蒋媛媛 葛艳 黄美蓉 徐洋

（1 厦门大学附属第一医院超声科，福建 厦门 361000；2 厦门大学附属第一医院思明分院医疗美容科，福建 厦门 361000）

糖尿病是威胁人类健康生命安全的主要杀手，近年来随着生活水平和饮食结构的不断提高和改变，再加上趋于严重的老龄化，我国的糖尿病患病率呈现出不断上升的趋势，也越来越年轻化。据WHO不完全统计，目前全球糖尿病患者已超20 000万人次，其中20岁以上标化的糖尿病患病率为9.7%，以2型糖尿病患者居多，占糖尿病总数的90%[1]。若不加以控制，极易进展成糖尿病心肌病。糖尿病心肌病是糖尿病最严重的慢性并发症，严重者会导致患者引发心力衰竭及死亡[2]。超声心动图是临床用于评价心脏功能的首选技术方法，其具有方便、经济、无创的特点[3]。但常规超声技术的主观经验依赖性较高，对室壁运动无法进行准确定量的评价。多普勒及其衍生的应变、应变率成像技术虽然能对轻微病变引发的心脏功能障碍有较高的敏感性及特异性，但受其固有角度限制，仅对平行声束的室壁运动起到评价作用，无法对垂直声束的运动进行定量评价[4]。超声斑点追踪成像技术是对组织像素进行检测及追踪的心功能评价新技术。相较于多普勒检测技术，其无角度依赖性，能从多个方面对患者的心肌节段及整体舒缩变形、同步性进行定量准确的评价。二维斑点技术是对高帧频二维超声图像中心肌声学斑点于心动周期中的运动轨迹进行追踪，以获取组织的运动信息，进而评价扫描平面内心肌舒缩功能情况[5]。其对定量评价心肌功能和检测心肌病变更具优势。本文对二维斑点技术评价糖尿病患者的心肌收缩功能和同步性进行了研究，详见下文。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年10月至2021年10月我院收治的40例糖尿病患者，并另选取38名健康者作为本次的研究对象。纳入标准：符合2010年美国糖尿病协会的糖尿病诊断标准；空腹血糖≥7.0 mmol/L；糖化血红蛋白≥6.5%；静息血压＜140/90 mm Hg；左室射血分数≥50%；均自愿参加此次研究。排除标准：冠心病者；先天性心脏病及心脏瓣膜疾病者；心房颤动及严重心律失常者；近1个月内有低血糖昏迷史、有重大手术、感染者；精神、认知异常者。40例糖尿病患者为研究组，患者年龄30～68岁，平均（49.2±4.1）岁，其中男21例，女19例。38名健康者为对照组，年龄30～67岁，平均（48.9±4.2）岁，其中男20例，女18例。对健康组进行病史查阅和生化、心电图、口服葡萄糖耐量试验均显示其正常。本次研究经医院伦委员会审核执行。两组的基线资料比较差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 方法 选用本次的诊断仪器为飞利浦EPIQ7C超声仪器，具体参数为：探头X5-1，频率2～4 MHz，帧频65～90帧/秒。检查操作：①准备工作。协助受检者取左侧卧位，将患者的前胸壁完全显露，待其静息、呼吸均匀平静，记录其心电图数据。②常规超声心动图。观察受检者的胸骨旁左室长轴观、大动脉短轴观及心尖四腔观、两腔观、左室长轴观切面的超声心动图。M型超声测量为左室舒张末期内径（LVEDD）、左室收缩末期内径（LVESD）、左室内径缩短率（LVFS）、室间隔舒张末期厚度（IVSd）、左室后壁舒张末期厚度（PWd）。左室射血分数（LVEF）采用双平面Simpson测量。在心尖四腔观置入脉冲多普勒取样容积，记录二尖瓣的舒张早期血流频谱E峰、舒张晚期血流频谱A峰峰值流速，对二者比值（E/A）进行记录。③图像采集。于二维谐波成像下取心尖四腔观、两腔观、左室长轴观的图像，二尖瓣水平、乳头肌水平、心尖水平等不同水平段的左室短轴观图像，显示左室各节段心肌及内膜，于超声仪中存储。④分析图像。通过飞利浦EPIQ7C超声诊断仪器的QLab分析软件对采集到的二维图像进行分析。先手动描记出心肌边界范围，适当调整感兴趣区的宽度，确保与室壁厚度一致。对心动周期进行数据采集，软件自动逐帧追踪感兴趣区的心肌运动，以获得不同切面下的内膜下心肌和外膜下心肌的应变曲线，及起始点距左心室各节段应变达峰时间及旋转、扭转角度达峰时间。采用美国超声心动图学会的16段划分标准对左心室心肌节段划分。经应变曲线获得不同切面室壁节段心内膜下心肌和外膜下心肌收缩期峰值。包括：左室长轴6个壁（心尖四腔观侧壁、后间隔，心尖两腔观前壁、下壁，心尖左室长轴观前间隔、后壁），2个壁/长轴。软件自动将室壁分为基底段、中间段、心尖段，取各壁3个节段峰值平均值为壁纵向峰值应变值。左室短轴观中，软件把室壁分为前壁、后壁、侧壁、下壁、前间隔、后间隔，取每个水平6个壁圆周向和径向峰值平均值作为收缩期应变峰值。于左心室短轴观取各个不同节段旋转角度峰值，计算二尖瓣水平、乳头肌水平、心尖水平6个室壁平均旋转角度、左心室整体扭转角度。心肌扭转为心尖平面和心底平面旋转角度差值。

