馮根義，張雷，王建剛，胡清，楊晨曦，李學(xué)義，趙志明，劉艷，李明琪，李欣源，郭艷，賀靜，何超

糖尿病心肌病(diabetic mellitus cardiomyopaihy，DMCM)是指排除冠心病和高血壓，單純由高血糖引起的心肌疾病，最早由Rubler及Hamby等在1972年和1974年分別指出，其發(fā)病機(jī)制主要跟糖毒性、脂毒性、高胰島素血癥等因素有關(guān)[1]。DMCM往往由于心肌損傷后心室重構(gòu)導(dǎo)致心功能不全，嚴(yán)重者可引起心力衰竭，成為糖尿病死亡的主要原因，臨床早期干預(yù)可有效逆轉(zhuǎn)或改善預(yù)后[2-4]。目前，臨床主要依靠1928年紐約心臟病協(xié)會(huì)(NYHA)提出的NYHA分級(jí)對(duì)2型糖尿病(type 2 Diabetes mellitus，T2DM)心功能進(jìn)行評(píng)估，適用于單純左心衰竭、收縮性心力衰竭患者的心功能分級(jí)。該分級(jí)雖然于2005年和2009年由美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)(ACC)及美國(guó)心臟學(xué)會(huì)(American Heart Association，AHA)做了更新[5]，但仍然缺乏對(duì)心功能進(jìn)行具體的量化分析，且不能提前預(yù)測(cè)心臟結(jié)構(gòu)的改變。T2DM心肌損傷易導(dǎo)致心肌結(jié)構(gòu)異常，并最終引起心功能障礙。因此，如何有效檢測(cè)心肌結(jié)構(gòu)的改變，早期制定治療干預(yù)措施，對(duì)預(yù)防T2DM患者心功能異常至關(guān)重要。

磁共振T2-mapping成像能夠測(cè)量人體組織中的橫向弛豫時(shí)間(T2值)，通過(guò)定量參數(shù)無(wú)創(chuàng)性評(píng)估心肌組織的病理學(xué)改變，檢出病變極其靈敏[6]，被廣泛應(yīng)用于各種心肌病變的研究中[7]。在臨床工作中，糖尿病患者左心室心肌的T2值高于正常心肌，并且與臨床心功能(NYHA分級(jí))相關(guān)。本研究應(yīng)用T2-mapping成像技術(shù)對(duì)T2DM心功能(NYHA分級(jí))進(jìn)行定量分析，欲通過(guò)檢測(cè)各節(jié)段心肌T2值，預(yù)測(cè)T2DM患者發(fā)生心功能異常的可能性。

材料與方法

1.研究對(duì)象

本研究為前瞻性研究，獲得本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有參與者檢查前簽署知情同意書(shū)。T2DM患者納入標(biāo)準(zhǔn)：符合1999 年世界衛(wèi)生組織(WHO)糖尿病的診斷標(biāo)準(zhǔn)，具有NYHA心功能分級(jí)、血清甘油三酯(TG)、空腹血糖(FPG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)及糖尿病病程等臨床信息。健康成人納入標(biāo)準(zhǔn)：①既往體健，無(wú)長(zhǎng)期抽煙及酗酒史，無(wú)先天性心臟病、繼發(fā)性心臟病病史及家族史；②心電圖正常，胸部CT無(wú)冠脈及主動(dòng)脈鈣化；③檢查前未服用β阻滯劑；④磁共振檢查射血分?jǐn)?shù)正常范圍(60%～78%)。所有受檢者無(wú)磁共振檢查禁忌癥，完成T2-mapping掃描，圖像心肌顯示清楚，輪廓清晰銳利，或圖像中出現(xiàn)少許偽影，但不影響此區(qū)域心肌各種參數(shù)值測(cè)量的準(zhǔn)確度。

根據(jù)上述納入標(biāo)準(zhǔn)，選取2016年3月-2020年4月在本院臨床確診的92例T2DM患者為T(mén)2DM組，男73例，女19例，年齡52～80歲，平均64.85±7.51歲，糖尿病病程2～22年，平均12.66±5.07年，臨床主要表現(xiàn)為胸悶、心悸、氣短等。根據(jù)NYHA分級(jí)將T2DM組分為NYHA Ⅰ級(jí)組26例，NYHA Ⅱ級(jí)組28例，NYHA Ⅲ級(jí)組25例，NYHA Ⅳ級(jí)組13例。另外選取與T2DM患者年齡、性別、BMI匹配的健康成人30例為對(duì)照組。

