王鹏飞 叶蔓菁 徐茂晟 邹春鹏 董雁雁

[摘要] 目的 通過超声造影（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）评估小腿三头肌的微循环灌注情况，探讨CEUS在2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）微血管病变评估中的应用价值。方法 收集2020年8月至2023年1月在温州医科大学附属第二医院内分泌科住院治疗的T2DM患者51例，分为单纯T2DM组（n=15）、T2DM微循环病变组（n=36），记录每位患者的糖化血红蛋白（hemoglobin A1c，HbA1c）和胰岛素抵抗指数（homeostatic model assessment for insulin resistance，HOMA-IR）。CEUS观察小腿三头肌的造影情况，获取定量造影指标区域增强强度（enhanced intensity，PI-BI）和区域达峰时间（regional peak time，TTP-AT），并进行组间对比分析。结果 T2DM微变组的HbA1c及HOMA-IR高于单纯T2DM组（P<0.05）。T2DM微变组腓肠肌内侧头（musculi gastrocnemii，MG）、腓肠肌外侧头（laterale musculi gastrocnemi，LG）、比目鱼肌（soleus，SOL）及交界区的TTP-AT均长于单纯T2DM组（P<0.05）。两组SOL的TTP-AT均为最长，LG次之，MG最短（P<0.05）。T2DM微变组MG的PI-BI高于SOL（P<0.05）。小腿三头肌交界区的TTP-AT与HbA1c、HOMA-IR之间均呈正相关（P<0.05）。结论 CEUS小腿三头肌TTP-AT是评估T2DM患者微血管病变的新指标。

[关键词] 超声造影；2型糖尿病；骨骼肌；微循环

[中图分类号] R445.1    [文献标识码] A     [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.05.008

Application of contrast-enhanced ultrasound in evaluating skeletal muscle microcirculation in patients with type 2 diabetes mellitus

WANG Pengfei， YE Manjing， XU Maosheng， ZOU Chunpeng， DONG Yanyan

Department of Ultrasound， the 2nd Affiliated Hospital and Yuying Childrens Hospital of WMU， Wenzhou 325000， Zhejiang， China

[Abstract] Objective To explore the value of contrast-enhanced ultrasound （CEUS） in the assessment of diabetic microangiopademia through evaluating microcirculation perfusion of triceps surae muscle by CEUS. Method Totally 51 patients with type 2 diabetes mellitus （T2DM） admitted in our hospital between August 2020 and January 2023 were collected， including 15 pure T2DM patients and 36 T2DM patients complicated with microcirculatory disturbance （T2DM+CM）. Each patients hemoglobin A1c （HbA1c） and homeostatic model assessment for insulin resistance （HOMA-IR） were recorded. After getting enhanced intensity （PI-BI） and regional peak time （TTP-AT） by CEUS， comparative analysis between groups was conducted. Results The levels of HbA1c and HOMA-IR in T2DM+CM group were higher than those in pure T2DM group （P<0.05）. TTP-AT in T2DM+CM group were longer than that in pure T2DM group of all muscles musculi gastrocnemii （MG）， laterale musculi gastrocnemi （LG）， soleus （SOL） and triceps surae muscles junction region） （P<0.05）. The TTP-AT of SOL was longest in both groups， followed by LG， and MG （P<0.05）. The PI-BI had no significant difference among MG， LG and SOL in pure T2DM group. The PI-BI of MG was higher than that of SOL in the T2DM+CM group （P<0.05）. TTP-AT of triceps surae muscles junction region had significant positive association with both HbA1c and HOMA-IR （P<0.05）. Conclusion The TTP-AT of triceps surae muscle measured by CEUS is a new indicator for evaluating microangiopathopathy in T2DM patients.

