牛瑜琳，袁建軍，張喜君，吳銘，徐雪艷，朱好輝*

1.河南省人民醫(yī)院超聲科，河南 鄭州 450003；2.河南省胸科醫(yī)院超聲科，河南 鄭州 450003；*通信作者 朱好輝zhh761126@163.com

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高以及飲食結(jié)構(gòu)的改變，兒童及青少年超重和肥胖的發(fā)生率呈逐年上升趨勢(shì)[1-2]。肥胖或超重可以引起機(jī)體血流動(dòng)力學(xué)改變、激發(fā)機(jī)體炎癥反應(yīng)等，繼而導(dǎo)致心臟容量及壓力負(fù)荷增加，誘發(fā)心腔擴(kuò)張、室壁增厚，提高左心室心肌重構(gòu)的發(fā)生率，進(jìn)而引起心臟功能改變，其嚴(yán)重程度與肥胖程度密切相關(guān)[3-5]。兒童期肥胖可增加其成年期發(fā)生心腦血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。然而，肥胖兒童正處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，其心血管危險(xiǎn)因素多處于一種臨界狀態(tài)，如能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并給予切實(shí)有效的干預(yù)，部分是可逆轉(zhuǎn)的。因此，早期發(fā)現(xiàn)肥胖兒童心肌損害，評(píng)估其心臟功能改變，控制進(jìn)展的危險(xiǎn)因素，對(duì)于肥胖兒童具有重要意義。正常的心室肌分為3層，即心外膜的斜行纖維、中層的環(huán)形纖維和心內(nèi)膜的縱行纖維[6]。心肌纖維的排列特性決定了心肌收縮時(shí)可以產(chǎn)生縱向運(yùn)動(dòng)、徑向運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。左心室分層應(yīng)變技術(shù)可以同步追蹤各層心肌運(yùn)動(dòng)軌跡，并測(cè)量其應(yīng)變值，能更加精確地反映心肌的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況，可檢出疾病早期左心室非全層的心肌損傷[7]。本研究應(yīng)用分層應(yīng)變技術(shù)評(píng)估重度中心性肥胖兒童左心室心肌各層應(yīng)變的變化，以敏感地發(fā)現(xiàn)其早期心肌收縮功能改變，為臨床早期干預(yù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 前瞻性納入2018年7月—2019年7月在河南省兒童醫(yī)院內(nèi)分泌遺傳代謝科就診的7～14歲重度中心性肥胖兒童，體重均大于同年齡、同性別、同身高兒童體重均值的50%[8]，且符合兒童青少年中心性肥胖標(biāo)準(zhǔn)[9]，最終納入53名，其中男28名，女25名。選取同期于該院就診的體重指數(shù)（body mass index，BMI）正常的健康兒童作為對(duì)照組，共55名，其中男26名，女29名。排除標(biāo)準(zhǔn)：①下丘腦、垂體、甲狀腺等其他原因引起的病理性肥胖或藥物引起的肥胖；②空腹血糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）≥5.6 mmol/L及已達(dá)糖尿病標(biāo)準(zhǔn)的患兒；③患有心、肺、肝、腎等重要器官疾病；④有吸煙、飲酒史或長(zhǎng)期服用易導(dǎo)致動(dòng)脈病變藥物史；⑤聲像圖顯示不清晰以及不能配合檢查者。所有研究對(duì)象按照自愿原則參加研究，并與其監(jiān)護(hù)人簽署知情同意書。本研究通過河南省人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批[審批號(hào)：〔2019〕倫審第（34）號(hào)]。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器 使用邁瑞公司Resona7型彩色多普勒超聲診斷儀，SP5-1探頭，頻率1.5～4.5 MHz，幀頻50～80幀/s。

1.2.2 一般資料采集 受試者檢查當(dāng)日清晨空腹抽取靜脈血，檢測(cè)甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇水平。脫鞋、僅穿單衣測(cè)量身高和體重，根據(jù)公式（1）計(jì)算BMI。

