切换至 "中华医学电子期刊资源库"
综述

超声在肌少症评估中的应用价值研究进展

  • 姚骐羽 ,
  • 李奥 ,
  • 叶新华 ,
展开
  • 210029 南京,南京医科大学第一附属医院超声科

通信作者:

叶新华,Email:

Copy editor: 吴春凤

收稿日期: 2021-08-02

  网络出版日期: 2023-07-05

版权

未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计,除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。本刊为电子期刊,以网刊形式出版。

Application value of ultrasound in evaluation of sarcopenia

  • Qiyu Yao ,
  • Ao Li ,
  • Xinhua Ye ,
Expand

Received date: 2021-08-02

  Online published: 2023-07-05

Copyright

Copyright by Chinese Medical Association No content published by the journals of Chinese Medical Association may be reproduced or abridged without authorization. Please do not use or copy the layout and design of the journals without permission. All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Medical Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.

本文引用格式

姚骐羽 , 李奥 , 叶新华 . 超声在肌少症评估中的应用价值研究进展[J]. 中华医学超声杂志(电子版), 2023 , 20(03) : 364 -366 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2023.03.018

肌少症为一种进行性、全身性、年龄相关性的骨骼肌疾病,通常表现为肌肉力量及肌肉质量的进行性缺失。在患有肾源性疾病、心源性疾病等基础性疾病以及处于恶病质状态的患者中,肌少症为其常见的并发症之一1。肌少症目前病理机制主要为Ⅱ型肌纤维转变为Ⅰ型、肌内和肌间脂肪浸润、Ⅱ型肌纤维卫星细胞的数量减少以及包括胰岛素样生长因子-1、哺乳动物雷帕霉素靶点等的信号通路改变2。患有肌少症的患者会伴有肌乏力,严重者可出现运动能力减低的情况,并且对疾病的预后造成影响。目前临床常用的评估手段包括握力评估、步行速度评估、脱脂质量指数等。超声技术具有便捷、无辐射性、无创性、实时动态等优点,可以从灰阶、弹性及造影等多方面评估肌肉状态,本文将对目前常见的超声技术在对肌少症评估中的应用做一综述。

一、肌少症的临床评估方法

2018年欧洲老年人肌少症工作组(European Working Group on Sarcopenia in Older People,EWGSOP2)会议中建议对于肌少症的诊断,需分为两步处理,第1步应该进行肌肉力量的测定,测定的方式主要是通过握力来进行的,握力大小对于未来是否出现不良后果具有较高的预测性2;第2步是对肌肉质量的检测,检测方法以影像学为主。其中双能X线吸收法最为常用,通过测量两条X线在机体不同组织内通过率对机体成分进行分析,此方法虽然可以有效判断肌肉质量,但无法有效判断肌肉内脂肪化的程度3。CT和MRI则更为精确,二者可以有效地将骨骼肌和脂肪区分开来4,从而能够反映肌肉内部结构以及质量的变化,因此被认为是肌肉质量检测的最佳方式。超声相较于以上几种影像技术,能够直观地对肌肉的横截面积以及回声强度等参数进行测定,并能够双侧对比观察,已逐渐被用于肌少症的诊断。

