利用常规上腹部磁共振成像对病毒性肝炎肝硬化患者肌肉体积变化与脂肪浸润程度的定量分析.pdf

医学影像学杂志2024年第34 卷第1 期 J Med Imaging Vol.34 No.1 2024利用常规上腹部磁共振成像对病毒性肝炎肝硬化患者肌肉体积变化与脂肪浸润程度的定量分析王晓虹，葛祖峰，冯天露，刘毅，吴伟，邬凯浙江省宁波市奉化区人民医院放射科 浙江 宁波 315500【摘 要】目的探讨利用常规上腹部磁共振四相位图像检测病毒性肝炎肝硬化患者肌肉体积变化与脂肪浸润程度的价值。方法在常规上腹部磁共振四相位图上测量 L3 椎体上缘水平腰背部肌肉（腰大肌、腰方肌、竖脊肌、多裂肌）截面积，并计算改良骨骼肌指数（mSMI）及改良脂肪分数（mFF），以健康青壮年志愿者为对照组，比较采用 mSMI 及 mFF 评估肝硬化患者肌肉改变的差异性，同时分析性别、年龄、慢性病毒性肝炎的病程对 mSMI 及 mFF 的影响。结果182 例病毒性肝炎肝硬化患者中，用 mSMI 及 mFF 方法测得肌肉出现改变分别为 16 例（8.8%）、76 例（41.8%），两种改良方法对检测肌肉改变的差异有统计学意义（2=52.4，P0.01）。年龄（P0.01）、性别（P0.01）、慢性病毒性肝炎肝硬化的病程（P=0.01）是 mSMI 影响因素；年龄（P0.05）不是 mFF 的影响因素。结论常规上腹部磁共振成像可用于检测肝硬化患者的肌肉改变，mFF 检测肌肉改变的敏感度明显高于 mSMI，mFF 的改变与年龄、慢性病毒性肝炎肝硬化的病程有关，mSMI 的改变与年龄、性别、慢性病毒性肝炎肝硬化的病程有关。【关键词】肝硬化；肌少症；骨骼肌指数；脂肪分数；磁共振成像中图分类号：R575.2；R445.2 文献标识码：A 文章编号：1006-9011（2024）01-0053-04Muscle volume loss and fatty infiltration in viral cirrhotic patients：a quantitative study by conventional upper abdominal MRIWANG Xiaohong，GE Zufeng，FENG Tianlu，LIU Yi，WU Wei，WU KaiDepartment of Radiology，Fenghua People s Hospital，Ningbo 315500，China【Abstract】ObjectiveTo explore the possibility of quantitatively evaluating muscle volume loss and fatty infiltration in viral cirrhotic patients by conventional upper abdominal magnetic resonance（MR）four-phase images.Methods The skeletal muscles of lower back，including psoas major，quadratus lumborum，erector spinae and multifidus muscle，were measured at the third lumbar vertebra（L3）plane on MR images of young adult volunteers and viral cirrhotic patients.And then，the modified skeletal muscle index（mSMI）and modified fat fraction（mFF）were calculated.The muscle volume loss and fatty infiltration in viral cirrhotic patients were judged by mSMI and mFF，respectively，with the data of the young adult volunteers used as reference.The number difference between the patients with muscle volume loss and with fatty infiltration was compared by Chi-square test.Binary Logistic regression analysis was used to assess whether gender，age，the course of chronic viral hepatitis were factors on mSMI or mFF.ResultsTotally，sixty volunteers and 182 viral cirrhotic patients were enrolled.Among cirrhotic patients，16（8.8%）got