不同運動干預下老年肌少癥患者的CT影像特征變化

魏渼淇，楊 光*，魏茂泉，孟德宇，何詩純，李 妍

(1 東北師范大學 體育學院，吉林 長春 130000；2 白山市中心醫(yī)院 放射科，吉林 白山 134300)

肌少癥是一種與機體老化密切相關的虛弱綜合征(asthenia syndrome，AS)[1]，核心癥狀是骨骼肌量流失和肌肉力量下降，由其引發(fā)的體能下降與活動障礙會造成老年人失能，增加老年人跌倒、殘疾和死亡的風險[2]。適度增加身體活動、定期參與體育運動已被世界衛(wèi)生組織認定是改善老年人肌少癥、預防老年人虛弱綜合征的唯一有效措施[3]。一方面，骨骼肌質量是判斷肌少癥的主要指標，但僅有少數(shù)運動可增加肌肉質量[4]，抗阻力運動可改善骨骼肌蛋白質積累，是預防肌少癥的最佳運動方式[5]；另一方面，長期低強度有氧運動可以緩解胰島素抵抗，進而緩解肌萎縮[6]。由此可見，有關不同運動方式如何影響肌少癥發(fā)生、延緩肌少癥發(fā)展仍存在爭論。

最近研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌脂肪浸潤(muscle fat infiltration, MFI)會導致單位骨骼肌質量下降，可能是引發(fā)肌肉萎縮、影響肌少癥發(fā)生發(fā)展的關鍵因素[7]。計算機斷層掃描(computer tomography，CT)可排除測試環(huán)境和患者水合狀態(tài)的影響[8]，對骨骼肌質量進行準確測量，是國際公認評估肌肉質量的金標準。在此基礎上，定量CT(quantitative CT，QCT)可排除CT值不穩(wěn)定造成的測量誤差，更精確地評估骨骼肌形態(tài)和結構，并顯示肌肉水腫和脂肪化的程度。

本研究選取60歲以上肌少癥患者為研究對象，以不同類型運動作為干預手段，采用QCT在干預前后對研究對象L3 椎體水平骨骼肌面積(L3 skeletal muscle area，L3 SMA，cm2)、骨骼肌密度(L3 skeletal muscle density，L3 SMD，HU)、骨骼肌間隙脂肪面積(cm2)以及骨骼肌間隙脂肪密度(HU)進行測量，分析不同類型運動干預前后老年肌少癥患者L3 椎體水平骨骼肌和肌間脂肪形態(tài)的CT影像學特征變化。根據(jù)測量結果推算MFI程度，討論不同運動對老年肌少癥患者骨骼肌質量和骨骼肌脂肪浸潤程度的影響，為預防和治療肌少癥提供指導。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

2019年1—6月在白山市中心醫(yī)院健康體檢中心和白山市慈銘體檢中心招募研究對象。排除標準：(1)呼吸衰竭或嚴重軀體疾病患者；(2)合并有神經(jīng)-肌肉系統(tǒng)疾病者，如帕金森等；(3)伴有影響日常活動或者中低強度運動的肌肉骨骼疾病，或者正在服用對肌肉骨骼功能影響較大的藥物；(4)精神障礙或神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者。納入標準：(1)符合AWGS2016年制定的亞洲肌少癥篩查標準[9]；(2)年齡60～75歲；(3)具有自主活動能力；(4)知情同意、自愿參加、能配合隨訪的患者。最終納入92例老年肌少癥患者為研究對象，其中男性44例、女性48例；年齡(66.28±3.976)歲。根據(jù)隨機數(shù)字表法隨機分為有氧訓練(aerobic training，AT)組31例、抗阻訓練(resistance training，RT)組30例和空白對照組(control group，CG)31例。由于傷病原因AT組退出1例。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審查通過，并與所有納入者簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 干預方法

