骨骼肌質量測定方法研究進展

骨骼肌質量測定方法研究進展

李敏崔焱尹長森

全球老齡化不斷加速,初步統計到2050年>65歲的老年人口將達到20億[1]。肌少癥是與年齡相關的骨骼肌質量及功能下降。在全球其發病率逐年增高,目前已成為威脅老年人健康,影響老年人生活質量的重要危險因素[2]。目前國際上普遍接受的肌少癥的診斷策略包括測量肌肉質量、肌肉力量和身體活動能力。肌少癥歐洲工作組基于對以上3項指標的測量,將肌少癥分為3期:肌少癥前期:僅有肌肉質量減少;肌少癥期:肌肉質量減少伴隨肌肉力量下降或身體活動能力降低;重度肌少癥期:肌肉質量減少伴隨肌肉力量下降和身體活動能力降低[3]。肌少癥分期有利于指導臨床早期管理肌少癥,肌少癥前期病人僅有肌肉質量下降,肌肉力量和功能尚保持正常,病人能維持獨立生活。此期對肌少癥前期病人進行及時干預，預防肌肉力量及功能下降效果更好,進而對減少肌少癥帶來的醫療及社會照顧負擔有重要意義。

肌少癥前期的診斷需要測定肌肉質量。肌肉質量的測定是肌少癥篩查的關鍵要素,是目前肌少癥研究熱點之一。目前多種實驗室和流行病學方法可用于測定肌肉質量。本文介紹具有代表性的方法及其應用進展,并比較各種方法的優劣,以期為肌少癥研究者及老年醫學臨床工作人員提供一定的參考。

1 全身鉀含量法(total body potassium,TBK)

TBK測定肌肉質量原理是基于人體內的鉀元素大部分存在于骨骼肌中,且含量相當穩定。鉀是人體中唯一具有自然放射性同位素的元素,40K占天然鉀的0.012%，并釋放高能(1.46 Mev) γ射線,這種γ射線50%以上將離開人體,從而使得體外計數成為可能。

TBK 方法的優點是測試無放射性、步驟簡便。然而40K的測量必須依賴一套復雜的γ射線檢測和記錄系統;同時必須配備一個銀質或鋼制的屏蔽室以消除來自土壤和巖石中本底射線的影響。因此, TBK的測量裝置昂貴、技術復雜,并不能作為臨床和實驗中的常規方法。

2 尿肌酐測定法

目前最直接的活體肌肉質量測量方法是24 h尿肌酐測定法[4]。其原理是:骨骼肌細胞每日以相對恒定的速率生成肌酸酐并擴散到血循環中,肌酸酐是代謝終產物,幾乎全部由腎臟經尿排出。尿肌酸排出量與全身骨骼肌含量之間具有較高的相關性,肌酸酐絕對值可以用作評價肌細胞量的指標。

肌酸酐濃度測定樣本是尿液,對受試者完全沒有傷害;不需要昂貴的測定儀器,使用常規化學試劑即可。然而此方法需要受試者具有很高的依從性,必須食用無肉飲食≥1周,以排除外源性肌酸的干擾。而且,受試者必須連續3 d準時、完全地收集24 h尿液。

3 人體測量學

全身的骨骼肌含量大約有75%位于四肢,假設每個肢體為圓柱體,從而將肢體簡化為圓心重合的內、中、外3層(即骨骼、骨骼肌與皮下脂肪組織)[5]。通過測量四肢的圍度、皮褶厚度等指標估算出四肢肌肉質量進而計算出全身肌肉質量。

人體測量對受試者無損傷,所需的測量工具價廉且便于攜帶,適合于現場研究。其局限性在于:(1) 構建模型時,將肢體簡化為圓柱體,會產生模型誤差;(2) 測量人員需要經過嚴格的培訓,選擇測量位置時應特別加以注意,以保證測量結果的可重復性及推算的準確性;(3) 該方法對比較瘦的受試者較為實用,但對于皮膚松弛的老年人和過度肥胖者往往難以獲得準確的測量。由于其他測定骨骼肌方法的出現和發展,人體測量指標估計肌肉質量僅在條件有限的情況下應用。

4 計算機體層攝影(computer tomography, CT) 和磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)