muscle loss assessed by mSMI，while 76（41.8%）got fatty infiltration assessed by mFF，with statistical significance（2=52.4，P0.01）.Binary Logistic regression analysis showed that age（P0.01），gender（P0.01），the course of viral hepatitis cirrhosis（P=0.01）were factors for mSMI.And age（P0.01）and the course of viral hepatitis cirrhosis（P0.05）was not factor for mFF.ConclusionConventional upper abdominal MRI may be used to detect muscle loss in patients with liver cirrhosis.mFF is more sensitive to detect muscle changes than mSMI.mFF is affected by age and the course of viral hepatitis cirrhosis，while mSMI is affected by age，gender and the course of viral hepatitis cirrhosis.【Key words】Cirrhosis；Sarcopenia；Skeletal muscle index；Fat fraction；Magnetic resonance imaging肌少症（Sarcopenia）是指随着年龄老化出现的骨骼肌质量减少及其功能减退，骨骼肌的质量减少病理主要表现为体积缩小与肌内脂肪浸润。但是肌少症并不仅见于老化，还可见于幼年发育异常、后期营养不良、长期卧床或久坐的生活方式、慢性消耗性疾病以及服用特定药物等人群中1-2。病毒性肝炎基金项目：浙江省医药卫生科技计划项目（编号：2020RC111）作者简介：王晓虹（1989-），女，毕业于牡丹江医学院，本科学历，主治医师，主要从事医学影像学诊断工作通信作者：葛祖峰E-mail：53医学影像学杂志2024年第34 卷第1 期 J Med Imaging Vol.34 No.1 2024导致的肝硬化在我国发病率较高，患者由于长期营养不良、活动减少等原因可导致肌肉进行性减少。研究3-5表明肝硬化患者的肌少症发病率达30%70%，合并肌少症的肝硬化患者生存率明显低于无肌少症的肝硬化患者，而且肝硬化患者出现肌肉量减少而脂肪组织增多，即少肌性肥胖（sarcopenic obesity）时，同样也提示肝硬化预后不良，肌少症还是肝硬化患者出现肝性脑病的独立危险因素。临床上肝硬化患者经常需要进行上腹部增强磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）观察肝脏及相关脏器，本文尝试利用常规上腹部磁共振四相位图像定量监测肝硬化患者肌肉体积变化与脂肪浸润程度。1资料与方法1.1临床资料选取 2019 年 1 月至 2020 年 6 月在我院诊断为“肝硬化”的256例患者上腹部MRI四相位图像，纳入标准：1）临床资料完整；2）图像质量优良。排除标准：1）非病毒性肝炎肝硬化；2）合并肝癌；3）合并肝性脑病；4）患者信息不全；5）MRI质量欠佳；6）两侧腰背部肌肉明显不对称患者；7）糖尿病及甲状腺机能亢进症等消耗性疾病患者。最终入组 182 例患者，其中男性138例（75.8%），年龄3485岁，平均年龄（61.2 10.9）岁；女性 44例（24.2%），年龄 3787岁，平均年龄（63.2 12.3）岁。同时收集入组患者肝硬化病程，以超声检查或CT、MRI检查首次诊断“肝硬化”至本次磁共振检查时间间隔作为肝硬化病程；病程117年，中位病程4年。选取60例健康青壮年志愿者的上腹部MRI四相位图像作为正常肌肉体积与脂肪浸润程度对照组，男性、女性各30例。男性年龄1930岁，平均年龄（27.3 3.1）岁；女性年龄1830岁，平均年龄（25.3 2.7）岁。本文经医院伦理委员会批准通过，所有健康志愿者签署知情同意书；肝硬化患者图像分析过程中隐去患者信息，获准免除知情同意。1.2检查方法采用Avanto 1.5T磁共振扫描仪，行腹部平扫，部分患者还行增强扫描，采用16通道腹部相控阵线圈，受检者取仰卧位。平扫序列中包括3D-VIBE（three-dimensional volumetric interpolated breath-hold examination）四相位序列轴位扫描，序列参数：翻转角10，TR6.79 ms，TE2.39 ms，带宽 625HZ，FOV400 mm400 mm，扫描层厚 4 mm，矩阵 320288，激励次数 1次，扫描时长16 s。