为保证检测质量，采集整个过程的二维图像均由专业的检查人员执行。且不告知检查人员受检者的分组情况。图像分析由专业分析人员对图像进行脱机分析，不告知分析人员受检者的分组情况。根据以往的报道，纵向应变心肌节段室壁缩伸长为正值、短为负值；径向应变心肌节段室壁厚时为正值、薄为负值；圆周应变心肌节段室壁伸长时为正值、短时为负值。假若将左心室短轴中心设为圆心感兴趣区的各阶段心肌旋转角度，心尖到心底顺时针为负值，逆时针为正值。

1.3 观察指标 ①对比常规超声心动图检查各项指标，包括LVEDD、LVESD、LVFS、IVSd、PWd、LVEF、二尖瓣E峰值、二尖瓣A峰值、E/A。②对比左室长轴心肌收缩期纵向峰值应变，包括前臂内外膜下、后壁内外膜下、侧壁内外膜下、下壁内外膜下、后间隔内外膜下、前间隔内外膜下。③对比左室短轴心肌收缩期圆周向峰值应变，包括基底段内外膜下、中间段内外膜下、心尖段内外膜下。④对比左室短轴心肌收缩期径向峰值应变，包括基底段、中间段、心尖段。⑤对比左心室旋转角度和扭转角度，包括心底水平、心尖水平收缩期旋转角度和收缩期扭转角度。⑥对比两组的左心室收缩同步性，包括纵向应变达峰时间标准差（Tsl-SD）、纵向应变时间差值（Tsldiff）、径向应变时间标准差（Tsr-SD）、径向应变时间差值（Tsr-diff）、圆周应变时间标准差（Tsc-SD）、圆周应变达峰时间最大差值（Tsc-diff）、扭转角度达峰时间的标准差（Ttw-SD）、扭转角度达峰时间最大差值（Ttw-diff）。

1.4 统计学方法 运用SPS S20.0软件对研究数据进行处理，以[n（%）]表示计数资料，行χ2检验，以（）表示计量资料，行t检验，P＜0.05说明差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规超声心动图检查各项指标 两组的LVEDD、LVESD、LVFS、IVSd、PWd、LVEF、二尖瓣E峰值、二尖瓣A峰值、E/A等常规超声心动图指标均有差异，但差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1、2。