[Key words] Contrast-enhanced ultrasound; Type 2 diabetes mellitus; Skeletal muscle ; Microcirculation

目前，全世界有超过5亿人患有糖尿病，其中2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者约占90%，疾病晚期常导致多脏器损伤，骨骼肌也是受损的重要靶器官之一，其病理基础主要为骨骼肌微血管病变[1-3]。目前临床上主要依据实验室指标例如血糖、糖化血红蛋白（hemoglobin A1c，HbA1c）、胰岛素抵抗指数（homeostatic model assessment for insulin resistance，HOMA-IR）等来反映糖尿病骨骼肌病变的情况[4]。超声造影（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）是一项血池灌注成像技术，能实时、定量评估组织的微循环灌注情况[5-7]。既往研究中CEUS主要针对于某块肌肉的病理生理状态进行分析[8-9]。本研究将小腿三头肌作为靶器官，旨在通过CEUS评估T2DM患者小腿三头肌的微循环灌注情况，探讨CEUS在糖尿病微血管病变评估中的应用价值，以期为临床提供更直观的评估方法。

1  资料与方法

1.1  一般资料

收集2020年8月至2023年1月在温州医科大学附属第二医院内分泌科住院治疗的T2DM患者 51例，按有无合并微循环病变分为单纯T2DM组：单纯T2DM患者15例，平均年龄（57.40±9.58）岁；T2DM微循环病变组：合并微循环病变的T2DM患者36例，平均年龄（62.53±8.67）岁。

单纯T2DM组纳入标准：①临床诊断为T2DM、双下肢动脉粥样硬化斑块形成但无明显狭窄的患者；②不合并糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、糖尿病周围神经病变。T2DM微变组纳入标准：①临床诊断为T2DM、双下肢动脉粥样硬化斑块形成但无明显狭窄的患者；②至少合并一种以下病变：糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、糖尿病周围神经病变。排除标准：①对超声造影剂（声诺维）的六氟化硫成分或者其他组份过敏；②患有严重心肺系统疾病，例如急性冠状动脉综合征、心力衰竭、重度肺高压；③下肢骨折无法配合检查；④异常肥胖或小腿皮肤明显水肿。本研究经温州医科大学附属第二医院医学伦理委员会审批（伦理审批号：LCKY2020-261），所有受检者均签署知情同意书。

1.2  仪器与方法

选用Mindray Resona 7T超声诊断仪，探头选择L11-3U，配备CEUS功能。参数设置：机械指数0.08，声输出1.82%，热指数0，频率5.6MHz，动态范围115。

患者俯卧于检查床，腿自然伸直，脚悬于床外，见图1A。二维超声观察腓肠肌内侧头（musculi gastrocnemii，MG）、腓肠肌外侧头（laterale musculi gastrocnemi，LG）、比目鱼肌（soleus，SOL）的肌肉回声及纹理情况。切换至造影模式，行CEUS检查。将探头轻置于小腿三头肌外侧皮肤上，横切观察肌肉，选择小腿三头肌交界处为感兴趣区。将带有三通管的静脉留置针置入患者右手肘前静脉。往SonoVue小瓶中注入生理盐水5ml，用力振摇，至冻干粉末完全溶解，制备微泡混悬液。抽取2.4ml混悬液快速注入肘前静脉，随之用5ml生理盐水以同等速度冲管。冲管完毕的同时开始计时存储动态造影图像，最终获取180s的造影影像。随后调取已存储的造影图像进行定量分析。

在小腿三头肌交界处，以交界点为中心，选取直径为2cm的圆形感兴趣区，利用仪器内置分析软件获取交界处的造影指标数据，见图1B。然后分别在MG、LG、SOL三块肌肉中各选取一个直径为0.5cm的圆形感兴趣区，获取各肌肉的造影指标数据，见图1C。选择感兴趣区时避开大血管。造影指标包括基础强度（base intensity，BI）：造影剂未到达的基本强度；初始增强时间（arrival time，AT）：造影强度开始出现的时间点；达峰时间（time to peak，TTP）：造影強度达到峰值的时间点；峰值强度（peak intensity，PI）：造影的峰值强度；区域增强强度（enhanced intensity，PI-BI）：峰值强度与基础强度差值；区域达峰时间（regional peak time，TTP-AT）：达峰时间与初始增强时间差值，即观察区域自造影剂进入至达到峰值强度的时间。