1.3图像分析选取第3腰椎上缘水平测量腰背部肌肉（腰大肌、腰方肌、竖脊肌、多裂肌）做为观察内容，将所选择腹部磁共振图像以DICOM格式导入图像处理软件，由1位主治医师在1位副主任医师监督下，在水相位图手动描画腰背部感兴趣区（region of interest，ROI）（图 1），分别沿两侧腰背部肌肉轮廓勾画，避开肌肉周围脂肪组织，将ROI拷贝至脂相图及同相位图，系统自动生成所画区域改良横截面积（modified cross sectional area，mCSA），并得到脂相图信号与同相位图信号值。1）计算改良骨骼肌指数（modifiedskeletal muscle index，mSMI）=mCSA/身高，将健康青壮年志愿者mSMI均数减去2个标准差作为改良标准，当肝硬化患者 mSMI值小于等于该改良标准时诊断为肌肉体积减少；2）测量并计算腰背部肌肉的改良脂肪分数（modified fat fraction，mFF）=脂相图信号/同相位图信号100%，将健康志愿者mFF均数加上2个标准差作为改良标准，当肝硬化患者mSMI值大于等于该改良标准时诊断为肌肉脂肪浸润6-8。1.4统计学分析采用 SPSS 25.0 软件（IBMSPSS Statistics，Armonk，NY，USA）对数据进行统计分析。采用卡方检验比较两种改良标准对肌少症诊断的差异；用二元Logistic回归分析评估性别、年龄、慢性病毒性肝炎的病程是否为 mSMI 及 mFF 的影响因素。以 P0.05为差异有统计学意义。2结果2.1对照组分别以mSMI、mFF测量法得出结果1830 岁健康青壮年志愿者的 mSMI 与 mFF值，以及肌肉体积减少或脂肪浸润的改良标准，见表1。2.2两种改良方法诊断肌少症比较以 mSMI 为 标 准，符 合 肌 少 症 患 者 16 例（8.8%），其中男性7例（5.1%）、女性9例（20.5%）；以 mFF为标准，符合肌少症患者 76例（41.8%），其中男性52例（37.7%），女性24例（54.5%）。两种诊断方法对肌少症的诊断结果比较，差异有统计学意义（P0.05），见表2、（图23）。2.3mSMI及mFF影响因素的分析分别以mSMI及mFF为因变量，以年龄、性别及肝硬化病程为自变量进行二元Logistic回归分析，表明年龄、性别及慢性病毒性肝炎肝硬化的病程是mSMI影响因素（P0.05）；年龄、慢性病毒性肝炎的肝硬化病程是 mFF 的影响因素（P0.05），见表3，4。54医学影像学杂志2024年第34 卷第1 期 J Med Imaging Vol.34 No.1 20243讨论1989年ROSENBERG9最早提出肌少症（Sarcopenia），是指随着年龄老化出现的骨骼肌质量减少及其功能减退。自2010年以来，欧洲老年肌少症工作 组（European Working Group on Sarcopenia in Older People，EWGSOP）10、国际肌少症工作组（International Working Group on Sarcopenia，IWGS）11和亚洲肌少症工作组（Asian Working Group for Sarcopenia，AWGS）先后发布了关于肌少症的专家共识，将肌少症定义为以广泛的、渐进性的骨骼肌质量和力量的减少，并且导致了机体生理功能障碍及生活质量下降、甚至以死亡为特点的综合征。我国肝硬化的主要病因为病毒性肝炎，肝硬化患者发生肌少症的确切机制至今尚不明确，多种危险因素可能共同参与其中，最终导致骨骼肌合成与分解的失衡12。肝硬化患者伴发肌肉体积减少或脂肪浸润均是预后不佳的危险因素。研究13-14表明肝硬化失代偿期患者肌少症伴发率为30%70%，发生率变异较大的原因可能与患者入组标准、测量方法、人群、肝硬化的病因等有关。肌少症的病理改变不仅是肌纤维分布的转变，同时伴有肌纤维被结缔组织及脂肪组织替代。因此，影像学对于肝硬化肌少症患者进行评估时不仅需要对肌肉体积进行评估，对于肌肉内脂肪浸润的评估同样重要。MRI具有较高的软组织分辨率，除了可显示肌肉的轮廓，还可显示水肿、炎性病变、脂肪浸润、纤维化等改变15，这是其他影像学方法难以替代的。本文选用MRI常规检查序列中3D-VIBE序列，在对腹部脏器进行评估的基础上不增加扫描序列，还可同时对腰背部肌肉体积改变和脂肪浸润程度进行评估。但是与以往研究不同，本文仅选取双侧腰大肌、腰方肌、竖脊肌、多裂肌做为观察组，因为磁共振空间分辨率相对较低，这些肌肉较粗大，易于测量，且不会产生呼吸运动伪影，因此摒弃了较薄且容易产生呼吸伪影的腹肌。通过测量 mFF值来评价腰背部肌肉脂肪浸润情况的作用已被广泛认可，但目前尚未提供诊断腰表4mFF的影响因素因素常量年龄性别病程2.742-0.053-0.442标准误1.0570.015-0.215P0.010.010.0920.040注：“-”：无值，因自变量“性别”未包括在方程中的变量，故无值及标准误值。12A2B3A3B图1L3水平腹部轴位3D-VIBE序列中的水相位图，腰背部肌肉（腰大肌、腰方肌、竖脊肌、多裂肌）勾画示意图。图2男，56岁，病毒性肝炎肝硬化病程7年。