心肌运动定量分析技术在评价多囊卵巢综合征合并胰岛素抵抗患者左室收缩功能中的应用价值

杜启亘，米香琴，徐宏伟，商玮珉，周立平，陈 巍

（黑龙江中医药大学附属第二医院超声科，黑龙江 哈尔滨 150000）

多囊卵巢综合征（Polycystic ovarian syndrome，PCOS）是以雄激素过多及持续无排卵为特征的育龄妇女最常见的一种内分泌紊乱综合征。PCOS常伴有胰岛素抵抗（Insulin resistance，IR）和肥胖。有研究表明，伴随IR的PCOS（PCOS－IR）患者心血管疾病的发病率呈上升趋势，且部分患者在年轻时就患有早期动脉粥样硬化性病变，而对于早期的心脏损伤，应用心电图和常规超声心动图检查常无明显阳性发现，很难早期为PCOS－IR患者左室心肌收缩功能的受损情况提供可靠依据。因此，尽早发现PCOS－IR患者的心肌功能异常并及时给予相关治疗，将大大降低PCOS患者心血管相关并发症的发生率及死亡率，从而提高患者的生活质量。

心肌运动定量分析（Cardiac motion quantification，CMQ）技术是一项无创性超声心动图新技术，可以对局部及整体心肌功能进行定量分析，并无角度依赖性，检查过程耗时较少，操作过程较简单，且拥有较好的重复性，能将心肌的运动情况更准确地反映出来，从而能发现心血管疾病的早期变化。本次研究旨在通过CMQ技术研究PCOS－IR患者的左室收缩期峰值应变、旋转及扭转角度的变化，探讨其应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

1.1.1 PCOS－IR 组

选择2016年1月—2017年5月在我院就诊的经临床确诊为PCOS－IR的患者55例，年龄25～40岁。

诊断标准：PCOS：①稀发或无排卵；②高雄激素血症的生化证据和（或）临床表现；③超声提示多囊卵巢。上述3条中符合2条，并排除先天性肾上腺皮质增生、柯兴综合征等致雄激素水平升高的疾病，排除高泌乳素血症、卵巢早衰、甲状腺功能异常等能够引起排卵障碍的疾病。IR：测量胰岛素抵抗指数（HOMA－IR），HOMA－IR=FINS·X/FPG/22.5 （FINS：空腹血浆胰岛素，FPG：空腹血糖），HOMA－IR≥1.66为IR。

排除标准：所有患者均未患基础心血管系统及相关慢性疾病，无嗜烟及嗜酒史，近2月内无口服及注射激素类或可对机体脂质代谢有影响的相关药物，近6月内无妊娠或者使用过避孕药物，并排除其他病因引起。

1.1.2 对照组

健康志愿者55例，年龄24～45岁。入选标准：超声显示双侧卵巢形态大小正常，生化检查及心脏超声检查均无异常，排除标准与病例组相同。

所有研究对象均签署了知情同意书。

1.2 仪器和方法

仪器：应用荷兰公司生产的Philips iE33型超声诊断仪，探头为 S5－1 型，频率 1.0～3.0 MHz。

图像采集如下：①受试对象取左侧卧位，同时连接胸导联心电图。在进行常规超声心动图检查时，应在患者平稳呼吸的状态下，应用M型超声进行测量左室长轴的正常切面：左室舒张末期内径、左室收缩末期内径、左室舒张末室间隔厚度、左室舒张末左室后壁厚度、短轴缩短率（FS），应用双平面Simpson’s法计算左室射血分数（LVEF）。探头置于心尖搏动位置在四腔心切面分别测量二尖瓣口舒张早期峰值流速（E）、舒张晚期峰值流速（A），并计算 E/A 比值；每个数据测量3次，取平均值并记录。在受检者心率稳定时嘱其在呼气末时屏住呼吸，采集如下切面3个心动周期的二维灰阶动态图像 （帧频≥60帧/s）：胸骨旁左室长轴、胸骨旁左室短轴、心尖四腔心、心尖两腔心切面。②应用Qlab 8.1分析软件对实验中所得数据及图像进行剪辑、分析，系统会自动追踪感兴趣区域的标记点，如果出现标记点偏离，也可手动调整标记点，使最终标记的心内膜及心外膜曲线更接近实际心肌运动曲线。采取18节段划分法划分左心各个切面，依次追踪每个切面的心内膜及心外膜下心肌的二维应变曲线、二尖瓣短轴切面心内膜及心外膜下旋转角度曲线、心尖短轴切面跨壁角度梯度曲线及整体旋转角度曲线。进行整理分析后可得到：①收缩期左室纵向应变（Longitudinal strain，Ls）、径向应变（Radial strain，Rs）、圆周应变（Circumferential strain，Cs）参数：心内膜下、心外膜下以及心肌整体峰值应变与跨壁阶差。②旋转及扭转角度参数：心内膜下、心外膜下、整体、跨壁旋转角度及扭转角度峰值，旋转及扭转角度负值是顺时针，正值是逆时针。应变跨壁阶差=心内膜下峰值应变/对应心外膜下峰值应变，通过心尖水平各切面与左室短轴二尖瓣水平各切面的旋转角度峰值差求得逐个扭转角度的最大值，根据数值制作相应心肌扭转曲线图。

