DHM评价糖尿病患者左房容积和功能的变化

韩小雅，姚驰，葛丽丽

(锦州医科大学附属第一医院超声科，辽宁 锦州 121000)

糖尿病(diabetes mellitus，DM)是本世纪的主要流行病[1]，其造成的医疗与经济负担在世界范围内日益增加。据估计，2019年有4.63亿人患有糖尿病，到2045年，预计全球将有超过7亿人受到糖尿病的影响[2]，心血管系统经常受到糖尿病后遗症的影响，心血管疾病的风险增加，无论是否存在缺血性心脏病，都会出现早期舒张和进行性收缩功能障碍、病理性心室肥厚和间质纤维化增加，糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DCM)是一种与缺血性心脏病或高血压共存无关的糖尿病患者心血管损害[3]。其特征是心肌扩张和肥厚，左心室收缩和舒张功能降低。长期存在的糖尿病心肌病从而引起的心力衰竭，这是DM相关死亡率的主要原因。心脏模型技术(heart model，HM)已经被证实可以相对准确地测量左心房(LA)的功能[4-6]，本研究旨在探讨HM的升级版本动态心脏模型成像(DHM)技术在糖尿病患者左房容积及收缩功能的定量分析中的可行性和可重复性，为临床提供一种简便、可靠的评估糖尿病患者左心房功能的方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料及分组

选取锦州医科大学附属第一医院2022年4月至2022年11月住院就诊糖尿病患者100例，其中单纯糖尿病患者60例、糖尿病心肌病患者40例。所有患者符合WHO诊断标准[7]：(1)典型糖尿病症状；(2)随机血糖≥11.0 mmol/L；(3)或空腹血糖≥7.0 mmol/L或OGTT 2 h血糖≥11.1 mmol/L；(4)任意一点均有独立诊断的价值，但没有糖尿病症状者(糖尿病症状指烦渴、多饮、多尿、多食、体重下降)需重复一次血糖也达到才可以确认。DCM组符合以下任一项：(1)在排除其他引起心脏结构和功能改变的情况下，左室舒张和(或)收缩功能减低；(2)心腔比例明显增大，早期表现为左房增大；(3)在糖尿病基础上出现心律失常或心力衰竭等心脏改变；(4)出现心肌缺血、心绞痛、心电图ST段压低等症状。排除标准：(1)恶性肿瘤、妊娠、高血压、先天性心脏病、心脏瓣膜病心肌病、冠心病、严重器官衰竭、严重心律失常等疾病；(2)非糖尿病引起的心律失常，以及近期或既往服用影响心肌药物及声窗显示欠佳者。

分组为A组为单纯糖尿病患者60例，男性31例，女性29例，年龄28～60岁，平均年龄(42.66±10.14)岁；B组为糖尿病心肌病患者40例，男性22例，女性18例，年龄37～60岁，平均年龄(49.00±6.88)岁；C组为选取心电图、超声心动图、胸片、实验室等常规体检均正常，且性别、年龄相匹配的健康志愿者90例，其中女性48例，男性42例，年龄30～59岁，平均年龄(45.91±9.14)岁。所有研究对象均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

仪器选用Philips EPIQ 7C超声诊断仪，探头X5-1，频率5 MHz，内置3D-HM图像采集模式。常规超声参数采集：嘱患者左侧卧位，同步连接心电图，必要时嘱者改变体位以及配合屏气，以便获得清晰图像，应用X5-1探头，于左室长轴及左室短轴切面测量室间隔厚度(IVST)、左房前后径(LAD)，应用频谱多普勒和组织多普勒于二尖瓣瓣口测量二尖瓣舒张早期血流峰值速度(E)、舒张晚期血流峰值速度(A)，于二尖瓣前叶根部室间隔处测量二尖瓣瓣环舒张早期峰值运动速度(e)、二尖瓣瓣环舒张晚期峰值运动速度(a)，计算E/A和E/e′值。双平面Simpson′s法：在心尖分别采集并存储4个周期心尖四腔观和心尖两腔观动态图像；测量左室舒张末期内径(LVEDD)、左室收缩末期内径(LVESD)、左室射血分数(LVEF)。脱机图像分析采用QLAB 13.0软件。DHM法参数采集：DHM边界值设为舒张末60%，收缩末30%，点击屏幕上的HMACQ按钮收集图像后，运用QLAB 13.0软件中DHM插件脱机分析并计算左房容积参数：左房最大容积(LAVmax)、左房最小容积(LAVmin)、左房射血分数(LAEF)、左房容积指数(LAVI)。所有参数连续测量3个心动周期，取平均值，上述操作均由具有丰富心脏超声检查经验的同一医师完成，见图1。

1.3 统计学方法

应用SPSS 23.0软件对数据进行统计学分析，符合正态分布的计量资料多组间比较采用单因素方差分析，进一步两两比较采用两独立样本t检验，结果以均数±标准差表示，非正态分布的计量资料进行非参数检验，结果以M(P25，P75)表示，计数资料采用卡方检验，结果以率或百分比表示。重复性检验：由同一名操作者对同一患者不同心动周期进行重复测量，结果以组内相关系数ICC进行表示，ICC>0.75表示一致性好。检验标准α=0.05，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般资料比较

