背景及目的：研究背景：心血管疾病是糖尿病患者最重要的并发症。在出现较严重的心血管并发症前,糖代谢异常经常会被患者忽略而潜伏多年未能得到明确的诊断。以往研究认为糖代谢异常患者由于心肌代谢和功能改变,左室力学性能可明显受损,心脏瓣膜、腔室几何学形态及室壁运动又可影响血流动力学状态,但是,它们之间的相互适应能使正常或病理状态下均能维持一个相对稳定的血流动力学环境。糖代谢异常的患者由于左室壁力学改变、血流动力学状态的改变,粘性摩擦所致的能量损耗也将随着左室几何形变及心肌力学状态的变化而发生改变。但是有关糖代谢异常患者左室流场血流动力学改变及其与室壁力学之间的关系尚不明确。研究目的：1.通过血流向量成像技术评估糖尿病前期及2型糖尿病患者左室内流场状态及能量损耗；2.联合应用血流向量成像技术及二维斑点追踪技术评估糖代谢异常患者左室壁力学功能的改变及其与左室流场中能量损耗的关系。资料与方法：1.研究对象与分组该横断面研究纳入了30例血压正常的pre-DM患者、51名近期诊断为DM患者及38名性别和年龄相匹配的对照组人群。2.研究方法2.1一般指标及血生化指标一般指标：身高(m)、体重(kg)、血压(mmHg);血生化指标：空腹采集静脉血测量血糖(mmol/L)、总胆固醇(mmol/L)、甘油三酯(mmol/L)、低密度脂蛋白胆固醇(mmol/L)、及高密度脂蛋白胆固醇(mmol/L)。2.2二维经胸超声心动图检查及指标(1)二维超声指标：患者左侧卧位测量左房内径(mm)、左室舒张末径(mm)、左室后壁及室间隔厚度(mm)、左室射血分数(%)；(2)多普勒超声指标：二尖瓣跨瓣血流速度E峰及A峰(cm/s)、二尖瓣前向血流减速时间(ms)、等容舒张时间(ms)、组织多普勒测量二尖瓣环运动速度e’(cm/s)、 a’(cm/s)及s’(cm/s)。二尖瓣前向血流传播速度Vp(cm/s)。2.3斑点追踪超声心动图分析及测量指标采集心尖四腔心及两腔心左室二维图像进行STE分析(1)收缩期、舒张早期、舒张晚期纵向应变(%)；收缩期、舒张早期、舒张晚期圆周应变(%)；收缩期、舒张早期、舒张晚期径向应变(%)；(2)收缩期、舒张早期、舒张晚期纵向应变率(s-1)；收缩期、舒张早期、舒张晚期圆周应变率(s-1)；收缩期、舒张早期、舒张晚期径向应变率(s-1)；(3)峰值扭转角度(°)、收缩期旋转速度(°/s)、舒张期解旋速度(°/s)。2.4血流向量成像分析及测量指标采集心尖长轴切面图像进行VFM分析,逐帧计算EL,分别测量左室整体、基底段、中间段、心尖段在等容收缩期、快速射血期、缓慢射血期、等容舒张期、快速充盈期、缓慢充盈期及心房收缩期7个时相的能量损耗(N/(m·s)),分析左室内不同时相涡流特征。3.统计学方法数据统计分析采用SPSS 19.0软件。正态分布的连续变量用均数±标准差表示。分类变量比较采用卡方检验。三组EL随时间变化的比较采用重复测量的方差分析。多重检验采用Bonferroni法。变量间简单线性相关关系采用Pearson相关分析,EL的独立影响因素采用逐步法多元回归分析。重复性检验采用Bland-Altman分析。P<0.05认为有统计学意义。结果：1.一般资料及血生化指标分析：三组间年龄、性别分布、心率、动脉收缩压、舒张压均无显著性差异(P>0.05)。pre-DM组及DM组空腹血糖、血清甘油三酯、总胆固醇及低密度脂蛋白浓度高于对照组,但仅DM组与对照组间差异有统计学意义(P<0.05)。对照组高密度脂蛋白胆固醇水平高于DM组与pre-DM组,DM组与对照组间差异有统计学意义(P<0.05)。2.二维超声心动图及多普勒超声分析：(1)二维超声心动图参数：LVEDD、IVS、LVPW、EF在三组中无明显差异(P>0.05)。但DM组左房内径高于对照组及pre-DM组(P<0.05)。(2)多普勒超声参数：E及a’在三组中无明显差异。但DM组A, E/e’,DT及IVRT高于对照组及pre-DM组(P<0.05)。