消化系统恶性肿瘤相关肌少症的影像学研究进展

季锐 汤光宇 诸静其

肌少症是一种以肌量减少、肌功能下降为主要特征的与增龄相关的系统性疾病，其已被证实与生活质量下降、高移动受限率、高住院率以及高死亡率密切相关。消化系统恶性肿瘤在我国的发病率及死亡率较高，我国最常见的5类恶性肿瘤中包括了3类消化系统恶性肿瘤（结直肠癌、胃癌、肝癌），我国全性别癌症死亡前5位的肿瘤中，消化系统恶性肿瘤（胃癌、肝癌、食管癌、结直肠癌）占4类[1]。已有多项研究表明肌少症与消化系统恶性肿瘤术后恢复情况密切相关。本文就双能X线吸收测量仪（dual-energy X-ray absorptiometry,DXA）、 定量 CT（quantitative computed tomography,QCT） 及 MRI等影像方法评估消化系统恶性肿瘤相关肌少症的研究进展予以综述。

1 肌少症的定义及诊断方法

肌少症或称 “肌肉减少症”，1989年由Rosenberg首次命名，欧洲老年人肌少症工作组（the European Working Group on Sarcopenia in Older People，EWGSOP）于 2010 年发表肌少症共识[2]，此后，国际肌少症工作组也发表了共识，将肌少症定义为“增龄相关的进行性、全身肌量减少和/或肌强度下降或肌肉生理功能减退”[3]。2019年EWGSOP修改肌少症定义为“一种对肌肉不利的变化经长期累积导致的肌肉疾病”，并认为肌少症的发病人群不局限于老年人，青年人同样可能发病。

诊断肌少症根据肌力、肌量和肌肉质量的测定以及病人体能的评估。根据2019年EWGSOP的修订意见，将肌少症的诊断流程分为“F-A-C-S”4步，即病例筛查、风险评估、确诊和分级。病例筛查一般采用SARC-F问卷或者根据临床症状（如虚弱、容易跌倒等）判断；风险评估可采用测量优势手握力、端坐起立试验等方法；确诊即采用影像学或生物电阻抗法 （bioelectrical impedance analysis,BIA）测量肌量；最后根据病人的体能情况对肌少症进行分级。常用的体能评估方法包括：步速测定（≤0.8 m/s定义为步速减低）、简易体能状况量表 （short physical performance battery,SPPB；SPPB得分≤8分定义为体能下降）、计时起立实验（timed-up and go test,TUG；TUG用时≥20 s定义为减慢）、400 m步行实验（未完成或≥6 min完成定义为减慢）等。此外，EWGSOP建议对肌肉质量进行评估，常用的方法有：使用CT或MRI测量肌肉内脂肪量、肌酸稀释试验、肌肉超声检查等[4]。亚洲肌少症工作组对肌少症的评估方法为：对于60岁或65岁（或各国定义的老年人口）以上的人群首先进行握力和步速测定：若静息状态下优势手握力正常（男性握力>26 kg，女性握力>18 kg）且步速正常（步速>0.8 m/s），则排除肌少症；否则要进行肌量测评。其次测评肌量，若肌量正常，则排除肌少症；若肌量减低，则诊断为肌少症[5]。我国肌少症研究刚刚起步，相关数据和研究较少，综合国外标准及有关研究建议的筛查步骤如下：①先行步速测定，若步速≤0.8 m/s，则进一步测评肌量；步速>0.8 m/s时，则进一步测评手臂握力。②若静息状态下优势手握力正常（男性握力>25 kg，女性握力>18 kg），则排除肌少症；若肌力低于正常，则进一步测评肌量。③若肌量正常，则排除肌少症；若肌量减低，则诊断为肌少症[6]。

2 肌少症与消化系统恶性肿瘤术后并发症之间的关系

消化系统恶性肿瘤术前已患肌少症引起术后并发症发生率增高的原因较多：①肌少症病人营养状况一般较差，对其术后恢复非常不利[7]；②肌少症引起病人呼吸肌运动能力减低，导致呼吸系统并发症的发生率升高[8]；③肌少症会引起个体活动量减少，脂肪含量增加，使得外科手术的难度增大，手术时间延长，出血风险增高[9]，有研究[10]显示高中心脂肪量是胃癌根治性胃切除术后外科并发症的独立危险因素，另外中心脂肪与胰岛素抵抗、脂肪细胞相关炎症关系密切[11-12]，可能导致外科并发症的发生；④肌少症病人由于肌蛋白的表达减少，自然杀伤细胞功能较弱，罹患术后感染的可能性更高[13]。