3组年龄、性别、心率、BMI指数、收缩压、舒张压比较差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

2.2 常规超声参数比较

B组LAD较A组和C组增大，差异有统计学意义(P<0.05)；A组和B组E/e较C组增大，差异有统计学意义(P<0.05)；A组与B组比较仅LAD差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 各组二维超声参数比较

2.3 DHM参数比较

B组 LAVmax、LAVmin、LAVI及LAEF均较C组明显增加、较A组均增加，差异均有统计学意义(P<0.05)；A组LAVmax、LAVI及LAEF较C组增加，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表3。

表3 各组DHM超声参数比较

3 讨 论

长期存在的高血糖会引起心肌细胞的许多代谢和分子变化，从而导致不同介质的产生和细胞损伤，心肌结构和功能发生显著变化，其中包括左心室质量增加、肥大、心肌纤维化、心脏脂肪变性和心肌细胞死亡[8]。这些心肌结构改变导致心肌纤维化和心脏功能障碍，其特征是舒张功能受损，随后在疾病后期收缩功能改变，导致左心室扩张和症状性心力衰竭，持续的高血糖不仅会导致左心室间质纤维化，还会导致左心房间质纤维化。血管紧张素II、TGF-β信号传导和活性氧等这些促纤维化信号分子，可激发心脏成纤维细胞合成胶原蛋白，这些因子可以促进心房纤维化，从而降低弹性，从而导致左心房增大，这是左心房功能的重要因素[9]。左心房的容积和功能可作为预测糖尿病患者发生心血管事件的一个独立因素[10]。

根据人工智能方法的最新发展，例如机器学习 (ML)算法，已经产生了一种3D分析技术，该软件自动识别舒张末期的LA心内膜和心外膜边界以及收缩末期的LA边界，从而可以准确、迅速量化这些腔室的体积和功能。ITALIANO等人[11]研究表明，DHM方法自动测量左心房的体积和功能在未经选择的大量人群中高度可行，分析时间很短(约40 s)，重复性好，与磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)测量结果非常一致，并且DHM方法在具有各种病理和心律的患者中数据质量良好。

本研究发现糖尿病组及糖尿病心肌病患者左室舒张功能的参数与对照组有明显差异，表现为A组和B组 E/e均明显增加而E/A、e/a减小，合并糖尿病心肌病者更加明显。提示糖尿病患者早期存在左室舒张功能障碍。这是由于冠状动脉微血管灌注受到损伤[12]。左室舒张功能减低对左房内血液血流动力学的影响以及其他代谢物质的异常导致左房容量的增加，左房心肌重构代偿性的增大，左房容量及功能发生改变。

左房功能分为3个阶段：左心房在心室收缩期将血液贮存起来，在左室舒张早期作为连接左心房与左心室的管道，在左室舒张晚期左心房主动收缩把血液泵入左心室，帮助左心室快速充盈，即储备功能、管道功能、辅泵功能[13]，相对于左房内径而言，左房容积在衡量左房大小方面更有优越性。可作为评价心脏功能的重要指标之一，本研究表明，糖尿病组LAVmax、LAVmin较正常对照组增加，提示左房容积增大，储存功能增强，代表了糖尿病性心肌病发病机制的后期表现，这与JENSEN等人[14-15]的研究一致，而LAVmax相对于LAVmin在糖尿病早期表现得更明显，可作为评价左心室舒张功能降低的重要指标，这与THOMAS等人[16]的研究一致。早期糖尿病患者左室舒张末压力增高，二尖瓣提前关闭，使部分血液停滞在左房。左房主动排空功能代偿性增强，能满足其生理需求，但随着严重程度的增加，心脏功能进一步受损，导致 LAVI增大，因此本研究中LAVI在合并糖尿病心肌病中表现出更大的异常。由于左房增压泵功能代偿性增强，早期糖尿病组 LAVmin与正常对照组对比并无明显差异，而糖尿病心病组则在异常程度上更明显，这是由于高血糖可致心肌代谢紊乱，心脏微血管变化，心肌细胞间质纤维化等，提示糖尿控制程度可能与左房容积和功能改变有关，并且逐渐由代偿期向失代偿期转变。此外，本研究中糖尿病心肌病组在左房容积和功能的异常程度上均较糖尿病组更为显著，虽然在糖尿病早期LAD在正常范围内，但左房体积可能已经发生改变，LAEF已经降低，提示蓄水功能减弱。

本研究的不足之处在于样本量小；限制其结论的延伸，未能于CMR进行比较，未研究DHM局部编辑功能对于图像欠清晰者的价值，未纳入心内膜图像欠清晰者，缺乏正常参考范围。

综上所述，糖尿病可引起患者左心房容积增大，功能减低，DHM技术是一种有效的检测手段能够定量评价糖尿病患者左心房容积及功能，对临床提示糖尿病患者早期干预及患有糖尿病心肌病等并发症的患者治疗有重要的临床意义。