DM组E/A及e’低于其余两组(P<0.05)。e’/a’仅在对照组与DM组间有统计学差异(P<0.05)。对照组E/Vp明显低于其他两组(P<0.05)。3.斑点追踪超声心动图左室形变能力分析：(1)收缩期：DM组左室纵向峰值应变、圆周应变率明显低于pre-DM组及对照组(P<0.05)；DM组及pre-DM组左室纵向应变率、径向应变及应变率、峰值扭转角度明显低于对照组(P<0.05)。(2)舒张早期：DM组左室纵向应变率、径向应变率、圆周应变率及舒张期解旋速度低于对照组(P<0.05)。(3)舒张晚期：DM组及pre-DM组径向应变率明显低于对照组(P<0.05)。4.血流向量成像能量损耗及涡流分析：对照组在各时相能量损耗从基底段到中间段至心尖段逐渐递减。但DM组EL-apex在IVR期反而高于EL-mid。各组内EL-total、EL-base、EL-mid及EL-apex随时间变化而变化显著(各组均P<0.05)。EL-total与EL-base在RE、RF及AC期比其他时相更高(P<0.05)。EL-mid只在RF期达到峰值,EL-apex在RF及AC期相对较高(P<0.05)。多重分析显示pre-DM及DM组的EL-total在SE、IVR、RF及SF期高于对照组(P<0.05),EL-base在SE、IVR及SF期高于对照组(P<0.05),EL-mid在RE, SE及SF期高于对照组(P<0.05)。而pre-DM及DM组的EL-apex仅在SF期高于对照组。与对照组比较,不同时相的涡流循环量在pre-DM组及DM组中有所增加,而涡流面积则相对减少。心房收缩期,对照组涡流循环量与其余两组间差异具有统计学意义(P<0.01)。在pre-DM组及DM组中,常可观察到多个小涡流,舒张期甚至可以同时观察到三个以上的小涡流。IVR期,pre-DM组及DM组小涡流出现频率明显高于对照组(P<0.05)。5.相关及多重回归分析：相关性分析显示二尖瓣前向血流速度、左室壁力学参数、涡流循环量及面积与左室各时相能量损耗不同程度相关。逐步法多重回归分析：(1)收缩期左室能量损耗(LVELs):与峰值扭转角度(β=-0.191,P=0.029)及涡流循环量(β=0.357,P<0.01)独立相关；(2)舒张早期左室能量损耗(LVELed):与E(β=0.348,P<0.01)、峰值扭转角度(β=-0.210,P<0.01)及涡流循环量(β=0.504,P<0.01)独立相关；(3)舒张晚期左室能量损耗(LVELac):与A(β=0.353,P<0.01).E/A(β=-0.129, P=0.049)、舒张期解旋速度(β=-0.232,P<0.01)、涡流循环量(声=0.423,P<0.01)及涡流面积(β=-0.372,P<0.01)独立相关。创新性与局限性：创新性1.首次通过VFM技术评估糖代谢异常患者左室内能量损耗等血液流场参数的变化；2.首次将VFM及STE技术结合评估糖代谢异常患者左室能量损耗与其力学性能之间的关系。局限性1.样本量较小,因此只能作为初步研究结果,尚需对更大的不同的群组进行进一步研究和证实；2.VFM是在二维彩色多普勒及斑点追踪的基础上的软件分析,使我们的研究局限于一个平面内,而非三维血流流场。结论：1.基于血流向量成像分析的左室能量损耗,pre-DM及DM患者在缓慢射血期、等容舒张期、快速充盈期、缓慢充盈期及心房收缩期明显高于对照组；2.糖代谢异常患者二维超声及多普勒超声指标在各组间无明显差异时,左室形变能力较对照组不同程度减低,更早期发生改变；3.左室血液流场参数及心肌力学参数均与能量损耗独立相关。研究背景及目的：研究背景：既往研究认为左室舒张功能障碍是可检测到的糖尿病心肌病患者最早发生的病生理改变,而舒张功能减低在糖尿病前期患者中即已出现。优化的左房-左室耦联关系对心血管系统有效运行至关重要。左房储存功能下降及泵功能增加是左室舒张功能障碍的首要表现。因此,通过可靠地方法评估左房功能及左房-左室耦联关系是早期检测糖代谢异常患者心功能异常的关键。