三维斑点追踪技术对2型糖尿病患者左心室心肌应变的分析

马晓棠　李敏　黄敬垣　江雪燕　何娴汪文杰

三维斑点追踪技术对2型糖尿病患者左心室心肌应变的分析

马晓棠李敏黄敬垣江雪燕何娴★汪文杰

目的 采用三维斑点追踪技术（3DT）探讨2型糖尿病（T2DM）患者左心室心肌三维整体应变参数的变化特点及其评估左心功能的临床价值。方法 选取T2DM患者93例，并根据心尖双平面Simpson法所获取的左心室射血分数（LVEF）分为A组（LVEF≥0.50，46例）和B组（LVEF＜0.50，47例），另选取健康体检者46例作为对照组，采用3DT获得左心室心肌三维整体应变参数，包括GLS、GCS，GRS和GAS。结果 与对照组比较，A组的GAS、GLS均下降（P均＜0.05）；与对照组、A组比较，B组的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）与LVEF均呈正相关（P均＜0.05）；ROC曲线分析显示GAS、GLS、GCS、GRS判断T2DM患者左心功能异常时均有中等诊断价值，其中GAS的诊断效能最高；一致性检验显示，三维整体应变参数具有较好的一致性。结论 3DT能无创性早期客观地评价T2DM患者的左心功能，并具有较好的稳定性和重复性。

三维斑点追踪技术 糖尿病 左心室功能

长期糖尿病可引起全身多器官功能的损害，当对心脏造成损害时即为糖尿病性心肌病，是一种较为严重的糖尿病并发症，如不能早期发现并给予预防控制，可引发心力衰竭，最终导致死亡［1，2］。近几年来，随着超声技术的不断发展，三维斑点追踪技术（threedimensional speckle tracking，3DT）作为一种全新的心功能评价技术被采用于心脏功能的定量分析。本研究旨在采用3DT定量分析2型糖尿病（T2DM）患者左心室心肌三维整体应变参数的变化特点，并探讨其评价左心功能的临床应用价值。报道如下。

1　临床资料

1.1一般资料 选取2013年7月至2014年6月本院门诊或住院的T2DM患者93例，根据心尖双平面Simpson法获得的左心室射血分数（LVEF）分为A组和B组。其中A组LVEF≥0.50，共46例，男23例，女23例；平均年龄（63.98±6.57）岁。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，糖化血红蛋白（HbA1c）平均（7.89±1.03）%。B组LVEF＜0.50，共47例；男24例，女23例；平均年龄（65.47±6.65）岁。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）%。所有入选的研究对象均符合1999年世界卫生组织（WHO）糖尿病诊断标准。 并均排除高血压性心脏病、冠心病、中重度瓣膜性疾病、严重心律失常、合并严重肺肾功能异常、心脏三维全容积图像质量欠佳影响后续分析者。另选取本院健康体检者46例作为对照组，其中男23例，女23例；平均年龄（64.76±6.12）岁。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仪器与方法 （1）常规超声心动图检查：检测前所有研究对象均连接心电图，嘱研究对象左侧卧位，使用美国GE公司生产的Vivid E9 彩色多普勒超声诊断仪（配有4D Auto LVQ在线分析软件），在平静呼吸状态下进行常规超声心动图测量（使用M5S探头、探头频率为1.5～4.0MHz）。采用双平面Simpson法计算LVEF。（2）3DT定量分析：采用4V-D探头于心尖显示心尖四腔观，嘱研究对象屏气时，快速储存连续4个心动周期的左心室三维全容积图像作后续分析，运用4D Auto LVQ 进行在线分析，于舒张末期及收缩末期在左心室二尖瓣环中点位置及心尖位置分别手动确定两个参考点，系统自动沿心内膜面生成勾勒线，手动调节使勾勒线更贴近心内膜的边界，心外膜的边界也同时被系统自动勾勒，亦可手动进一步调节，上述勾勒完成后系统可自动进行左心室心肌应变的分析，并给出左心室整体长轴应变（GLS）、整体圆周应变（GCS），整体径向应变（GRS），整体面积应变（GAS），如图1、图2。