表1 两组常规超声心动图检查各项指标比较（）

表1 两组常规超声心动图检查各项指标比较（）

表2 两组常规超声心动图检查各项指标比较（）

表2 两组常规超声心动图检查各项指标比较（）

2.2 左室长轴心肌收缩期纵向峰值应变 左室长轴内膜下心肌收缩期纵向峰值应变中，研究组与对照组相比显著更低（P＜0.05）；外膜下心肌收缩期纵向峰值应变中，后壁、下壁及后间隔显著更低（P＜0.05）。见表3、4。

表3 两组左室长轴心肌收缩期纵向峰值应变比较（）

表3 两组左室长轴心肌收缩期纵向峰值应变比较（）

表4 两组左室长轴心肌收缩期纵向峰值应变比较（）

表4 两组左室长轴心肌收缩期纵向峰值应变比较（）

2.3 左室短轴心肌收缩期圆周向峰值应变 研究组的基底段内外膜下、中间段内外膜下、心尖段内外膜下左室短轴心肌收缩期圆周向峰值应变较对照组显著更低（P＜0.05），尤其是基底段、中间段内膜下降低更明显（P＜0.05）。见表5。

表5 两组左室短轴心肌收缩期圆周向峰值应变比较（）

表5 两组左室短轴心肌收缩期圆周向峰值应变比较（）

2.4 左室短轴心肌收缩期径向峰值应变 两组的左室短轴心肌收缩期径向峰值应变均差异无统计学意义（P＞0.05）。见表6。

表6 两组左室短轴心肌收缩期径向峰值应变比较（）

表6 两组左室短轴心肌收缩期径向峰值应变比较（）

2.5 左心室旋转角度和扭转角度 对照组的心底水平旋转曲线波形为负向，心尖水平为正向，曲线较规律，水平旋转角度均匀大于心底水平，心底水平下壁、后室间隔较大；左心室扭转曲线波形为正向，下壁、后室间隔、后壁较其他更大。研究组心底水平旋转曲线波形为负向，心尖水平波形为正向，左心室扭转波形为正向，呈无规律变化。研究组的心底水平侧壁、前室间隔与对照组差异无统计学意义（P＞0.05），其他各室各平面旋转角度、左心室局部及整体扭转角度较对照组有显著减小（P＜0.05）。见表7～表9。

表7 两组左心室心底水平收缩期旋转角度比较（）

表7 两组左心室心底水平收缩期旋转角度比较（）

表8 两组左心室心尖水平收缩期旋转角度比较（）

表8 两组左心室心尖水平收缩期旋转角度比较（）

表9 两组左心室收缩期旋转角度比较（）

表9 两组左心室收缩期旋转角度比较（）

2.6 两组的左心室收缩同步性 糖尿病组Tsl-SD、Tsl-diff、Tsc-SD明显大于对照组（P＜0.05）；短轴径向、扭转时间参数较对照组稍大，但差异无统计学意义（P＞0.05）。见表10。

表10 两组左心室收缩同步性比较（）

表10 两组左心室收缩同步性比较（）

3 讨论

糖尿病是以血糖升高为主要表现特征的代谢性疾病，其患病率日益增高[6]。虽然糖尿病不是恶性疾病，但其危害较大，是威胁健康安全的慢性疾病之一[7]。可引发多种并发症，如心脑血管疾病、糖尿病肾病、视网膜病变疾病等[8]。其中，糖尿病心肌病疾病的危害较大。2型糖尿病对心血管疾病的发病率及病死率均有明显的影响，糖尿病是心血管疾病的独立危险因素[9]。糖尿病群体罹患心血管疾病的概率较非糖尿病群体要高出2～3倍[10]。所以，需加强对糖尿病患者的监测，以及时发现问题及时治疗，确保健康安全。