但目前尚无对糖代谢异常患者左房-左室耦联关系的系统性临床研究。糖尿病另一重要并发症为糖尿病血管病变。糖尿病或代谢综合征患者,各年龄阶段均可出现动脉僵硬度增加。肥胖或代谢综合征儿童,会过早出现动脉僵硬征象。心脏与血管间的相互作用,即心室-动脉耦联能使心血管系统根据机体需要增加心输出量,调节血压、心率及前负荷,以维持人体各项生理指标处于正常范围。糖代谢异常患者动脉僵硬度增加,使左室收缩后负荷增大,据Frank-Starling机制左室代偿性加强泵功能,左室僵硬度也随之增大。另外,血管僵硬度增加,脉搏波传播速度增大,回波时间缩短,进一步加重收缩期左室负荷。目前已有多组研究采用无创方法评估高血压患者心室-动脉耦联关系,方法简洁、可靠,与导管测量具有较好的相关性。但糖代谢异常者心室-动脉耦联关系如何改变尚不得而知。血流向量成像能通过编码血流速度向量显示血液流场状态。由血流向量成像计算出的另一指标能量损失可反映腔室内血流空间弥散度,被认为是流体能否有效转运的指标,可间接反映出因湍流导致的过多的心脏后负荷。我们推测心腔内血流流场状态改变也将在左房-左室-动脉耦联关系发生变化时有所体现。研究目的：1.联合应用血流向量成像及斑点追踪技术评估糖代谢异常患者左房功能改变；2.联合应用血流向量成像及斑点追踪技术评估糖代谢异常患者左房-左室耦联关系；3.无创性评价糖代谢异常患者动脉生物力学功能改变；4.联合应用血流向量成像及斑点追踪技术评估糖代谢异常患者左室-动脉耦联关系。资料与方法：1.研究对象与分组入选30例血压正常的pre-DM患者(非同日多次测量血压<140/90mmHg),51例血压正常的DM患者和38例年龄及性别相匹配的对照人群。2.研究方法2.1一般指标及血生化指标包括身高(m)、体重(kg)、体重指数(body mass index, BMI, kg/m2)、血压(mmHg);测量空腹血糖或0GTT2小时血糖水平(mmol/L)、总胆固醇(mmol/L)、甘油三酯(mmol/L)、低密度脂蛋白(mmol/L)及高密度脂蛋白胆固醇(mmol/L)、2.2二维经胸超声心动图检查应用Aloka公司ProSound F75超声诊断仪(Hitachi Aloka Medical Ltd., Tokyo, Japan),使用UST-52105探头,探头频率为1-5 MHz。(1)左室参数：左室舒张末径(LVEDD,mm)、左室后壁厚度(LVPW,mm)、室间隔厚度(IVS,mm)、左室射血分数(EF,%)；(2)左房参数：左房总射血量(LASVt,ml)、左房被动射血量(LASVp,ml)、左房主动射血量(LASVa, ml)、左房被动排空分数(LAPEF,%).左房总排空分数(LATEF,%)、左房主动排空分数(LAAEF,%)。(3)多普勒参数：二尖瓣前向血流速度E (cm/s)、A (cm/s)、减速时间(DT, ms)、等容舒张时间(IVRT,ms)、二尖瓣侧壁瓣环运动s’(cm/s)、e’(cm/s)及 a’(cm/s)。2.3左室-动脉耦联关系分析使用Aloka公司ProSound F75超声诊断仪(Hitachi Aloka Medical Ltd., Tokyo, Japan),使用UST-5411探头,探头频率为10-13 MHz。动脉弹性Ea (mmHg/ml)、Ees (mmHg/ml)、心室-血管耦联指数VVI、血管壁僵硬度p2.4斑点追踪超声心动图分析及测量指标二维斑点追踪超声心动图(speckle tracking echocardiography, STE)分析使用DAS-RS1工作站(Hitachi Aloka Medical Ltd., Tokyo, Japan)。