同时记录每位患者的性别、年龄、体质量指数（body mass index，BMI），实验室指标HbA1c、HOMA-IR，及糖尿病病程、并发症情况。

1.3  统计学方法

采用SPSS22.0统计学软件对数据进行处理分析。计量资料采用S-W检验分析是否符合正态分布。对于符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，两组间比较采用成组t检验，两组间相关分析采用Pearson相关性分析。3组间比较，方差齐的采用单因素方差分析。不符合正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，两组间比较采用非参数检验Mann-Whitney U检验。计数资料以频数表示，两组间比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  一般资料分析

单纯T2DM组和T2DM微变组间患者年龄、性别、BMI、糖尿病病程的差异均无统计学意义（P>0.05），详见表1。

2.2  实验室指标比较

T2DM微变组的HbA1c、HOMA-IR均高于单纯T2DM组，差异均有统计学意义（P<0.05）。详见表2。

2.3  CEUS指标的比较

T2DM微变组MG、LG、SOL及小腿三头肌交界区的TTP-AT均长于单纯T2DM组，差异均有统计学意义（P<0.05）。两组间MG、LG、SOL及小腿三头肌交界区的PI-BI比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。

单纯T2DM组和T2DM微变组SOL的TTP-AT均长于LG，LG的TTP-AT均长于MG，差异有统计学意义（P<0.05）。单纯T2DM组MG、LG及SOL的PI-BI比较，差异无统计学意义（P>0.05）。T2DM微变组MG与SOL的PI-BI比较，差异有统计学意义（P<0.05）。MG与LG、LG与SOL的PI-BI比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。详见表3。

2.4  造影指标与实验室指标的相关性分析

小腿三头肌交界区的TTP-AT与HbA1c、HOMA-IR均存在显著的正相关关系（r=0.989，P<0.05；r=0.978，P<0.05）。小腿三头肌交界区的PI-BI与HbA1c、HOMA-IR均差异无统计学意义（r=–0.095，P>0.05；r=–0.076，P>0.05）。

3  讨论

本研究通过CEUS评估小腿三头肌的微循环灌注情况，探讨单纯糖尿病患者与糖尿病合并微循环病变患者的小腿三头肌各肌肉的CEUS指标间的差异，有助于定量评估糖尿病微血管病变情况，从而为临床诊疗提供更加直观、精确的影像学依据。

本研究发现T2DM合并微血管病变患者的HbA1c和HOMA-IR较单纯T2DM患者显著升高，这与Wang等[10]与Sartore等[11]的研究结论一致，表明HbA1c和HOMA-IR的升高与T2DM患者微血管并发症的发生密切相关。

超声造影结果分析显示T2DM合并微循环病变患者小腿三头肌的TTP-AT较单纯T2DM患者显著延长，其原因考虑与T2DM合并微循环病变患者骨骼肌微循环受损，血流阻力增加，造影剂在肌肉内的扩散变缓有关。Bohnert等[12]将糖尿病合并周围神经病变和不合并周围神经病变患者的下肢肌肉进行活检对比，从病理角度证实了T2DM合并微循环病变患者的肌肉组织呈退行性改变。既往已有研究发现T2DM合并微循环病变患者腓肠肌造影剂渡越时间明显长于单纯T2DM患者[9]。本研究创新性地采用TTP-AT代替传统的造影剂渡越时间，其优势在于检查时感兴趣的选择更为精准。传统造影剂渡越时间在计算时需要选择肌肉内小血管作为感兴趣区，而正常情况下肌肉内血管管径小、显示困难，划定感兴趣区的过程中很容易将周围的肌肉组织包括进去。本研究直接选择肌肉组织作为感兴趣区，避开了肌肉内血管，同时也较大程度减少了受检者心率、心脏泵血功能对造影结果的影响。本研究小腿三头肌的PI-BI在单纯T2DM组和T2DM微变组间差异无统计学意义（P>0.05），与既往研究发现T2DM合并腓肠肌病变患者肌肉病变区较周围正常区域的PI显著降低的结果存在出入[13]。

