遲慶杰，王天樂，祁榮興

南通大學第二附屬醫(yī)院影像科，南通 226001

糖尿病(diabetes mellitus，DM)的患病人數(shù)在全球范圍內(nèi)逐年上升。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟(international diabetes federation，IDF)第八版地圖顯示，2017年全球糖尿病患者的數(shù)量約為4.25億。據(jù)預(yù)測，到2045年，糖尿病患者人數(shù)將增至近7億。目前我國成年糖尿病患病人數(shù)約為1.14億，位居世界第一[1]。糖尿病多系統(tǒng)慢性并發(fā)癥是導(dǎo)致患者生活質(zhì)量下降甚至死亡的重要原因之一。

糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DCM)是DM的一種嚴重的并發(fā)癥。Rubler等[2]在1972年對27例糖尿病性腎小球疾病患者進行尸檢，其中4例心衰及心臟肥大表現(xiàn)無法用冠狀動脈病變、高血壓和心臟瓣膜病解釋，從而提出DCM是一種獨立的心臟疾病。目前認為，本病早期出現(xiàn)心肌能量代謝異常，累及心臟微血管時導(dǎo)致微循環(huán)灌注異常，造成心肌細胞脂肪變性甚至死亡，引起心肌細胞重塑，心功能改變和心肌纖維化等，并可出現(xiàn)心律失常、心衰，導(dǎo)致患者死亡[3]。DCM屬于早期可逆性疾病，動物研究[4]表明，早期的血糖控制能夠阻止DCM的進展，并且一些抗糖尿病藥物具有抗重構(gòu)的作用，可延緩心衰的發(fā)生。因此，對該疾病早期的診斷、監(jiān)測，準確評估并予以干預(yù)，可以改善預(yù)后，延緩病情發(fā)展，對糖尿病患者具有重要的意義。本文從早期能量代謝異常、心肌細胞變性的檢測以及放射性核素顯像、超聲、MR和CT幾種影像檢查手段在DCM不同時期的作用及意義進行綜述。

1 基于心肌能量代謝異常、心肌細胞變性的影像學檢查

DCM的發(fā)病機制尚未完全闡明，診斷標準未建立，但心臟細胞基質(zhì)代謝和能量利用紊亂被認為是最早期且最關(guān)鍵的驅(qū)動因素[5]。這些異常包括脂肪酸利用和儲存過多，葡萄糖氧化供能受到抑制以及線粒體氧化磷酸化受損。影像學檢查可以通過檢測心肌細胞能量異常代謝、心肌細胞內(nèi)高濃度脂肪含量間接提示DCM存在。

1.1 心肌細胞能量代謝異常的影像檢查及評價 心肌靜息狀態(tài)下主要供能來源于游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)氧化，少量來源于葡萄糖代謝。當活動或心肌負荷增加時，心肌細胞耗能增加，葡萄糖代謝供能占比增加。糖尿病患者心肌細胞葡萄糖利用能力降低，進而心肌細胞供能不足。臨床中可用磁共振磷譜顯像技術(shù)(31P MR spectroscopy，31P-MRS)來檢測心肌細胞能量代謝時產(chǎn)生的磷酸肌酸(phosphocre atine，PCr)及三磷酸腺苷(adenosine triphos phate，ATP)。通過測量心肌內(nèi)PCr/ATP值，比值下降時代表PCr向ATP轉(zhuǎn)化增多，心肌能量代謝產(chǎn)物異常。Levelt等[6]發(fā)現(xiàn)2型糖尿病心肌病患者靜息狀態(tài)下心肌內(nèi)即存在磷酸肌酸同三磷酸腺苷(phosphocreatine to ATP，PCr/ATP)比值的下降，并且與氧合受損相關(guān)。在運動負荷增加的情況下，冠狀動脈微血管功能障礙加重，提示DCM心肌細胞內(nèi)存在嚴重的能量儲備不足及微循環(huán)功能異常，會導(dǎo)致心肌缺氧和負荷增加期間能量利用障礙的進一步惡化。在Brom等[7]的一項研究中，使用正電子斷層顯像技術(shù)(positron emission computed tomography，PET)，在早期DCM中大鼠心肌細胞代謝中，同樣發(fā)現(xiàn)心肌脂肪酸氧化的增加及葡萄糖利用的降低。雖然對早期DCM患者鮮有此類臨床實體研究的數(shù)據(jù)，但足以證明通過對能量代謝異常的檢測，能做出較為可靠的預(yù)測以及有效的可疑診斷。