(1)左室力学参数：收缩期、舒张早期、舒张晚期纵向应变(LS,%)；收缩期、舒张早期、舒张晚期圆周应变(CS,%)；收缩期、舒张早期、舒张晚期径向应变(RS,%)；收缩期、舒张早期、舒张晚期纵向应变率(LSR,s-1)；收缩期、舒张早期、舒张晚期圆周应变率(CSR,s-1)；收缩期、舒张早期、舒张晚期径向应变率(RSR,s-1)；峰值扭转角度(peak torsion,°)、收缩期旋转速度(systolic twist,°/s)、舒张期解旋速度(diastolic untwist,°/s)。(2)左房力学参数：收缩期、舒张早期及舒张晚期左房峰值应变(LAS,%);收缩期、舒张早期及舒张晚期左房应变率(LASR, s-1).2.5血流向量成像分析及测量指标采用DAS-RS1工作站(Hitachi Aloka Medical Ltd., Tokyo, Japan)对左房及左室二维彩色血流动态图像进行分析。检查指标：收缩期左室能量损耗(LVELs, N/(m·s));舒张早期左室能量损耗(LVELed, N/(m·s));舒张晚期左室能量损耗(LVELac, N/(m·s));收缩期左房能量损耗(LAELs, N/(m·s));舒张早期左房能量损耗(LAELed, N/(m·s));舒张晚期左房能量损耗(LAELac, N/(m·s))。3.重复性检验对不同时相LAEL进行观察者间及观察者内的变异性分析。4.统计学分析数据统计分析采用SPSS 19.0软件(SPSS, Inc, Chicago, IL, USA)。正态分布的连续变量用均数±标准差表示,且各组进行方差齐性检验。分类变量比较采用卡方检验。三组间差异比较采用方差分析,多重比较采用LSD法。变量间简单线性相关关系采用Pearson相关分析,LAEL的独立影响因素运用逐步法多元回归分析。Bland-Altman分析进行重复性检验。P<0.05认为有统计学意义。结果1.一般资料及血生化指标三组年龄、性别分布、心率、动脉收缩压、舒张压、脉压差均无显著性差异(P>0.05)。DM组空腹血糖明显高于对照组(P<0.05),而pre-DM组与对照组间无统计学差异(P>0.05)。pre-DM组及DM组血清甘油三酯、总胆固醇及低密度脂蛋白浓度高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。对照组高密度脂蛋白胆固醇水平高于DM组与对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。2.二维经胸超声心动图及多普勒超声分析2-1左室参数(1)二维超声心动图参数：LVEDD、IVS、LVPW、EF在三组间无明显差异(P>0.05)。但DM组左房内径高于对照组及pre-DM组(P<0.05)。(2)多普勒超声参数：E及a’在三组间无明显差异。但DM组A、E/e’、DT及IVRT高于对照组及pre-DM组(P<0.05)。DM组E/A及e’低于其余两组(P<0.05)。e’/a’仅在对照组与DM组间有统计学差异(P<0.05)。2.2左房参数除LASVa外,三组间左房其余容量参数及功能参数均无统计学意义(P>0.05,表2)。DM组LASVa明显高于对照组(P<0.05)。3.左房及左室力学分析3.1左房力学参数(1)收缩期：pre-DM及DM组SLAs明显高于对照组(P<0.05)；DM组SRLAs明显高于对照组(P<0.05)。(2)舒张早期：DM组SLAed、SRLAed明显高于对照组及pre-DM组(P<0.01),但在pre-DM组与对照组间无显著差异(P>0.05)；(3)舒张晚期：SLAac、SRLAac在三组间无明显差异(P>0.05)。(4) E/e’/SLAs作为左房僵硬度的指标,在DM组明显增加(P<0.05)。3.2左室力学参数(1)收缩期：DM组左室纵向峰值应变、圆周应变率明显高于pre-DM组及对照组(P<0.05)；DM组及pre-DM组左室纵向应变率、径向应变及应变率、峰值扭转角度明显高于对照组(P<0.05)。(2)舒张早期：DM组左室纵向应变率、径向应变率、圆周应变率及舒张期解旋速度高于对照组(P<0.05)。(3)舒张晚期：DM组及pre-DM组径向应变率明显高于对照组(P<0.05)。