图1　4D Auto LVQ在线分析图（A：储存左心室三维全容积图像；B：于舒张末期及收缩末期勾勒心内膜的边界；C：系统自动分析左心功能；D：系统自动分析左心室心肌应变）

图2　各组中研究对象左心室心肌三维整体应变图（A：对照组中某研究对象左心室心肌三维整体应变；B：A组中某研究对象左心室心肌三维整体应变；C：B组中某研究对象左心室心肌三维整体应变）

1.3一致性检验 随机选取研究对象15例进行一致性检验，由两名同资历检测者在均不知所选取研究对象的一般临床资料和前一次的应变分析数据情况下，重复测量左心室GLS、GCS、GRS以及GAS。一致性检验的指标由组内相关系数（ICC）进行表示。由两名同资历检测者采用相同方法在同一时间进行检测，比较不同检测者间的一致性；由同一检测者采用相同方法在不同时间（相隔1周后）进行第2次检测，比较检测者内的一致性。

1.4统计学处理 采用SPSS17.0统计软件。计量资料以（±s）表示，采用单因素方差分析；计数资料比较采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。相关性采用Pearson相关分析。以ICC作为一致性检验分析评价指标。以磁共振作为金标准，采用受试工作特征曲线（ROC曲线）评价分析三维整体应变参数的诊断效能。

2　结果

2.1一般资料比较 入选的研究对象年龄、性别构成以及心率在三组间比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05）；与对照组比较，A组的血糖、HbA1c升高，差异均有统计学意义（P均＜0.05）；与A组、对照组比较，B组的血糖、HbA1c升高，差异均有统计学意义（P均＜0.05）。

2.2常规超声心动图比较 与A组、对照组比较，B组的LVDd、LAD、E/e比值均升高，差异均有统计学意义（P均＜0.05），而LVFS、LVEF、E/A比值均下降，差异均有统计学意义（P均＜0.05）。与对照组比较，A组的IVS、LVPW、E/e比值均升高，差异均有统计学意义（P均＜0.05）。

2.3左心室心肌三维整体应变参数比较 与对照组比较，A组的GAS、GLS均明显下降，差异有统计学意义（P均＜0.05），而GCS、GRS略有下降，但差异无统计学意义（P均＞0.05）；与对照组、A组比较，B组的GAS、GLS、GCS、GRS均明显下降，差异有统计学意义（P均＜0.05）。

2.4T2DM患者左心室心肌三维整体应变参数与LVEF的相关性分析 T2DM患者的GAS（r=0.88）、GLS（r=0.82）、GCS（r=0.78）、GRS（r=0.76）与LVEF均呈正相关（P均＜0.05）。

2.5ROC曲线评价左心室心肌三维整体应变参数的诊断效能 运用ROC曲线评价左心室心肌三维整体应变参数判断T2DM患者左心室心功能异常的诊断效能时，曲线均偏左上角，曲线下面积均＞0.5（非参数检验差异有统计学意义，P＜0.05）。分析结果显示，GAS、GLS、GCS、GRS曲线下面积分别为0.852，0 .817，0.730，0.723，其中GAS曲线下面积最大，诊断效能最高。

2.6左心室心肌三维整体应变参数的一致性检验 GAS、 GLS、GCS、GRS的一致性均较好，组内：ICC均明显＞0.75；组间：ICC均明显＞0.75。

3　讨论

左心室心肌呈特殊的螺旋型构成，由心内膜层心肌呈右手螺旋、心外膜层心肌呈左手螺旋以及中层心肌呈环形共同构成［3］。心肌的这种特殊构型方式是左心室心肌产生复杂运动的力学基础［4］。左心室心肌的复杂运动包含圆周运动、纵向运动以及径向运动［5］。心肌收缩运动时心肌纤维的长度、厚度会发生改变，该改变即为心肌的应变。常规超声心动图检测因其有角度依赖性，噪音干扰，主观性和经验性较强等缺点［6］，只能半定量地分析左心整体功能，不能定量分析左室心肌局部功能。二维斑点追踪心肌斑点是在二维平面上进行的，可通过对左心室心肌应变进行分析实现左心整体及局部功能的评价［7］，但其准确性因“斑点丢失”而受到影响［8］。近年来，3DT作为一种全新的技术被采用于心脏功能的定量分析，克服了二维斑点追踪技术存在的“斑点丢失”问题，因此其准确性更高，稳定性更好［9］。3DT为心功能的评价提供了一种全新的定量分析方法。

