青岛大学附属医院心脏超声科，山东 青岛

收稿日期：2023年11月11日；录用日期：2023年12月4日；发布日期：2023年12月11日

摘要

目的：应用三维斑点追踪成像(3D-STI)评价2型糖尿病(T2DM)患者左心室三维应变，并讨论其与糖化血红蛋白(HbA1c)的关系。方法：收集临床诊断为T2DM的患者51例，分为无微血管病变组(DM1组) 21例、合并微血管病变组(DM2组) 30例，同时选取25例健康志愿者作为正常对照组，应用二维超声心动图测量左心房前后径(LAD)、左心室舒张末期内径(LVDd)、左心室收缩末期内径(LVDs)、室间隔厚度(IVST)、左心室后壁厚度(LVPWT)、二尖瓣口舒张早期峰值流速(E)、二尖瓣口舒张晚期峰值速度(A)、二尖瓣环舒张早期峰值速度(e’)、左室射血分数(2D-LVEF)。应用3D-STI采集心尖全容积图像获得左心室整体长轴应变(GLS)、左心室整体轴向应变(GCS)、左心室整体径向应变(GRS)、左心室射血分数(3D-LVEF)及左心室质量(LVM)等参数，比较各指标组间差异，分析其与HbA1c的相关性。结果：IVST、E/A、e’、E/e’这4个指标在3组间差异有统计学意义(P < 0.001)，LVPWT在3组间差异有统计学意义(P < 0.05)；在组间两两比较中，IVST、LVPWT、E/A、e’、E/e’在DM2组与对照组、DM2组与DM1组间差异有统计学意义；与对照组相比，DM2组的IVST、LVPWT、E/e’增大，e’、E/A减小；与DM1组相比，DM2组的IVST、LVPWT、E/e’增大，e’、E/A减小。GCS、GLS、GRS、LVM、3D-LVEF这5个参数在3组间差异有统计学意义(P < 0.001)，组间两两比较中，GCS、GLS、GRS、LVM、3D-LVEF在DM1组与对照组、DM2组与对照组、DM2组与DM1组的组间差异有统计学意义：与对照组相比，DM1组、DM2组的GCS、GLS、LVM增大，GRS、3D-LVEF减小；与DM1组相比，DM2组的GCS、GLS、LVM增大，GRS、3D-LVEF减小。相关性分析显示，HbA1c与GCS、GLS、GRS、LVM、3D-LVEF均成负相关(r = −0.637、−0.562、−0.515、−0.606、−0.598，P < 0.001)。结论：T2DM患者左心室收缩与舒张功能均受损，其中，3D-STI指标组间差异更为显著，3D-STI可精准评估二型糖尿病患者左心功能状态，为临床及时防治T2DM患者心功能损害的发展提供有效依据。

关键词

2型糖尿病，微血管病变，三维斑点追踪成像，左心室

Evaluation of Left Ventricular Function in Diabetes Patients with Microvascular Disease by Three-Dimensional Speckle Tracking Imaging

Qing Zhou, Xiangqin He, Jianmin Ma, Ruicong Sun, Zhirong Jiang^*

Department of Cardiac Ultrasound, The Affiliated Hospital of Qingdao University, Qingdao Shandong

Received: Nov. 11^th, 2023; accepted: Dec. 4^th, 2023; published: Dec. 11^th, 2023