二、肌少症的超声评估

(一)灰阶超声

1.肌肉厚度及横截面积测量:既往研究证实肌肉厚度以及横截面积的减少可以反映肌肉质量的缺失情况5, 6。灰阶超声能够直观地对所检测肌肉的厚度以及横截面积进行测量,且超声测量的肌肉横截面积与MRI具有高度一致性6,可利用超声对肌少症患者的肌肉质量进行定量评估。
Ata等7对健康人群的肌肉厚度进行研究,将145名健康受试者以50岁为界分为2组,应用超声检测腹直肌和股直肌的厚度,2组间对比分析显示年龄大于50岁组的肌肉厚度明显小于年龄小于50岁组,此外他们还发现股直肌的厚度为步行速度的显著预测因素之一,股直肌厚度的下降也提示肌肉质量的下降以及体能的受限,因此,局部肌肉的厚度下降可作为肌少症的预测指标之一。
在病理状态中,肌肉会因自身原发疾病的特征而使得其质量、力量发生减退,从而导致肌少症的出现,进而对疾病的预后产生影响。慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者的骨骼肌会发生肌肉蛋白质量的减少、肌纤维的改变以及肌肉细胞内线粒体的密度和数量减低,使肌肉质量下降,从而使患者并发肌少症。Ramírez-Fuentes等8研究发现COPD患者股直肌的横截面积较健康志愿者显著减少,为健康对照组平均值的23%:平均相差1.3 cm2,将生物电阻抗分析和超声下股直肌的横截面积联合诊断可有效地判断处于康复期的COPD患者是否患有肌少症。冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)患者亦会因心肺功能的降低而使骨骼肌的力量与质量降低。Thomaes等9利用CT和超声对冠心病患者的股直肌厚度进行分析,得出二者组内相关系数值为0.97,表明超声能够有效地判断股直肌的厚度,提示肌少症的出现,同时建议在冠心病患者康复中亦可应用超声进行肌肉质量的监测。非酒精性脂肪肝患者会因自身的胰岛素抵抗、炎性因子等作用使得骨骼肌的游离脂肪酸摄取增多、葡萄糖摄取减低等情况的发生,导致肌肉的力量和质量逐渐减低,因此,肌少症成为非酒精性脂肪肝患者的主要并发症之一10。非酒精性脂肪肝随着病程的进展肝会逐渐纤维化,若不加以控制则易导致肝硬化的出现,Hari等11通过在肾下极测量失代偿期肝硬化患者的腰大肌直径,指出超声能够很好地评估失代偿期肝硬化患者肌肉质量减少的程度并预测患者的死亡。慢性肾功能不全患者会因自身机体的代谢紊乱而出现活性氧成分以及蛋白质结合性尿毒症毒素等成分的升高,使肌肉的内部结构和功能发生缺陷12,进而导致肌肉质量的减少。Souza等13研究认为应用超声检测慢性肾功能不全患者的股直肌横截面积可有效判断透析前阶段采用低蛋白保守治疗的患者的肌肉质量,从而指导临床改善预后。
虽然可以通过肌肉厚度对肌少症进行初步判断,但目前的研究中对于诊断临界值仍然没有确切的标准。Minetto等14将44名老年白种人与60名青年白种人的超声下股直肌肌肉厚度与生物电阻抗分析骨骼肌指数进行对比分析,认为当老年男性股直肌厚度低于20 mm、老年女性股直肌厚度低于16 mm时可诊断肌少症,但是该研究的临界值在其他人种的有效性尚未得到验证,同时对于上肢肌肉的判断仍然有限。另有研究认为超声横切面上双侧股直肌与股中间肌的厚度之和,即双侧大腿前侧厚度值亦可以用来判断肌少症的发生,其临界值为:女性38.5 mm,男性54.4 mm,但是该方法在临床的重复性以及诊断的正确率方面尚未得到充分的验证15
2. 肌肉羽状角与肌束长度测量:肌肉羽状角指在羽状肌深腱膜和浅腱膜的纤维连接处形成的角度,肌束长度则是指肌束在浅腱膜和深腱膜间的长度。羽状角的角度越大、肌束的长度越长,肌肉的力量也就越大。Kuyumcu等16研究发现肌少症患者的肌肉羽状角和肌束长度均明显减小,其中肌束长度预测肌少症的敏感度为76.92%。因此可以应用超声观察羽状肌的羽状角以及肌束长度对肌少症进行诊断。
然而,肌肉羽状角的测量易受到探头角度的影响,Strasser等17对超声测量股四头肌羽状角的重复性进行了探讨,结果显示,青年组和老年组股中间肌的组内相关系数分别为78%和74%,而股外侧肌以及股内侧肌的组内相关系数值则明显减低,因此,在研究中需尽可能控制探头的入射角度。同样在对腓肠肌的羽状角以及肌束进行测量时易受到体位、探测角度等的影响,因此,在进行测量时应保证患者俯卧位且患者双足自然下垂,探头也应尽量与皮肤垂直以获得完整的肌束长度18
Zhu等19对265名中国老年人的下肢肌肉的肌肉厚度、羽状角以及体能情况进行分析,结果发现中国老年女性的羽状角与体能情况具有密切关联,而老年男性二者之间的关联性不明显,作者认为在超声下对腓骨后部肌肉厚度、尺骨前部肌肉厚度和腓肠肌内侧头羽状角进行联合测量有助于我国老年女性骨质疏松症的评估;而对于中国老年男性肌少症的评估,则推荐胫骨后部肌肉厚度和尺骨前部肌肉厚度进行联合测量。
3. 肌肉回声强度测量:肌肉的回声强度与肌肉的脂肪浸润程度、骨骼肌细胞外基质浓度以及骨骼肌内部纤维结构有关20,而肌少症的患者会出现肌肉以及肌间脂肪浸润。灰阶超声可以显示病变肌肉的回声强度,但易受主观判断的影响,灰度分析技术是一种利用计算机方式对超声图像的每个像素的不同灰度进行分析,并通过计算机软件的进一步处理将回声强度进行量化的技术,可以对肌少症患者的肌肉内在结构和功能进行分析。Isaka等21利用灰度分析技术对老年男性的腓肠肌、比目鱼肌、胫骨前肌的回声强度进行分析,认为肌肉厚度和回声强度联合评估可以作为筛查肌少症的指标之一。Taniguchi等22认为利用灰度分析技术计算的骨骼肌回声强度可有效地判断骨骼肌细胞纤维化以及脂肪化的程度,与生物电阻抗频谱技术结合后,可以对肌肉质量进行评估,从而应用于肌少症的预防。