1.2 心肌細胞脂肪變性及間質(zhì)脂肪積聚的影像檢查評價 糖尿病心肌病患者心肌細胞葡萄糖氧化供能下降，能量代謝以脂肪酸氧化供能為主，造成心肌脂肪變性以及心肌間質(zhì)內(nèi)脂肪積聚。心肌脂肪毒性會導(dǎo)致線粒體功能障礙，加劇心肌細胞代謝紊亂與氧化應(yīng)激反應(yīng)，最終使心肌細胞死亡、心肌纖維化形成，從而影響左室功能[8]。氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-MR spectroscopy ,1H-MRS)可以測量心肌細胞及間質(zhì)內(nèi)脂肪酸含量，為診斷心肌脂毒性心功能障礙提供可靠依據(jù)。Nyman等[9]利用通過1H-MRS技術(shù)對代謝綜合征患者同正常人比較發(fā)現(xiàn)，前者心外膜、心包及心肌內(nèi)三酰甘油(triglyceride，TG)含量均增高，造成左室舒張峰值下降96 mL/s，左室舒張早期充盈率降低10%，與左室舒張功能負相關(guān)，表明心外膜及心包內(nèi)脂肪增多可以預(yù)測心室舒張功能障礙。有研究[10]表明，心肌內(nèi)TG含量增加，心肌細胞脂肪變性是左心室重構(gòu)及舒張功能障礙的獨立預(yù)測因素，更為重要的是，隨著TG含量的降低，心室重塑能得到有效控制，并可改善心室功能。但目前尚未有心肌細胞及間質(zhì)內(nèi)脂肪積聚引起心功能損害的臨界值和參考標準。

2 基于心肌微循環(huán)灌注異常、心功能改變及心肌重塑的影像學檢查

當前普遍認為糖尿病心肌病是一種早期發(fā)生心肌肥厚以及心室舒張功能障礙同時射血分數(shù)正常的心肌病變，隨著病程的發(fā)展，進一步出現(xiàn)心肌纖維化改變，伴有心室收縮功能異常，射血分數(shù)減低，最終發(fā)展為心衰狀態(tài)[11]。但也有文獻[12]報道早期糖尿病心肌病同時存在射血分數(shù)正常的左室舒張功能障礙及左室收縮功能降低兩種類型，這兩種類型不是連續(xù)出現(xiàn)的，而是由于不同的病理改變造成，前者是由于長期的血管炎性反應(yīng)，心肌細胞外角質(zhì)填充導(dǎo)致，后者常因心肌細胞壞死，心肌纖維細胞替代造成。目前放射性核素成像、心臟超聲、MR 及CT等檢查手段，在DCM的診斷中可發(fā)揮不同的優(yōu)勢，只有相互結(jié)合，才可以為臨床提供更為精準的數(shù)據(jù)。選用合適的檢查方法，對該疾病進行準確的早期診斷和預(yù)測，是影像科醫(yī)生與臨床醫(yī)生共同關(guān)注的焦點。