2.MRI檢查方法

心臟磁共振掃描采用Philips Achieva 1.5T雙梯度MR掃描儀，SENSE XL TORSO COIL 16通道線(xiàn)圈。檢查前連接好心電門(mén)控與呼吸門(mén)控，并對(duì)受檢者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。T2-mapping應(yīng)用mGraSE技術(shù)于舒張末期掃描，掃描方位包括短軸位基底段、中段、遠(yuǎn)段和四腔心各一層。掃描參數(shù)如下：FOV 300 mm×300 mm，矩陣152×140，激勵(lì)次數(shù)1，觸發(fā)時(shí)間窗10%～20% RR，翻轉(zhuǎn)角90°，TR 1000 ms，TE值依次為8.8 ms、17.6 ms、26.4 ms、35.2 ms、44.0 ms、52.8 ms、61.6 ms、70.4 ms、79.2 ms共9個(gè)回波。完成一次掃描屏氣時(shí)間10～16 s，屏氣時(shí)間與心率有關(guān)。增強(qiáng)掃描經(jīng)肘靜脈注入0.2 mmol/kg釓貝葡胺，注射流率為2 mL/s，延遲10 min后掃描，掃描序列為PSIR TFE，TR 5.0 ms，TI 2.4 ms，翻轉(zhuǎn)角25°，矩陣256×256。

圖1 男，53歲，健康成人，ROI內(nèi)1～17分別表示左心室相應(yīng)節(jié)段心肌。a)短軸位左心室近段T2-mapping圖，測(cè)量1～6節(jié)段心肌T2值；b)短軸位左心室中段T2-mapping圖，測(cè)量7～12節(jié)段心肌T2值；c)短軸位左心室遠(yuǎn)段T2-mapping圖，測(cè)量13～16節(jié)段心肌T2值；d)四腔心T2-mapping圖，測(cè)量左心室17節(jié)段心肌T2值。

3.圖像分析

將所掃描T2-mapping圖像在線(xiàn)重建后傳至Philips Intelli Space Portal(星云)工作站進(jìn)行圖像分析，T2DM患者首先觀察LGE圖像，判斷LGE的有無(wú)、形態(tài)和節(jié)段分布。根據(jù)AHA 2002年提出的標(biāo)準(zhǔn)化心肌分段法，由2名影像科副主任醫(yī)師分別測(cè)量左心室17節(jié)段心肌T2值，其中短軸位測(cè)量第1～16節(jié)段(圖1a～c)，四腔心測(cè)量第17節(jié)段(圖1d)。測(cè)量時(shí)避開(kāi)血液、心外膜脂肪、肌小梁。心肌節(jié)段內(nèi)無(wú)LGE為非強(qiáng)化心肌，有LGE為強(qiáng)化心肌，分別按心肌節(jié)段測(cè)量非強(qiáng)化心肌和強(qiáng)化心肌的T2值。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1.各組一般臨床資料比較

各組一般臨床資料比較無(wú)顯著性差異(P均>0.05)，但T2DM組TG含量隨NYHA分級(jí)升高而增加，NYHA Ⅲ級(jí)、NYHA Ⅳ級(jí)組TG的平均含量高于正常值(0.5～1.7 mmol/L)，見(jiàn)表1。

122例受試者共計(jì)2074節(jié)段左心室心肌的T2值被成功測(cè)量，其中T2DM組非強(qiáng)化心肌1542節(jié)段，強(qiáng)化心肌22節(jié)段，對(duì)照組心肌510節(jié)段(圖2～4)。所有計(jì)量資料符合正態(tài)性分布(P均>0.05)并滿(mǎn)足方差齊性(P均>0.05)。

2.T2DM組與對(duì)照組左心室各節(jié)段心肌T2值比較

T2DM組各組與對(duì)照組左心室各節(jié)段非強(qiáng)化心肌平均T2值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。T2DM組左心室各節(jié)段非強(qiáng)化心肌的平均T2值均高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(對(duì)照組

表1 各組一般臨床資料比較(P均>0.05)