1.2.3 圖像采集 受檢者在平靜狀態(tài)下同步連接心電圖，取左側(cè)臥位，采用常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量室間隔厚度（inter ventricular septum thickness at end-diastolic，IVSd）、左心室舒張末期容積（left ventricular enddiastolic volume，LVEDV）、左心室收縮末期容積（left ventricular end-systolic volume，LVESV）、左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）、左心室心肌質(zhì)量（left ventricular mass，LVM）。分別采集心尖左心室三腔觀、四腔觀、左心室兩腔觀及左心室短軸基底段、中間段和心尖段水平切面觀二維動(dòng)態(tài)圖像，連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期，存儲(chǔ)圖像。

1.2.4 圖像分析 將所采集圖像導(dǎo)入TomTec工作站進(jìn)行脫機(jī)分析。進(jìn)入2D-strain分析界面，手動(dòng)勾畫心內(nèi)膜和心外膜的邊界，使感興趣區(qū)（ROI）包含整個(gè)完整心肌。系統(tǒng)自動(dòng)將左心室壁分為內(nèi)層、中層和外層，并對(duì)3層心肌進(jìn)行斑點(diǎn)追蹤分析，可手動(dòng)調(diào)整ROI以確保追蹤滿意。心臟收縮期對(duì)左心室進(jìn)行心肌應(yīng)變分析。系統(tǒng)自動(dòng)顯示每一節(jié)段3層心肌對(duì)應(yīng)的心動(dòng)周期縱向應(yīng)變（longitudinal strain，LS）及圓周應(yīng)變（circumferential strain，CS）的應(yīng)變曲線和應(yīng)變值（圖1），各節(jié)段心肌的平均值為左心室心肌整體各層的應(yīng)變值，計(jì)算左心室3層心肌LS及CS值。

圖1 男，10歲，BMI 27.3 kg/m2。A.肥胖兒童左心室心肌LS應(yīng)變參數(shù)及應(yīng)變曲線；B.左心室心肌CS應(yīng)變參數(shù)及應(yīng)變曲線

1.2.5 重復(fù)性檢驗(yàn) 采用數(shù)字法抽取20%圖像進(jìn)行重復(fù)性檢驗(yàn)。觀察者內(nèi)差異為同一觀察者間隔2周后2次測(cè)量結(jié)果比較，觀察者間差異為2名獨(dú)立觀察者各自進(jìn)行圖像分析后測(cè)量結(jié)果比較，用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）表示。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 17.0軟件，所有計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（方差齊）或t′檢驗(yàn)（方差不齊）；不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以M（Q1，Q3）表示，兩組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。重復(fù)性檢驗(yàn)采用Bland-Altman分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料及常規(guī)超聲參數(shù)比較 肥胖組與對(duì)照組BMI、甘油三酯、高密度脂蛋白膽固醇比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）；兩組年齡、性別、總膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05），見表1。

表1 肥胖組與對(duì)照組一般情況比較[M（Q1，Q3）]

2.2 常規(guī)二維超聲參數(shù)比較 常規(guī)超聲心動(dòng)圖結(jié)果顯示，肥胖組IVSd、LVM高于對(duì)照組（P＜0.05），兩組間LVEDV、LVESV、LVEF差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）（表2）。

表2 肥胖組與對(duì)照組常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量參數(shù)比較（±s）

表2 肥胖組與對(duì)照組常規(guī)超聲心動(dòng)圖測(cè)量參數(shù)比較（±s）

注：IVSd為室間隔厚度，LVEDV為左心室舒張末期容積，LVESV為左心室收縮末期容積，LVEF為左心室射血分?jǐn)?shù)，LVM為左心室心肌質(zhì)量

組別例數(shù)IVSd（mm）LVEDV（ml）LVESV（ml）LVEF（%）LVM（g）肥胖組 53 7.19±1.36 77.76±13.44 25.95±7.96 69.67±5.67 89.13±8.33對(duì)照組55 6.07±1.23 74.94±13.18 23.67±6.84 69.65±6.78 74.01±5.38 t/t′值 4.85 1.72 1.19 0.28 3.018 P值＜0.001 0.09 0.24 0.77＜0.001

2.3 分層應(yīng)變參數(shù)測(cè)值比較 對(duì)照組和肥胖組左心室心肌整體各層LS及CS均由內(nèi)層向外層逐漸遞減，其測(cè)值從大到小依次為內(nèi)層、中層及外層。與對(duì)照組比較，肥胖組整體各層心肌LS較低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），內(nèi)層CS較對(duì)照組減低（P＜0.05），中層、外層心肌CS差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表3。

