2型糖尿病患者骨骼肌厚度和弹性变化及其影响因素

冯晓蕾,黄丽丽,周 琦,李 苗

(西安交通大学第二附属医院超声研究室,陕西 西安 710004)

糖尿病患者长期存在糖代谢紊乱及胰岛素抵抗相关炎症反应,使其骨骼肌对能量的需求增加而获得减少,可引起肌肉功能障碍及肌肉质量下降并继发糖尿病肌病[1],但早期症状常不典型,使得临床诊断率较低,后期则可随周围神经病变发展而加重,引发机体活动障碍、跌伤甚至骨折等。利用剪切波弹性成像(shear wave elastography, SWE)技术可实时、定量地精确评价骨骼肌弹性特征,灵敏地反映糖尿病患者肌肉力学变化[2]。本研究应用常规超声及SWE技术观察2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)患者腹直肌及腓肠肌厚度、弹性模量变化及其影响因素。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性纳入2022年12月—2023年5月西安交通大学第二附属医院收治的符合《中国2型糖尿病防治指南(2020版)》诊断标准的糖尿病患者;排除存在其他肌肉疾病,严重心、肝、肾功能不全,并发神经系统类及代谢性等全身性疾病,腹部外伤、下肢畸形或手术史及临床或影像学资料不完整者。最终纳入62例2型糖尿病患者(T2DM组),男38例、女24例,年龄40～80岁,平均(57.2±10.2)岁;以同期60名健康成人作为健康对照(healthy control, HC)组,男35名、女25名,年龄42～77岁、平均(56.7±9.7)岁。2组受试者均无体育锻炼习惯,每日常规慢走单次不超于30 min、总时长不超过1.5 h。记录T2DM组患者病程、2组受试者身高、体质量、体质量指数(body mass index, BMI)及生化指标结果[空腹血糖(fasting blood glucose, FBG)、糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin, HbA1c)、糖化白蛋白(glycated albumin, GA)、肌酸激酶(creatine kinase, CK)、甘油三酯(triglyceride, TG)、总胆固醇(total cholesterol, TC)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)及高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C)]。本研究通过医院伦理委员会批准(2024伦审009)。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Acuson Sequoia彩色多普勒超声诊断仪,配备频率4～10 MHz的10L4高频线阵探头及SWE模式。嘱受试者检查前静卧约15 min,之后仰卧、平静呼吸并放松腹部肌肉,由1名具有3年以上肌肉骨骼检查经验的超声医师于盲态下扫查腹直肌及腓肠肌。首先采用二维灰阶模式分别于脐水平两侧1～2 cm处以纵切面扫查腹直肌,并避开肌节测量其最大厚度;启动SWE模式,调整方形取样框使之覆盖腹直肌,待剪切波分布均匀且稳定2 s后冻结图像,放置直径约5 mm圆形测量框,测量其内腹直肌最大杨氏模量(Emax),重复3次,取平均值。之后嘱受试者于深吸气后屏住呼吸,采用上述方法测量收缩状态下腹直肌Emax(图1)。

图1 剪切波测量腹直肌SWE图 A、B.T2DM患者,女,53岁,放松状态下(A)腹直肌Emax 9.0 kPa,收缩状态下(B)腹直肌Emax 18.5 kPa; C、D.健康成年女性,52岁,放松状态下(C)腹直肌Emax 23.0 kPa,收缩状态下(D)腹直肌Emax 33.9 kPa

嘱受试者俯卧、自然放松,充分暴露双下肢腓肠肌;以灰阶模式于纵切面扫查腓肠肌内侧头,测量肌腹最大厚度;启动SWE模式,调整方形取样框,避开血管扫查腓肠肌,放置直径约5 mm的圆形测量框,测量其内腓肠肌内侧头Emax,重复测量3次取平均值;再嘱受试者最大限度使踝关节跖屈并保持,以同样方法测量收缩状态下腓肠肌内侧头Emax(图2)。

图2 剪切波测量腓肠肌弹性图 A、B.T2DM 患者,男,56岁,放松状态下(A)腓肠肌Emax 6.0 kPa,收缩状态下(B)腓肠肌Emax 26.8 kPa; C、D.健康成年男性,57岁,放松状态下(C)腓肠肌Emax 9.4 kPa,收缩状态下(D)腓肠肌Emax 39.7 kPa

1.3 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以±s描述正态分布计量资料,组间行独立样本t检验;以中位数(上下四分位数)描述偏态分布计量资料,组间行Mann-WhitneyU检验。以例(%)描述计数资料,组间以χ2检验或Fisher精确概率法进行比较。以多重线性回归分析T2DM患者腹直肌及腓肠肌弹性模量的影响因素。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本资料 组间受试者性别、年龄、身高、体质量及BMI差异均无统计学意义(P均>0.05),见表1。T2DM组患者病程4～10年、平均(7.05±2.33)年。

表1 T2DM 患者与健康成人基本资料比较

2.2 生化指标 T2DM 组FBG、HbA1c及GA均高于HC组(P均<0.05);组间CK、TG、TC、LDL-C及HDL-C差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表2。

