骨骼肌質(zhì)量測定方法研究進(jìn)展

骨骼肌質(zhì)量測定方法研究進(jìn)展

李敏崔焱尹長森

全球老齡化不斷加速,初步統(tǒng)計到2050年>65歲的老年人口將達(dá)到20億[1]。肌少癥是與年齡相關(guān)的骨骼肌質(zhì)量及功能下降。在全球其發(fā)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(zhì)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(zhì)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(biāo)的測量,將肌少癥分為3期:肌少癥前期:僅有肌肉質(zhì)量減少;肌少癥期:肌肉質(zhì)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(zhì)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(dǎo)臨床早期管理肌少癥,肌少癥前期病人僅有肌肉質(zhì)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(jìn)行及時干預(yù)，預(yù)防肌肉力量及功能下降效果更好,進(jìn)而對減少肌少癥帶來的醫(yī)療及社會照顧負(fù)擔(dān)有重要意義。

肌少癥前期的診斷需要測定肌肉質(zhì)量。肌肉質(zhì)量的測定是肌少癥篩查的關(guān)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(xué)方法可用于測定肌肉質(zhì)量。本文介紹具有代表性的方法及其應(yīng)用進(jìn)展,并比較各種方法的優(yōu)劣,以期為肌少癥研究者及老年醫(yī)學(xué)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(zhì)量原理是基于人體內(nèi)的鉀元素大部分存在于骨骼肌中,且含量相當(dāng)穩(wěn)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(shù)成為可能。

TBK 方法的優(yōu)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(fù)雜的γ射線檢測和記錄系統(tǒng);同時必須配備一個銀質(zhì)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(shù)復(fù)雜,并不能作為臨床和實驗中的常規(guī)方法。

2 尿肌酐測定法

目前最直接的活體肌肉質(zhì)量測量方法是24 h尿肌酐測定法[4]。其原理是:骨骼肌細(xì)胞每日以相對恒定的速率生成肌酸酐并擴(kuò)散到血循環(huán)中,肌酸酐是代謝終產(chǎn)物,幾乎全部由腎臟經(jīng)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(guān)性,肌酸酐絕對值可以用作評價肌細(xì)胞量的指標(biāo)。

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(guī)化學(xué)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(xù)3 d準(zhǔn)時、完全地收集24 h尿液。

3 人體測量學(xué)

全身的骨骼肌含量大約有75%位于四肢,假設(shè)每個肢體為圓柱體,從而將肢體簡化為圓心重合的內(nèi)、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(biāo)估算出四肢肌肉質(zhì)量進(jìn)而計算出全身肌肉質(zhì)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(xiàn)場研究。其局限性在于:(1) 構(gòu)建模型時,將肢體簡化為圓柱體,會產(chǎn)生模型誤差;(2) 測量人員需要經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn),選擇測量位置時應(yīng)特別加以注意,以保證測量結(jié)果的可重復(fù)性及推算的準(zhǔn)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(zhǔn)確的測量。由于其他測定骨骼肌方法的出現(xiàn)和發(fā)展,人體測量指標(biāo)估計肌肉質(zhì)量僅在條件有限的情況下應(yīng)用。

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

CT和MRI實現(xiàn)了活體骨骼肌組織和去脂骨骼肌的精確測量。2種影像學(xué)方法測定肌肉質(zhì)量都是通過分辨身體不同組織(骨骼肌、脂肪、骨骼、內(nèi)臟)特征并用圖像將其區(qū)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(jù)體溫狀態(tài)下肌肉密度(1.04 g/cm)計算肌肉質(zhì)量。依據(jù)脂肪組織在體溫狀態(tài)下相對恒定的密度(0.92 g/cm),可得到肌間脂肪組織質(zhì)量,從而排除了因肥胖、疾病導(dǎo)致的肌纖維間脂肪組織浸潤而影響測量結(jié)果,使肌肉質(zhì)量的測定數(shù)據(jù)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(qū)篩查中的廣泛應(yīng)用。目前二者在骨骼肌質(zhì)量的研究中主要應(yīng)用是作為金標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)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(fā)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(qū)分出來,計算機(jī)首先將穿透骨組織的 X 線強度轉(zhuǎn)換為骨礦含量數(shù)值,再根據(jù)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(cè),無需其他配合。目前比較先進(jìn)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(dāng)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(qū)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(shù)研究認(rèn)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(rèn)為是臨床研究身體成分的金標(biāo)準(zhǔn)方法,并替代MRI、CT成為測定肌肉質(zhì)量最常用的標(biāo)準(zhǔn)方法[9],并可作為校準(zhǔn)方法驗證其他測定方法的性能[10-12]。