陈凯帆等[14]研究表明PI更能反映存在形态结构异常的病变肌肉的灌注情况。基于此，分析出现该结果的原因可能是本研究T2DM微变组选取的是合并糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、糖尿病周围神经病变的T2DM患者，尽管长病程的糖尿病会对血管内皮造成一定的影响，产生一定程度的微循环障碍，但可能尚未引起骨骼肌宏观上形态结构的变化。本研究在CEUS中并未探及明显的低灌注区，故而在造影增强强度上的变化不明显。另外，通过比较发现单纯T2DM组和T2DM微变组中SOL的TTP-AT均为最长，LG次之，MG最短。表明不管T2DM患者是否合并微血管病变，在小腿三头肌不同块肌肉采集感兴趣区，其CEUS的TTP-AT取值结果会产生较大差异。如果将CEUS应用于糖尿病患者治疗前后微循环改善情况的监测，建议每次复查选取较为固定的感兴趣区。此外，单纯T2DM组小腿三头肌各肌肉间的PI-BI差异无统计学意义（P>0.05），其原因仍考慮与PI-BI这一指标倾向于反映存在形态结构异常的病变肌肉的灌注情况有关。T2DM微变组除MG的PI-BI高于SOL以外，其余差异无统计学意义。

MG与SOL间PI-BI的差异，可能是由于两者在CEUS检查时所处位置的深度不同，且合并微循环病变的骨骼肌组织有更加明显的远场衰减效应。但由于本组样本量较小，要想得到更为可靠的结论，还需要进一步扩大样本量加以验证。鉴于肌肉不同位置及深度对造影指标的影响，本研究认为在小腿三头肌三块肌肉中可以选择MG作为最佳的造影感兴趣区。这与Edalati等[15]通过比较健康受试者和T2DM患者在休息和等距跖屈运动时小腿三头肌各肌肉的平均弥散系数、扩散特征值等参数，发现MG对糖尿病相关的微结构变化最敏感的结论是一致的。

相关性分析显示小腿三头肌TTP-AT与HbA1c和HOMA-IR之间均呈显著正相关，表明小腿三头肌TTP-AT与糖尿病患者血糖控制情况及其胰岛素抵抗状况存在一定联系。而后者又与糖尿病病情的严重程度密切相关，既往研究发现糖尿病患者的HbA1c和HOMA-IR与其血糖状态、胰岛细胞功能状态及微血管并发症都有一定相关性[16-18]。因此，小腿三头肌TTP-AT或许可以在一定程度上反映糖尿病病情的严重程度。本研究中PI-BI与HbA1c和HOMA-IR均基本不相关。尽管既往研究表明PI-BI与存在形态结构异常的病变肌肉的灌注情况有关，基于本研究结果，PI-BI指标可能并不适用于糖尿病患者疾病进展或治疗后的连续监测。

綜上所述，CEUS测定的小腿三头肌TTP-AT指标能较好地反映T2DM患者骨骼肌微循环受损情况，建议将CEUS小腿三头肌TTP-AT作为一个新的观测指标用于T2DM患者的病情评估及治疗监测。而小腿三头肌PI-BI的应用范围则相对局限。同时推荐将MG作为小腿三头肌中最佳的造影观测位置。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

[参考文献]

[1] SUN H， SAEEDI P， KARURANGA S， et al. IDF diabetes atlas： Global， regional and country-level diabetes prevalence estimates for 2021 and projections for 2045[J]. Diabetes Res Clin Pract， 2022， 183： 109–119.