2.1 放射性核素檢查 放射性核素成像主要包括單光子發(fā)射計算機斷層顯像(single photon emission computed tomography，SPECT) 及正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(positron emission computed tomography，PET)。 SPECT利用造影劑99mTc、201T1等，通過示蹤劑追蹤，測量人體心肌血流量(myocardial blood flow，MBF)，反應(yīng)心肌微循環(huán)灌注狀態(tài)，并且能夠定量評估左室功能。有研究[13]顯示，在診斷心肌灌注異常的檢測中，PET與SPECT之間的測得的MBF有顯著的相關(guān)性(r=0.71,P<0.01)，可作為評估MBF的有用工具。PET常用的示蹤劑有82Rb、18F-FDG、13N-NH3及15O-H2O等，可以進入心肌細胞內(nèi)，參與能量代謝，在心肌灌注顯像方面比SPECT具有更低的衰減系數(shù)及細胞內(nèi)代謝定量檢測的優(yōu)勢。有研究[14]對比60例單純糖尿病患者與30例健康人員，通過測定冠狀動脈血流儲備值(frcational flow reserve，F(xiàn)FR)，表明83Rb PET/CT可對單純的2型DCM患者心肌微循環(huán)異常減低可做出快速無創(chuàng)的評估，并且提示患者在伴有白蛋白尿時已出現(xiàn)多器官微循環(huán)損害。但PET/SPECT使用放射性示蹤劑，其空間分辨率較低，輻射劑量較大，并且缺乏排除冠狀動脈病變引起心肌缺血的能力，因此，還需要結(jié)合其他冠脈檢查綜合判斷。

2.2 心臟超聲 超聲心動圖是一種用于檢測心臟結(jié)構(gòu)和功能異常費用低廉且方便的診斷工具，對于評價左室舒張功能的診斷具有較高的可重復(fù)性。傳統(tǒng)二維超聲心動圖僅能測量心臟形態(tài)和功能改變，在診斷早期糖尿病心肌病變當中精確度不夠。目前普遍聯(lián)合應(yīng)用組織多普勒成像技術(shù)(tissue doppler imaging，TDI)，可同時測量心室壁運動速度、心肌組織應(yīng)變率等，增加準確度。Faden等[15]在386例無心臟癥狀的糖尿病患者中使用二維超聲聯(lián)合組織多普勒超聲檢查，其中262例患者檢測到無癥狀心室收縮功能或舒張功能異常。研究證明，在排除一些如瓣膜鈣化、年齡過大以及明顯心臟疾病后，選用合適的超聲檢測指標，可以檢測出近2/3糖尿病患者早期無癥狀心室收縮功能或舒張功能異常。

近年來，斑點追蹤技術(shù)(speckle tracking echocardiography，STE)通過計算機圖像處理對心肌超聲波斑點進行追蹤，量化分析臨床心功能指標，是評價左心室局部和整體功能的研究熱點。國外一項研究[16]利用二維(two-dimensional，2D) 和三維(three-dimensional，3D)斑點追蹤超聲心動圖來評估66例無癥狀1型糖尿病患者與26例健康患者，對比觀察后結(jié)果表明2D和3D超聲追蹤技術(shù)評估1型糖尿病患者亞臨床心肌功能障礙較普通超聲更為準確。國內(nèi)有學者[17]進行類似研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病心肌病患者早期同樣具有亞臨床心功能障礙，證明該項技術(shù)對糖尿病心肌病心功能測定具有很好的實際意義。

超聲心臟檢查對于心肌纖維化的影像學診斷主要是應(yīng)用背向散射積分(intregrated backscatter，IBS)技術(shù)，IBS的強度與心肌膠原沉積存在線性關(guān)系，可判斷心肌纖維化程度。Carluccio等[18]對86例射血分數(shù)正常的心衰患者和40例健康人進行了對比，發(fā)現(xiàn)心肌IBS與心室舒張功能正相關(guān)，驗證了這項技術(shù)對DCM同樣具有診斷效能。但是該項研究并未在負荷狀態(tài)下進行，并且聲束及心肌纖維走形方向?qū)Y(jié)果會造成影響，因此還需要更多的臨床試驗數(shù)據(jù)來支持。

實時心肌造影超聲心動圖(real-time myocardial contrast echocardiography，RTMCE)可評價2型糖尿病早期心肌灌注的情況。通過在外周靜脈注射含有微泡的特殊造影劑，改變血液聲學特點并予以追蹤，是一種評價心肌微循環(huán)的心肌灌注聲學造影方法。研究[19]表明，RTMCE的測量結(jié)果與PET的測量結(jié)果有較高的一致性，彌補了傳統(tǒng)超聲心動圖的不足。但微泡在心肌血液循環(huán)中濃度不均，心肌運動各向異性等都影響最終的定量分析。