4.左房及左室能量损耗分析4.1左房能量损耗(1)收缩期：LAELs在三组间无明显差异(P>0.05)。(2)舒张早期：pre-DM组及DM组LAELed高于对照组(P<0.05)。(3)舒张晚期：DM组LAELac明显高于对照组及pre-DM组(P<0.05)。4.2左室能量损耗(1)收缩期：DM组LVELs明显高于对照组(P<0.05)。(2)舒张早期：DM组LVELed明显高于对照组(P<0.05)。(3)舒张晚期：DM组LVELac明显高于对照组及pre-DM组(P<0.05)。5.左房-左室耦联关系分析舒张早期：(1)对照组：LAELed仅与LVELed独立相关(β=0.716,P<0.01)；(2) Pre-DM组：LAELed与E (β=0.098,P=0.035)、LVELed (β=0.944, P<0.01)独立相关；(3)DM组：LAELed也与E (β=0.287,P=0.014)、LVELed (β=0.632, P<0.01)独立相关。舒张晚期：(1)对照组：LAELac与舒张期解旋速度(β=-0.277, P=0.039)、LVELac (β=0.553, P<0.01)独立相关；(2) pre-DM组：LAELac 与 SLAs (β=-0.263, P=0.046) & LAELac (β=0.668, P<0.01)独立相关；(3)DM组：LAELac与左室峰值扭转角度(β=-0.132,P=0.043)、SLAs(β=-0.154, P=0.023)及LVELac (β=0.776, P<0.01)独立相关。6.左室-动脉耦联关系分析6.1左室-动脉耦联关系相关参数(表8)Ees：三组间无明显差异(P>0.05)；p：DM组p高于对照组及pre-DM组(P<0.05)；Ea：DM组明显高于对照组(P<0.05)；VVI: DM组明显高于对照组(P<0.05)；pre-DM组与对照组间无显著差异(P>0.05)。6.2左室-动脉耦联关系(1) LVELs与左室力学参数(收缩期左室纵向应变率)、Ees及Ea在不同组中呈不同程度相关性(详见表9,图7)；对照组：LVELs与LSRs (β=0.375, P=0.013)及WI (β=-0.365, P=0.016)独立相关；Pre-DM组：LVELs仅与LSRs独立相关(β=0.460,P=0.012)：DM组：LVELs仅与Ea独立相关(β=0.713,P<0.01)。(2)VVI与血压、左室力学参数(收缩期左室纵向应变)及动脉僵硬度β在不同组中呈不同程度相关(详见表10,图8)；对照组：VVI与DBP(β=-0.353,P=0.008)及脉压差独立相关(β=0.539,P<0.01)；pre-DM组：VVI仅与动脉僵硬度β独立相关(β=0.409,P=0.028)；DM组：VVI与BMI (β=0.375, P=0.002)、LSRs (β=-0.299, P=0.010)及动脉僵硬度p(β=0.527,P<0.01)独立相关。7.一致性分析Bland-Altman分析显示左房不同时相EL分析测量的可重复性较好。创新性与局限性：创新性(1)首次通过VFM技术对糖代谢异常患者左房功能进行评估；(2) 首次联合应用VFM及STE技术分析糖代谢异常患者左房-左室耦联关系；(3)首次应用VFM技术对糖代谢异常患者左室-动脉耦联关系进行评估。局限性(1) 样本量偏小,只能作为初步研究结果,尚需对更大的不同的群组进行进一步研究和证实；(2)采用非侵袭性方法评估左室-动脉耦联关系,未行导管压力测定；(3)VFM是在二维彩色多普勒及斑点追踪的基础上的软件分析,研究局限于一个平面内,缺乏三维信息。结论：1.糖代谢异常患者左房储备、通道功能减低,而泵功能代偿性增加；2.糖代谢异常患者左房与左室血流动力学及力学功能受损,并且它们之间相互作用,导致左房-左室耦联关系异常；3.糖尿病患者动脉僵硬度增加,左室-动脉耦联关系明显不匹配。