1.3 统计学分析

采用统计学软件SPSS 17.0对研究过程中记录的数据进行分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。组内比较采用配对t检验，组间比较采用独立样本t检验。

2 结果

2.1 一般资料比较

两组病例间年龄、身高、体质量、血压比较均无统计学差异（P＞0.05）。

与对照组相比，PCOS－IR组睾酮和HOMA－IR均明显增高，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

2.2 常规超声参数比较

两组病例间左室舒张末径（LVDd）、左室收缩末径（LVDs）、LVEF、FS 比较均无统计学差异（P＞0.05）。

PCOS－IR 组 E 峰、E/A 较对照组减低（P＜0.05）。

两组病例室间隔厚度（IVSTd）及左室后壁厚度（LVPWTd）均在正常范围内，但 PCOS－IR组IVSTd及 LVPWTd 较对照组增加（P＜0.05），见表2。

2.3 CMQ 各参数比较

2.3.1 应变参数

①左室Ls曲线均为负向波形，收缩期从基底段到心尖段递增；心肌峰值应变值心内膜下高于心外膜下 （P＜0.05）， 且对照组 Ls及跨壁阶差均大于PCOS－IR 组（P＜0.05），见表3。

②左室Cs曲线均为负向波形，两组病例左室短轴Cs从二尖瓣水平到心尖水平逐渐增大，且同一水平心内膜下心肌峰值应变大于心外膜下 （P＜0.05），PCOS－IR组左室收缩期Cs及跨壁阶差较对照组减低（P＜0.05），见表4。

③左室Rs曲线均为正向波形，左室短轴乳头肌水平Rs最大，二尖瓣水平次之，心尖水平最小，且两组间比较无统计学意义（P＞0.05）。

2.3.2 左室收缩期旋转、扭转参数

①旋转角度曲线：左室短轴二尖瓣水平为负向波形，心尖水平为正向波形（P＜0.05）。

表1 PCOS－IR组与对照组一般资料比较

表2 PCOS－IR组与对照组常规超声参数比较

表3 PCOS－IR组与对照组左室收缩期纵向应变比较

②心肌旋转、扭转角度峰值：心内膜下均高于心外膜下（P＜0.05）。

③扭转角度峰值：PCOS－IR组大于对照组 （P＜0.05）；对照组心尖水平跨壁角度梯度峰值、左室跨壁角度梯度扭转峰值均大于 PCOS－IR 组（P＜0.05）；PCOS－IR组心肌旋转角度峰值在左室短轴二尖瓣水平心内膜下和整体水平下高于对照组，而跨壁角度梯度峰值较对照组减低（P＜0.05），见表5。 对照组及PCOS－IR组CMQ分析图像见图1，2。

2.4 左室心肌运动曲线

①在对照组收缩早期可以发现左室短轴心尖水平率先表现出片刻的小范围顺时针方向的旋转，继而改变为反向旋转（即逆时针方向旋转）；二尖瓣水平短轴率先出现小范围的逆时针方向旋转，即刻变成反向旋转（即顺时针方向旋转）。而两个切面的旋转角度的峰值均出现在收缩晚期。

②旋转角度曲线：心内、外膜下的心肌旋转角度，心尖水平短轴大于二尖瓣水平。对照组心尖水平心内、外膜下心肌呈逆时针方向旋转，二尖瓣水平心内、外膜下心肌为顺时针方向旋转。