但DXA技術(shù)也存在一定的局限性:(1) DXA并不直接測定人體肌肉質(zhì)量[13]。DXA軟件將人體成分分為脂肪、骨礦物質(zhì)、瘦軟組織。其中瘦軟組織主要由肌肉組織構(gòu)成,另外還包含皮膚、肌腱、骨髓和結(jié)締組織。有研究認(rèn)為:DXA使用瘦軟組織總量預(yù)測人體肌肉質(zhì)量[14],將皮膚、骨髓質(zhì)量忽略不計,從而高估了肌肉質(zhì)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(zhì)量。而且有研究顯示,隨著體質(zhì)量增加,DXA傾向于高估大腿肌肉含量,因此特別肥胖人群應(yīng)慎用DXA測量肌肉質(zhì)量[16]。(3)此外,如果受檢者平躺時身長超出掃描區(qū)域長度或兩臂間寬度超出掃描區(qū)域?qū)挾?都將影響DXA測定肌肉質(zhì)量的精準(zhǔn)度。(4)DXA設(shè)備昂貴、難以攜帶,不適用于大規(guī)模的群體調(diào)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(zhì)量的原理是基于骨骼肌含有大量水分與電解質(zhì),電阻抗較低;而脂肪組織是無水物質(zhì),電阻抗較高。BIA通過數(shù)個與身體表面接觸的電極片,測定機(jī)體的電阻抗,再依據(jù)這些測定值由設(shè)備內(nèi)置的計算公式推斷出身體成分,如肌肉、水分、脂肪的質(zhì)量。BIA測量無創(chuàng)、快捷、價廉,可以由非專業(yè)人員來操作,適用于臨床測定與現(xiàn)場研究。自從1985 年Lukaski首先提出使用BIA評估人體肌肉質(zhì)量,之后眾多研究基于所參照人群得出不同的預(yù)測方程。許多臨床試驗證實了BIA 和金標(biāo)準(zhǔn)MRI或 DXA 結(jié)果的相關(guān)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(yù)測方程是由健康成年人測量數(shù)據(jù)推導(dǎo)出來,用于不同人群研究可能存在差異。而且BIA監(jiān)測人體成分假設(shè)人體為均勻的圓柱體,與實際人體形態(tài)相差較大;另外,BIA測定結(jié)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(rèn)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(zhì)量[19-20]。國內(nèi)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]。基于以上爭議,許多研究使用金標(biāo)準(zhǔn)方法推導(dǎo)并驗證不同年齡、性別、種族、疾病人群使用BIA測量肌肉質(zhì)量的預(yù)測方程,旨在擴(kuò)大BIA儀器的使用范圍[10,21]。目前專家認(rèn)為,在應(yīng)用BIA進(jìn)行人群研究前,必須驗證該設(shè)備與金標(biāo)準(zhǔn)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(yī)療器械的正常使用,BIA應(yīng)禁用于體內(nèi)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(guān)系[22]。與CT/MRI直接測量肌肉橫截面積不同,超聲技術(shù)通過測量身體不同部位的肌肉厚度得到肌肉質(zhì)量。研究顯示,超聲測量軀干及四肢肌肉質(zhì)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(jié)果具有較高的相關(guān)性;另一項研究認(rèn)為,使用超聲評估肥胖人群肌肉質(zhì)量比使用DXA的結(jié)果更為精確[26]。

袖珍型超聲設(shè)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(guān)節(jié)伸展放松,整個測量時間約3 min。可用于社區(qū)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(tài)監(jiān)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(zhì)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(fā)表的超聲評估肌肉質(zhì)量的預(yù)測方程,精確性存在爭議[28],需消除或降低方程本身的系統(tǒng)誤差。(3)使用超聲評估人體成分的應(yīng)用方法缺乏統(tǒng)一指南[29]。

8 小結(jié)

以上各種肌肉質(zhì)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(zhì)量;Q為某種可測定量;f為將Q與SM相聯(lián)系的預(yù)測方程。方程的參數(shù)估計一般是基于西方人群的研究數(shù)據(jù)導(dǎo)出,國內(nèi)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(jìn)口,所用公式都不是針對中國人而開發(fā)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(jù)本民族群體為樣本對預(yù)測方程進(jìn)行驗證和校準(zhǔn)。

理想的肌肉質(zhì)量測定工具應(yīng)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(zhì)量的理想方法存在困難。故可根據(jù)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(xiàn)骨骼肌組織和去脂骨骼肌的精確測定,是公認(rèn)的肌肉質(zhì)量測定的金標(biāo)準(zhǔn)。但2種檢查可及性較低;DXA測定人體肌肉質(zhì)量具有較高的準(zhǔn)確性和良好的重復(fù)性,被廣泛應(yīng)用于肌少癥的臨床研究;而使用人體測量學(xué)、BIA、超聲測定肌肉質(zhì)量則適用于大規(guī)模的人群調(diào)查。目前歐洲工作組診斷共識推薦使用BIA作為社區(qū)篩查肌少癥的手段。

肌肉減少是失能的獨立預(yù)測因子,失能導(dǎo)致社會負(fù)擔(dān)增加。及早篩查肌少癥并進(jìn)行運動干預(yù)可延緩失能的進(jìn)程,提高老年人生活質(zhì)量,對應(yīng)對老齡化具有相當(dāng)重要的意義,故更多的研究應(yīng)致力于探求簡單、準(zhǔn)確、價廉的方法測量肌肉質(zhì)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(xué)科建設(shè)項目“護(hù)理學(xué)”(JX10617801)；南京醫(yī)科大學(xué)健康促進(jìn)護(hù)理協(xié)同創(chuàng)新中心建設(shè)項目(JX21831803/004)；江蘇省重點專業(yè)建設(shè)項目“護(hù)理學(xué)”(蘇教高〔2012〕23號)(JX222201231)

230001安徽省合肥市，安徽省立醫(yī)院老年科(李敏，尹長森)；210003江蘇省南京市，南京醫(yī)科大學(xué)護(hù)理學(xué)院(崔焱)

崔焱，Email：cyan@njmu.edu.cn

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A

10.3969/j.issn.1003-9198.2017.09.027

2016-03-23)