[2] ZHENG Y， LEY S H， HU F B. Global aetiology and epidemiology of type 2 diabetes mellitus and its complications[J]. Nat Rev Endocrinol， 2018， 14（2）： 88–98.

[3] DSOUZA D M， AL-SAJEE D， HAWKE T J. Diabetic myopathy： impact of diabetes mellitus on skeletal muscle progenitor cells[J]. Front Physiol， 2013， 4： 379.

[4] ISHII S， NAGAI Y， SADA Y， et al. Liraglutide reduces visceral and intrahepatic fat without significant loss of muscle mass in obese patients with type 2 diabetes： A prospective case series[J]. J Clin Med Res， 2019， 11（3）： 219–224.

[5] COTTER B， RAISINGHANI A， DEMARIA A N. Established and emerging roles for ultrasound enhancing agents （contrast echocardiography）[J]. Clin Cardiol， 2022， 45（11）： 1114–1122.

[6] SELBY N M， WILLIAMS J P， PHILLIPS B E. Application of dynamic contrast enhanced ultrasound in the assessment of kidney diseases[J]. Curr Opin Nephrol Hypertens， 2021， 30（1）： 138–143.

[7] BARR R G， HUANG P， LUO Y， et al. Contrast- enhanced ultrasound imaging of the liver： a review of the clinical evidence for SonoVue and Sonazoid[J]. Abdom Radiol （NY）， 2020， 45（11）： 3779–3788.

[8] CHEN L L， ZHAI J X， KANG J， et al. Utility of contrast-enhanced ultrasound for the assessment of skeletal muscle perfusion in diabetes mellitus： A Meta-analysis[J]. Med Sci Monit， 2019， 25： 4535–4543.

[9] XU Z H， CHEN J H， HUANG F B， et al. Evaluation of skeletal muscle microcirculation and reserve function of the type 2 diabetes with contrast-enhanced ultrasonography[J]. Ultrasound Q， 2020， 36（1）： 38–42.

[10] WANG L K， WANG H， WU X L， et al. Relationships among resistin， adiponectin， and leptin and microvascular complications in patients with type 2 diabetes mellitus[J]. J Int Med Res， 2020， 48（4）： 300060519870407.

[11] SARTORE G， RAGAZZI E， CAPRINO R， et al. Long-term HbA1c variability and macro-/micro-vascular complications in type 2 diabetes mellitus： A Meta-analysis update[J]. Acta Diabetol， 2023， 60（6）： 721–738.

[12] BOHNERT K L， HASTINGS M K， SINACORE D R， et al. Skeletal muscle regeneration in advanced diabetic peripheral neuropathy[J]. Foot Ankle Int， 2020， 41（5）： 536–548.

[13] 周長江， 吴桂花， 赵浩， 等 超声造影与高频超声评估2型糖尿病患者腓肠肌肌病的应用比较[J]. 国际内分泌代谢杂志， 2021， 41（6）： 612–616.

[14] 陈凯帆， 林佳钏， 王平. 超声造影研究2型糖尿病骨骼肌微循环进展[J]. 中国介入影像与治疗学， 2022， 19（10）： 661–664.

[15] EDALATI M， HASTINGS M K， SORENSEN C J， et al. Diffusion tensor imaging of the calf muscles in subjects with and without diabetes mellitus[J]. J Magn Reson Imaging， 2019， 49（5）： 1285–1295.

[16] 马良桂， 张惠莉. 糖化血红蛋白的临床应用进展[J]. 世界最新医学信息文摘， 2019， 19（66）： 63–64.

[17] WANG M， HNG T M. HbA1c： More than just a number[J]. Aust J Gen Pract， 2021， 50（9）： 628–632.

[18] KHALILI D， KHAYAMZADEH M， KOHANSAL K， et al. Are HOMA-IR and HOMA-B good predictors for diabetes and pre-diabetes subtypes？[J]. BMC Endocr Disord， 2023， 23（1）： 39.

（收稿日期：2023–04–04）

（修回日期：2023–11–23）