茹 翱 田新桥 何慧疗 郑 磊 张 超 杨 琰 张 毅 周 娟
糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DCM)是由糖尿病引起的一系列心肌代谢和结构异常的心肌病变，为糖尿病的严重慢性并发症之一。流行病学资料显示，DCM已成为糖尿病患者易发心力衰竭和死亡的主要原因，也是临床近年研究关注的一个焦点［1］。研究表明在DCM发展成为不可逆转的心肌病之前，给予相关治疗才能更为有效。因此早期诊断糖尿病性心肌病有着重要临床意义。速度向量成像(velocity vector imaging，VVI)是基于二维斑点追踪原理发展起来的超声新技术，为定量评价心肌功能提供了一个理想的工具［2］。本研究应用VVI技术对糖尿病早期大鼠左心室收缩功能进行检测，旨在探讨该技术早期诊断糖尿病心肌病的应用价值。
材料与方法
1．对象:(1)实验动物及分组:雄性SD大鼠24只，鼠龄42～49天，体重180～220g，由上海斯莱克实验动物有限公司提供。适应性喂养7天后，随机分成实验组与对照组，各12只。(2)动物模型制备:实验组腹腔注射1%链脲佐菌素溶液(STZ，购自加拿大BBI公司，上海生工生物有限公司分装，注射前用0．1mol/L，pH 值4．0～4．4的柠檬酸缓冲液配制)，剂量为65mg/kg，于注射后第3天及第7天取尾静脉血测定血糖浓度，血糖＞16．7mmol/L，且具有明显的多饮、多食、多尿以及体重减轻者纳入糖尿病模型组(DM组12只，1只第2天死亡，1只血糖浓度未达标，剔除)。对照组腹腔注射等量柠檬酸缓冲液。通风恒温的鼠笼中1只/笼饲养，消毒高糖鼠饲料定量供给，无菌水自由供给，常规饲养5周。
2．仪器与方法:(1)仪器:Siemens公司 Acuson Sequoia 512C彩色多普勒超声诊断系统，15L8－S线阵探头，探头频率为12～14MHz。(2)检查方法:实验大鼠10%水合氯醛臀肌注射麻醉，剂量为2m l/kg。待充分麻醉后，心前区剃毛，接心电图。将探头置于大鼠心前区，探头与皮肤之间用偶合剂填充。先行经胸常规超声心动图检测，乳头肌水平左室短轴观测量大鼠室间隔(IVS)与左室后壁厚度(LVPW)，舒张期左室内径(LVDd)，机器自动计算左心室射血分数(EF)和短轴缩短率(FS)，随后启动VVI成像模式，声学采集连续3个心动周期乳头肌水平左室短轴观的二维灰阶动态图像，所有动态图像存储在MO光盘后，导入Siemens Sygno USWorkplace3．01分析软件脱机分析。(3)图像分析:在 Siemens Sygno US Workplace3．01分析软件中，冻结心内膜显示最清晰时的一帧图像，顺时针勾划左心室心内、外膜边界，根据美国超声心动图学会制定的标准16节段法，系统自动将左心室各壁分为前壁(AW)、侧壁(LW)、后壁(PW)、下壁(IW)、后间隔(PS)和前间隔(AS)6个节段，通过检测每个节段位置的变化，软件自动获取6个节段的心肌速度、径向及切向应变、应变率曲线等(图1)。对照心电图，分别测量左心室6个节段峰值收缩速度(Vs)、径向应变(SRs)、径向应变率(SRRs)、切向应变(SCs)、切向应变率(SRCs)及各项参数的6个节段平均值。
3．统计学方法:采用SPSS 18．0统计软件，计量指标均采用均数±标准差(x±s)表示，两组计量资料进行正态性检验与方差齐性检验，如资料符合正态分布且方差齐，均数比较采用成组样本t检验，如资料不符合正态分布获方差不齐，均数比较采用成组样本t'检验，P＜0．05为差异有统计学意义。
结 果
1．追踪结果:本研究中共有132个节段，其中5个节段未满意追踪，追踪满意度约96%。
2．两组常规超声检查结果比较:两组大鼠IVS、LVPW、LVDd、EF、FS值测值差异均无统计学意义(P＞0．05，表1)。
3．DM组与对照组收缩期VVI指标比较:DM组左室壁 6 个节段的 Vs、SRs、SRRs、SCs、SRCs 及各项参数的6节段平均值均较正常组减低(图2)，其中IW的SCs、IW及AS的SRCs两组测值差异具有统计学意义(P ＜0．05，表2)。
讨 论
VVI技术是近几年发展起来的超声心动图新技术，它以高帧频二维灰阶超声图像为基础，通过利用超声像素的空间相干、斑点及边界跟踪等技术，自动追踪识别每帧图像上感兴趣区内心肌回声斑点的运动，对心肌组织运动的结构力学进行定量分析，从而获得大量反映心肌生物学特征的数据信息。与传统多普勒技术相比，VVI无角度依赖性，可以任意选择切面，其应变和应变率测量相对不受呼吸影响，因此在心功能评价方面较常规超声和组织多普勒及其衍生技术更有优势［2，3］。
表2 两组大鼠收缩期左心室VVI各项参数测值(x±s)
