李志荣，章春泉

(1.南昌大学a.研究生院医学部2014级； b.第二附属医院超声科，南昌 330006；2.上饶市人民医院超声科，江西 上饶 334000)

随着生活水平的不断提高和饮食结构的改变，糖尿病(DM)的患病率逐年升高；预计到2030年，全世界将有3.66亿DM患者[1]，且截止至2010年，中国DM患者的人数已增至1.1亿，DM已经成为我国人民健康的主要威胁之一[2]：因此，对DM及其并发症的预防和治疗的研究迫在眉睫。糖尿病心肌病(DCM)是DM的主要并发症之一，由于患者长期的糖代谢紊乱，进而触发心肌细胞学的改变，包括心肌小血管病变、微循环障碍等，从而引起心脏结构改变和心脏功能异常，导致亚临床心肌功能异常。左室质量增加、左房增大、左室舒张功能减退等心脏病变在DM前期就可以被检测出来[2-3]；若能在DM前期进行综合干预治疗,则能够有效改善患者的体质指数(BMI)、收缩压、舒张压、胆固醇、空腹和餐后2 h血糖及胰岛素等各项指标，从而降低发展为糖尿病可能性，避免糖尿病心肌损害[4]：因此，DCM的早期检查对治疗方法的选择和预后有非常重要的意义。超声心动图是早期诊断DCM的主要手段之一，已经在诊断DCM方面发挥了重要的作用；但是，传统超声心动图对DCM做出早期、准确的诊断存在局限性。本文就超声新技术在DCM中的应用研究进展作一综述。

1 DCM的病理学机制

DCM病理常表现为心肌细胞肥大、细胞坏死、细胞凋亡和心肌间质纤维化[5]。在DCM早期即可出现心肌超微结构的改变，包括肌纤维含量、排列的改变和线粒体的变形、断裂及胞质面积、含量增加等[6]。有研究[7]发现，DM大鼠的心肌细胞表现为肌原纤维含量明显减少，肌丝断裂扭曲、排列紊乱，线粒体肿胀、变形变短，甚至空泡化。这些改变随病程延长而逐渐加重，且出现左心室重量增加，左室壁增厚，心肌纤维化，导致心脏舒张期顺应性降低，射血分数减低，最终导致心肌舒张及收缩功能不全。

2 超声新技术在DCM中的应用

2.1 实时三维超声心动图(RT-3DE)

DCM患者行RT-3DE检查的主要表现为左心室容积-时间曲线排列紊乱，曲线运动幅度平坦，各节段达最低收缩末容积的时间差异大[8]。另外，将左心室各节段的时间-容积曲线与心动周期结合起来能更好地测量心室容积，评估节段性室壁运动。NAKANISHI等[9]对570例DCM患者分别行二维超声心动图和RT-3DE检查，证实了RT-3DE测出的舒张期早期峰值充盈率(PFR)指数是评估左室舒张功能的诊断工具。刘江燕等[10]运用RT-3DE技术评价2型糖尿病(T2DM)伴或不伴高血压患者左心房功能，结果表明，RT-3DE能定量发现T2DM患者左心房功能改变，而伴有高血压的患者则更明显。杨清等[11]采集左心室全容积图像，采用RT-3DE评价T2DM患者及代谢综合征(MS)患者左心室功能及同步性发现，RT-3DE可准确评估T2DM及MS患者左心室功能及同步性变化，而MS合并T2DM患者左心室功能及同步性损害进一步加重，且腹围、收缩压、空腹血糖是影响左心室功能及同步性的主要因素：因此，RT-3DE可客观评价DCM患者左心功能，为临床早期检出DCM提供帮助。

虽然目前RT-3DE评价DCM患者心脏病变的研究尚处于起步阶段，但是随着RT-3DE技术的发展，其有望成为评价DCM患者早期心脏功能异常的一种新方法。RT-3DE有着相对直观的优势，充分应用该技术对DCM患者心脏病变的研究有一定的帮助。然而，RT-3DE局限性在于不适宜声窗透声差的患者及心脏明显扩大的患者，因其可能出现部分容积无法显示的情况。