表3 肥胖組與對(duì)照組兒童左心室心肌分層LS、CS參數(shù)比較（%，±s）

表3 肥胖組與對(duì)照組兒童左心室心肌分層LS、CS參數(shù)比較（%，±s）

注：LS為縱向應(yīng)變，CS為圓周應(yīng)變

組別例數(shù)LS CS內(nèi)層中層外層內(nèi)層中層外層肥胖組 53 -21.53±2.75 -18.18±3.08 -16.72±2.13 -27.10±4.41 -19.57±2.91 -14.43±2.19對(duì)照組55-24.06±3.34-21.38±2.35-18.45±2.28-30.20±4.76-21.63±3.01 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.47 0.43

2.4 重復(fù)性檢驗(yàn) 分層應(yīng)變技術(shù)評(píng)估左心室整體各 層心肌LS及CS觀察者自身及觀察者間測(cè)量的ICC均＞0.75，因此左心室分層應(yīng)變技術(shù)所測(cè)的各應(yīng)變參數(shù)一致性均較好，重復(fù)性好，見表4。

表4 左心室應(yīng)變值觀察者內(nèi)及觀察者間的一致性比較

3 討論

近年研究表明，隨著肥胖時(shí)間的延長(zhǎng)，肥胖患者會(huì)發(fā)生機(jī)體血流動(dòng)力學(xué)改變和代謝指標(biāo)異常，增加細(xì)胞因子及炎性因子的相互作用[3]，進(jìn)而誘發(fā)心室肥厚，心肌內(nèi)外脂肪的異位沉積引起心室間質(zhì)纖維化導(dǎo)致心室僵硬度增加，順應(yīng)性減低[10]。肥胖者雖然未出現(xiàn)臨床癥狀，但是其心臟結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生心腔擴(kuò)張、室壁增厚等病理性改變，左心室充盈壓增大，最終導(dǎo)致心臟收縮功能受損[4-5]。研究顯示，肥胖患者心臟質(zhì)量及其結(jié)構(gòu)、功能的變化與其本身的BMI密切相關(guān)，重度肥胖患者罹患心血管疾病及冠心病的風(fēng)險(xiǎn)更高[5,11]。兒童期通過飲食結(jié)構(gòu)調(diào)整或運(yùn)動(dòng)鍛煉等可以對(duì)體重進(jìn)行有效干預(yù)和管理，逆轉(zhuǎn)肥胖引起的血流動(dòng)力學(xué)、心臟結(jié)構(gòu)或功能改變[12]。目前對(duì)于兒童期肥胖心臟疾病進(jìn)展的監(jiān)測(cè)主要依靠常規(guī)超聲檢查，但遠(yuǎn)不能滿足對(duì)疾病早期診斷的需要，因此早期發(fā)現(xiàn)兒童期亞臨床心肌受損所致的心臟結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)行有針對(duì)性的干預(yù)與防治，對(duì)于減少成年期心血管疾病事件具有重要的臨床價(jià)值及公共衛(wèi)生學(xué)意義。

3.1 常規(guī)二維超聲參數(shù)對(duì)肥胖者心肌功能的分析本研究顯示，常規(guī)二維超聲參數(shù)中，肥胖組兒童較正常兒童IVSd、LVM增加，盡管左心室容積及LVEF無顯著差異，但表明肥胖兒童的心肌已經(jīng)發(fā)生形態(tài)學(xué)改變，與多數(shù)研究結(jié)果相同[10,13]。肥胖可導(dǎo)致心肌負(fù)荷增加，從而使心室壁代償性增厚以適應(yīng)左心室壓力的改變，并維持整體心肌收縮功能[14]，因此研究中肥胖患兒LVEF未降低。肥胖兒童的心臟大體結(jié)構(gòu)形態(tài)改變是其功能改變的基礎(chǔ)，臨床工作中常規(guī)使用LVEF評(píng)價(jià)患者心臟功能是否正常，對(duì)于一些亞臨床的心肌損害，常規(guī)LVEF不足以檢測(cè)出異常，因此需要一種更加敏感的新方法檢測(cè)左心室心肌功能改變。

