2型糖尿病患者骨骼肌厚度和彈性變化及其影響因素

馮曉蕾,黃麗麗,周 琦,李 苗

(西安交通大學第二附屬醫院超聲研究室,陜西 西安 710004)

糖尿病患者長期存在糖代謝紊亂及胰島素抵抗相關炎癥反應,使其骨骼肌對能量的需求增加而獲得減少,可引起肌肉功能障礙及肌肉質量下降并繼發糖尿病肌病[1],但早期癥狀常不典型,使得臨床診斷率較低,后期則可隨周圍神經病變發展而加重,引發機體活動障礙、跌傷甚至骨折等。利用剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)技術可實時、定量地精確評價骨骼肌彈性特征,靈敏地反映糖尿病患者肌肉力學變化[2]。本研究應用常規超聲及SWE技術觀察2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)患者腹直肌及腓腸肌厚度、彈性模量變化及其影響因素。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入2022年12月—2023年5月西安交通大學第二附屬醫院收治的符合《中國2型糖尿病防治指南(2020版)》診斷標準的糖尿病患者;排除存在其他肌肉疾病,嚴重心、肝、腎功能不全,并發神經系統類及代謝性等全身性疾病,腹部外傷、下肢畸形或手術史及臨床或影像學資料不完整者。最終納入62例2型糖尿病患者(T2DM組),男38例、女24例,年齡40～80歲,平均(57.2±10.2)歲;以同期60名健康成人作為健康對照(healthy control, HC)組,男35名、女25名,年齡42～77歲、平均(56.7±9.7)歲。2組受試者均無體育鍛煉習慣,每日常規慢走單次不超于30 min、總時長不超過1.5 h。記錄T2DM組患者病程、2組受試者身高、體質量、體質量指數(body mass index, BMI)及生化指標結果[空腹血糖(fasting blood glucose, FBG)、糖化血紅蛋白(glycosylated hemoglobin, HbA1c)、糖化白蛋白(glycated albumin, GA)、肌酸激酶(creatine kinase, CK)、甘油三酯(triglyceride, TG)、總膽固醇(total cholesterol, TC)、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)及高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C)]。本研究通過醫院倫理委員會批準(2024倫審009)。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Acuson Sequoia彩色多普勒超聲診斷儀,配備頻率4～10 MHz的10L4高頻線陣探頭及SWE模式。囑受試者檢查前靜臥約15 min,之后仰臥、平靜呼吸并放松腹部肌肉,由1名具有3年以上肌肉骨骼檢查經驗的超聲醫師于盲態下掃查腹直肌及腓腸肌。首先采用二維灰階模式分別于臍水平兩側1～2 cm處以縱切面掃查腹直肌,并避開肌節測量其最大厚度;啟動SWE模式,調整方形取樣框使之覆蓋腹直肌,待剪切波分布均勻且穩定2 s后凍結圖像,放置直徑約5 mm圓形測量框,測量其內腹直肌最大楊氏模量(Emax),重復3次,取平均值。之后囑受試者于深吸氣后屏住呼吸,采用上述方法測量收縮狀態下腹直肌Emax(圖1)。

圖1 剪切波測量腹直肌SWE圖 A、B.T2DM患者,女,53歲,放松狀態下(A)腹直肌Emax 9.0 kPa,收縮狀態下(B)腹直肌Emax 18.5 kPa; C、D.健康成年女性,52歲,放松狀態下(C)腹直肌Emax 23.0 kPa,收縮狀態下(D)腹直肌Emax 33.9 kPa

囑受試者俯臥、自然放松,充分暴露雙下肢腓腸肌;以灰階模式于縱切面掃查腓腸肌內側頭,測量肌腹最大厚度;啟動SWE模式,調整方形取樣框,避開血管掃查腓腸肌,放置直徑約5 mm的圓形測量框,測量其內腓腸肌內側頭Emax,重復測量3次取平均值;再囑受試者最大限度使踝關節跖屈并保持,以同樣方法測量收縮狀態下腓腸肌內側頭Emax(圖2)。

圖2 剪切波測量腓腸肌彈性圖 A、B.T2DM 患者,男,56歲,放松狀態下(A)腓腸肌Emax 6.0 kPa,收縮狀態下(B)腓腸肌Emax 26.8 kPa; C、D.健康成年男性,57歲,放松狀態下(C)腓腸肌Emax 9.4 kPa,收縮狀態下(D)腓腸肌Emax 39.7 kPa

1.3 統計學分析 采用SPSS 26.0統計分析軟件。以±s描述正態分布計量資料,組間行獨立樣本t檢驗;以中位數(上下四分位數)描述偏態分布計量資料,組間行Mann-WhitneyU檢驗。以例(%)描述計數資料,組間以χ2檢驗或Fisher精確概率法進行比較。以多重線性回歸分析T2DM患者腹直肌及腓腸肌彈性模量的影響因素。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 基本資料 組間受試者性別、年齡、身高、體質量及BMI差異均無統計學意義(P均>0.05),見表1。T2DM組患者病程4～10年、平均(7.05±2.33)年。

表1 T2DM 患者與健康成人基本資料比較

2.2 生化指標 T2DM 組FBG、HbA1c及GA均高于HC組(P均<0.05);組間CK、TG、TC、LDL-C及HDL-C差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表2。