圖2 男，59歲，確診為T(mén)2DM 11年，NYHA Ⅱ級(jí)。a)LGE圖，左心室中段心肌未見(jiàn)延遲強(qiáng)化；b)T2-mapping圖，7～12節(jié)段心肌T2值輕度升高(58.54～63.55 ms)。 圖3 男，59歲，確診為T(mén)2DM 16年，NYHA Ⅲ級(jí)。a)LGE圖，左心室8～9節(jié)段及10節(jié)段部分心肌壁間延遲強(qiáng)化(箭)；b)T2-mapping圖，8、9節(jié)段心肌的T2值未見(jiàn)升高(51.039～52.54 ms)，10節(jié)段心肌的T2值輕度升高(61.04 ms)，7、11、12節(jié)段非強(qiáng)化心肌T2值明顯升高(67.54～75.04 ms)。 圖4 男，62歲，確診為T(mén)2DM 13年，NYHA Ⅳ級(jí)。a)LGE圖，左心室8、9節(jié)段心肌壁間及外膜下可見(jiàn)斑片狀不均勻強(qiáng)化(紅箭)；心包積液(白箭)；b)T2-mapping圖，8、9節(jié)段強(qiáng)化心肌的T2值輕-中度升高(55.54～68.55 ms)，7、10、11、12節(jié)段非強(qiáng)化心肌T2值明顯升高(77.06～86.57 ms)；心包積液(箭)。

左心室延遲強(qiáng)化心肌的平均T2值與對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(57.80±3.82 ms vs. 56.67±3.06 ms，t=-1.671，P=0.095)。

3.T2DM組左心室心肌T2值與臨床資料的相關(guān)性分析

表2 T2DM組各亞組與對(duì)照組左心室非延遲強(qiáng)化心肌T2值比較

表3 T2DM組左心室非延遲強(qiáng)化心肌T2值與心功能、TG、FPG、HbA1c、糖尿病病程的相關(guān)性

T2DM組左心室各節(jié)段非強(qiáng)化心肌T2值與心功能(NYHA分級(jí))、TG、FPG、HbA1c、糖尿病病程的Pearson相關(guān)性分析見(jiàn)表3。T2DM組左心室各節(jié)段非強(qiáng)化心肌的平均T2值與NYHA分級(jí)呈正相關(guān)(P均<0.01)，與TG含量呈輕度相關(guān)(0.200.05)。T2DM組FPG、HbA1c含量的平均值均高于正常值，但左心室各節(jié)段非強(qiáng)化心肌的平均T2值與FPG、HbA1c含量的多少無(wú)相關(guān)性。

討 論

1.T2DM心功能不全的發(fā)病機(jī)制

左心室舒張功能不全是DMCM的特點(diǎn)，可單獨(dú)存在或早于收縮功能不全出現(xiàn)[1]，特別是在T2DM中，舒張性心力衰竭的患病率較高[4]。然而，導(dǎo)致T2DM左室舒張功能不全的病理生理機(jī)制尚不完全清楚。

T2DM心肌損傷后主要出現(xiàn)心肌脂肪浸潤(rùn)、左心室肥大、心肌膠原間質(zhì)纖維化增加等結(jié)構(gòu)變化，且主要以心肌細(xì)胞內(nèi)脂肪浸潤(rùn)增加為特征[1]。心肌脂肪沉積是T2DM體質(zhì)代謝異常的一種結(jié)果，并產(chǎn)生應(yīng)激、炎癥等一系列毒性反應(yīng)，導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡、心室重構(gòu)、心功能受損[8]。黃琴等[9]對(duì)SD大鼠的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，T2DM心肌損傷表現(xiàn)為心肌細(xì)胞輕度腫脹、間質(zhì)水腫、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、心肌中脂肪顆粒出現(xiàn)等。Guzzardi等[10]認(rèn)為T(mén)2DM心肌損傷主要為心肌脂肪變性和慢性炎癥。Sharma等[2]對(duì)大鼠的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，衰竭心臟心肌間質(zhì)有頗高的脂肪沉積，而DMCM更為明顯。Nakanishi等[3]的尸檢結(jié)果證明，糖尿病患者的心臟脂肪浸潤(rùn)要比非糖尿病患者的嚴(yán)重。Rijzewijk等[4]認(rèn)為，心肌脂肪變性是T2DM舒張功能不全的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。Korosoglou等[11]認(rèn)為，T2DM左室舒張功能與心肌甘油三酯含量有關(guān)，但與心肌灌注儲(chǔ)備受損無(wú)關(guān)。謝林均等[8]應(yīng)用1H-MRS對(duì)T2DM心肌的測(cè)量結(jié)果顯示，T2DM心肌脂肪儲(chǔ)積早于左心室功能障礙，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，心肌水含量與三酰甘油含量之間不存在相關(guān)性。因此認(rèn)為，T2DM心肌損傷后心肌出現(xiàn)脂肪變性、慢性炎癥、間質(zhì)水腫、心肌纖維化等結(jié)構(gòu)變化，而導(dǎo)致心功能不全的主要原因是心肌脂肪變性。

