李 永，殷曉霞，崔書君，楊 飛 ，胡利梅

(1.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像部，河北 張家口 075000；2.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院內(nèi)科， 河北 張家口 075000)

糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy, DCM)作為糖尿病的一種嚴(yán)重并發(fā)癥，主要表現(xiàn)為心肌及微血管的代謝和結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致心功能出現(xiàn)損傷，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)心力衰竭甚至死亡[1-3]。DCM患者早期一般雖無明顯的臨床表現(xiàn)，但其心功能已出現(xiàn)明顯的異常[4-5]。同時(shí)，DCM作為一種可逆性疾病，早期的診斷及治療對(duì)于改善患者預(yù)后至關(guān)重要[6]。針對(duì)DCM的診斷，臨床上主要采用影像學(xué)檢測(cè)及相關(guān)生物標(biāo)志物檢測(cè)[7]。當(dāng)前，心肌病的影像學(xué)檢測(cè)手段較多，如超聲(ultrasound, US)、心臟CT成像(ardiac computed tomography,CCT)以及心臟磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)等[8-9]。US因其經(jīng)濟(jì)方便的特點(diǎn)，經(jīng)常作為臨床檢測(cè)心功能的首選，但也會(huì)受到其精確性、操作人員主觀性強(qiáng)等制約[10]。CMR較US具有更高的精準(zhǔn)性和可重復(fù)性，被認(rèn)為是評(píng)估患者心功能的金標(biāo)準(zhǔn)，平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(balanced steady state free precession，b-SSFP)序列更是被當(dāng)作心臟MRI電影成像的首選。然而b-SSFP也存在掃描時(shí)間久和價(jià)格昂貴的問題[11]。CCT雖然可以作為一種方法來快速評(píng)估心室功能，但也存在輻射和造影劑等的缺點(diǎn)[12]。當(dāng)前針對(duì)心血管成像檢測(cè)在DCM中的研究相對(duì)較少。因此，本研究通過對(duì)比及合并超聲心動(dòng)圖、CCT及CMR等影像學(xué)檢測(cè)，觀察不同的檢測(cè)手段對(duì)糖尿病心肌病患者心肌功能異常的檢測(cè)效能，旨在幫助臨床醫(yī)生明確各檢查手段的優(yōu)劣，從而為DCM患者的影像學(xué)診斷方案制定更優(yōu)的策略。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取我院于2017年6月—2020年6月在門診或病房診斷為糖尿病心肌病的患者120例，同時(shí)向社會(huì)招募健康志愿者30名。其中，DCM患者男性74例，女性46例，平均年齡(53.48±7.24)歲，平均糖尿病病程(8.01±1.54)年，DCM平均病程(1.52±0.24)年，體重指數(shù)(25.47±2.68)，同時(shí)根據(jù)紐約心臟協(xié)會(huì)心功能分級(jí)對(duì)患者進(jìn)行分級(jí)可以發(fā)現(xiàn)，Ⅰ級(jí)26例、Ⅱ級(jí)69例、Ⅲ級(jí)25例。健康志愿者男性17例，女性13例，平均年齡(52.96±6.74)歲，體重指數(shù)(25.32±2.76)。2組患者的性別、年齡以及BMI指數(shù)等基數(shù)資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn) DCM患者納入標(biāo)準(zhǔn)參照中華醫(yī)學(xué)會(huì)糖尿病學(xué)分會(huì)制定的《糖尿病防治指南(2005)》，即①患者明確診斷為糖尿病(1999年WHO診斷標(biāo)準(zhǔn))；②患者出現(xiàn)胸悶、氣短、心悸等心功能不全表現(xiàn)；③心電圖出現(xiàn)特征性改變；④超聲心動(dòng)圖及X線出現(xiàn)特征性改變；⑤排除其他原因?qū)е碌男呐K病。納入患者還需滿足年齡18～75歲及患者及家屬均簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并有冠心病、高血壓等其他可能引起心肌病的基礎(chǔ)疾病；②合并有免疫系統(tǒng)疾病、腫瘤、肝腎臟能不全以及其他慢性疾病者；③患者精神類疾病者。