ABSTRACT

Objective: To evaluate the three-dimensional strain of the left ventricle in patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM) by three-dimensional speckle tracking imaging (3D-STI), and discuss the relationship between the three-dimensional strain and HbA1c. Method: A total of 51 patients who were clinically confirmed T2DM were collected and divided into a group of 21 patients without microvascular disease (DM1 group) and a group of 30 patients with microvascular disease (DM2 group), and 25 healthy volunteers were selected as the control group at the same time. Two-dimensional echocardiography was applied to measure the left atrial anteroposterior diameter (LAD), left ventricular end diastolic diameter (LVDd), left ventricular end systolic diameter (LVDs), and interventricular septal thickness (IVST), left ventricular posterior wall thickness (LVPWT), early peak diastolic flow rate (E), late peak diastolic flow rate (A), early peak diastolic velocity (e’) and left ventricular ejection fraction (2D-LVEF). 3D-STI was applied to collect apical full volume images, parameters including left ventricular global long axis strain (GLS), left ventricular global axial strain (GCS), left ventricular global radial strain (GRS), left ventricular ejection fraction (3D-LVEF), and left ventricular mass (LVM) in order to access the differences between 3 groups of these parameters and explore their correlation with HbA1c. Result: The four parameters of IVST, E/A, e’, and E/e’ showed statistically significant differences among the three groups (P < 0.001), while LVPWT showed statistically significant differences among the three groups (P < 0.05). In pairwise comparisons between groups, there were statistically significant differences in IVST, LVPWT, E/A, e’, E/e’ between the DM2 group and the control group, as well as between the DM2 group and the DM1 group; Compared with the control group, the IVST, LVPWT, and E/e’ of the DM2 group increased, while e’ and E/A decreased; Compared with the DM1 group, the IVST, LVPWT, and E/e’ of the DM2 group increased, while e’ and E/A decreased. The five parameters GCS, GLS, GRS, LVM and 3D-LVEF showed statistically significant differences among the three groups (P < 0.001). In pairwise comparisons between the groups, GCS, GLS, GRS, LVM and 3D-LVEF showed statistically significant differences between the DM1 group and the control group, DM2 group and the control group, and DM2 group and DM1 group: compared with the control group, the GCS, GLS and LVM of the DM1 and DM2 groups increased, while the GRS and 3D-LVEF of the DM1 and DM2 groups decreased; Compared with the DM1 group, the GCS, GLS and LVM of the DM2 group increased, while the GRS and 3D-LVEF of the DM2 group decreased. Correlation analysis showed that HbA1c was negatively correlated with GCS, GLS, GRS, LVM, and 3D-LVEF (r = −0.637, −0.562, −0.515, −0.606, −0.598, P < 0.001). Conclusion: The left ventricular systolic and diastolic functions of T2DM patients were impaired, among which, the differences between 3D-STI parameters were more significant. 3D-STI can accurately assess the left ventricular function status of type II diabetes patients, so as to prevent and treat the heart function damage of T2DM patients timely.

Keywords:Type 2 Diabetes, Microvascular Disease, Three-Dimensional Speckle Tracking Imaging, Left Ventricle

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1. 引言

糖尿病可引起全身多系统、多器官的病变，其中以心血管慢性并发症最为严重，是2型糖尿病患者最主要的死亡原因 [1] 。常规二维超声检查并不能早期地反映2型糖尿病患者的心功能损害情况。本研究运用三维斑点追踪技术(three-dimensional speckle tracking imaging, 3D-STI)对T2DM患者的左心室功能进行评价，并探讨其与糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin, HbA1c)之间的关系。

2. 资料与方法

2.1. 研究对象

选取2023年1月~2023年7月于青岛大学附属医院(以下简称“我院”)经临床确诊的51例2型糖尿病患者，糖尿病诊断标准参考《中国2型糖尿病防治指南2020年版》 [2] ，空腹血浆葡萄糖 ≥ 7.0 mmol/L 或口服葡萄糖耐量试验2 h血浆葡萄糖 ≥ 11.1 mmol/L。排除标准：超声心动图图像质量不佳；射血分数(LVEF) < 55%；高血压；严重心律失常及植入起搏器；先天性心脏病；瓣膜病；心肌病；冠状动脉粥样硬化性心脏病；中至重度瓣膜关闭不全；肝肾功能不全者。依据是否合并微血管病变分为单纯T2DM组(DM1组) 21例，男11例，女10例，年龄43~62岁，平均(54.6 ± 5.1)岁、T2DM合并微血管病变组(DM2组) 30例，男14例，女16例，年龄45~62岁，平均(54.9 ± 5.4)岁。微血管病变包括：① 糖尿病周围神经病变；② 糖尿病肾病；③ 糖尿病视网膜病变。符合上述任意一条即可诊断为合并微血管病变。另选取同期于我院就诊，与病例组性别、年龄相匹配的健康志愿者25例，其中男12例，女13例，年龄41~65岁，平均(52.7 ± 5.2)岁，均无肾脏、心血管、内分泌及代谢性疾病，体格检查、X线、超声心动图均无异常。收集以上患者的临床资料，包括年龄、性别、身高、体重、体重指数(body mass index, BMI)、BSA、血压(收缩压、舒张压)、心率、糖化血红蛋白(HbA1c)。本研究已获得青岛大学附属医院伦理委员批准(审批号：QYFY WZLL 28113)，所有受试者均已签署知情同意书。