2.T2-mapping成像技術(shù)對(duì)T2DM心功能(NYHA分級(jí))的初步觀察

近年來(lái)，在心臟疾病方面，T2-mapping主要應(yīng)用在缺血性心肌病、病毒性心肌炎的研究中[7,12-16]，一些系統(tǒng)性疾病所致的繼發(fā)性心肌病變也被納入研究[6,17-18]。研究認(rèn)為，T2-mapping對(duì)疾病的病理變化非常敏感，除水腫外，炎癥、脂肪浸潤(rùn)等均能導(dǎo)致T2值升高。汪蒼等[19]應(yīng)用T1-mapping、T2-mapping對(duì)大鼠的肝纖維化和肝脂肪變性進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示，T1-mapping可無(wú)創(chuàng)評(píng)估大鼠肝纖維化，與肝纖維化程度呈正相關(guān)；T2-mapping可無(wú)創(chuàng)評(píng)估大鼠肝脂肪變性，與肝脂肪變性呈正相關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)，T2DM左心室各節(jié)段非強(qiáng)化心肌的平均T2值均高于健康成人，并且與心功能(NYHA分級(jí))呈正相關(guān)，NYHA Ⅰ級(jí)和NYHA Ⅱ級(jí)T2DM的T2值輕度升高，NYHA Ⅲ級(jí)、NYHA Ⅳ級(jí)的T2值顯著升高，但NYHA Ⅰ級(jí)組與對(duì)照組第4、8、16、17節(jié)段左心室非強(qiáng)化心肌的T2值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，NYHA Ⅰ級(jí)組與NYHA Ⅱ級(jí)組第2節(jié)段左心室非強(qiáng)化心肌的T2值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。筆者認(rèn)為，心肌脂肪變性、慢性炎癥、間質(zhì)水腫是導(dǎo)致T2DM心肌損傷后非強(qiáng)化心肌T2值升高的主要原因，并且T2值升高的程度取決于心肌損傷的程度，同時(shí)，T2DM左心室各節(jié)段心肌損害的分布并不均勻，其原因有待于進(jìn)一步研究。本研究中，NYHA Ⅲ級(jí)組和NYHA Ⅳ級(jí)的T2DM左心室部分(22節(jié)段)心肌出現(xiàn)延遲強(qiáng)化，主要表現(xiàn)為心肌壁間或心外膜下的條狀、斑片狀非缺血性強(qiáng)化，強(qiáng)化心肌的平均T2值輕度升高，但與健康成人左心室心肌的T2值之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這一結(jié)果與文獻(xiàn)[19]的結(jié)果較一致，原因可能是由于病變心肌雖然以纖維化為主，但同時(shí)存在慢性炎癥、間質(zhì)水腫和脂肪浸潤(rùn)，因此其T2值輕度升高。

另外，本研究中，T2DM左心室非強(qiáng)化心肌的T2值與TG含量之間呈低度相關(guān)，與FPG、HbA1c含量及糖尿病病程不存在相關(guān)性，但T2DM心功能(NYHA分級(jí))異常者中，僅顯示NYHA Ⅲ級(jí)、NYHA Ⅳ級(jí)TG含量的平均值高于正常范圍，而FPG、HbA1c含量的平均值均高于正常范圍，證明血清甘油三酯含量高低不能反映T2DM心肌脂肪含量的程度，F(xiàn)PG、HbA1c含量升高可以反映心肌損傷，但不能判斷心肌損傷的程度，這一結(jié)果與謝林均等[8]應(yīng)用1H-MRS對(duì)T2DM心肌測(cè)量的研究結(jié)果基本一致。

3.本研究的局限性與展望

本研究沒(méi)有對(duì)正常成人不同年齡、性別和BMI的左心室各節(jié)段心肌T2值差異進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這將是筆者下一步的重點(diǎn)研究方向。目前，雖然CMR圖像后處理功能非常強(qiáng)大，但T2值的測(cè)量主要依靠人工，其人為因素較多，且測(cè)量較為繁瑣，如果能將人工智能技術(shù)植入，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或半自動(dòng)測(cè)量，對(duì)增加臨床的應(yīng)用價(jià)值將十分顯著。

綜上所述，T2-mapping可以定量評(píng)價(jià)心功能(NYHA分級(jí))，NYHA分級(jí)越高，T2值越高，T2DM合并心功能不全的可能性越大。同時(shí)，T2-mapping可以間接評(píng)估DMCM心肌損傷的程度，早期預(yù)測(cè)糖尿病心肌損害，為臨床定量評(píng)價(jià)T2DM心功能提供了新的影像學(xué)方法。