糖尿病心肌病首次发现是Rubler在1972年在无明显冠状动脉硬化糖尿病患者中观察得出[11]。Hamby于1974年首次提出了糖尿病心肌病的概念[12]。之后大量研究证实，糖尿病心肌病是糖尿病独立并发症，与糖尿病代谢紊乱和微血管关系较大。因糖尿病引起的心脏改变机制非常复杂，临床尚不明确。有部分研究认为，糖尿病心肌病是因多种因素引起糖尿病心脏结构及功能改变而致。如高血糖、代谢紊乱改变心肌细胞器，导致心脏肥厚及纤维化，久而久之即进展为心力衰竭等[13]。糖尿病患者会不同程度的出现自主神经损伤，导致心脏功能早期改变表现为无症状，不易被察觉，临床上无法对其早期诊断预防，也无法直接获得心肌微血管病变病理依据，导致治疗及预后不及时，引发严重后果。心肌舒缩功能异常是糖尿病心肌病主要的早期征象，所以可作为早期诊断糖尿病心肌病的敏感性指标。临床应加大对糖尿病患者的心肌收缩功能和同步性研究，以及早诊断疾病，及时治疗，确保患者生命健康安全。

心脏具有特有的螺旋纤维排列顺序，其空间运动非常复杂。相关研究指出，正常的心室壁由纵向走行的心内膜纤维、环形走形的中层心肌纤维、斜形走向的心外膜纤维组成[14]。这三层心肌纤维走行方向不是各自独立的，每层都以一种走向的心肌纤维作为主导，并穿插了少部分不同走向的纤维，即交叉心肌纤维。复杂的心肌纤维决定了心脏运动的复杂性，不仅是简单的舒张、收缩运动，还具有纵向、径向、圆周向收缩及整体扭转运动。心脏泵血是靠心肌电活动和机械收缩、舒张协调完成。心脏收缩活动中，其左心室做功量较大，一旦出现功能障碍，其最易敏感受损害。所以，临床上对左心室的功能情况较为关注。常以左心室射血分数、心排血量等评价左心室收缩功能情况。但其有一定局限性，即无法直接反映左心室的心肌收缩特性。因此，学者对心肌收缩特性提出了应变及应变率概念，以对其进行定量参数的测量分析。心肌收缩会使径向室壁增厚、纵向缩短、扭转形变。分析其原因与心肌纤维螺旋层状排列结构有关系。由于各种运动对心脏功能都有一定影响，所以，做好心肌纵向、径向、圆周、扭转运动的测定，对判段心脏运动、功能是否正常具有重要的意义。

糖尿病心肌病患者会出现不同程度的心肌应变，即心肌受各种外力作用而产生变形的大小，以此来评价局部及整体的心肌收缩和舒张功能。应变率是心肌形变单位时间内的变化率。临床有多种技术可检测心肌应变，包括植入声学测微计、钽标志物试验、组织标记磁共振技术。但植入声学测微计、钽标志物试验检测技术需进行开胸，对患者机体有一定影响，不利于其广泛应用。组织标记磁共振技术虽具有无创伤性，但检查耗时长、费用高，且分辨率不高，使其无法大量普及。随着超声多普勒技术的广泛应用。有应用多普勒及应变率技术对心肌运动功能的研究，得出了组织多普勒应变测量左室壁应变的可靠性，测量心肌应变组内相关系数较高，证实了多普勒能准确评价心脏节段功能，对心肌应变评价有一定的价值[15]。有学者对糖尿病患者的左室舒张、收缩功能测量应用组织多普勒研究显示，得出两组瓣口水平纵向局部舒张早期峰值应变率、纵向局部舒张晚期峰值应变率、整体纵向舒张晚期应变率通同心肌做功指数呈现负相关，得出组织多普勒应变技术对评价左室收缩及舒张功能更具敏感性，能早期发现糖尿病患者的心肌损害情况[16]。但组织多普勒成像原理是利用运动心肌室壁和声束间的多普勒效应，入射角度依赖性较强，多用于检测与超声声束平行的心肌长轴上的一维运动及应变，无法有效对垂直声束运动进行评价，使其应用及测量准确性受到一定影响。