本资料显示，A组的舒张功能指标E/e比值较对照组升高，同时三维整体应变参数GAS、GLS均明显下降，而B组的舒张功能指标E/e比值较A组进一步升高，而三维整体应变参数中除了GAS、GLS进一步明显下降之外，同时GCS、GRS亦均出现明显下降。提示糖尿病患者左心室舒张功能早期受损时已经伴有不同程度的左心室局部收缩功能受损，并且随着左心室舒张功能受损程度的加重，左心室整体收缩功能出现明显下降。另外，经典的常规超声心动图指标LVEF尚反映A组糖尿病患者左心收缩功能为正常状态时，左心室心肌三维整体应变参数已经检测出糖尿病患者左心收缩功能的异常改变，其中GAS、GLS表现最为敏感，并首先出现下降，差异有统计学意义，而GCS、GRS虽略有下降，但差异无统计学意义。随着病情的发展，糖尿病患者发展为B组状态时，其左心收缩功能明显受损下降（LVEF＜0.50），三维整体应变参数亦均出现明显下降（GAS、GLS、GCS、GRS均较少，差异均有统计学意义）。说明糖尿病患者即使LVEF正常，亦已伴有局部收缩功能的减退。而常规超声心动图指标则难以早期发现这种改变。与之相比，3DT即能通过检测糖尿病患者左室心肌应变的改变早期发现其左心室收缩功能的异常，尤其以GAS、GLS两参数最为敏感。原因可能是GAS整合了GLS、GCS两参数，而GLS主要由位于心内膜层的纵向心肌收缩产生，而该层心肌在心血管疾病中又最易受到影响，GCS、GRS即主要由位于中层的环形心肌收缩产生，糖尿病患者自身的代谢紊乱以及心肌内微血管病变，使心肌灌注不良、缺血、纤维化［10］，早期首先累及心内膜层心肌，GAS、GLS首先下降，随着病情发展，病变向中层及心外膜层扩展，从而引起GCS、GRS下降。

本资料将糖尿病患者左心室心肌三维整体应变参数分别与LVEF进行相关性分析，结果显示GAS、GLS、GCS、GRS与LVEF均具有较好的相关性，其中GAS相关性最好。原因可能是GAS综合评估了左心室心肌在各个方向的收缩运动状况，因此其相关性较其它参数更高。

一致性检验结果显示，左心室心肌三维整体应变参数无论组内还是组间的ICC均明显＞0.75，提示GAS、 GLS、GCS、GRS均具有较高的一致性，进一步证明3DT在定量分析糖尿病患者左心室心肌三维整体应变的应用中具有较高的稳定性、可靠性和重复性。

ROC曲线主要通过曲线下面积来直观反映诊断方法的诊断效能。本资料结果显示三维整体应变参数判断糖尿病患者左心功能异常时的ROC曲线均偏左上角，而且GAS、GLS、GCS、GRS曲线下面积为0.7～0.9，说明GAS、GLS、GCS、GRS对糖尿病患者左心功能异常的判断均有中等的诊断效能。曲线下面积：GAS（0.852）＞GLS（0.817）＞ GCS（0.730）＞GRS（0.723），说明GAS的诊断效能最高，其次为GLS。原因可能为GAS、GLS与心内膜层纵向心肌纤维收缩密切相关，而该层心肌对缺血缺氧最为敏感。结果显示，三维整体应变参数均具有较高的灵敏度及特异度，但灵敏度方面GAS、GLS高于GCS、GRS，而特异度方面即为GCS、GRS略高于GAS、GLS。

本研究存在的缺点即是研究对象的样本量不够多，只能进行初步的研究分析，得出初步结论，在以后的研究中将会不断增加样本量，并进行更深一步的研究验证。

综上所述，3DT能准确客观地定量分析左心室心肌的三维整体应变，从而敏感地早期反映T2DM患者左心室收缩功能的异常变化，为临床提供有价值的客观参考依据。

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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 杭州市中医院超声科（马晓棠 李敏）310013 浙江医院超声科（黄敬垣 江雪燕 何娴 汪文杰）