③心肌旋转角度：心内膜下大于心外膜下，心尖水平大于二尖瓣水平。PCOS－IR组与对照组基本相似。

3 讨论

PCOS是育龄妇女最常见的一种极为复杂的内分泌系统及相关激素分泌紊乱的综合征，目前尚未发现具有统计学意义的病因，但相关学者经研究发现，IR在PCOS的发病机制中有着极其关键的作用，此外，有研究表明PCOS患者同时伴有收缩功能减低、传导速度异常等一系列血管损伤的早期改变[1]，并且PCOS－IR患者有易诱发早期心血管疾病的亚临床征象。而PCOS－IR导致心功能损伤时，发病常不具有典型的临床症状，因此对于预防PCOS－IR并发心血管疾病、降低PCOS－IR患者死亡率是目前研究PCOS的热点及难点所在。近年来，对心脏室壁运动分析的研究已经取得了阶段性的进展，初步发现已经出现了早期室壁运动异常的患者多为临床症状无明显表现的心脏病患者，如果针对这类患者群能及时早期发现并治疗，将对患者的预后产生深远的影响[2－11]。因此，如果能够早期发现 PCOS－IR 患者是否合并左心室收缩功能异常，就能够及时对该患者进行临床干预，最终对降低PCOS－IR患者的死亡率有着重要的临床价值。

表4 PCOS－IR组与对照组左室收缩期圆周应变比较

图1 对照组CMQ分析图像。图1a：短轴径向应变曲线；图1b：心底整体旋转曲线；图1c：心尖整体旋转曲线；图1d：圆周应变曲线。Figure 1.The images analysis of CMQ in control group.Figure 1a:Short axis radial strain curve；Figure 1b:Integral rotation curve of the bottom of the heart；Figure 1c:Integral rotation curve of heart apica；Figure 1d:Circumferential strain curve.

表5 PCOS－IR组与对照组部分心肌运动参数比较

图2 PCOS－IR组CMQ分析图像。图2a：短轴径向应变曲线；图2b：心底整体旋转曲线；图2c：心尖整体旋转曲线；图2d：圆周应变曲线。Figure 2.The images analysis of CMQ in PCOS－IR group.Figure 2a:Short axis radial strain curve；Figure 2b:Integral rotation curve of the bottom of the heart；Figure 2c:Integral rotation curve of heart apica；Figure 2d:Circumferential strain curve.

目前，评价心肌应变、扭转的检查技术有MRI检查，它是一种无创性追踪心肌运动的成像技术，是当前评价心肌应变、扭转的“金标准”，但因一些相关方面的特殊情况，如其检查费用昂贵、操作时间较长、分析软件复杂等，并不适合实际应用。CMQ技术作为研究心肌形变和旋转、扭转功能的一项超声新技术，其不受多普勒角度及心脏形态改变的影响，可以定量分析左室功能[12－17]，被证实作为一项评估左室收缩、舒张功能的新指标[18]具有较高的敏感性。

本研究应用CMQ技术评价PCOS－IR患者左室收缩功能，结果发现PCOS－IR患者及对照组的左室收缩期Ls从基底段到心尖段呈现递增趋势，左室短轴Cs从二尖瓣水平到心尖水平逐渐增大，说明左室心尖部的运动幅度要大于基底部，这与以往的研究结果相似[19]。而且在左室同一水平心内膜下心肌的Ls和Cs均大于心外膜下，这是由于在左室肌肉收缩的时候，心外膜处于相对静止状态，而心内膜相对会朝向心腔内运动，即心内膜的运动幅度要大于心外膜的运动幅度，也正因为如此才有了跨壁应变阶差的存在[19-20]。

本研究还发现PCOS-IR组Ls、Cs及二者的跨壁阶差均小于对照组，说明PCOS-IR患者在常规超声心动图评价的心脏整体收缩功能LVEF正常时，左室纵向及圆周收缩功能已经较正常人有所减低，提示左室心肌已经发生了不同程度的损伤。而PCOS-IR组的Rs变化不明显，说明PCOS-IR患者左室的径向收缩运动早期并没有受到明显的损伤，也许正是正常的径向收缩运动才延缓了PCOS-IR患者左室心肌功能受损的过程。

另外，本研究发现PCOS-IR组心尖水平、二尖瓣水平的心内膜下、心外膜下、左室各扭转角度均高于对照组，而左室短轴跨壁旋转角度梯度低于对照组。正常心肌的结构为连续性、整体性和方向性的结构特性，包括纵向、径向和圆周3个方向的运动共同维持正常的心肌功能。当PCOS-IR患者心肌受损早期Ls、Cs减低时，发现左室旋转、扭转运动会发生代偿性增高，这或许是一种心肌受损早期的自我调节作用。

综上所述，CMQ技术能够全面深入评估PCOSIR患者左室收缩期各应变、旋转及扭转角度的变化，发现以上变化可以早期提示心肌收缩功能受损，能更全面地评价左室整体及局部心肌功能，为临床提供更多有价值的参考信息。