2.2. 仪器与方法

应用Philips EPIQ 7C超声诊断仪，嘱患者左侧卧位，平静呼吸，连接三导联心电图。采用S5-1探头采集常规二维图像，测量左心室舒张末期内径(LVDd)、左心室收缩末期内径(LVDs)、舒张末期容积(LVEDV)、收缩末期容积(LVESV)、舒张末期室间隔厚度(IVST)、舒张末期左心室后壁厚度(LVPWT)，频谱多普勒测量二尖瓣口舒张早期峰值流速(early peak diastolic flow rate, E)、二尖瓣口舒张晚期峰值速度(late peak diastolic flow rate, A)，计算E/A，组织多普勒测量二尖瓣环舒张早期峰值速度(early peak diastolic velocity, e’)，计算E/e’，应用Simpson法测得左心室射血分数(2D-LVEF)。切换三维探头X5-1，在心尖四腔心切面将图像调整至合适清晰度，启动三维模式，调节至4个心动周期，采集标准左心室三维全容积图像。将图像导入Tomtec工作站进行脱机分析，描记左心室心内膜及心外膜曲线，获取左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, 3D-LVEF)，测量左心室舒张末期心肌质量(left ventricular end-diastolic mass, LVM)、左心室整体径向应变(global radial strain, GRS)、左心室整体纵向应变(global longitudinal strain, GLS)、左心室整体圆周应变(global circumferential strain, GCS)、左心室时间–容积曲线以及17节段牛眼图。

2.3. 统计学方法

采用SPSS26.0软件进行数据分析，所有计量资料均进行正态检验，正态分布的计量资料均以平均数± 标准差( $\bar{x}\pm \text{s}$ )来表示，偏态分布的计量资料均以中位数(P25~P75)来表示，计数资料以例数(%)表示。计量资料组间比较采用方差分析或秩和检验，组间两两比较采用Bonferroni法；计数资料组间比较采用c²检验。对于呈正态分布的资料，采用Pearson相关分析获得其与HbA1c的关系；对于偏态分布的资料，采用Spearman相关分析获得其与HbA1c的关系。P < 0.05视作差异有统计学意义。

3. 结果

3.1. 一般资料

3组间年龄、性别、身高、BSA、收缩压、心率等一般资料差异均无统计学意义(均P > 0.05)；与对照组相比，DM1组、DM2组的体重有统计学差异(P < 0.05)；与对照组相比，DM2组的舒张压具有统计学意义(P < 0.001)，与DM1组相比，DM2组的舒张压具有统计学意义(P < 0.001)；DM1组、DM2组的BMI、HbA1c与对照组相比，均有统计学意义(P < 0.001)，见表1。

表1. 3组一般临床资料对比

与对照组相比，^aP < 0.001；与DM1组相比，^bP < 0.001。

3.2. 常规超声指标

IVST、E/A、e’、E/e’这4个指标在3组间差异有统计学意义(P < 0.001)，LVPWT在3组间差异有统计学意义(P < 0.05)；在组间两两比较中，IVST、LVPWT、E/A、e’、E/e’在DM2组与对照组、DM2组与DM1组间差异有统计学意义；与对照组相比，DM2组的IVST、LVPWT、E/e’增大，e’、E/A减小；与DM1组相比，DM2组的IVST、LVPWT、E/e’增大，e’、E/A减小，见表2。

表2. 3组间超声心动图左心室容积及功能参数比较

与对照组相比，^aP < 0.001；与DM1组相比，^bP < 0.001。

3.3. 3D-STI参数

GCS、GLS、GRS、LVM、3D-LVEF这5个参数在3组间差异有统计学意义(P < 0.001)，在组间两两比较中，GCS、GLS、GRS、LVM、3D-LVEF在DM1组与对照组、DM2组与对照组、DM2组与DM1组的组间差异有统计学意义：与对照组相比，DM1组、DM2组的GCS、GLS、LVM增大，GRS、3D-LVEF减小；与DM1组相比，DM2组的GCS、GLS、LVM增大，GRS、3D-LVEF减小，见表3、图1、图2、图3。

表3. 各组3D-STI参数比较

与对照组相比，^aP < 0.001；与DM1组相比，^bP < 0.001。

图1. 对照组患者左心室应变参数及应变曲线图。(A) GCS (B) GLS (C) GRS

图2. DM1组患者左心室应变参数及应变曲线图。(A) GCS (B) GLS (C) GRS

图3. DM2组的左心室三维应变曲线。(A) GCS (B) GLS (C) GRS

3.4. 三组受检者3D-STI参数与HbA1c的相关性分析

相关性分析结果显示，HbA1c与GCS、GLS、GRS、LVM、3D-LVEF均成负相关(r = −0.637、−0.562、−0.515、−0.606、−0.598，P < 0.001)，见表4。