(二)剪切波弹性成像(shear wave elastography,SWE)

近年来SWE已经成为软组织硬度评估的重要手段。SWE是通过声辐射力脉冲序列所激发的横波(剪切波)在局部组织内传播的速度计算杨氏模量,并进行彩色编码显示,从而直观地反映组织的弹性23。目前该成像技术已经广泛运用到肝、甲状腺、乳腺等器官的疾病诊断中。在肌肉骨骼超声中,SWE可以提供杨氏模量值等定量指标,从而有效对肌肉及肌腱的状态进行评估。Alfuraih等24分析了不同年龄组骨骼肌的剪切波弹性速度值,指出骨骼肌硬度随着年龄的增加而减低,进而导致肌肉力量的进行下降,因此,可以利用SWE技术对肌少症患者的肌肉状态进行评估。
Maslarska等25利用SWE对慢性心功能不全患者的腓肠肌外侧头的杨氏模量值进行测定,结果表明SWE在评价慢性心功能不全患者的外周肌肉质量缺失方面具有很高的准确性,建立的回归模型显示杨氏模量值与纽约分级、左心室射血分数以及神经末端前体脑利钠肽有很好的相关性。Chen等26对肾移植患者的双侧股直肌的杨氏模量值进行测定,结果显示杨氏模量平均值为10.37 kPa时诊断肾移植患者出现肌少症的敏感度为100%,特异度为62.5%,同时受试者操作特征曲线下面积也达到0.845,该研究也证实可以通过杨氏模量值判断肾移植患者的肌肉质量并指导预后。

(三)超声造影

超声造影是一种血池显像技术,通过静脉注射微泡造影剂观察病变区血流灌注特点,已广泛应用于肝、肾、乳腺等肿块的诊断及鉴别诊断中27。肌少症的主要病因之一为肌肉的低血流灌注、蛋白质合成减少28,可以利用超声造影对肌肉的组织灌注情况以及微循环进行实时观测。Mitchell等29对平均年龄分别为20岁及80岁健康志愿者的股四头肌进行超声造影,并测定微血管血容量、血流速度及血流量等参数,探讨了衰老导致的肌肉血管受损与肌少症的关系,结果得出老年人相较于年轻人微血管血流充盈差,肌肉微血管对血流的募集能力减低,进而使得餐后的肌肉微血管循环受损、对蛋白质的吸收能力减弱,进而导致肌肉质量下降。Amarteifio等30也证实了超声造影可以评估2型糖尿病患者的肌肉血流灌注量,并发现其受损程度与病程相关,后续的研究认为这种现象可能是由胰岛素抵抗所致31, 32,进而导致肌肉质量减低。目前超声造影在肌肉病变中的研究尚较少,其在肌少症的诊断以及指导康复中的价值还需更多的研究来证实。

