吳　昊，高子晴，唐麗萍，伍建林

(1.大連大學(xué) 臨床學(xué)院，遼寧 大連 116622；2.大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像部, 遼寧 大連 116001)

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心臟磁共振評估2型糖尿病患者左心室整體功能及其與臨床指標相關(guān)性研究

吳昊1,2，高子晴2，唐麗萍1,2，伍建林2

(1.大連大學(xué) 臨床學(xué)院，遼寧 大連 116622；2.大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像部, 遼寧 大連 116001)

[摘要]目的探討心臟磁共振(CMR)對2型糖尿病患者左心室整體功能評價的臨床應(yīng)用價值。方法應(yīng)用心臟磁共振真實穩(wěn)定進動序列(True SSFP)對 23例2型糖尿病患者進行掃描，并通過磁共振電影技術(shù)獲得心臟位置、形態(tài)及瓣膜運動等情況，同時選取25例健康志愿者作對照。采用Argus心功能處理軟件自動描繪左室從心底至心尖范圍的心肌內(nèi)、外膜輪廓，并對其進行測量及運算得出左室整體收縮及舒張功能指標。隨后觀察其與心率、收縮壓、舒張壓、HBA1C、BMI之間的相關(guān)性。結(jié)果舒張末期質(zhì)量指數(shù)(EDMI)糖尿病組(28.10±12.72)kg/m2小于對照組(35.64±11.01)kg/m2，差異有顯著性意義(P<0.01)；高峰充盈率(PFR)糖尿病組(283.55±64.35)小于對照組(349.79±66.92)，差異有顯著性意義(P<0.01)；高峰充盈時間(TPFR)糖尿病組 (227.42±103.80)ms大于對照組(159.21±27.36)ms，差異有顯著性意義(P<0.05)。相關(guān)性分析顯示：PFR與體重指數(shù)(BMI)呈負相關(guān)(r=-0.695，P=0.026)；PFR與糖化血紅蛋白(HBA1C)呈負相關(guān)(r=-0.528，P=0.006)；PFR與低密度脂蛋白(LDL)呈負相關(guān)(r=-0.755，P=0.007)。結(jié)論CMR能夠準確評價2型糖尿病患者的左心室整體功能改變情況，主要表現(xiàn)為舒張功能障礙早于收縮功能障礙，且BMI、HBA1C及LDL增高均可影響2型糖尿病患者左心室舒張功能。

[關(guān)鍵詞]心臟磁共振成像；2型糖尿??；左心室整體功能

[引用本文]吳昊，高子晴，唐麗萍，等.心臟磁共振評估2型糖尿病患者左心室整體功能及其與臨床指標相關(guān)性研究[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016,38(2)：134-138.

糖尿病(diabetes mellitus，DM)的發(fā)病率已從1980年的0.68%，上升到2010年的9.7%[1]。而DM合并心血管事件是其死亡的首要因素，約占70%。流行病學(xué)研究表明，DM患者心血管疾病的發(fā)病率較非糖尿病患者高2～4倍[2]。左心室重構(gòu)是2型DM患者心臟結(jié)構(gòu)早期改變主要表現(xiàn)。雖然超聲、CT及磁共振成像等影像學(xué)方法均可以評價DM左心室(left ventricle, LV)功能情況，但心臟磁共振(cardiac magnetic resonance, CMR)檢查因其安全無創(chuàng)、無電離輻射、空間、時間分辨率高及可重復(fù)性好等特點近年來發(fā)展迅速，明顯優(yōu)于超聲等其他影像學(xué)檢查[3]，是目前公認的測定左心室功能的“金標準”[4]。但國內(nèi)鮮見應(yīng)用CMR對2型DM的LV整體功能與臨床對照研究的報道。本研究旨在探討CMR對2型DM的LV整體功能評估的應(yīng)用價值及其與臨床指標的相關(guān)性。

1資料與方法

1.1一般資料

連續(xù)選取大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院2013年10月至2015年9月入院的2型DM患者及同期健康志愿者共48例。糖尿病組(DM組)：依據(jù)2007年美國糖尿病協(xié)會(American Diabetes Association, ADA)的2型糖尿病診斷標準[5]，經(jīng)過臨床確診2型DM患者23例，其中男性13例，女性10例，年齡28～78歲，平均(52.78±9.64)歲，病程6個月至20年；平均病程(13.36±7.24)年。收集的臨床指標包括：心率、收縮壓、舒張壓、糖化血紅蛋白(HBA1C)、體重指數(shù)(BMI)、低密度脂蛋白(LDL)等。對照組：健康志愿者25例，男性13例，女性12例，年齡42～67歲，平均(55.63±6.48)歲。兩組年齡、性別、身高、體重、體重指數(shù)(BMI)、體表面積(BSA)及心率比較差異均無顯著性意義(P>0.05)；而HBA1C、LDL兩指標在 DM組均小于對照組，差異有顯著性意義(P<0.001)。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會批準且簽署知情同意書。見表1。

