研究背景糖尿病心肌病是2型糖尿病患者常见的并发症,也是2型糖尿病患者致死致残和生活质量下降的主要原因。较多的证据表明,糖尿病心肌病的发生与冠状动脉病变和高血压无关,而与糖尿病代谢紊乱、微血管病变等因素有关,最终有可能进展为充血性心力衰竭。因此,及早发现和有效干预2型糖尿病心血管并发症的发生、发展,可提高患者的生活质量和生存率,而糖尿病心肌病的早期诊断就显得尤为重要。糖尿病心肌病的临床表现主要为左心室肥厚和舒张功能受损,到后期可能出现左室射血分数降低。但其发病隐匿,进展较为缓慢,多数患者在很长一段时期内无明显心脏功能受损的临床症状,常规超声心动图早期也只能检测出左心室舒张功能降低,而缺乏特异性诊断。三维斑点追踪技术(three-dimensional speckle tracking echocardiography,3DSTE)是近年来兴起的能够定量分析心肌运动的新技术。该技术以超声实时三维技术(real-time three-dimensional echocardiography,RT3DE)和二维斑点追踪技术(two-dimensional speckle tracking echocardiography,2DSTE)为基础,综合了上述两项技术的优点,实现了在三维空间上实时、动态的追踪心肌斑点运动的轨迹,避免了二维斑点追踪技术心肌斑点丢失的情况,理论上能更客观的评价局部心肌的形变和功能。同时,相比2DSTE需手工获取多个切面,从而计算出不同方向的应变值而言,3DSTE技术能在同一时刻获取心肌在长轴、径向、圆周方向的应变值,不仅省时省力,而且所得的数据不再受时相不一这一因素的影响,更具有可比性。自从三维斑点追踪技术(3DSTE)问世以来,国内外已有一些关于将此项技术用于检测糖尿病患者心脏功能的文献报道,内容主要集中在糖尿病患者与正常人群心脏功能的比较、血糖控制良好与控制欠佳者心脏功能的比较以及糖尿病合并与不合并微血管病变者心脏功能的比较。但是,对于糖尿病伴其他合并症者心脏功能的检测,则鲜有报道。二维斑点追踪心肌分层检测技术(layered two-dimensional speckle tracking echocardiography,Layered-2DSTE)是近年来斑点追踪技术的衍生和发展。该技术能将心肌分为心内膜层心肌和心外膜层心肌,分别计算其应变值。在心肌收缩过程中,心内膜层心肌和心外膜层心肌的运动幅度和贡献是有较大差异的。因此,与传统的二维斑点追踪技术相比,分层检测技术能将心肌层进一步细化,可能发现更多普通2DSTE不能检测到的细微病变。使用2DSTE技术对心肌应变的研究国内外已有很多报道,而使用Layered-2DSTE技术对于心肌的分层应变进行研究,目前国内还仅限于少量临床病例。本研究拟使用新近的3DSTE技术检测糖尿病合并/不合并高血压、糖尿病合并/不合并肥胖的患者的左心室功能。用2DSTE心肌分层检测技术评价2型糖尿病大鼠在成模8周内左室功能的动态变化,为糖尿病心肌病的早期诊断提供一定的实验依据。研究目的1.使用3DSTE技术检测血糖控制平稳的2型糖尿病合并和不合并高血压患者左心室收缩功能的变化,并探讨可能影响左心室收缩期应变的因素。2.使用3DSTE技术检测肥胖和非肥胖2型糖尿病患者左心室收缩功能的变化,探讨体质指数和腹部脂肪沉积对糖尿病患者心脏结构和功能的影响。3.使用Layered-2DSTE技术检测2型糖尿病大鼠在成模8周内左室功能的情况,探讨糖尿病心肌受损的早期超声心动图表现及心功能受损的动态变化。研究方法1.82名血糖控制平稳的2型糖尿病患者分为单纯糖尿病组(46名)和糖尿病合并高血压组(36名)。40名年龄、性别匹配的健康体检者作为对照组。采集各受检者的左心室三维全容积图像并导入在线的Echo PAC系统,利用该系统的心肌定量分析程序(“Q-Analysis”)计算出左心室射血分数(LVEF),以及左心室整体纵向收缩期应变峰值(GLS)、圆周收缩期应变峰值(GCS)、面积收缩期应变峰值(GAS)、径向收缩期应变峰值(GRS)。2.使用直线相关分析法分析单纯糖尿病组和糖尿病合并高血压组左心室整体应变(GLS、GCS、GAS和GRS)与三维左心室射血分数(3DLVEF)的相关性。3.以左心室整体纵向收缩期峰值应变(GLS)作为左心室收缩功能的代表,用多元回归法分别分析单纯糖尿病组和糖尿病合并高血压组对GLS有意义的影响因素。4.82名2型糖尿病患者根据体质指数分为糖尿病不合并全身性肥胖组(40名,BMI<25kg/m2)和糖尿病合并全身性肥胖组(42名,BMI≥25kg/m2)。通过腰围的测量确定糖尿病合并全身性肥胖者是否伴有腹型肥胖。42名年龄、性别匹配(BMI18.5~24.5 kg/m2)的健康体检者作为对照组。采集各受检者的左心室三维全容积图像并应用仪器自带的Echo PAC-“Q-Analysis”程序进行分析,计算出左室射血分数(LVEF)、左心室整体纵向、圆周、面积和径向收缩期峰值应变(GLS、GCS、GAS和GRS)。5.