CT和MRI實現了活體骨骼肌組織和去脂骨骼肌的精確測量。2種影像學方法測定肌肉質量都是通過分辨身體不同組織(骨骼肌、脂肪、骨骼、內臟)特征并用圖像將其區分開來,然后通過圖像分析,得到肌肉橫截面積和容量,并根據體溫狀態下肌肉密度(1.04 g/cm)計算肌肉質量。依據脂肪組織在體溫狀態下相對恒定的密度(0.92 g/cm),可得到肌間脂肪組織質量,從而排除了因肥胖、疾病導致的肌纖維間脂肪組織浸潤而影響測量結果,使肌肉質量的測定數據更加精確。然而CT和MRI測定費用高昂,CT還具有放射性,限制了其在肌少癥社區篩查中的廣泛應用。目前二者在骨骼肌質量的研究中主要應用是作為金標準來校準其他方法。

5 雙能X線吸收測定法(dual-energy X-ray-absorptiometry, DXA)

DXA是目前最廣泛地用于測定肌量的方法。其測量原理是:DXA裝置的 X線發生器可獲得2種不同能量的弱X線(高能:80～100 KeV和低能:40～50 KeV),X線穿過受檢部位時,因骨組織主要成分為X線衰減率較高的鈣鹽、磷鹽,而最先從人體組織中區分出來,計算機首先將穿透骨組織的 X 線強度轉換為骨礦含量數值,再根據純脂肪、瘦組織的 X 射線衰減率計算出脂肪和瘦組織含量。DXA測試方便、快捷、安全。受試者平躺在測試臺上,雙臂自然擺放在身體兩側,無需其他配合。目前比較先進的窄扇形束DXA掃描儀完成全身測試僅需5～7 min,輻射劑量為0.1～4.7 μSv,更具體地說,與胸部CT相當于幾年的天然本底輻射劑量相比,全身DXA掃描劑量≤1 d的天然本底輻射劑量[6]。DXA 配置的軟件可以將受試者的 DXA 影像自動區分為左右上肢、頭部、胸部、腹部及左右下肢等部位,可較精確地得到全身和局部肌肉、脂肪和骨礦含量[7]。多數研究認為DXA在不同年齡、性別、身體活動水平、種族以及脂肪比例的群體中測量身體成分的偏差很小[8]。目前DXA被認為是臨床研究身體成分的金標準方法,并替代MRI、CT成為測定肌肉質量最常用的標準方法[9],并可作為校準方法驗證其他測定方法的性能[10-12]。

但DXA技術也存在一定的局限性:(1) DXA并不直接測定人體肌肉質量[13]。DXA軟件將人體成分分為脂肪、骨礦物質、瘦軟組織。其中瘦軟組織主要由肌肉組織構成,另外還包含皮膚、肌腱、骨髓和結締組織。有研究認為:DXA使用瘦軟組織總量預測人體肌肉質量[14],將皮膚、骨髓質量忽略不計,從而高估了肌肉質量[15]。(2)DXA不能分辨浸潤在肌纖維間的脂肪組織,會過高地估計肥胖受試者的肌肉質量。而且有研究顯示,隨著體質量增加,DXA傾向于高估大腿肌肉含量,因此特別肥胖人群應慎用DXA測量肌肉質量[16]。(3)此外,如果受檢者平躺時身長超出掃描區域長度或兩臂間寬度超出掃描區域寬度,都將影響DXA測定肌肉質量的精準度。(4)DXA設備昂貴、難以攜帶,不適用于大規模的群體調查。而且其照射源依然存在少量的輻射,不適用于孕婦等特殊人群。

6 生物電阻抗分析法(bioelectrical impedance analysis, BIA)

運用BIA測量肌肉質量的原理是基于骨骼肌含有大量水分與電解質,電阻抗較低;而脂肪組織是無水物質,電阻抗較高。BIA通過數個與身體表面接觸的電極片,測定機體的電阻抗,再依據這些測定值由設備內置的計算公式推斷出身體成分,如肌肉、水分、脂肪的質量。BIA測量無創、快捷、價廉,可以由非專業人員來操作,適用于臨床測定與現場研究。自從1985 年Lukaski首先提出使用BIA評估人體肌肉質量,之后眾多研究基于所參照人群得出不同的預測方程。許多臨床試驗證實了BIA 和金標準MRI或 DXA 結果的相關性較好,但一致性在不同的研究中存在爭議[17-18]。分析原因,可能是因為BIA預測方程是由健康成年人測量數據推導出來,用于不同人群研究可能存在差異。而且BIA監測人體成分假設人體為均勻的圓柱體,與實際人體形態相差較大;另外,BIA測定結果受到電極擺放位置、姿勢的改變以及體液含量等多種因素的影響。有研究認為,在心力衰竭、腎衰等致體液增多情況下,BIA將高估此類受檢者肌肉質量[19-20]。國內亦有研究證實,與DXA相比,BIA可高估兒童肌肉組織含量和骨礦含量[8]?；谝陨蠣幾h,許多研究使用金標準方法推導并驗證不同年齡、性別、種族、疾病人群使用BIA測量肌肉質量的預測方程,旨在擴大BIA儀器的使用范圍[10,21]。目前專家認為,在應用BIA進行人群研究前,必須驗證該設備與金標準的一致性[9]。此外,為避免電流干擾影響心臟起搏器等電子醫療器械的正常使用,BIA應禁用于體內裝有此類器械的受檢者。