1.3CMR檢查 CMR可準(zhǔn)確描述心室腔容積、射血分?jǐn)?shù)、心室壁運(yùn)動(dòng)及厚度，當(dāng)前被認(rèn)為是心臟病檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)，因此本研究以CMR檢測(cè)結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究。心臟磁共振圖像是在1.5T的商用磁共振掃描儀(Achievea，Philips Healthcare，Best，荷蘭)，通過使用32通道相位陣列心臟線圈進(jìn)行MR信號(hào)接收而獲得的，該掃描儀具有向量心電門控(vectorcardiogram，VCG)。使用2D b-SSFP序列試圖評(píng)估室壁異常運(yùn)動(dòng)和心肌肥大，心室長(zhǎng)軸切面重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)39.75ms，回波時(shí)間(epetition time, TR)1.12 ms，激發(fā)角(angle of excitation,FA)70 °，視野(field of view, FOV)300 mm×400 mm，像素間距(pixelspacing)1.8×1.8，矩陣(matrix)156×192，層厚(slice thickness, SL)6 mm, 帶寬(bandwidth, BW)930 Hz/pixel；短軸切面TR 58.96 ms，TE 1.13 ms，F(xiàn)A 70 °，像素間距2.4×1.8，矩陣113×192，SL 5mm，BW930 Hz/pixel[13]。造影劑采用順磁性對(duì)比劑Gd-DTPA,劑量為0.2 mL/kg,注射速率為2 mL/s。所有糖尿病心肌病患者和健康志愿者均接受檢查。

1.4心臟計(jì)算機(jī)斷層掃描(cardiac computed tomography,CCT)檢查 CCT圖像是使用16層多探測(cè)器掃描儀(Toshiba, Otawara,Japan)獲得的。圖像采集是由主動(dòng)脈根部造影劑的出現(xiàn)觸發(fā)的。成像參數(shù)包括250 ms機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間，每次旋轉(zhuǎn)5 mm，管電壓120 kV，電流300 mA。掃描數(shù)據(jù)在0.5 mm層厚和0.5 mm層間分辨率下重建，使用回顧性ECG門控，從收縮早期(RR間期的0%)到舒張晚期(RR間期的90%)，步長(zhǎng)為10%。掃描觸發(fā)閾值為130 HU。為了增強(qiáng)顯影，以5 mL/s(2 g iodine/s)流速靜脈內(nèi)注射110 mL造影劑(Iomeprol，Iomeron 400，Bracco，意大利米蘭)，然后以相同流速靜脈注射40 mL生理鹽水。CT圖像存儲(chǔ)為DICOM格式，隨后通過ITK ImageFile Reader和VTK Image Viever2對(duì)圖像進(jìn)行重建。

1.5圖像處理 選擇兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的主治醫(yī)師以上級(jí)別的影像科醫(yī)生對(duì)所有影像學(xué)圖片進(jìn)行審閱。醫(yī)生對(duì)患者的基本信息并不清楚。使用專用軟件(Leonardo VD30B，Siemens Medical Solutions)進(jìn)行離線定量分析。在短軸上追蹤心內(nèi)膜和心外膜邊界，測(cè)量左心室(left ventricular, LV)和右心室(right ventricular, RV)壁的質(zhì)量和體積。在左心室底部，主動(dòng)脈包含在主動(dòng)脈瓣下的左心室容積中。在舒張末期和收縮末期，當(dāng)至少50%的血容量被心肌包圍時(shí)，主動(dòng)脈瓣以上的血容量以及二尖瓣平面上被心肌包圍的容積(左心房血容量)被排除在左心室容積之外，選擇基底層作為左心室。通過對(duì)cine loops的觀察，將收縮期定義為心室腔最小的框架。為了提高效率和重現(xiàn)性，將乳頭肌和小梁包括在心室容積中(不包括在壁質(zhì)量中)。心外膜脂肪和心包被排除在心臟和左心室腫塊之外。左心室和右心室舒張末期容積(end diastolic volume,EDV)和收縮末期容積(end systolic volume,ESV)根據(jù)改良的短軸視野下的Simpson規(guī)則，并用于測(cè)定每搏輸出量(stroke volume,SV)、射血分?jǐn)?shù)(ejection fractions,EF)。此外，所有參數(shù)均與體表面積(body surface area，BSA)相關(guān)，以便進(jìn)行比較分析，以盡量減少與身高和體重相關(guān)的心臟參數(shù)的差異。

1.6超聲心動(dòng)圖檢測(cè) 所有患者及健康志愿者均接受超聲心動(dòng)圖檢測(cè)。被檢測(cè)者取平臥位，使用彩色超聲診斷儀(IE33, 飛利浦，荷蘭)進(jìn)行檢測(cè)，探頭頻率為2.0～3.5 MHz。于左心室長(zhǎng)軸進(jìn)行M型取樣用以檢測(cè)患者心功能。使用Simpson規(guī)則計(jì)算心室體積，將心臟分割成多個(gè)小的切片，將小的切片容積相加即為總的容積。具體方法為取心室四個(gè)短軸切面，計(jì)算面積并測(cè)量長(zhǎng)徑后帶入公式：V=(A1+A2+A3)H+A4H/2+H/6+H3[14]。其中A1/A2/A3/A4分別為二尖瓣短軸切面二尖瓣水平、腱索水平、乳頭肌水平及心尖水平的面積，H代表心室長(zhǎng)徑。

