连接胸导联同步心电图，颈动脉超声制式，帧频60～100帧/s，调节二维图像，超声探头置于患者锁骨上窝处，从颈根部向头侧，沿血管走行方向扫查颈动脉，以二维超声实时显示颈动脉图像，嘱受试者屏住呼吸，同位置采集并存储连续3个心动周期的动态二维图像，记录心率。

1.2.4 VVI图像分析：应用软件脱机分析导入VVI工作站的二维图像，观察各组样本动态CCA管壁短轴平面运动过程，在速度向量模式下，主要观察颈动脉短轴切面血管内膜二维动态运动速度大小、时相及方向变化；在应变、应变率成像模式下，对比观察颈动脉切面彩色线性速度、应变、应变率成像，二维及重建三维参数显示图，分析评价血管壁运动状态。选最佳切面停帧，手工勾画，软件自动根据描记范围将短轴管壁平均分为6个壁。以曲线形式显示弹性参数：收缩期峰值速度（maximum velocity of systole，Vs），最大应变（maximum of strain，Smax）及最大切向应变率（maximum of strain rate，SRmax）。每帧图像分析3次，取均值。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 速度向量定性分析

速度向量模式：线段的长度表示速度的快慢，箭头的方向表示此点的运动方向。各组收缩期速度向量图显示：NC组短轴速度向量大小基本一致，方向规律，提示CCA整体运动协调，由NDR组、NPDR组、到PDR组，速度向量变化的整体趋势是向量大小不均一，差异渐大，方向杂乱不一致，提示CCA运动的同步性变差，见图1。

图1 各组1例患者颈动脉壁二维速度向量图Fig.1 The two dimensional velocity vector of common carotid artery wall（a sample of each group）

应变、应变率成像模式：与NC组相比，NDR组、NPDR组、到PDR组CCA的弹性下降，血管壁运动状态变差，见图2。

图2 各组1例患者颈动脉壁运动二维速度、应变、应变率曲线Fig.2 The two dimensional curve of Vs，Smax and SRmax of common carotid artery wall（a sample of each group）

各组颈动脉壁短轴三维应变图：X轴为时间轴，Y轴为瞬时内膜运动的应变，Z轴为短轴方向上不同位置的点，因此可显示出短轴上，不同位点在不同时间的瞬时应变。三维应变图直观显示随视网

膜病变加重，颈动脉壁短轴各点整体运动不协调性 逐渐加重，在张力作用下发生形变的能力逐渐下

图3 各组1例患者颈动脉壁三维应变图Fig.3 The three dimensional plot of Smax of common carotid artery wall（a sample of each group）

2.2 速度向量定量分析

如表1所示，速度向量成像技术的参数比较：NC组、NDR组、NPDR组、PDR组对应点间Vs、Smax、SRmax比较均有统计学差异（P＆lt;0.05），呈递

表1 各组研究对象颈总动脉VVI参数比较（±s）Tab.1 Comparison of the VVI parameters of common carotid arterie in the groups（±s）

表1 各组研究对象颈总动脉VVI参数比较（±s）Tab.1 Comparison of the VVI parameters of common carotid arterie in the groups（±s）

PDR 36 10.87±3.431），2），3） 2.34±0.611），2），3） 0.22±0.061），2），3）

3 讨论

2型糖尿病是一种以血糖升高为特征的代谢性疾病，可引起中等或较大的动脉发生粥样硬化，造成血管腔狭窄或闭塞，而导致心、脑、肾及周围血管缺血性病变，严重者可引起功能衰竭，可见心脑血管并发症是影响2型糖尿病预后的主要因素之一［5］。

DR是导致全球5%的人群致盲的原因，我国糖尿病患者中DR的发病率达44%～51.3%［6］。DR是以视网膜微动脉瘤、硬性渗出、出血斑、棉绒斑、视网膜静脉改变、新生血管、视网膜前出血及玻璃体出血改变为主要特征的眼底病变［7］。眼底荧光血管造影（FFA）可发现检眼镜下不能发现的各种微血管损害及其损害程度。早期发现视网膜缺血状况［8，9］，通过FFA诊断DR正确率高，结果敏感，可靠性强，能更加准确地评估DR情况，最大可能地保护患者视力功能，从而有效地指导DR的治疗与疗效评价，降低糖尿病患者的痛苦及危险系数［10］。本研究中根据眼底检查和/或眼底荧光血管造影结果，以微血管病变的严重程度对T2DM患者进行分组，再通过超声VVI技术检测颈动脉为代表的大动脉病变，结果提示VVI技术参数（Vs、Smax、SRmax）能更敏感地反映2型糖尿病患者颈动脉的早期损害，且与糖尿病视网膜病变具有相关性。