三、总结及展望

现如今,超声在肌肉骨骼系统的应用越来越广泛,利用超声及其衍生的技术对肌肉劳损、关节与韧带创伤、神经卡压性疾病以及中枢性肌肉改变的诊断越发精确。对于肌少症的诊断,肌肉质量的测定尤为重要,而超声拥有无创性、无辐射性且能实时动态观察肌肉状态的优势,尤其对于移动不便或病情严重的患者,利用超声技术可以快速且便捷地评估其肌肉质量。随着超声弹性成像技术、灰度分析技术的成熟,超声在肌少症中显示出了独特的优势。
但同时也会存在一些问题需要解决,如灰阶超声检测肌肉厚度以及羽状角时,易受到探头压力、角度、操作者经验等因素的影响,导致测值出现误差。此外肌肉系统其复杂的解剖结构以及功能特性使得目前还没有判断肌肉质量减少程度的标准,各种超声参数的截断值亦不明确。随着超声新技术如全景超声、超声图像的纹理分析技术以及超声图像原始射频信号分析技术等的发展,上述问题也有望被解决,使超声成为肌少症诊断及康复过程中评估的重要影像技术。
1
Woo J. Sarcopenia [J]. Clin Geriatr Med, 2017, 33(3): 305-314.

2
Cruz-Jentoft AJ, Sayer AA. Sarcopenia [J]. Lancet, 2019, 393(10191): 2636-2646..

3
Guglielmi G, Ponti F, Agostini M, et al. The role of DXA in sarcopenia [J]. Aging Clin Exp Res, 2016, 28(6): 1047-1060..

4
Sergi G, Trevisan C, Veronese N, et al. Imaging of sarcopenia [J]. Eur J Radiol, 2016, 85(8): 1519-1524..

5
Rustani K, Kundisova L, Capecchi PL, et al. Ultrasound measurement of rectus femoris muscle thickness as a quick screening test for sarcopenia assessment [J]. Arch Gerontol Geriatr, 2019, 83: 151-154.

6
Scott JM, Martin DS, Ploutz-Snyder R, et al. Reliability and validity of panoramic ultrasound for muscle quantification [J]. Ultrasound Med Biol, 2012, 38(9): 1656-1661.

7
Ata AM, Kara M, Kaymak B, et al. Regional and total muscle mass, muscle strength and physical performance: The potential use of ultrasound imaging for sarcopenia [J]. Arch Gerontol Geriatr, 2019, 83: 55-60.

8
Ramírez-Fuentes C, Mínguez-Blasco P, Ostiz F, et al. Ultrasound assessment of rectus femoris muscle in rehabilitation patients with chronic obstructive pulmonary disease screened for sarcopenia: correlation of muscle size with quadriceps strength and fat-free mass [J]. Eur Geriatr Med, 2019, 10(1): 89-97.

9
Thomaes T, Thomis M, Onkelinx S, et al. Reliability and validity of the ultrasound technique to measure the rectus femoris muscle diameter in older CAD-patients [J]. BMC Med Imaging, 2012, 12: 7.

10
Bhanji RA, Narayanan P, Allen AM, et al. Sarcopenia in hiding: The risk and consequence of underestimating muscle dysfunction in nonalcoholic steatohepatitis [J]. Hepatology, 2017, 66(6): 2055-2065.

11
Hari A, Berzigotti A, Štabuc B, et al. Muscle psoas indices measured by ultrasound in cirrhosis-preliminary evaluation of sarcopenia assessment and prediction of liver decompensation and mortality [J]. Dig Liver Dis, 2019, 51(11): 1502-1507.

12
Watanabe H, Enoki Y, Maruyama T. Sarcopenia in chronic kidney disease: factors, mechanisms, and therapeutic interventions [J]. Biol Pharm Bull, 2019, 42(9): 1437-1445.

13
Souza VA, Oliveira D, Cupolilo EN, et al. Rectus femoris muscle mass evaluation by ultrasound: facilitating sarcopenia diagnosis in pre-dialysis chronic kidney disease stages [J]. Clinics (Sao Paulo), 2018, 73: e392.

14
Minetto MA, Caresio C, Menapace T, et al. Ultrasound-based detection of low muscle mass for diagnosis of sarcopenia in older adults [J]. PM R, 2016, 8(5): 453-462.

15
Wilson DV, Moorey H, Stringer H, et al. Bilateral anterior thigh thickness: a new diagnostic tool for the identification of low muscle mass? [J]. J Am Med Dir Assoc, 2019, 20(10): 1247-1253.