表1　DM組與對照組一般臨床資料對比

BSA(m2)=0.0061×身高(cm)+0.0128×體重(kg)-0.1529;BMI(kg/m2)=體重(kg)/身高2(cm)

1.2納入及排除標準

納入標準：(1)糖尿病組均無明顯臨床心功能不全表現(xiàn)，均正在進行口服降糖藥和/或注射胰島素治療；(2)正常對照組選取無糖尿病及心血管家族史，且心電圖、超聲心動圖等檢查的指標均正常者；(3)對此研究表示理解和支持，同意配合檢查且無禁忌證者。

排除標準： (1)既往心肌炎、原發(fā)性心肌病、冠心病患者；(2)高血壓患者；(3)心律失?；颊?；(4)風(fēng)濕性瓣膜病患者；(5)腎功能不全者；(6)MRI圖像質(zhì)量差不能用于評價者；(7)幽閉恐懼癥患者；(8)有金屬內(nèi)置物患者，如心臟起搏器、動脈瘤夾、動脈支架植入等。

1.2實驗方法

1.2.1掃描設(shè)備

采用德國Siemens Verio 3.0T磁共振掃描儀，8通道心臟線圈，最大梯度場強40 mT/m，最大梯度切換率200 mT·m-1·s-1。心電門控采用MR兼容的無線矢量心電門控板。掃描前對所有入選者進行充分的屏氣訓(xùn)練[6]，使其每次掃描時心臟處于相對固定的位置，以提高掃描效率，獲得真實而高質(zhì)量的圖像[7]。在屏氣狀態(tài)采用回顧性心電門控真實穩(wěn)定進動序列(true fast imaging with steady-state free-procession, True SSFP)從心底至心尖逐層掃描，連續(xù)采集左心室短軸位多層電影圖像，每心動周期采集25幀圖像?？偛杉瘯r間25～30 min。采集參數(shù)：TR 48.00 ms，TE 1.50 ms，反轉(zhuǎn)角15°，F(xiàn)OV 340 mm×340 mm，矩陣257×192，層厚8 mm。

1.2.2左心室圖像處理及整體功能分析

所有短軸位電影序列均采用Argus軟件分析(Syngo MMWP VE30A workstation,Siemens,德國)。選取左心室基底部、正中部及心尖部三層短軸位圖像[8]，選入層面自動勾畫出心內(nèi)膜與心外膜范圍(圖1)。由兩名熟練操作軟件的放射科醫(yī)師分別進行兩次手工調(diào)整，使其更加精確，可將乳頭肌算入血池內(nèi)。軟件自動確認收縮末期及舒張末期，生成左心室舒張末容積和收縮末容積，進而測量并計算出左心室整體收縮功能指標[9]：舒張末期容積(end diastole volume,EDV)、收縮末期容積(end systole volume,ESV)、每搏輸出量(stroke volume,SV)、心輸出量(cardiac output,CO)、射血分數(shù)(eject fraction,EF)。以上指標的絕對值經(jīng)過體表面積(BSA)校正，即左心室整體功能參數(shù)絕對值/BSA分別得出舒張末期容積指數(shù)(end diastole volume index,EDVI)、收縮末期容積指數(shù)(end systole volume index,ESVI)、每搏輸出量指數(shù)(stroke volume index,SVI)、心臟指數(shù)(cardiac index,CI)、舒張末期質(zhì)量指數(shù)(end diastole mass index,EDMI)。以及左心室整體舒張功能指標：高峰射血率(peak ejecting rate，PER)、高峰射血時間(time of peak ejecting rate,TPER)、高峰充盈率(peak filling rate，PFR)和高峰充盈時間(time of peak filling rate,TPFR)參數(shù)，并自動生成出左室舒張末期心室壁厚度“牛眼圖”。見圖2。

圖1　Argus心功能處理軟件工作界面Fig 1 Argus heart function processing software working interface

圖2　左心室舒張末期心室壁厚度“牛眼圖”Fig 2 Bulls-Eye map of left ventricular end-diastolic ventricular wall thickness

1.3統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 19.0分析軟件，所測連續(xù)變量表示為均數(shù)±標準差。采用獨立樣本t檢驗比較DM組與對照組左心室整體功能參數(shù)，并應(yīng)用Pearson相關(guān)分析法檢驗DM患者左心室整體心功能參數(shù)與心率、收縮壓、舒張壓、HBA1C、BMI之間是否存在相關(guān)性。P< 0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1DM組與對照組左心室整體功能比較