1.7變異性分析 隨機(jī)選取30例患者，由每名患者同一研究人員進(jìn)行3次檢查，判斷觀察者內(nèi)的一致性。至少1個(gè)月后由同一個(gè)主要讀取器和另一名研究人員重復(fù)圖像分析，以確定每種成像方式測(cè)量的可再現(xiàn)性。

1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)。采用雙變量線性回歸分析，計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)。超聲心動(dòng)圖、CCT與CMR的相關(guān)性采用Pearson法。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1不同影像學(xué)方法對(duì)DCM患者心功能參數(shù)的比較 與CMR測(cè)量的左心室心功能參數(shù)相比較，超聲心動(dòng)圖測(cè)量的EDV和ESV與CMR無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，使用超聲心動(dòng)圖測(cè)量的SV、EF要顯著高于CMR測(cè)量結(jié)果(P<0.05)。與CMR測(cè)量的右心室心功能參數(shù)相比較，超聲心動(dòng)圖測(cè)量的EDV和ESV與CMR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，使用超聲心動(dòng)圖測(cè)量的SV及EF要顯著高于CMR測(cè)量結(jié)果，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1，2。

表1 DCM患者左心室心功能參數(shù)比較Table 1 Comparison of left ventricular function parameters in patients with DCM

表2 DCM患者右心室心功能參數(shù)比較Table 2 Comparison of right ventricular function parameters in patients with DCM

2.2不同影像學(xué)方法對(duì)DCM患者檢測(cè)結(jié)果的一致性分析 使用Pearson相關(guān)分析對(duì)CMR和超聲心動(dòng)圖測(cè)量左心室心功能參數(shù)相關(guān)性進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)兩種DCM患者左心室EDV(r=0.811,P<0.001)、ESV(r=0.896,P<0.001)、SV(r=0.874,P<0.001)以及EF(r=0.836,P<0.001)呈高度正相關(guān)。將CMR及CCT檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，兩者測(cè)量的DCM患者的心功能參數(shù)呈高度正相關(guān), DV(r=0.849,P<0.001)、ESV(r=0.825,P<0.001)、SV(r=0.820,P<0.001)以及EF(r=0.877,P<0.001)。使用Pearson相關(guān)分析對(duì)CMR和超聲心動(dòng)圖測(cè)量右心室心功能參數(shù)相關(guān)性進(jìn)行分析，顯示兩種DCM患者右心室DV(r=0.876,P<0.001)、ESV(r=0.868,P<0.001)、SV(r=0.845,P<0.001)以及EF(r=0.861,P<0.001)相關(guān)。將CMR及CCT檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，兩者測(cè)量的DCM患者的心功能參數(shù)呈高度正相關(guān)，DV(r=0.884,P<0.001)、ESV(r=0.850,P<0.001)、SV(r=0.808,P<0.001)以及EF(r=0.876,P<0.001)。

2.3不同亞組的DCM患者射血功能的比較 通過對(duì)比不同亞組(EF<35%、35%≤EF≤50%、EF>50%,以CMR檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn))DCM患者的射血功能，我們可以發(fā)現(xiàn)不同亞組產(chǎn)生的偏倚不同。當(dāng)EF>50%時(shí)，超聲心動(dòng)圖和CCT測(cè)量的左右心室的射血分?jǐn)?shù)與CMR所測(cè)量的結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；而當(dāng)EF<35%時(shí)，超聲心動(dòng)圖和CCT測(cè)量的左右心室的射血分?jǐn)?shù)均略高于CMR所測(cè)量的結(jié)果，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；當(dāng)35%≤EF≤50%時(shí)，超聲心動(dòng)圖測(cè)量的左右心室的射血分?jǐn)?shù)均略高于CMR所測(cè)量的結(jié)果，且結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而CCT和CMR所測(cè)量的結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表3 不同亞組的LV射血分?jǐn)?shù)比較Table 3 Comparison of ejection fraction in different subgroups

表4 不同亞組的RV射血分?jǐn)?shù)比較Table 4 omparison of ejection fraction in different subgroups

3 討 論

心室功能障礙的發(fā)生發(fā)展是導(dǎo)致糖尿病心肌病發(fā)病率和病死率增加的主要原因，因此準(zhǔn)確測(cè)量心室容積和心室功能對(duì)DCM的診斷和治療起著關(guān)鍵作用[15-16]。DCM可分為早期、中期和晚期三個(gè)階段，在DCM患者發(fā)病早期患者一般不易發(fā)現(xiàn)，但此時(shí)患者已出現(xiàn)心功能改變，尤其是舒張功能改變。但當(dāng)前很少有專門針對(duì)DCM患者的心臟結(jié)構(gòu)及功能的影像學(xué)研究。超聲心動(dòng)圖、CCT以及CMR是當(dāng)前診斷心功能障礙患者常用的檢測(cè)手段，但是這些手段對(duì)于DCM患者的檢測(cè)能力以及檢測(cè)結(jié)果可靠性研究較少。盡管近年來針對(duì)心臟功能評(píng)價(jià)的影像學(xué)技術(shù)不斷在發(fā)展，但不同的檢測(cè)手段依舊存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)[17]。如何通過多模態(tài)心血管影像技術(shù)來評(píng)估患者的心功能也一直是心臟專業(yè)放射醫(yī)師研究的熱點(diǎn)。