2.3 磁共振 心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)是一種較為全面的非侵入性檢查手段，CMR已經(jīng)從心肌功能和形態(tài)學成像發(fā)展到灌注、能量學和纖維化的檢測，具有高空間分辨率和高時間分辨率。在心臟檢查方面，可以獲取心室結(jié)構(gòu)的基本信息，予以病變心肌準確的定位。在心功能測量中，CMR更是“金標準”，可獲得準確的左室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)、心指數(shù)等，對操作依賴限制較低，并且無電離輻射，尤其對于2型DCM肥胖患者，還可進行心肌內(nèi)外脂肪的定量分析。Storz等[20]應(yīng)用CMR對糖尿病前期、糖尿病患者和正常對照者LVEF的變化進行分析，來探討LVEF的變化規(guī)律。結(jié)果表明，糖尿病前期和保留LVEF的糖尿病患者左室重構(gòu)指數(shù)較高，而彌漫性心肌纖維化在此階段無相關(guān)性，提示早期即可檢測到疾病過程中的變化。

MR心肌灌注成像目前在DCM的檢測診斷中尤為重要。MR心肌灌注成像(MR myocardial perfusion imaging，MR-MPI)使用時間分辨率高的T1序列進行，在周圍靜脈注射含釓(Gd)造影劑后，掃描獲取造影劑第一次通過心腔及心室壁的首過灌注圖像。尤其在負荷狀態(tài)下，受損區(qū)域灌注相對正常節(jié)段信號減低，可以定量或半定量地分析缺血程度。心肌延遲強化(late gadolinium enhancement，LGE)可肉眼辨別纖維化或瘢痕心肌形成。近年來，LGE成像技術(shù)已將纖維化檢測擴張到心肌間質(zhì)范圍的檢測，生成一個“心肌細胞外體積分數(shù)”(extracellular volume，ECV)，以量化心肌細胞外間隙體積，并且與平掃T1-mapping及血液中血細胞比容(hematocrit，Hct)計算出相對穩(wěn)定的參數(shù)指標ECV，很好地預(yù)測心肌間質(zhì)狀態(tài)改變，對糖尿病患者心肌纖維化的診斷提供參考。Shang等[21]對38例糖尿病性心肌病患者和32例對照者進行前瞻性研究，與經(jīng)胸組織多普勒超聲心動圖比較，證明CMR T1-mapping及ECV測量能檢查出DCM心肌細胞外基質(zhì)的擴張，是早期診斷DCM的有力方法。但心臟磁共振檢查具有較多禁忌證，并且檢查時間長，需要良好的吸氣屏氣配合，對此項檢查造成了一定的局限性。

2.4 CT 多層螺旋CT(multi-slice spiral CT，MSCT)目前在心臟方面的檢查應(yīng)用非常普及，其成像速度快，后期數(shù)據(jù)重建可以很好地顯示心臟的形態(tài)及結(jié)構(gòu)。CT的后處理工作站，可將掃描獲得的數(shù)據(jù)、圖像進行自動勾畫并分析，得出準確的心功能指數(shù)。在一項對15例血壓正常的DCM患者檢查[22]中，運用64排螺旋CT和超聲心動圖來評估左室舒張功能，結(jié)果顯示多層螺旋CT和超聲心動圖在評估早期舒張功能障礙中具有良好的相關(guān)性，證明心臟螺旋CT可以作為評估LV舒張功能的額外工具。成官迅等[23]利用雙源CT對99例行冠狀動脈(coronary computed tomography angiography，CCTA)檢查的DCM患者進行左室重構(gòu)情況的研究發(fā)現(xiàn)，患者左心室室壁增厚、心肌質(zhì)量增加，并且左室舒縮末期內(nèi)徑輕度增大，與DCM患者死亡尸解后進行心臟大體檢查所得出的結(jié)論一致。但是該研究并未對心肌血流灌注情況進行定量分析。