16
Kuyumcu ME, Halil M, Kara Ö, et al. Ultrasonographic evaluation of the calf muscle mass and architecture in elderly patients with and without sarcopenia [J]. Arch Gerontol Geriatr, 2016, 65: 218-224.

17
Strasser EM, Draskovits T, Praschak M, et al. Association between ultrasound measurements of muscle thickness, pennation angle, echogenicity and skeletal muscle strength in the elderly [J]. Age (Dordr), 2013, 35(6): 2377-2388.

18
Bolsterlee B, Gandevia SC, Herbert RD. Ultrasound imaging of the human medial gastrocnemius muscle: how to orient the transducer so that muscle fascicles lie in the image plane [J]. J Biomech, 2016, 49(7): 1002-1008.

19
Zhu S, Lin W, Chen S, et al. The correlation of muscle thickness and pennation angle assessed by ultrasound with sarcopenia in elderly Chinese community dwellers [J]. Clin Interv Aging, 2019, 14: 987-996.

20
Watanabe Y, Yamada Y, Fukumoto Y, et al. Echo intensity obtained from ultrasonography images reflecting muscle strength in elderly men [J]. Clin Interv Aging, 2013, 8: 993-998..

21
Isaka M, Sugimoto K, Yasunobe Y, et al. The usefulness of an alternative diagnostic method for sarcopenia using thickness and echo intensity of lower leg muscles in older males [J]. J Am Med Dir Assoc, 2019, 20(9): 1181-1185.

22
Taniguchi M, Yamada Y, Fukumoto Y, et al. Increase in echo intensity and extracellular-to-intracellular water ratio is independently associated with muscle weakness in elderly women [J]. Eur J Appl Physiol, 2017, 117(10): 2001-2007.

23
Taljanovic MS, Gimber LH, Becker GW, et al. Shear-wave elastography: basic physics and musculoskeletal applications [J]. Radiographics, 2017, 37(3): 855-870.

24
Alfuraih AM, Tan AL, O'Connor P, et al. The effect of ageing on shear wave elastography muscle stiffness in adults [J]. Aging Clin Exp Res, 2019, 31(12): 1755-1763.

25
Maslarska M, Weis C, Bode C, et al. Shear wave elastography of peripheral muscle weakness in patients with chronic congestive heart failure [J]. Ultrasound Med Biol, 2018, 44(12): 2531-2539.

26
Chen Y, Wang B, Xiao L, et al. Changes in muscle mass in patients with renal transplants based on ultrasound: a prospective study [J]. J Ultrasound Med, 2021, 40(8): 1637-1648..

27
Denham SL, Alexander LF, Robbin ML. Contrast-enhanced ultrasound: practical review for the assessment of hepatic and renal lesions [J]. Ultrasound Q, 2016, 32(2): 116-125.

28
Morley JE, Anker SD, von Haehling S. Prevalence, incidence, and clinical impact of sarcopenia: facts, numbers, and epidemiology-update 2014 [J]. J Cachexia Sarcopenia Muscle, 2014, 5(4): 253-259.

29
Mitchell WK, Phillips BE, Williams JP, et al. Development of a new Sonovue™ contrast-enhanced ultrasound approach reveals temporal and age-related features of muscle microvascular responses to feeding [J]. Physiol Rep, 2013, 1(5): e119.

30
Amarteifio E, Wormsbecher S, Demirel S, et al. Assessment of skeletal muscle microcirculation in type 2 diabetes mellitus using dynamic contrast-enhanced ultrasound: a pilot study [J]. Diab Vasc Dis Res, 2013, 10(5): 468-470.

31
Belcik JT, Davidson BP, Foster T, et al. Contrast-enhanced ultrasound assessment of impaired adipose tissue and muscle perfusion in insulin-resistant mice [J]. Circ Cardiovasc Imaging, 2015, 8(4): 101161/CIRCIMAGING.114.002684e002684.

32
Nijholt W, Scafoglieri A, Jager-Wittenaar H, et al. The reliability and validity of ultrasound to quantify muscles in older adults: a systematic review [J]. J Cachexia Sarcopenia Muscle, 2017, 8(5): 702-712.

文章导航

/


AI


AI小编
你好!我是《中华医学电子期刊资源库》AI小编,有什么可以帮您的吗?