CG組采用常規(guī)護理，由護士在入組后向患者介紹肌少癥相關知識和防治方法，如注意增加膳食中蛋白的攝入，多參與體育活動等。AT組與RT組接受運動處方干預：(1)隊伍組建。干預前成立由2名影像科醫(yī)師、2名運動治療師、2名體適能教練，6名護士和8名社區(qū)衛(wèi)生服務中心工作人員組成的運動干預隊伍。影像科醫(yī)師要求為影像學主治醫(yī)師，負責L3 椎體平面骨骼肌及脂肪定量測量。運動治療師要求具有康復治療師資格證，擅長運動療法，負責患者運動處方的開具。體適能教練要求具有體適能教練高級認證，擅長中老年功能性訓練，負責干預過程中患者運動的指導和監(jiān)督。社區(qū)衛(wèi)生服務中心人員要求是在社區(qū)衛(wèi)生服務中心工作1年以上，主要負責患者入組后運動處方的實施與反饋，與護士共同協(xié)作完成研究進程監(jiān)測和患者管理。所有成員需進行肌少癥相關知識培訓，確保運動干預隊伍成員掌握中老年健康體適能常見處方和肌少癥運動改善方法。(2)干預流程。本研究總計干預周期為20周，干預期間每4周組織一次社區(qū)健康宣講，由體適能教練和社區(qū)醫(yī)師對患者運動鍛煉時遇到的問題進行答疑和指導，激發(fā)患者運動積極性。初次宣講結束后，由社區(qū)醫(yī)師對患者既往病史和現(xiàn)有疾病進行問詢，由護士依據(jù)業(yè)余運動鍛煉水平問卷(leisure-time physical activity level questionnaire,LPALQ)[10]對其運動水平進行測量，由運動治療師結合患者健康狀況及LPAL得分制定相應運動處方,并根據(jù)患者情況對運動處方進行適應性調整。LPALQ由學者廖八根等[10]根據(jù)“可變體育活動問卷”[11]并結合我國中老年群眾運動特點修訂而成，該問卷可對被試對象的業(yè)余體育活動水平進行評估，計算公式為：LPAL=月數(shù)×月平均運動次數(shù)×每次平均運動時間×MET÷60÷52，單位為METs-h/周。LPAL得分將受試者運動水平劃分為3個等級，即不運動(LPAL<10.0 )、中低水平運動(10.0≤LPAL<40.0)和高水平運動(LPAL≥40.0)。運動處方主要內容見表1。(3)質量控制。由護士和社區(qū)衛(wèi)生服務中心工作人員共同負責運動干預的規(guī)范性。由護士進行每周1次的電話隨訪，確定患者運動處方執(zhí)行情況，建議患者在運動處方執(zhí)行的過程中對運動情況進行自我監(jiān)督，如佩戴運動手環(huán)，記錄運動中的心率，以便運動治療師在后續(xù)運動處方制定時對運動強度進行調整；由社區(qū)衛(wèi)生服務中心工作人員對所在社區(qū)周邊患者運動情況進行不定期抽檢，確認其運動方式、時間和地點。本次試驗僅有一名患者因踝關節(jié)扭傷無法進行運動退出實驗，其余患者依從性較為良好。

表1 運動處方內容

1.2.2 CT掃描條件與指標測量方法

采用美國GE公司256排Revolution CT掃描儀在干預前、后一周內對患者各進行一次上腹部掃描，患者仰臥位，兩臂上舉，GSI掃描參數(shù)，管電壓80、140 kV瞬時切換，管電流智能調節(jié)，層厚5 mm，層間距5 mm，掃描結束后數(shù)據(jù)自動導入GE-ADW 4.7工作站。

本文選用患者L3 SMA、L3 SMD、骨骼肌間隙脂肪面積以及骨骼肌間隙脂肪密度作為觀測指標。選取L3水平層面并使用工作站內X Section軟件沿骨骼肌手動勾畫興趣區(qū)，骨骼肌定量測量選取范圍為-29～150 HU[12]，測量興趣區(qū)內L3 SMA(cm2)、L3 SMD(HU)；脂肪定量測量閾值選取-200～0 HU[13]，測量興趣區(qū)內骨骼肌間隙脂肪面積(cm2)以及骨骼肌間隙脂肪密度(HU)。計算L3水平骨骼肌MFI程度的公式為：骨骼肌間隙脂肪組織面積(cm2)/[骨骼肌面積(cm2)+骨骼肌間隙脂肪組織面積(cm2)]×100%[14]。