DM組EDMI、PFR和TPER與對照組比較,差異均有顯著性意義(P<0.05)。見表2。

表2　DM組與對照組左室心功能指標對比

2.2DM組左心室PFR與臨床指標的相關(guān)性

Pearson相關(guān)性分析顯示：PFR與HBA1C、BMI及LDL均呈負相關(guān)。見表3。

表3　PFR與糖尿病組患者各臨床指標的相關(guān)性分析

3討論

3.12型DM左心室整體功能改變及CMR診斷價值

1974年Robert等[10]研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者心肌細胞出現(xiàn)不同于缺血性心臟病患者心肌細胞的特異性損傷。近年來研究認為，該種損傷系心肌細胞的原發(fā)性損傷致左心室肥厚、舒張期及(或)收縮期功能障礙導(dǎo)致的充血性心力衰竭[11]。因此，糖尿病心肌損傷被定義為糖尿病引起的心臟微血管病變和心肌代謝紊亂所致心肌廣泛的局灶性壞死[11]。臨床上無心臟病證據(jù)的2型DM患者首先出現(xiàn)左心室舒張功能減低以及內(nèi)皮功能障礙，其機制可能為早期DM 患者胰島素缺乏，葡萄糖利用率減低，糖異生作用相應(yīng)加強，導(dǎo)致脂肪酸氧化增加，其代謝產(chǎn)物對鈣離子調(diào)節(jié)酶的攝取下降，肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣的轉(zhuǎn)運發(fā)生異常，鈣離子和鈉離子的濃度升高，最終導(dǎo)致心室壁的硬度增大[12-13]。本文的研究亦發(fā)現(xiàn)2型DM患者出現(xiàn)代表左心舒張功能的PFR及TPFR水平下降(P<0.01)，但兩組之間的左心室整體收縮功能差異無顯著性意義(P>0.05)，這與之前文獻報道結(jié)果相似[14]。以上結(jié)果表明糖尿病患者首先引起左心舒張功能的改變，因此是導(dǎo)致左心室舒張功能下降重要臨床影響因素。目前2型糖尿病左心室功能改變相關(guān)研究大多應(yīng)用超聲檢查手段[15-16]，筆者應(yīng)用CMR動態(tài)監(jiān)測與評估左心室功能改變情況，其優(yōu)勢在于應(yīng)用True SSFP序列，一次屏氣即可采集完整的心動周期(25～50幅圖像)，較傳統(tǒng)的Turbo FISP序列在對比度、信噪比以及時間分辨率方面更加優(yōu)越，從而在形態(tài)學(xué)及定量指標上更早發(fā)現(xiàn)異常；其次Argus心功能后處理軟件可以多層面、多角度對心臟結(jié)構(gòu)進行勾畫與測量，自動得出相應(yīng)心功能指標，其結(jié)果較超聲與CT等檢查更加客觀與準確。因此，利用CMR方法檢測左室整體功能指標，尤其對2型DM患者左心功能損傷的評估具有重要的臨床價值。

3.2左心室舒張功能與臨床相應(yīng)指標相關(guān)性

本研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者PFR、TPFR、EDMI均較健康成人不同程度減低(P<0.05)，其中PFR主要反映左心房室間的壓力梯度，受左心室負荷狀態(tài)和順應(yīng)性影響，是目前反映左室舒張功能情況的主要指標，其評價作用更加敏感與可靠[17]。經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，PFR與BMI、HBA1C、LDL等臨床指標均具有明顯的相關(guān)性(P<0.05)。國外Iribarren等[18]研究證明心臟舒張功能受損的嚴重程度與HBA1C水平有關(guān)，本研究結(jié)果亦發(fā)現(xiàn)二者之間具有顯著負相關(guān)性(r=-0.528，P<0.05)，說明隨著HBA1C的增高，左心舒張功能指標PFR降低，其可能機制是血管內(nèi)皮因子與膠原大分子物質(zhì)結(jié)合，加劇成纖維細胞因子的釋放，增加心肌細胞發(fā)生炎癥反應(yīng)的機率，進而導(dǎo)致心肌彌漫性纖維化；當左心房室間壓力梯度、左心室負荷以及左心室順應(yīng)性下降時，PFR是早期發(fā)現(xiàn)和反映其降低程度的主要量化指標。故可以通過測定心臟舒張功能指標PFR反映2型DM患者HBA1C的控制情況，對臨床血糖控制及對癥治療具有重要的指導(dǎo)作用。隨診生活水平的提高，合并肥胖的糖尿病患者越來越多，并且肥胖也是導(dǎo)致心血管疾病風(fēng)險的獨立因素[19]。BMI是衡量及評判人體肥胖程度常用指標之一，本研究發(fā)現(xiàn)其與PFR呈顯著負相關(guān)(r=-0.695，P<0.05)，與佟欣等[20]的研究結(jié)果相符。本研究中，DM組LDL水平較對照組顯著升高(P<0.001)，可能與長期高血糖狀態(tài)導(dǎo)致血液循環(huán)中LDL的非酶促糖基化，使單核巨噬細胞在血管壁沉積并轉(zhuǎn)變成泡沫細胞，損傷血管內(nèi)皮細胞功能和血小板異常所致[21-22]。本研究中顯示LDL與PFR呈負相關(guān)(r=-0.755 ,P<0.05)，說明左心舒張功能隨LDL水平的升高而降低，可能與血漿中高濃度LDL氧化和/或糖化對血管內(nèi)皮細胞造成持續(xù)性損傷有關(guān)，該指標有助于指導(dǎo)臨床治療和評估病情。