在檢測心肌微循環(huán)灌注異常方面，CT心肌灌注(CT myocardial perfusion，CTP)與CCTA的綜合應(yīng)用，在一次檢查中即可無創(chuàng)獲得冠脈形態(tài)結(jié)構(gòu)和心肌灌注的心肌血流量(myocardial bloodflow，MBF)、心肌血容量(myocardial blood volume，MBV)等參數(shù)值，可實現(xiàn)真正的“一站式”檢查。CT心肌灌注分為負荷心肌灌注和靜息心肌灌注，負荷是通過運動或藥物的方法，使得灌注異常的心肌病變更加凸顯。第一個由Rochitte等[24]開展的多中心研究評價了381例經(jīng)冠狀動脈造影和SPECT聯(lián)合診斷存在缺血性冠心病(coronary artery disease，CAD)合并心肌灌注缺損的患者，結(jié)果顯示，CT灌注成像聯(lián)合CCTA可顯著提高CTA診斷的準確性。國內(nèi)鄧達標[25]通過使用320排CT對43名2型糖尿病患者以及13名正常對照組進行靜息態(tài)心肌灌注，并進行半定量分析，發(fā)現(xiàn)心肌灌注透壁指數(shù)(transmural perfusion ratio，TPR)能夠很好地預(yù)示糖尿病心肌病缺血損害首發(fā)或好發(fā)的部位。證明在靜息灌注的條件下同樣可以對心肌缺血的改變做出很好的判斷。

利用雙能量CT(dual-energy computed tomography，DECT)來評估心肌血液循環(huán)及心肌纖維化的研究正在逐年增加。在基于雙能CT掃描的情況下，可以通過合并兩個能量譜的數(shù)據(jù)生成一個“碘”分布圖。心肌碘濃度可以根據(jù)每體素的碘量來量化心肌周圍血液含量，通過測量不同心肌節(jié)段碘值，可定性或定量分析心肌灌注情況。最近的一項研究[50]表明，DECT能對心肌碘進行準確的定量評估，并且DECT的心肌延遲強化在判斷心肌纖維化改變的診斷中有著重要的評價意義。Chang等[26]對40例心肌病患者行心臟磁共振(MR)成像和DECT掃描，以心臟磁共振成像為參考標準，結(jié)果表明，DECT與常規(guī)CT相比，對心肌延遲強化(myocardial delayed enhancement，MDE)檢測的診斷性能更高，并且改善了圖像質(zhì)量和CNR，減少了線束硬化偽影。并且早有Meinel等[27]通過對55例患者，進行DECT以及SPECT靜息態(tài)、負荷態(tài)及延遲強化掃描發(fā)現(xiàn)，延遲增強掃描信息的獲取并不能提高診斷的準確性，這是由于在靜息態(tài)和負荷態(tài)掃描中已足夠得到與SPECT相媲美的診斷效能。因此，省略延遲強化掃描，可減少患者輻射劑量，為DECT在臨床的應(yīng)用提供了更為安全的證據(jù)。CT檢查還可以對心臟冠狀動脈疾病進行很好地篩查，克服了其他檢查無法排除可能存在冠脈疾病影響的問題。通過分析軟件可以客觀計算出各項心臟功能指數(shù)，不依賴個人經(jīng)驗或手法操作，得到的數(shù)據(jù)可靠性強。

3 結(jié) 語

糖尿病心肌病是糖尿病的一種嚴重的并發(fā)癥，可導(dǎo)致糖尿病患者心衰進而死亡，使患者預(yù)后不佳，嚴重降低晚期生活質(zhì)量。該疾病起病隱匿，致病分子及致病機制復(fù)雜，癥狀常被其他并發(fā)癥所掩蓋，而且目前尚無明確的診斷標準，容易在臨床治療中被忽視。因此，在糖尿病患者的診療中，聯(lián)合現(xiàn)有的檢查手段綜合診斷，獲取準確、系統(tǒng)、全面的數(shù)據(jù)，可以有效地檢測DCM的存在，為臨床醫(yī)生提供更多的診斷依據(jù)，從而進行早期臨床干預(yù)和治療，為改善患者預(yù)后提供有效的幫助。