1.3 統(tǒng)計方法

使用SPSS 25.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，采用S-W檢驗數(shù)據(jù)分布情況。本研究數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，實驗前各組間變量使用單因素方差分析、事后檢驗和卡方檢驗分析組間差異。使用雙向重復測量方差分析檢驗各變量的組間與時間交互作用，并對有交互作用的變量進行簡單效應分析。連續(xù)變量以平均值±標準差表示，分類變量以數(shù)量值表示。P小于0.05表示具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般資料比較

干預前，3組研究對象的性別構成比、年齡及BMI差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05，見表2)。

表2 3組研究對象一般資料比較

2.2 干預前后CT定量測量結果比較

不同組別典型病例干預前后的CT影像見圖1。根據(jù)CT影像進行定量測量，結果見表3。

a為干預前AT組典型病例L3椎體水平軸位CT片；b為干預后AT組典型病例L3椎體水平軸位CT片；c為干預前RT組典型病例L3椎體水平軸位CT片；d為干預后RT組典型病例L3椎體水平軸位CT片；e為干預前CG組典型病例L3椎體水平軸位CT片；f為干預后CG組典型病例L3椎體水平軸位CT片。

2.2.1 干預前后三組L3 SMA比較

由表3可知，干預前3組間的L3 SMA無顯著性差異(P>0.05)；干預后AT組、RT組和CG組患者的L3 SMA均有不同程度提升，其中僅RT組干預前后差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，且組別與時間交互效應顯著(P<0.05)；干預后，RT組的L3 SMA最高，AT組次之，CG組最低，且RT組較CG組干預后L3 SMA差異具有顯著性(P<0.05)。

表3 干預前后3組的CT定量測量結果比較

2.2.2 干預前后3組L3 SMD比較

由表3可知，干預前3組間的L3 SMD無顯著性差異(P>0.05)；干預后AT組和RT組患者的L3 SMD有明顯提升(P<0.05)，RT組干預效果顯著(P<0.01)，僅CG組L3 SMD下降，且組別與時間交互效應顯著(P<0.05)。干預后，RT組的L3 SMD最高，AT組次之，CG組最低，其中RT組與AT組較CG組干預后L3 SMD差異均具有顯著性(P<0.05)。

2.2.3 干預前后3組L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪面積比較

由表3可知，干預前3組間的L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪面積無顯著性差異(P>0.05)；干預后3組患者的L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪面積有不同程度升高，但干預前后差異均不具有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

2.2.4 干預前后3組L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪密度比較

干預前3組間的L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪密度無顯著性差異(P>0.05)；干預后AT組與RT組患者的L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪密度降低，但差異不具有統(tǒng)計學意義(P>0.05)，僅CG組患者的L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪密度較干預前上升；干預后，RT組的L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪密度最低，AT組稍高，CG組最高，組間差異均不具有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

2.2.5 干預前后3組L3椎體水平MFI程度比較

根據(jù)CT定量測量結果對L3水平骨骼肌MFI程度進行計算，結果見表4。干預前3組間的L3椎體水平MFI程度無顯著性差異(P>0.05)；干預后AT組與RT組患者的L3椎體水平MFI程度明顯降低(P<0.05)， 其中RT組干預前后差異具有顯著性(P<0.05)，僅CG組患者的L3椎體水平MFI程度較干預前升高，且組別與時間交互效應顯著(P<0.05)。干預后，RT組的L3椎體水平MFI程度最低，AT組次之，CG組最高，RT組較CG組差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