用多元回归法分析糖尿病患者左室整体收缩期应变(GLS、GCS、GAS和GRS)的影响因素。6.采用高脂饲养+小剂量STZ腹腔注射的方法建立2型糖尿病大鼠模型。连续3日检测随机血糖评价是否造模成功。7.常规超声心动图检测大鼠的左室结构和功能在糖尿病成模后第2周、第4周和第8周的动态变化情况。8.二维斑点追踪(2DSTE)技术和2DSTE心肌分层检测技术检测在糖尿病成模后第2周、第4周和第8周大鼠左室径向应变和应变率、圆周应变和应变率的变化情况。9.在糖尿病成模后第2周、第4周和第8周分别对大鼠心肌进行HE染色和Masson染色观察心肌细胞和胶原纤维的变化情况。结果第一部分1.糖尿病组、糖尿病合并高血压组和对照组在三维左心室射血分数上无显著性差异(p>0.05)。2.单纯糖尿病组在左心室整体纵向收缩期应变峰值(GLS)上显著低于对照组(p<0.001)。而糖尿病合并高血压组在左心室所有方向的收缩期应变峰值上较对照组和单纯糖尿病组均有显著减低(p<0.001 or p<0.05)。3.在单纯糖尿病和糖尿病合并高血压组,|GLS|、|GCS|、|GAS|和|GRS|与3D-LVEF的关系均呈中度正相关。但|GLS|与3D-LVEF的相关性高于其他三项应变值。4.多元回归分析显示,空腹血糖和左室舒张末期容积在单纯糖尿病组和糖尿病合并高血压组都是对GLS有意义的影响因素。在单纯糖尿病组对GLS有意义的影响因素还包括相对室壁厚度(RWT),在糖尿病合并高血压组则还包括E/Em.5.与对照组相比,单纯糖尿病组和糖尿病合并高血压组都存在多节段的GLS、GCS、GAS和GRS值显著下降。第二部分1.糖尿病不合并全身性肥胖组患者在GCS、GAS和GRS上显著低于体质指数(BMI)相似的对照组(p<0.05),在GLS上严重低于对照组(p<0.001)。2.糖尿病合并全身性肥胖组患者三维左心室射血分数以及所有方向的收缩期应变峰值上较对照组均有严重减低(p<0.002或p<0.001),与糖尿病不伴肥胖组患者相比,差异也有统计学意义(p<0.05)。3.两组糖尿病患者(肥胖和非肥胖)中,糖化血红蛋白(Hb A1c)和体质指数(BMI)对左室整体纵向、圆周、面积和径向应变(GLS、GCS、GAS和GRS)均有负性作用,相对室壁厚度(RWT)则能对纵向、面积和径向应变(GLS、GAS和GRS)产生负性影响,而E/E’与整体圆周应变(GCS)呈负相关。4.与BMI正常的对照组相比,糖尿病不合并全身性肥胖组存在所有节段的GLS和部分节段的GCS、GAS和GRS显著降低;而糖尿病合并全身性肥胖组则在所有节段的GLS、GCS、GAS和GRS上均明显降低。5.糖尿病合并全身性肥胖并伴有腹型肥胖的患者在左心室整体纵向、圆周、面积及径向收缩期应变峰值上较不伴有腹型肥胖的患者均有显著减低。第三部分1.STZ注射72小时后,模型组大鼠多饮、多食、多尿症状典型。连续3天在同一时间段内检测随机血糖均大于16.7mmol/L,提示2型糖尿病模型建造成功。2.大鼠糖尿病成模第2周、第4周和第8周,模型组大鼠的质量和心率较对照组大鼠显著减低,而血糖和血脂显著升高。3.常规二维超声提示:大鼠糖尿病成模第4周和第8周,模型组大鼠的心腔大小和室壁厚度较对照组大鼠显著增加,而其左室射血分数和短轴缩短率显著降低。4.2DSTE提示:大鼠糖尿病成模第2周,模型组大鼠左心室只有极少数节段的径向应变率较对照组大鼠减低,而到第4周和第8周径向应变和应变率测值减低的节段数明显增加。5.2DSTE提示:与径向应变和应变率情况相似,大鼠糖尿病成模第2周,模型组大鼠的圆周应变和应变率较对照组大鼠均无明显降低,而到第4周和第8周圆周应变和应变率测值减低的节段数明显增加。6.2DSTE分层检测技术提示:大鼠糖尿病成模第2周,模型组大鼠出现了左心室多节段的心内膜层心肌圆周应变较对照组显著减低,而此时心外膜层和心肌全层的圆周应变与对照组大鼠相比无明显差异。7.通过糖尿病组大鼠在不同时间点的自身对比,发现其左心室的收缩和舒张功能在成模第4周、第8周均较相对应的上一个时间点明显降低。8.心肌病理学检查结果提示:在成模第2周、第4周、第8周糖尿病大鼠心肌细胞肥大变性和胶原纤维聚集随着病程逐渐增加。结论1.临床和实验研究的结果均表明:T2DM会引起左心室收缩期应变值的降低即使射血分数保持正常。2.左室射血分数正常的T2DM患者存在着左心室多方向(纵向、圆周、面积和径向)收缩期整体和节段应变的下降,而合并存在的高血压将进一步加重上述损害,即使患者的血压、血糖控制平稳。3DSTE技术能够敏感地检测出上述常规超声心动图难以发现的亚临床改变。3.与体质指数(BMI)相似的正常人群相比,非肥胖的2型糖尿病患者在左心室射血分数正常的情况下,已经出现多方向的亚临床心肌收缩功能减退,而合并存在肥胖将加重收缩功能的受损程度。3DSTE技术可以检测出上述心功能异常。4.2DSTE技术检测到的应变和应变率下降可以反映2型糖尿病大鼠在成模后8周内心肌各节段收缩和舒张功能进行性降低的情况,而分层检测技术则可检测出心内膜层心肌早于全层和心外膜层心肌出现的功能异常。