斑点追踪超声二维应变技术是全新的超声心动图定量分析技术，是在二维灰阶声学图像基础上，选定检查感兴趣区室壁，把构成心肌组织回声像素看作均匀分布在心肌内稳定的回声斑点，在心动周期中逐帧扫描回声斑点位置，通过软件自动追踪选定区域，滤除随机的斑点，在连续帧频中准确追踪斑点，标记和计算出其运动轨迹，以重建心肌组织实时运动和形变，进而定量测定心肌全切面、各节段、各点的应变、应变率及扭转变形情况。并将各帧图像进行前后对比分析，以获得感兴趣区心肌各阶段随心动周期运动。有学者对二维斑点技术和组织多普勒进行了对比研究，发现二维斑点技术测量结果组内相关系数高于组织多普勒，证明二维斑点技术测量应变的可靠性较高[17]。二维斑点技术具有帧频高、无角度依赖性的特点，能从纵向、径向、圆周等多角度进行心脏局部及整体功能的定量评价，不受心脏摆动及牵拉影响，能从心脏扭转、旋转运动形式进行评价，反映心肌运动和心脏功能的具体情况，以多方面准确地评价心室收缩功能，且具有良好的重复性。

M超声、Simpson是临床常用的左室射血分数测量及评价左室收缩功能方法。M型超声是对单一切面对左室的LVEDD、LVESD内径进行测量，以计算出左室LVEDV、LVSDV及LVEF。因其单一性，一旦左室出现形状改变时，M无法准确反映左室功能。Simpson测量是二维超声评估左室功能的首选方法，对左室射血分数、心导管测量准确性较高。但若心室室壁运动不规则，经双平面Simpson测量仍会受到限制。采集的心尖四腔心、两腔心2个切面不是同1个心动周期内的，需辅助手动标记，检查效率不高。声学定量技术可在评价左室功能时自动追踪心内膜，生成应变曲线，自动计算左心室容积、左心室射血分数、心排血量等参数。Simpson测量是经平面获得射血分数，无法根据左心室的几何形状计算获取准确的数据，具有一定地限制。本次研究显示，常规超声心动图中，患者有出现E/A＜1的现象，说明有舒张功能障碍；所有受检者的LVEF值为正常，虽然检测数据与健康组有一定差异，但不明显，说明常规超声心动图对糖尿病患者早期的心肌收缩功能改变的检测敏感性不高。

收缩期心肌节段室壁缩短为负值。本研究结果显示，糖尿病患者组的左室长轴各肌壁内膜下心肌收缩期纵向峰值应变与健康组患者相比有明显的下降，外模下心肌峰值应变只在后壁、下壁、后间隔有下降；与外膜下心肌峰值应变相比，内膜下心肌峰值应变降低水平更明显，提示内膜下心肌受损水平更严重。对其原因进行分析：心内膜下心肌对左心室收缩运动中起着重要作用。生理正常状态下内膜下心肌和外膜下心肌供血情况有差异性，心内膜下心肌有丰富的血供，静息状态下的室壁收缩期增厚及左心室纵向运动是依靠心内膜下纵行心肌纤维进行，相对的耗氧量高。但心内膜下心肌缺氧耐受力差、敏感性高，心肌一旦缺血首先影响心内膜下心肌。糖尿病患者本身具有代谢紊乱及微血管病变状况，需更更多的血氧供应，进而导致心内膜纤维缺血性更加敏感。且糖尿病患者持续的高血糖水平产生氧化自由基，激活细胞程序化死亡，沉积于心内膜下，增生成纤维细胞。经超声心动图检查显示出心肌血流灌注不足时心内膜下的血流量减少明显，内层心肌收缩功能降低更迅速，心内膜下心肌收缩变形更明显。也有临床研究显示，无冠心病伴随症的糖尿病患者中，有冠状动脉血流异常情况，心脏表面的冠状动脉分支垂直于心脏穿入心肌在心内膜下层成网，一旦当冠状动脉血供不足，最先累及心内膜下心肌[18]。