3.2 心肌應(yīng)變參數(shù)對(duì)肥胖者心肌功能的分析 心肌應(yīng)變是心肌在心動(dòng)周期內(nèi)的形變信息，可以更客觀、準(zhǔn)確地定量評(píng)估左心室局部各節(jié)段和整體功能。既往研究[13,15-16]應(yīng)用二維應(yīng)變技術(shù)對(duì)成年人及青少年肥胖者左心室心肌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)縱向的應(yīng)變參數(shù)能夠更好地反映心臟早期功能受損，這一結(jié)論也在肥胖小鼠動(dòng)物模型中得到驗(yàn)證，可能是因?yàn)榭v向心肌主要分布于心內(nèi)膜下，對(duì)心肌缺血所致的心臟受損更為敏感[4]。左心室壁由內(nèi)、中、外3層走行不一的纖維組成[6]，既往研究方法主要將左心室壁各層的應(yīng)變平均后作為一個(gè)整體進(jìn)行分析，不能準(zhǔn)確反映肥胖對(duì)各層心肌的不同影響。室壁分層分析技術(shù)能準(zhǔn)確地反映心肌病變的受累程度，符合左心室心肌的3層肌帶解剖結(jié)構(gòu)，廣泛用于高血壓、冠心病、主動(dòng)脈瓣病變等的研究中[7,13]。張艷梅等[5]應(yīng)用該技術(shù)評(píng)價(jià)成年人超重及肥胖患者左心室縱向應(yīng)變特征，發(fā)現(xiàn)各組3層心肌LS均存在梯度特征，BMI與心內(nèi)膜下、中層及心外膜下心肌LS均獨(dú)立相關(guān)，影響左心室縱向收縮功能。通過運(yùn)動(dòng)和飲食干預(yù)可以逆轉(zhuǎn)肥胖兒童心室重塑及收縮功能下降[12]，因此早期評(píng)估肥胖兒童的左心室功能受損程度對(duì)于控制兒童期肥胖癥的心血管損害風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

3.3 分層應(yīng)變技術(shù)對(duì)重度中心性肥胖兒童早期心肌功能的分析 本研究使用分層應(yīng)變技術(shù)，以期檢出重度中心性肥胖兒童早期左心室非全層的心肌損傷，為臨床肥胖兒童早期干預(yù)治療提供決策依據(jù)。結(jié)果顯示正常兒童和肥胖兒童左心室心肌整體各層LS及CS均由內(nèi)層向外層逐漸遞減，與大多數(shù)研究結(jié)果相同[5,7]，可能與各層心肌的曲率半徑不同所致的局部張力不同有關(guān)。本研究也發(fā)現(xiàn)，與正常兒童相比，肥胖兒童整體各層心肌LS、內(nèi)層CS明顯減低，表明即使在LVEF正常時(shí)，肥胖兒童各層心肌已經(jīng)出現(xiàn)心肌形變的變化，心肌本身已有一定程度損傷，且3層心肌功能的改變并不一致，測(cè)量分析各層心肌的LS及內(nèi)層的CS可能是一項(xiàng)評(píng)估肥胖癥患者左心室功能較敏感的指標(biāo)。肥胖兒童尚處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，其心肌損害往往是可逆的，早期發(fā)現(xiàn)其亞臨床心肌功能受損可以幫助臨床醫(yī)師早期選擇干預(yù)手段，提高患者的遠(yuǎn)期生存質(zhì)量。

3.4 本研究的局限性 本研究中肥胖癥患兒中層、外層心肌CS改變不明顯，但是各層心肌LS已經(jīng)發(fā)生改變，可能與樣本量小有關(guān)。后續(xù)研究有必要對(duì)肥胖兒童左心室心肌分層應(yīng)變進(jìn)行每個(gè)亞組的大樣本量、多中心、縱向研究。

綜上所述，LVEF正常的肥胖兒童內(nèi)、中、外3層心肌LS及內(nèi)層CS已出現(xiàn)減低，左心室分層應(yīng)變技術(shù)可以早期檢出左心室心肌應(yīng)變改變，監(jiān)測(cè)肥胖兒童心臟收縮功能，并觀察其變化，使肥胖兒童盡早進(jìn)行相關(guān)干預(yù)，從而避免出現(xiàn)嚴(yán)重的心肌損傷。

志謝：感謝河南省人民醫(yī)院臨床科研服務(wù)中心趙婧革老師及河南省兒童醫(yī)院內(nèi)分泌遺傳代謝科陳永興老師的指導(dǎo)