7 超聲

肌肉厚度與肌纖維橫截面積或肌容量之間存在線性關系[22]。與CT/MRI直接測量肌肉橫截面積不同,超聲技術通過測量身體不同部位的肌肉厚度得到肌肉質量。研究顯示,超聲測量軀干及四肢肌肉質量與MRI[23-24](男性r=0.83～0.96,女性r=0.53～0.91,P<0.05)和DXA[25](r=0.975,n=36,P<0.05)測量結果具有較高的相關性;另一項研究認為,使用超聲評估肥胖人群肌肉質量比使用DXA的結果更為精確[26]。

袖珍型超聲設備重約10 kg,攜帶方便,測量過程僅需受檢者保持站立體位,肘膝關節伸展放松,整個測量時間約3 min。可用于社區篩查。另外,超聲成像可獲取肌肉收縮過程中的實時變化[27],能滿足動態監測需要,為肌肉功能的臨床評估提供重要的研究方法。

2010年肌少癥歐洲共識并未將超聲推薦作為評估全身肌肉質量的方法,原因可能是:(1) 超聲檢查中需人工提取肌肉厚度,主觀性強。(2)目前發表的超聲評估肌肉質量的預測方程,精確性存在爭議[28],需消除或降低方程本身的系統誤差。(3)使用超聲評估人體成分的應用方法缺乏統一指南[29]。

8 小結

以上各種肌肉質量測量方法原理迥異,但能用一個通式來概括:C(SM)=f(Q)[30]。在該公式中,C(SM)為骨骼肌質量;Q為某種可測定量;f為將Q與SM相聯系的預測方程。方程的參數估計一般是基于西方人群的研究數據導出,國內肌少癥研究剛剛起步,缺少適合本民族人群的估測方程;而研究儀器多為國外進口,所用公式都不是針對中國人而開發的,理論上存在一定誤差。因此在引入不同的研究工具前,有必要依據本民族群體為樣本對預測方程進行驗證和校準。

理想的肌肉質量測定工具應具備精確、安全、便攜、價廉的特點。目前來說,尋找一種既簡單又精確的測定肌肉質量的理想方法存在困難。故可根據不同的研究目的選用不同的測定方法。從要求的精確程度來看:MRI和CT可實現骨骼肌組織和去脂骨骼肌的精確測定,是公認的肌肉質量測定的金標準。但2種檢查可及性較低;DXA測定人體肌肉質量具有較高的準確性和良好的重復性,被廣泛應用于肌少癥的臨床研究;而使用人體測量學、BIA、超聲測定肌肉質量則適用于大規模的人群調查。目前歐洲工作組診斷共識推薦使用BIA作為社區篩查肌少癥的手段。

肌肉減少是失能的獨立預測因子,失能導致社會負擔增加。及早篩查肌少癥并進行運動干預可延緩失能的進程,提高老年人生活質量,對應對老齡化具有相當重要的意義,故更多的研究應致力于探求簡單、準確、價廉的方法測量肌肉質量,為在老年人中普遍開展肌少癥篩查提供理想的測量工具。

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江蘇省重點學科建設項目“護理學”(JX10617801)；南京醫科大學健康促進護理協同創新中心建設項目(JX21831803/004)；江蘇省重點專業建設項目“護理學”(蘇教高〔2012〕23號)(JX222201231)

230001安徽省合肥市，安徽省立醫院老年科(李敏，尹長森)；210003江蘇省南京市，南京醫科大學護理學院(崔焱)

崔焱，Email：cyan@njmu.edu.cn

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10.3969/j.issn.1003-9198.2017.09.027

2016-03-23)