表4 干預前后3組L3椎體水平MFI程度

3 討論

歐洲老年人肌少癥工作組(the european working group on sarcopenia in older people，EWGSOP)認為：肌少癥是伴隨年齡增長出現(xiàn)的一種進行性骨骼肌質量和肌力下降的衰老綜合征[15]。營養(yǎng)不足與吸收障礙會阻礙骨骼肌代謝，是影響肌少癥發(fā)展的重要原因[16]。本研究中，3組研究對象的性別比、年齡及BMI差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，可排除干預前組間差異對結果造成的影響。結果發(fā)現(xiàn)研究對象的BMI普遍低于世界衛(wèi)生組織所定義的正常體質量標準(18.5～25 kg/m2)，更接近低體質量、消瘦(<18.5 kg/m2)[17]，表明低BMI是肌少癥的危險因素[18]，其生理學機制可能在于：吸收不良和消化障礙是影響肌少癥發(fā)生發(fā)展的重要因素，該因素的直接作用結果是患者營養(yǎng)不足，故而BMI偏低。

骨骼肌質量和力量的漸進式下降是肌少癥的主要臨床表現(xiàn)。有研究顯示，骨骼肌面積與骨骼肌質量緊密相關[19]。臨床醫(yī)師常以L3椎體水平骨骼肌整體肌量或椎后肌群肌量判斷患者肌肉是否存在退變和衰減[19]。既往研究證實[20-21]體育運動可增加肌肉質量、改善體成分，不同類型運動作用效果存在差異。Menshikova等[22]發(fā)現(xiàn)，有氧運動能增強肌肉抗氧化能力；董欣等[23]認為，抗阻運動較有氧運動更能促進肌肉生長。本研究結果表明，經(jīng)過20周的AT、RT及健康知識宣講干預后，3組老年肌少癥患者的L3 SMA均有一定程度的增加，RT組患者L3 SMA的提升效果最為顯著(P<0.05)，且明顯優(yōu)于CG組(P<0.05)。該結果證實體育運動可增加肌肉橫斷面積，進而提升骨骼肌質量，在此方面RT較AT更有效，這與既往研究[24-25]結果一致。由此可以推斷，相較于其他類型運動，抗阻訓練對肌少癥患者肌肉橫斷面積和質量的積極影響更為顯著。

SMA反映骨骼肌量的變化，SMD則反映骨骼肌質的發(fā)展[26]。骨骼肌密度反映單位體積肌肉質量，骨骼肌密度值區(qū)間為0～100 HU，CT值處于31～100 HU為正常骨骼肌組織，處于0～30 HU則為低密度骨骼肌。骨骼肌密度與肌肉內肌細胞數(shù)量呈正相關，與肌間脂肪含量呈負相關[27]。本研究發(fā)現(xiàn)，運動干預后，AT組與RT組患者L3 SMD均有所提升，其中RT組患者提升效果顯著(P<0.01)；CG組患者L3 SMD下降，且明顯低于RT組患者(P<0.05)。該結果表明，骨骼肌密度會隨年齡增長而下降，運動可以逆轉該變化，且RT較AT更有效。其生理機制是運動可以破壞肌肉的微細結構，相較于有氧運動，抗阻力運動后的恢復過程中會產生更多新的肌纖維[28]，肌纖維數(shù)量增多可導致骨骼肌橫截面積增大、密度上升。另外，本研究發(fā)現(xiàn)CG組L3 SMD出現(xiàn)與另外2組相反的變化，該結果與Miljkovic等[29]的發(fā)現(xiàn)一致，伴隨年齡增長骨骼肌會產生脂肪浸潤，肌間脂肪組織增多引發(fā)骨骼肌密度下降。