2.2 二维斑点追踪显像(2D-STI)技术

2D-STI是在高帧频二维灰阶图像基础上采用最佳模式匹配技术跟踪组织内超声斑点噪声的运动，能在被追踪的斑点附近大约20×20像素范围中辨别下一帧图像的位置，并通过逐帧追踪标测斑点在整个心动周期中的运动轨迹。斑点追踪技术分析软件自动追踪感兴趣区内心肌组织信号，并与上一帧图像中相比较，计算整个感兴趣区内各节段心肌组织运动的速度、位移、应变、应变率及旋转角度等心肌力学参数。2D-STI时间分辨率较高，与组织多普勒频移无关，不受心脏室壁运动方向和声束方向间夹角影响，能相对真实、准确地追踪心肌组织的运动轨迹，从而评估心肌的运动[12]。DCM早期，2D-STI表现为左心室整体纵向及圆周应变，右室游离壁整体纵向应变均减低[13]。NIEMANN等[14]通过提出一种可能的超声心动图分级算法来评价DCM，结果发现DCM的早期表现为纵向收缩功能减低和径向收缩功能代偿性增强，而舒张功能障碍是另一个早期症状；病情进展时，出现功能恶化伴形态学改变，如左室向心性肥厚、纤维化；终末期疾病的特点是射血分数降低和心室扩张，晚期可表现为类似扩张型心肌病。ZOROUFIAN等[15]采用2D-STI评价DCM患者左心室亚临床收缩功能障碍，以早期发现左心室纵向应变或同步收缩的变化，结果发现在冠脉和射血分数正常的DCM患者中无论早期舒张功能障碍如何，其整体收缩功能及纵向应变均减低，左室节段间差异增加了，表明2D-STI检查可以早期发现在DCM发展过程中收缩功能的变化。何正中等[16]采用2D-STI对比检测了DM患者左室收缩及舒张功能，观察到DM组患者的等容舒张时间(IVRT)、舒张期A峰均大于对照组,而收缩期纵向应变(SL)、径向应变(SR)、舒张期E峰均小于对照组，认为2D-STI可以发现DCM患者左室收缩及舒张功能早期改变。韦玮等[17]利用2D-STI评价T2DM患者左心房功能，结果发现T2DM患者在左心室舒张功能正常时，左心房功能已出现损害；T2DM患者在左心室舒张功能轻度减低时，左心房助力泵功能增加，左心房储存器功能进一步减低。

2D-STI对早期评价DCM患者心功能的改变更加敏；但是，心脏的机械运动有纵向、圆周、径向3个不同的方向，2D-STI仅能在二维平面内观察心肌运动，故该方法存在一定的局限性。

2.3 三维斑点追踪成像(3D-STI)技术

3D-STI是在实时三维超声心动图及二维斑点追踪技术基础上发展起来的一项新技术，既能完整的显示心脏的立体结构，多方位观察心脏的运动，又能实时追踪心肌声学斑点在一个完整的心动周期内随时间的运动情况；可以测量心室的整体功能、局部容积大小及运动情况，并可通过调整图像的参考切面对感兴趣的区域进行观察[18]；还可克服2D-STI的斑点丢失情况，是评估左心室心肌功能的准确、可靠的方法。

NEMES等[19]观察1型糖尿病(T1DM)患者左房功能的变化，用3D-STI检测T1DM患者和健康对照组之间的左房体积和应变参数，结果发现基于3D-STI体积分析和应变分析均证实左房功能改变，提示T1DM患者早期左房重构。马慧等[20]应用RT-3DE和3D-STI评价不合并心血管疾病相关症状的T2DM患者左房结构和功能的变化，结果发现T2DM组左房最大容积及收缩前容积显著增加，且T2DM患者在无心血管疾病相关症状下左房的结构和功能已受到影响,进而影响左室舒张功能。孙红杰等[21]利用3D-STI将确诊为T2DM患者与健康者对照，结果发现血糖非控制组左心室质量增大，整体纵向应变及整体面积应变率降低，提示3D-STI中左心室质量、整体纵向应变及整体面积应变或可成为T2DM患者左心室功能检测的敏感指标。

3D-STI的缺点是：1)对帧频有一定的要求。当若帧频过低时，图像无法识别，并对透声条件要求高。2)对肥胖、肋间隙窄的患者，图像不清，且无法识别。3)对有心律失常的患者，心动周期在心律失常发作时亦不能准确体现。