DCM的产生是一个复杂的病理过程，其发生发展主要与心肌细胞代谢紊乱、心肌纤维化、心肌微血管病变、心脏自主神经病变及心肌祖细胞功能改变等有关。大量研究已证明，在DCM早期阶段，仅存在心肌超微结构改变和心肌舒缩功能异常，随着病程发展，逐渐出现左心室重量增加、室壁增厚等心室重构征象，最终发生心功能不全。本研究对糖尿病早期大鼠行常规心脏超声检测，与正常组对比各项指标的测值均无统计学差异;而应用VVI技术检测左心室室壁收缩运动发现，DM早期大鼠左室壁6个节段的Vs、SRs、SRRs、SCs、SRCs及平均值均较正常组减低，而且两组间IW的切向应变、IW和AS的切向应变率测值差异有统计学意义。证实DCM早期器官水平的心室结构无明显改变，左室EF值这类负荷依赖性指标在静息状态下作为评价心肌收缩力的指标不够敏感，相反VVI技术在检测室壁运动异常和评价局部心肌收缩功能方面，较常规超声心动图具有更高的敏感性［4］。本研究还表明，虽然糖尿病状态下的高血糖会导致弥漫性心肌损害，但左室壁每个节段的收缩功能受损程度并非呈完全同步发展［5］。本研究观察到糖尿病早期大鼠左室IW的切向应变、IW和AS的切向应变率较其他节段改变明显，可能与该部位心肌纤维分布及右室运动对其影响有关，有待于进一步深入研究。
筛选出能够敏感地检测糖尿病早期心肌运动异常的VVI指标，对DCM的早期诊治具有重要的意义。卫张蕊等［3］应用VVI技术检测开胸DM早期大鼠左心室壁收缩运动，发现在静息状态下，DM组收缩期最大切向应变率较对照组显着减低(P＜0．05)，其余指标与对照组之间的差异无统计学意义。本研究在经胸条件下也得出了类似结果，即发现DM早期大鼠左室壁心肌仅切向应变及应变率出现有统计学意义的异常改变。表明切向形变指标在评价心肌功能损伤时具有更高的敏感性，这可能是因为切向应变率和应变反映的是心肌沿圆周方向的形变，在短轴切面上与心肌纤维束的走行较为一致有关。
综上所述，DM大鼠早期即可出现左心室收缩功能的损害，VVI技术可较早检出这种异常变化，其中切向形变指标的敏感性更高，具有重要的应用价值。本研究尚存在一定的局限性:首先，本研究样本量较少;其次，VVI技术要求有高清晰的二维灰阶图像和较高的帧频，才能保证测量的准确性;再者，本研究应用的是基于二维平面展开追踪的VVI技术，此方法具有平面失追踪的限制性。新近发展起来的三维斑点追踪成像，在三维容积内追踪心肌运动轨迹，弥补了二维VVI局限于平面内追踪的缺点，将为临床心血管病的定位诊断和疗效评价等提供一种全新的检测手段［6］。
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2 Wei Z，Su H，Zhang H，et al．Assessment of left ventricular wallmotion in diabetic rats using velocity vector imaging combined with stress echocardiography［J］．Echocardiography，2008，25(6):609 －616
3 卫张蕊，张军，张海滨，等．速度向量成像结合潘生丁负荷在糖尿病大鼠心肌收缩功能评价中的应用价值［J］．中华超声影像学杂志，2010，19(10):888 －892
4 Haffner SM，Miettinen H．Insulin resistance implications for type2 diabetesmellitus and coronary heart disease［J］．Am JMed，1997，103(1):152
5 Sun D，Shen M，Li J，etal．Cardioprotective effectof tanshinone IIA pretreatment via kinin B2 receptor－Akt－GSK －3β dependent pathway in experimental diabetic cardiomyopathy［J］．Cardiovasc Diabetol，2011，13(10):4
6 Saito K，Okura H，Watanabe N，et al．Comprehensive evaluation of left ventricular strain using speckle tracking echocardiography in normal adults:comparison of three－dimensional and two－dimensional approaches［J］．JAm Soc Echocardiogr，2009，23(9):1 －6