表2 T2DM 患者與健康成人生化指標比較

2.3 腹直肌厚度 放松狀態下T2DM組左、右側腹直肌厚度分別為(7.03±1.23)mm及(6.98±1.41)mm,HC組分別為(7.57±0.89)mm及(7.57±0.94)mm;組間差異無統計學意義(P均>0.05)。

2.4 腹直肌彈性模量 放松和收縮狀態下,T2DM 組左、右側腹直肌Emax均小于HC組(P均<0.05),見表3。

表3 T2DM患者與健康成人腹直肌彈性模量比較(kPa)

2.5 腓腸肌厚度 放松狀態下,T2DM組左、右側腓腸肌內側頭厚度分別為(13.69±2.21)mm及(13.81±2.40)mm,HC組分別為(13.39±1.34)mm及(13.76±1.43)mm;組間差異均無統計學意義(P均>0.05)。

2.6 腓腸肌彈性模量 放松和收縮狀態下,T2DM組左、右側腓腸肌內側頭Emax均小于HC組(P均<0.05),見表4。

表4 T2DM 患者與健康成人腓腸肌彈性模量比較(kPa)

2.7 T2DM患者骨骼肌彈性模量影響因素 多重線性回歸分析結果顯示,放松及收縮狀態下,T2DM患者腹直肌(表5)和腓腸肌內側頭(表6)彈性模量均隨病程、FBG及HbA1c線性降低(P均<0.05);而年齡、身高、體質量、BMI、GA、CK、TG、TC、LDL-C、HDL-C及肌肉厚度均與其腹直肌及腓腸肌彈性模量無明顯線性相關性(P均>0.05)。

表5 T2DM患者腹直肌彈性模量影響因素

表6 T2DM患者腓腸肌內側頭彈性模量影響因素

3 討論

糖尿病引發的骨骼肌蛋白質代謝障礙、血管和線粒體功能障礙及細胞死亡等對患者肌肉質量、強度及功能均可產生負面影響[3];Ⅱ型快肌纖維在骨骼肌細胞中的占比逐漸升高可致胰島素受體減少和葡萄糖轉運蛋白4轉移,降低對胰島素的敏感性和對葡萄糖的吸收力[4];大量糖基化終末產物聚集可誘發骨骼肌細胞產生炎癥及慢性氧化應激反應[5]并異常激活蛋白降解通路,使多種細胞骨骼蛋白發生降解,導致骨骼肌萎縮及纖維壞死;上述多種機制共同作用可致糖尿病患者骨骼肌功能降低,引發糖尿病肌病甚至肌少癥。

目前評估糖尿病肌病的主要方法包括實驗室檢查、影像學檢查和肌肉活檢等。實驗室檢查診斷特異性不高;活檢則具有創傷性。影像學檢查方法中,MRI難以顯示骨骼肌功能改變;而超聲可通過彈性成像技術檢測骨骼肌彈性模量、量化評估肌肉力學變化及其程度,進而實時、定量且準確地顯示糖尿病患者骨骼肌質量變化[6]。

糖尿病患者可出現小腿肌肉[6]及腹直肌[7]彈性模量下降。本研究結果顯示,與HC組相比,T2DM組腹直肌及腓腸肌內側頭厚度無明顯改變,而放松及收縮狀態下上述肌肉Emax均降低,原因可能在于T2DM患者骨骼肌功能受損、彈性模量下降;但本研究T2DM組病程相對較短[8],尚未出現肌肉質量明顯下降及肌少癥表現。以上結果提示,糖尿病肌病骨骼肌彈性變化可早于肌肉形態學變化而出現;采用SWE技術檢測骨骼肌彈性模量有助于提高診斷敏感性,可用于早期評估糖尿病肌病所致骨骼肌損傷。

本研究多重線性回歸分析結果顯示,T2DM病程、FBG及HbA1c均為患者腹直肌和腓腸肌內側頭彈性模量的獨立影響因素,而年齡[平均(57.2±10.2)歲]及BMI[平均(23.48±1.80)kg/m2]等因素與其骨骼肌彈性模量無明顯線性相關。魯亞玲等[9]發現,在平均年齡(68.3±7.5)歲的T2DM患者中,病程≥5年者四肢骨骼肌剪切波速度測值變化與病程關系最為密切,病程<5年者肌肉各項測量值則與年齡更為相關。SUGIMOTO等[10]指出,在BMI<25 kg/m2的T2DM患者中,肌少癥發生率隨HbA1c水平而呈線性增長;SRAVYA等[8]則認為對于病程較長[(8.2±5.87)年]且BMI較大[(27.4±3.42)kg/m2]的T2DM患者,BMI為發生肌少癥的獨立影響因素。

綜上,T2DM患者可于發生肌少癥前出現骨骼肌彈性模量下降;SWE有助于早期診斷糖尿病肌病。但本研究為單中心分析,入組T2DM患者病程較短且BMI等變異較小,有待后續開展多中心大樣本進一步觀察。

利益沖突：全體作者聲明無利益沖突。

作者貢獻：馮曉蕾研究實施、撰寫和修改文章;黃麗麗數據分析;周琦指導;李苗研究設計。