表4. T2DM组左室整体收缩功能各指标与HbA1c的相关性分析

与对照组相比，^aP < 0.001；与DM1组相比，^bP < 0.001。

4. 讨论

糖尿病是内分泌系统的常见病，发病率逐年上升，并且有年轻化的趋势，故而不能小觑糖尿病对人体产生的危害。如果高血糖不能得到有效、及时的控制，患者很有可能会并发全身多系统的疾病。1972年，Rubler等 [3] 尸检了4例死于充血性心力衰竭和心律失常的糖尿病患者，观察到心肌内小血管狭窄、心室壁及小血管管壁增厚，管腔狭窄，间质呈弥漫性纤维化，考虑为某种未知的特异性心肌病。随着研究的深入，Hamby等 [4] 证实糖尿病性心肌病的存在。有研究表明 [5] ，T2DM的发生，可导致冠心病、高血压的发病率随之增加，从而导致更为严重的冠脉病变。从预后的角度来看，心力衰竭是糖尿病患者最为严重的并发症之一 [6] 。因此，在心血管系统出现明显症状之前，及时、有效对糖尿病患者的心功能进行评估就具有重要意义。研究表明，T2DM引起的心脏病变早期表现为舒张功能障碍 [7] ，如果不能得到及时、有效的干预，将严重影响T2DM患者的远期生存 [8] [9] [10] 。常规二维超声心动图可利用E/A、E/e’、LVEF等评估左心室功能，但易存在误差，不能完全反映患者的左心室功能改变，而应用3D-STI则可以更为精确、真实地评估患者左心室功能。本研究中，舒张功能评价指标E/A、e’、E/e’在T2DM合并微血管病变组和对照组间、T2DM合并微血管病变组和单纯T2DM组间差异有均统计学意义，但E/A、e’、E/e’在单纯T2DM组和对照组间差异无统计学意义，2D-LVEF作为常规用来评价左心室收缩功能的指标，并不能准确、有效地反映单纯T2DM患者的左心室收缩功能的降低程度 [11] [12] ，也并不能准确、有效地反映左心室局部室壁收缩功能的受损情况 [13] 。此外，本研究中单纯T2DM组、T2DM合并微血管病变组、对照组常规超声心动图参数LVEDD、LVESD、LVEDV、LVESV、2D-LVEF比较，差异均无统计学意义，说明常规超声心动图并不能准确评估T2DM患者心功能的早期改变。故笔者认为E/A、e’、E/e’在早期T2DM患者的诊断及中不敏感。

HbA1c的合成过程仅与血糖有关，可以反映机体检测前2~3个月的血糖水平，具有高敏、稳定等特点 [14] [15] ，被认为是反映血糖控制情况的金标准。如果T2DM患者能尽早达到目标HbA1c，出现微血管病变并发症的风险也会有所降低 [16] 。本研究的结果表明，合并微血管病变的T2DM患者的HbA1c水平高于单纯T2DM患者，这与之前的研究结果一致 [17] [18] [19] 。血红蛋白糖化后携氧能力下降，导致机体末梢组织缺氧，故而推测HbA1c在糖尿病微血管病变的发生、发展中可能起到一定作用 [20] [21] 。且HbA1c水平与左心室舒张功能受损有关 [22] 。本研究结果显示HbA1c与GCS、GLS、GRS、LVM、3D-LVEF等呈负相关，说明随着HbA1c升高，T2DM患者糖尿病心肌病变的严重程度也随之加剧 [23] ，心肌收缩功能受损程度逐渐加重 [24] 。

高血糖会对心肌细胞造成持续性损伤 [25] [26] ；氧化应激、炎症、以及晚期糖化终产物的形成 [27] [28] [29] [30] 都可以影响心肌细胞的代谢及功能。病程增加也会导致心肌细胞代谢异常，心肌组织发生微血管病变，最终导致糖尿病心肌病，左心室收缩功能进行性减低，逐渐发展为心力衰竭 [31] [32] 。

本研究存在一定局限性：1. 作为回顾性研究，本研究样本量较少，后期需要加大样本量进行进一步研究。2. 三维斑点追踪成像对心内膜、心外膜的边界清晰度要求较高，手动调节得到的测量值会产生一定的误差，3. 由于手动调节心外膜、心内膜，所以得到的结果具有一定的主观性。

5. 结论

综上，糖尿病患者左心室收缩及舒张功能受损，3D-STI指标有助于评估糖尿病患者心功能情况并及时干预，更敏感、有效地评价心肌早期改变，防治心功能损害的发生或进一步发展，且3D-STI参数与HbA1c成负相关关系。

文章引用

周 青,何香芹,马建敏,孙瑞聪,姜志荣. 三维斑点追踪技术评价糖尿病微血管病变患者的左心室功能
Evaluation of Left Ventricular Function in Diabetes Patients with Microvascular Disease by Three-Dimensional Speckle Tracking Imaging[J]. 临床医学进展, 2023, 13(12): 18908-18916. https://doi.org/10.12677/ACM.2023.13122660

参考文献