2.4 速度向量成像(VVI)技术

VVI主要根据斑点追踪成像的原理来观察心肌活动的状态，其能在心肌任意感兴趣的区域显示局部心肌组织活动方向、运动速度、间隔距离和时相等诸多信息；能非常直观地显示心肌在心动周期中收缩和舒张的过程；能客观反映心肌的激动顺序、心肌的同步协调、心肌的各节段运动一致性：因此，对于早期DCM患者心肌的形变具有较高的评估价值[22]。朱秀玲等[23]用Kappa检验分析VVI和组织多普勒成像(TDI)两种技术评价T2DM患者左室舒张功能的诊断一致性，结果显示，在评价T2DM患者左室舒张功能中VVI与TDI具有较好的一致性，可作为评价左室舒张功能的新的、可靠的方法。卫张蕊等[24]探讨速度向量成像结合多巴酚丁胺负荷试验在左室射血分数值正常的DM患者左室长轴心肌应变功能评价中的价值，结果显示，左室长轴的最大收缩速度、应变、应变率从基底段向心尖段逐渐减弱；DM患者早期长轴心肌最大收缩速度、应变、应变率减退最早表现在心尖段的心肌组织；多巴酚丁胺负荷能提高VVI各参数检出心肌收缩功能障碍的敏感性。

与TDI相比，VVI不需要探查角度和图像帧频，不受患者的呼吸运动、心脏及局部心肌节段运动的影响；不被分析切面所限制，并可准确检测心肌在各种方向及扭转运动过程中的速度向量和形态变化；但是，VVI与2D-STI一样，仅在二维上评估，尚不能完全将心肌的复杂运动形象描绘，故存在一定的局限性。

2.5 心肌声学造影(MCE)

MCE的原理是通过周围静脉注入超声微泡造影剂，因为超声微泡造影剂可自由到达心肌的各个节段，所以应用超声技术就可以观察到心肌血流的灌注情况。心肌灌注正常的区域因微气泡充盈均匀而表现为回声均匀增强，心肌缺血的区域则表现为不均匀充盈或充盈缺损、延迟等。DCM患者常表现为心肌显影不均匀，血流量减少[25]。郑磊等[26]应用MCE技术评价DM早期大鼠心肌血流灌注异常的价值，结果发现DM早期即可发生心肌血流灌注的异常，MCE在检测DM早期心肌血流灌注异常方面具有重要的应用价值。

MCE对于局部心肌血流灌注能提供定量、准确的评价，可以发现早期的心肌病变，是评价心肌微循环灌注状态最准确的方法之一[27]。然而，造影剂高昂的价格和不同人群对于照影剂的不良反应在一定程度上限制了MCE发展。

2.6 血流向量成像(VFM)技术

VFM技术是一种新型超声血流成像方法。该技术以彩色多普勒图像为基础，通过多普勒频移信息获取心腔内血液流场状态，实时显示心脏内血液流场的分布，并通过流线图模式与涡流图模式等分析心脏的血流结构变化。另外，利用平面运动的流函数分解运算，对平面流和涡流进行分析，从而得到观测平面内的质点运动矢量。由速度向量图衍生出来的黏性摩擦能量损失，可反映血流的效率，并被认为是评价左心室功能的指标[28]。马荣川等[29]应用超声血流向量成像技术评价2型糖尿病患者舒张期左心室心腔血液流场状态，结果发现T2DM患者等容舒张期、舒张早期、减慢充盈期、心房收缩期、舒张末期能量损耗高于正常对照组。LI等[30]应用VFM研究83例DM患者能量损失。与对照组相比，血糖非控制组能量损耗(EL)较血糖控制组更为明显，表明此种方法能较早发现DM患者的舒张功能障碍。

VFM可真实反映心腔内血流动力学特征，是一种无创、便捷的方法；但是，目前国内外应用VFM评估DCM的研究相对较少，该方法有待进一步验证。

3 结语

超声成像技术可早期、无创检测DCM患者早期心肌病变，以便临床及时对DCM进行干预治疗，从而延缓DCM的发生发展，最终降低DCM的死亡率。随着科学技术的进步，超声新技术在传统超声心动图的基础上不断地被开发出，这些技术可被广泛应用于DCM的心功能评价；但是，这些技术有着各自的特点与不足，超声心动图新技术的综合应用将在DCM的研究中发挥越来越重要的作用。