盡管CMR被認為是評價心功能的“金標準”，但其應(yīng)用普及率遠不如心臟超聲檢查。本研究不足之處，一是未能進行兩者之間的比較，兩種方法在評價2型DM患者左心臟功能方面優(yōu)劣尚有待于進一步深入研究；二是本組病例均經(jīng)過臨床治療，如果增加非治療對照組的患者則更加具有說服力；三是本研究的樣本量還較少，將在后續(xù)的研究中進一步補充和完善?？傊?，本研究利用臨床型3.0T MRI對2型DM患者左心臟功能進行定量評估證明是行之有效的，并發(fā)現(xiàn)其左心舒張功能障礙早于收縮功能，BMI、HBA1C及LDL是影響左心室舒張功能重要因素。該技術(shù)有望成為臨床上早期評估2型DM患者左室功能的理想方法。

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Evaluation of left ventricular global function in patients with type 2 diabetes mellitus by cardiac magnetic resonance imaging and correlation with clinical parameters

WU Hao1,2,GAO Zi-qing2,TANG Li-ping1,2，WU Jian-lin2

(1.ClinicalDepartment,DalianUniversity,Dalian116622,China; 2.DepartmentofRadiology,AffiliatedZhongshanHospitalofDalianUniversity,Dalian116001,China)

[Abstract]Objective To evaluate left ventricular global function in patients with type 2 diabetes by cardiac magnetic resonance imaging(CMR) and analyze its correlation with clinical indicators. Methods Cardiac magnetic resonance imaging true and steady-state free-precession (True SSFP) was performed on 23 cases of type 2 diabetic patients (10 males, 13 females, mean age (52.78±9.64) years, mean duration (13.36±7.24) years, according with American Diabetes Association and the American Diabetes Association (2007, ADA) of type 2 diabetes diagnostic criteria) and 25 cases of normal volunteers (13 males, 12 females). The average age was (55.63±6.48) years. Cine magnetic resonance technique was used to obtain heart position, valve movement and so on. After the scan, the Argus software was used to automatic described the left ventricular endocardium and epicardium, and the left ventricular systolic function and diastolic function were measured. The correlation of heart rate, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, BMI and HBA1C was analyzed in the patients with diabetes mellitus. SPSS 19.0 analysis software was used for statistical analysis, the difference was statistically significant with P< 0.05. Results End diastolic mass index (EDMI) in diabetes group (28.10±12.72)kg/m2, was significantly different from normal control group(35.64±11.01)kg/m2, P<0.01; peak filling time(PFR) in diabetes group (283.55±64.35)mL/s,was significantly different from normal control group(349.79±66.92)mL/s, P<0.01; time of peak filling time (TPFR) in diabetes group (227.42±103.80)ms, was significantly different from normal control group(159.21±27.36)ms, P<0.05. Correlation analysis revealed PFR was negatively correlated with BMI(r=-0.695, P=0.026), PFR was negatively correlated with HBA1C(r=-0.528, P=0.006), and PFR was negatively correlated with LDL(r=-0.755,P=0.007). Conclusion CMR technique can accurately evaluate the left ventricular global function in patients with type 2 diabetes mellitus. The changes of left cardiac function in type 2 diabetes mellitus patients were mainly caused by the dysfunction of diastolic dysfunction. BMI, HBA1C and LDL increased can all influence cardiac diastolic function in type 2 diabetes mellitus patients.

[Key words]cardiac magnetic resonance; type 2 diabetes mellitus; left ventricular global function

[中圖分類號]R445.2

[文獻標志碼]A

文章編號：1671-7295(2016)02-0134-05

(收稿日期：2015-11-10；修回日期：2016-03-20)