由于心室形狀復(fù)雜，加上突出的心內(nèi)膜小梁使得單切面的心室內(nèi)內(nèi)膜邊界識(shí)別具有一定的挑戰(zhàn)性[18]。當(dāng)前心臟成像及功能測(cè)定使用最多的方法是超聲心動(dòng)圖，然而這種方法常導(dǎo)致心室容積測(cè)量結(jié)果存在偏差，這是因?yàn)樵摍z查手段計(jì)算過程中使用的是簡(jiǎn)化的幾何模型，同時(shí)難以獲得圍繞共同軸旋轉(zhuǎn)的心室的正交長(zhǎng)軸視圖。雖然超聲心動(dòng)圖在檢測(cè)患者心功能的過程中具有明顯優(yōu)勢(shì)，如便宜、便利，方便患者多次進(jìn)行檢查。但針對(duì)早期DCM患者，如果不能精確測(cè)量患者心室容積和心功能，很容易出現(xiàn)誤診、漏診現(xiàn)象，從而影響醫(yī)護(hù)人員對(duì)患者的盡早治療。目前，MR被認(rèn)為是左心室和右心室容積評(píng)估的參考標(biāo)準(zhǔn)，與超聲心動(dòng)圖相比具有更好的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。本研究發(fā)現(xiàn)，超聲心動(dòng)圖檢測(cè)的DCM患者的心室容積普遍較CMR小，雖然在左心室無明顯差異，但右心室的ESV要顯著小于CMR的檢測(cè)結(jié)果(P<0.05)。這可能是因?yàn)橛倚氖医Y(jié)構(gòu)本身較左心室更為復(fù)雜，精準(zhǔn)測(cè)量的難度更大。在心功能檢測(cè)方面，我們發(fā)現(xiàn)超聲心動(dòng)圖檢測(cè)的EF要普遍高于CMR的檢測(cè)結(jié)果(P<0.05)。這一結(jié)果與王琪等[19]人研究結(jié)果存在一定差異。隨后對(duì)患者的心功能進(jìn)行分組，當(dāng)EF>50%時(shí)，超聲心動(dòng)圖的檢測(cè)結(jié)果與CMR的檢測(cè)結(jié)果無明顯差異，而EF<50%時(shí)，超聲心動(dòng)圖的檢測(cè)結(jié)果要顯著高于CMR的檢測(cè)結(jié)果(P<0.05)。該研究結(jié)果表明，在DCM患者心功能較差時(shí)，使用超聲心動(dòng)圖檢查患者心功能更容易導(dǎo)致患者的誤診，因此當(dāng)EF<50%時(shí)，不僅要對(duì)患者進(jìn)行超聲心動(dòng)圖檢測(cè)，還需要進(jìn)一步使用CMR檢測(cè)深入了解患者心功能。造成這一差異性結(jié)果的原因可能是與CMR相比，超聲心動(dòng)圖或CCT的分辨率較低，這有可能導(dǎo)致心臟射血分?jǐn)?shù)被高估。

CT和MR在計(jì)算左心室和右心室容積方面有很好的一致性，并且CT與超聲心動(dòng)圖相比具有優(yōu)越性[20]。在本研究中，CCT和CMR在檢測(cè)DCM患者心室容積和心功能中展現(xiàn)了很好的一致性，分析參數(shù)之間僅存在輕微差異，對(duì)臨床診斷影響很小。當(dāng)EF<35%時(shí)，CCT的檢測(cè)結(jié)果也與CMR表現(xiàn)出一定的差異性，因此我們認(rèn)為當(dāng)患者心功能較差時(shí)一定要進(jìn)行CMR檢測(cè)。

隨著當(dāng)前檢測(cè)手段的多樣化以及技術(shù)的改進(jìn)，超聲心動(dòng)圖、CCT以及CMR對(duì)于心室容積及心功能檢測(cè)的穩(wěn)定性較好，本研究所有檢測(cè)手段的變異性均在15%以內(nèi)。而三種檢測(cè)手段相比，超聲心動(dòng)圖的變異性相對(duì)其它兩者較大，無論在觀察者內(nèi)還是觀察者間，其變異程度均在10%～15%之間。因此我們認(rèn)為CCT以及CMR的檢測(cè)結(jié)果更為穩(wěn)定，更適合對(duì)特殊患者的長(zhǎng)期跟蹤隨訪。