隨年齡增長多余的脂肪細胞會在骨骼肌內或周圍異位積累，由此構成了肌間脂肪組織[30]，肌間脂肪組織的異位堆積將影響骨骼肌代謝，有研究證實肌肉退變與肌間脂肪組織增多有關[31]，并且肌間脂肪組織積累是肌肉萎縮的重要表現(xiàn)[32]。長時間的持續(xù)有氧運動能使脂肪充分代謝,不同類型運動同樣可改變骨骼肌內脂肪代謝過程[33-34]，但此類研究多以皮下脂肪等脂肪組織為觀測指標。本研究對L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪面積(cm2)、骨骼肌間隙脂肪密度(HU)進行測量，并結合L3 SMA推算L3椎體水平MFI程度，發(fā)現(xiàn)進行運動干預后，3組患者的L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪面積均呈現(xiàn)上升趨勢，但上升效果并不明顯(P>0.05)，干預后3組L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪面積無顯著差異(P>0.05)，AT組L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪面積最小，RT組稍高，CG組最高。這表明伴隨年齡增長老年人肌間脂肪含量會逐漸升高，該結果與Wroblewski等[35]結果一致。另外，本研究顯示AT與RT均有助于預防老年人與年齡相關的肌間脂肪積累，但無法實現(xiàn)肌間脂肪積累的逆轉，該結果不同于Bang等[36]有關AT可明顯減少肌間脂肪組織積累的結論。上述矛盾結果產生可能與研究對象運動的強度與頻次不同有關。肌間脂肪密度與筋膜下和骨骼肌間隙脂肪組織的質量相關，單位體積脂肪組織的質量越差則密度越低[37]。骨骼肌間隙脂肪組織的累積與肌纖維類型有關，Ⅰ型纖維較Ⅱ型纖維的脂肪含量更高[38]。本研究結果表明，干預后AT組與RT組患者的L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪密度有一定程度降低，CG組則略有上調，但各組干預前后骨骼肌間隙脂肪密度的變化并不顯著(P>0.05)，干預后，L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪密度在3組間差異仍不具有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。這說明伴隨年齡增長肌間脂肪積累將逐漸增多，運動可以減少肌間脂肪的增加，AT與RT均有助于預防老年人與年齡相關的肌間脂肪積累，但依據(jù)現(xiàn)有研究和結果，尚無法就AT與RT下調肌間脂肪密度進行合理解釋。

肌間脂肪組織增多引發(fā)的MFI程度加深是導致骨骼肌肌力下降的主要因素[39]。Poltronieri等[40]發(fā)現(xiàn)，肌少癥患者MFI程度加深的發(fā)生早于骨骼肌質量下降。而相較于骨骼肌質量，MFI才是預測和評估老年人骨骼肌退變的關鍵指標[41-42]。本研究結果顯示干預前后AT組與RT組患者的MFI程度均明顯下降(P<0.05)，其中RT組MFI程度下降十分顯著(P<0.01)，而CG組患者MFI程度則較干預前小幅上升(P>0.05)。盡管干預后AT組L3椎體水平骨骼肌間隙脂肪面積增幅最小，但結合L3 SMD的變化，RT組的L3椎體水平MFI最低，干預前后變化幅度最大，其生理機制在于：MFI程度越高，胰島素敏感度越低，胰島素敏感度下降將抑制骨骼肌蛋白質合成，繼而造成肌肉萎縮，肌力降低[43]。Fiatarone等[44]認為，RT是提高老年人肌力的最佳運動方式，但其具體機制仍存在爭議。本文認為，RT相較AT在降低MFI程度方面效果突出，甚至可以逆轉隨老化發(fā)生的MFI程度加深，MFI程度的顯著下調使得RT顯著改善骨骼肌的質量與功能。

4 結論

老年人罹患肌少癥后病情將持續(xù)發(fā)展，若不及時加以干預，老年人會出現(xiàn)骨骼肌密度下降、骨骼肌間隙脂肪面積增加和脂肪浸潤程度升高。

運動可有效延緩肌少癥發(fā)展，RT的效果優(yōu)于AT。RT可有效改善甚至逆轉老年人與年齡有關的骨骼肌肌量進行性下降，AT與RT均有助于預防老年人與年齡相關的肌間脂肪積累，但無法實現(xiàn)肌間脂肪積累的逆轉。在預防肌少癥發(fā)生發(fā)展中，RT較其他運動干預更具優(yōu)勢，其機制可能與骨骼肌內肌纖維與脂肪之間的復雜關系有關。

老年人肌少癥需要得到積極的預防和干預，運動干預是防治肌少癥的有效方案。鼓勵和指導老年群體進行抗阻運動，可預防肌少癥的發(fā)生發(fā)展。