表2 T2DM 患者与健康成人生化指标比较

2.3 腹直肌厚度 放松状态下T2DM组左、右侧腹直肌厚度分别为(7.03±1.23)mm及(6.98±1.41)mm,HC组分别为(7.57±0.89)mm及(7.57±0.94)mm;组间差异无统计学意义(P均>0.05)。

2.4 腹直肌弹性模量 放松和收缩状态下,T2DM 组左、右侧腹直肌Emax均小于HC组(P均<0.05),见表3。

表3 T2DM患者与健康成人腹直肌弹性模量比较(kPa)

2.5 腓肠肌厚度 放松状态下,T2DM组左、右侧腓肠肌内侧头厚度分别为(13.69±2.21)mm及(13.81±2.40)mm,HC组分别为(13.39±1.34)mm及(13.76±1.43)mm;组间差异均无统计学意义(P均>0.05)。

2.6 腓肠肌弹性模量 放松和收缩状态下,T2DM组左、右侧腓肠肌内侧头Emax均小于HC组(P均<0.05),见表4。

表4 T2DM 患者与健康成人腓肠肌弹性模量比较(kPa)

2.7 T2DM患者骨骼肌弹性模量影响因素 多重线性回归分析结果显示,放松及收缩状态下,T2DM患者腹直肌(表5)和腓肠肌内侧头(表6)弹性模量均随病程、FBG及HbA1c线性降低(P均<0.05);而年龄、身高、体质量、BMI、GA、CK、TG、TC、LDL-C、HDL-C及肌肉厚度均与其腹直肌及腓肠肌弹性模量无明显线性相关性(P均>0.05)。

表5 T2DM患者腹直肌弹性模量影响因素

表6 T2DM患者腓肠肌内侧头弹性模量影响因素

3 讨论

糖尿病引发的骨骼肌蛋白质代谢障碍、血管和线粒体功能障碍及细胞死亡等对患者肌肉质量、强度及功能均可产生负面影响[3];Ⅱ型快肌纤维在骨骼肌细胞中的占比逐渐升高可致胰岛素受体减少和葡萄糖转运蛋白4转移,降低对胰岛素的敏感性和对葡萄糖的吸收力[4];大量糖基化终末产物聚集可诱发骨骼肌细胞产生炎症及慢性氧化应激反应[5]并异常激活蛋白降解通路,使多种细胞骨骼蛋白发生降解,导致骨骼肌萎缩及纤维坏死;上述多种机制共同作用可致糖尿病患者骨骼肌功能降低,引发糖尿病肌病甚至肌少症。

目前评估糖尿病肌病的主要方法包括实验室检查、影像学检查和肌肉活检等。实验室检查诊断特异性不高;活检则具有创伤性。影像学检查方法中,MRI难以显示骨骼肌功能改变;而超声可通过弹性成像技术检测骨骼肌弹性模量、量化评估肌肉力学变化及其程度,进而实时、定量且准确地显示糖尿病患者骨骼肌质量变化[6]。

糖尿病患者可出现小腿肌肉[6]及腹直肌[7]弹性模量下降。本研究结果显示,与HC组相比,T2DM组腹直肌及腓肠肌内侧头厚度无明显改变,而放松及收缩状态下上述肌肉Emax均降低,原因可能在于T2DM患者骨骼肌功能受损、弹性模量下降;但本研究T2DM组病程相对较短[8],尚未出现肌肉质量明显下降及肌少症表现。以上结果提示,糖尿病肌病骨骼肌弹性变化可早于肌肉形态学变化而出现;采用SWE技术检测骨骼肌弹性模量有助于提高诊断敏感性,可用于早期评估糖尿病肌病所致骨骼肌损伤。

本研究多重线性回归分析结果显示,T2DM病程、FBG及HbA1c均为患者腹直肌和腓肠肌内侧头弹性模量的独立影响因素,而年龄[平均(57.2±10.2)岁]及BMI[平均(23.48±1.80)kg/m2]等因素与其骨骼肌弹性模量无明显线性相关。鲁亚玲等[9]发现,在平均年龄(68.3±7.5)岁的T2DM患者中,病程≥5年者四肢骨骼肌剪切波速度测值变化与病程关系最为密切,病程<5年者肌肉各项测量值则与年龄更为相关。SUGIMOTO等[10]指出,在BMI<25 kg/m2的T2DM患者中,肌少症发生率随HbA1c水平而呈线性增长;SRAVYA等[8]则认为对于病程较长[(8.2±5.87)年]且BMI较大[(27.4±3.42)kg/m2]的T2DM患者,BMI为发生肌少症的独立影响因素。

综上,T2DM患者可于发生肌少症前出现骨骼肌弹性模量下降;SWE有助于早期诊断糖尿病肌病。但本研究为单中心分析,入组T2DM患者病程较短且BMI等变异较小,有待后续开展多中心大样本进一步观察。

利益冲突：全体作者声明无利益冲突。

作者贡献：冯晓蕾研究实施、撰写和修改文章;黄丽丽数据分析;周琦指导;李苗研究设计。