常规超声检查方便、无创、准确、重复性好，广泛应用于血管形态结构检查，但其图像为视频信号，测量精确度易受影响，而对血管运动功能进行研究的VVI技术，其成像原理避免了空间分辨力、角度依赖、帧频的限制、单点采集等影响因素，通过实时运动跟踪运算法，跟踪每帧图像上的像素点，在二维的高帧频灰阶图像上得到其运动速度和方向的变化曲线，克服了角度依赖性，故可用来研究动脉管壁的运动［11］。VVI技术参数动脉壁的运动速度（Vs）、最大应变（Smax）及最大应变率（SRmax）反映的是弹性动脉的机械特性，与动脉壁的弹性直接相关，反映动脉管壁在心脏泵血后形变的能力，有助于临床早期发现血管损害［12］。马琳等［13］研究认为VVI技术可较好地判断脑梗死患者颈总动脉管壁弹性改变情况，以及斑块受力后形变程度与速度，为临床预防脑梗死提供依据。本研究结果显示NC组、NDR组、NPDR组、PDR组对应点间Vs、Smax、SRmax比较均有显著性差异（P＆lt;0.05），呈递减趋势：NC组＆gt;NDR组＆gt;NPDR组＆gt;PDR组，说明2型糖尿病能降低颈动脉的顺应性；而糖尿病视网膜病变（DR）症状越重，上述VVI参数值越低，提示糖尿病大血管病变程度与糖尿病微血管病变程度具有相关性，即在微血管病变加重的同时大血管病变也加重，通过颈动脉顺应性的检测，可以反映出大血管及微血管的功能状态；董叶等［14］也认为VVI技术可以评价2型糖尿病患者颈动脉斑块长轴上力学特征，且糖尿病组Vs、Smax、SRmax等相应力学指标均小于正常对照组，这与我们的结论相一致。

综上所述，VVI技术显示2型糖尿病患者颈动脉管壁的运动与正常对照组比较有显著性差异，表现为Vs、Smax、SRmax下降，且与糖尿病视网膜病变程度具有相关性，为临床诊断糖尿病血管并发症提供新的诊断依据，有利于针对性治疗，防治并发症的发生发展。本研究样本数尚少；糖尿病患者血脂较对照组高，无法排除血脂对血管病变的影响；且患者是否规律用药也有差异。研究结论尚需大样本进一步证实。

［1］Malaguarnera M，Vacante M，Frazzetto PM，et al.The role of diabetes and aging in the determinism of hypertension and the related cerebrovascular complications［J］.Arch Gerontol Geriatr，2012，55（2）：221-225.

［2］Kim Kim SA，Lee KH，Won HY，et al.Quantitative assessment of aortic elasticity with aging using velocity＆x100ccf;vector imaging and its histologic correlation［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2013，33（6）：1306-1312.

［3］Ma XJ，Duan YY，Yuan LJ，et al.Quantitative assessment of maternal common carotid artery mechanics using velocity vector imaging in pre＆x100ccf;eclampsia［J］.Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol，2012，160（1）：30-34.

［4］Yang WI，Shim CY，Bang WD，et al.Asynchronous arterial systolic expansion as a marker of vascular aging：assessment of the carotid artery with velocity vector imaging［J］.J Hypertens，2011，29（12）：2404-2412.

［5］Schlienger JL.Type 2 diabetes complications［J］.Presse Med，2013，42（5）：839-848.

［6］葛坚.眼科学［M］.2版.北京：人民卫生出版社，2010：305.

［7］Yun JS，Ko SH，Kim JH，et al.Diabetic retinopathy and endothelial dysfunction in patients with type 2 diabetes mellitus［J］.Diabetes Metab J，2013，37（5）：391-392.

［8］Tawfik A，Al＆x100ccf;Shabrawey M，Roon P，et al.Alterations of retinal vasculature in cystathionine＆x100ccf;Beta＆x100ccf;synthase mutant mice，a model of hyperhomocysteinemia［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2013，54（2）：939-949.

［9］Gungel H，Altan C.The relationship between fundus fluorescein angiographic findings and serous macular detachment in diabetic macular edema［J］.Retina，2013，33（9）：1895-1901.

［10］Henaine＆x100ccf;Berra A，Garcia＆x100ccf;Aguirre G，Quiroz＆x100ccf;Mercado H，et al.Retinal fluorescein angiographic changes following intravitreal anti＆x100ccf;VEGF therapy［J］.J AAPOS，2014，18（2）：120-123.

［11］Svedlund S，Gan LM.Longitudinal wall motion of the common carotid artery can be assessed by velocity vector imaging［J］.Clin Physiol Funct Imaging，2011，31（1）：32-38.

［12］Huang XZ，Wang ZY，Dai XH，et al.Velocity vector imaging of longitudinal mechanical properties of upstream and downstream shoulders and fibrous cap tops of human carotid atherosclerotic plaque［J］.Echocardiography，2013，30（2）：211-218.

［13］马琳，苑丽，阚艳敏，等.速度向量成像技术评价脑梗死患者颈动脉斑块生物力学特性的初步研究［J］.中国动脉硬化杂志，2013，21（8）：751-754.

［14］董叶，林红军.应用速度向量成像技术评价T2DM患者颈动脉斑块长轴力学特征［J］.南京医科大学学报（自然科学版），2014，34（2）：234-238.