圆周向应变收缩期心肌节段室壁缩短为负值。本研究结果显示，糖尿病患者组检查结果可见与健康组类似的循序渐进的减低改变，尤其是心底段和中间段的内膜下心肌减低更明显。糖尿病组患者内膜下心肌早期损害使内膜圆周向峰值应变减低明显显著高于外膜下心肌，心尖段内膜下心肌圆周向应变相较减低较少。分析其原因，可能与心尖部内膜下心肌是经外膜下心肌翻转形成有关，所以对外膜下心肌损伤程度不高，进而减少影响。但另有研究显示，心肌圆周向应变程度与心尖部心肌旋转运动大小有关系，若心肌出现病变，心尖部旋转运动明显减低，心尖段心肌圆周向峰值应变减低程度比心底段和中间段更大[19]。

径向应变反映心肌室壁增厚的程度，收缩期室壁增厚为正值。本研究结果显示，短轴水平比较时两组均表现为中间段高，基底段次高，心尖段低的情况。糖尿病组的短轴收缩期心底段、中间段、心尖段无明显的差异。引起原因估计是径向室壁增厚时各层间、各内外心肌纤维层垂直走向的交叉纤维相互作用，使左心室壁纤维结构重排较心内膜下心肌纤维明显更大。糖尿病患者外模下心肌受损程度不高，所以其径向运动能力下降不十分明显。

收缩期心脏扭转运动是心脏正常收缩功能的重要部分。当左心室沿长轴扭转运动时，能平衡收缩期末期心肌纤维跨壁应力，使心肌所需耗氧量大大降低，此时心功能状态最佳[20]。而心脏扭转形式及程度会受到某些疾病的影响，如心肌病、心肌缺血、心肌梗死。心内膜下心肌纤维、心外膜下心肌纤维夹角、心肌收缩力、跨壁应变梯度等因素对左心室扭转产生影响，且心外膜下心肌旋转效应具有优势。分析糖尿病患者的左心室收缩功能左心室扭转减小的原因，可能是患者的糖脂代谢物紊乱，肾素血管紧张素系统激活等病理生理变化降低心肌收缩力，做工减少及局部变薄，使室间隔运动障碍，无法与左室运动同步，使左心室收缩扩大功能下降，影响左心室扭转程度。

在正常情况下，心动周期左右心室激动是同步而行，以确保心脏做功的协调有序、同步产生射血效应。而对左心室功能的影响中，心室内同步性收缩比心室间更大。心肌运动不同步性与心功能不全有关，包括心肌节段间收缩幅度不同、峰值收缩时间不同。这种不同可反映出心肌结构紊乱引起的心肌间运动和功能异常。以往评价心室收缩同步性是经心电图QRS波宽度，但只能表示心电活动不同步，无法准确反映心肌机械收缩同步性。二维超声斑点追踪成像技术能对超声图像上感兴趣区进行追踪，包括小于入射超声波长细小结构的散射斑点位置及其运动，并经逐帧运算反映出各节段心肌变形情况。且经心肌最大应变间隔测量，定量比较各节段时间差，以有效评估收缩运动同步性。二维斑点追踪技术不受声束方向、运动夹角、心脏牵拉等影响，能更准确地反映心脏机械运动与收缩功能的关系。本研究结果显示，糖尿病组Tsl-SD、Tsl-diff明显大于对照组，说明存在明显心室内收缩不同步，且长轴不同步较短轴明显。

综上所述，二维斑点技术具有无角度依赖、不受心脏摆动牵拉影响的优势，应用到糖尿病患者的心肌收缩功能及同步性评价中，显示左心室纵轴应变、圆周应变、扭转运动均有所减小，提示患者的心肌收缩功能有损害，可及早发现糖尿病患者心肌功能早期损伤，具有重要的应用价值。