图2A 水相图显示腰背部肌肉体积无明显萎缩，mSMI正常；图2B 脂相图肌肉信号增高，mFF值增加。图3男，84岁，病毒性肝炎肝硬化病程10年。图3A 水相位图显示腰背部肌肉体积明显减小，mSMI值减低；图3B 脂相位图显示腰背部肌肉信号明显增高，mFF值增加，提示明显脂肪浸润。表1男女性健康青壮年志愿者SMI与FF值及诊断肌少症改良标准范围平均值改良诊断标准男性mSMI（cm/m）23.2641.2330.21 4.4621.30mFF（%）8.3916.0211.69 2.3416.37女性mSMI（cm/m）17.7429.5622.15 2.9816.20mFF（%）10.2221.0515.40 2.9121.22表2采用mSMI、mFF为标准诊断肌少症差异的比较SMIFF2P阴性例数阳性例数阴性例数阳性例数性别男1317865252.40.01女3592024病程（年）55384417表3mSMI的影响因素因素常量年龄性别病程12.934-0.088-1.633-1.138标准误差2.6550.0280.6030.449P0.010.010.010.01155医学影像学杂志2024年第34 卷第1 期 J Med Imaging Vol.34 No.1 2024背部脂肪浸润的mFF值参考标准16，本文尝试通过对健康青壮年志愿者的测量与计算探讨国人改良mFF 值的参考标准，将测得的健康青壮年志愿者mSMI值均数减去2个标准差作为诊断肌肉体积减少的阈值，男性6.41 cm/m，女性4.44 cm/m。文献推荐使用男性 SMI50 cm/m、女性 SMI39 cm/m作为诊断终末期肝病患者肌少症的标准。本文的阈值低于文献推荐阈值，主要是因为：1）选取测量部位不同，本文仅选取腰背部的肌肉做为观察组；2）选取人群种族不同，本文观察对象为本地黄种人群，身高及体质指数与欧美文献13-17报道的人群存在很大差异。本文的结果与文献报道相符，肝硬化肌少症患者肌肉脂肪浸润检出率明显高于肌肉体积减少检出率，提示脂肪浸润出现早于体积变化，mFF对肌肉改变的检测较mSMI更为敏感。文献18报道随着病毒性肝炎患者年龄、病程增加，肝功能逐渐减退，肝脏质地变差，伴发其他脏器改变的概率随之增加。本文结果亦显示病毒性肝炎肝硬化患者肌肉改变发生率与年龄、病程相关。本文患者中以 mSMI为标准时性别影响明显、而 mFF为诊断标准时无影响，两种方法存在差异的原因可能与本文患者中以男性为主、两种检测方法对肌肉变化敏感性存在差异有关。本文的局限性：1）采用回顾性分析，除了上述入组排除标准外，入组患者中不除外个别存在未发现的影响肌肉代谢的因素；2）患者中男女比例不协调，可能与肝硬化男女发生率差异有关，本文中女性患者样本量相对较小；3）对照组样本量较小，存在偏倚的可能。综上所述，常规上腹部磁共振成像可用于检测肝硬化患者的肌肉改变，mFF检测肌肉改变的敏感度明显高于mSMI，mFF的改变与年龄、慢性病毒性肝炎肝硬化的病程有关，mSMI的改变与年龄、性别、慢性病毒性肝炎肝硬化的病程有关。利用上腹部磁共振成像评估肝硬化患者时，影像科医师不仅要关注腹部脏器的改变，还应关注腰背部肌肉的变化，早期发现肌肉变化，以便尽早干预。参考文献：1STUDENSKI S A，PETERS K W，ALLEY D E，et al.The FNIH sarcopenia project：rationale，study description，con-ference recommendations，and final estimates J.J Gerontol A Biol Sci Med Sci，2014，69（5）：547-558.2中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会.肌少症共识 J.中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志，2016，9（3）：215-227.3ESPIRITO SANTO SILVA D D，WAITZBERG D L，PASSOS DE JESUS R，et al.Phase angle as a marker for sarcopenia in cirrhosis J.Clinical Nutrition ESPEN，2019，32（1）：56-60.4BHANJI R A，MONTANO-LOZA A J，WATT K D.SARCOP ENIA IN CIRRHOSIS：Looking beyond the skeletal muscle loss to see the systemic disease J .Hepatology，2019，70（6）：2193-2203.5吴江，范建高.关注肝病患者肌少症 J.实用肝脏病杂志，2017，20（5）：516-519.6CHEN L K，LIU 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