多数研究表明肌少症是消化系统恶性肿瘤术后并发症的独立危险因素，Huang等[14]将肌少症分级后发现重度肌少症、高中心脂肪面积/腹部总肌肉面积、美国麻醉师学会病情分级Ⅲ级以及肿块位于贲门是胃癌总体并发症（Clavien-Dindo分型评级≥2级）的独立危险因素，各等级肌少症均与术后内科并发症密切相关；一项针对胃癌根治术后病人的研究[7]显示，肌少症病人罹患主要术后并发症的风险是肌量正常者的5倍；另有研究者[15]报道消化系统相关肿瘤术后放化疗的肌少症病人的住院时间明显延长，而且肌少症组较非肌少症组接受术后放化疗比例显著增高，并且出现更多的化疗方案修正（如化疗延迟、化疗剂量减少、终止化疗）。

另一方面，腹部手术引起的摄入量减少、活动量减少等因素会导致肌量的减少，从而引起或加重肌少症，使病人术后患相关并发症的机会增加。有研究[16]将胃癌根治性术后肌量减少≥10%定义为临床相关肌量减少，通过与术后正常肌量病人对比发现，临床相关肌量减少病人的术后生活质量更差。

3 影像学评估消化系统恶性肿瘤相关肌少症

应用影像方法对消化系统恶性肿瘤病人进行术前肌少症诊断以及术后肌量的监测是评估术后恢复和预测术后并发症的重要手段，目前应用于消化系统恶性肿瘤病人肌量测定的影像方法包括DXA、QCT 及 MRI， 虽然有外周 QCT（peripheral QCT,pQCT）和超声评估肌量的相关研究[17-18]，但尚未见应用于消化系统恶性肿瘤的报道。

3.1 DXA DXA基于高、低2种能量等级的X线穿过人体组织并被不同程度吸收的物理原理，采用双室模型（假设扫描区域内的脂肪与肌肉组织存在一定的比率）计算脂肪、肌肉和骨组织的密度[19]。DXA测量不同组织的量更倾向于对某一种化学成分的测量，它所测得的脂肪量低于CT及MRI，测得的肌量高于CT及MRI[20]。DXA测量的主要指标包括四肢肌量、躯干肌量、全身肌量、中心脂肪量等，常用的测量参数包括骨骼肌量指数（skeletal muscular mass index，SMI；即骨骼肌面积/身高平方）、四肢瘦体质量（appendicular lean body mass，ALBM）、四肢肌量指数 (appendicular skeletal muscular mass index，ASMI；即肢体肌量/身高平方)等。

Lee等[21]应用DXA对胃癌病人腹腔镜下胃切除术前1周及术后6、12个月的瘦体质量（LBM）进行随访监测，发现术后6个月LBM较术前显著下降约3.3%，术后6、12个月的LBM没有显著差异，但与术前LBM相比，术后12个月的仍有显著下降。Limpawattana等[22]应用DXA测量计划行一线化疗的胆管癌病人的四肢肌量，发现四肢肌量高的病人 （肌量>19 kg）其总体生存率明显高于肌量较低者。Jensen等[23-24]应用DXA及BIA测定结直肠癌术后LBM，发现术后LBM减少与术后1个月病人疲劳指数显著相关；研究同时对胃肠道肿瘤病人进行术后营养干预（蛋白质和能量的摄入分别增加22%和16%），通过DXA动态监测发现干预4个月后LBM增加更加明显。

DXA费用低廉，辐射量远低于CT，病人的依从性高。但对于过度肥胖的病人，其测量精度易受线束硬化效应影响。软组织水合作用的改变也会影响DXA测量结果[20]。

3.2 QCT QCT在普通CT扫描设备上采用专用体模和软件，除可测量骨密度外还能进行体质成分分析，定量体部及四肢的脂肪（CT值为-190～-30 HU）和肌肉（CT值为-29～+150 HU）[25]。 它可以估算肌间脂肪量，得出无脂肪肌肉面积。目前采用QCT进行肌量测定的部位尚未达成共识。一些研究者[26]主张测量大腿中部及上臂肌肉量来估算肌量，Murray等[27]提出测量腹部肌肉量更具代表性，但对腹部兴趣区选取有争议：有研究测量第3腰椎间盘横断面水平所有可见肌肉量，也有研究通过测定第4腰椎椎体水平腰大肌量来反映肌量水平[28-29]。Mourtzakis等[30]研究发现CT影像上第3腰椎椎体特定层面上的肌量与四肢骨骼肌量密切相关，而四肢骨骼肌量是多数DXA反映骨骼肌量的最常用指标。

Yamaoka等[31]应用QCT测量胃癌病人行全胃切除术前第3腰椎水平SMI并于术后1年随访，发现平均SMI从术前46.6 cm2/m2下降到43.6 cm2/m2，同时发现术后行S-1方案化疗≥6个月是骨骼肌量明显下降的独立危险因素。Choi等[32]的研究发现胰腺癌术前罹患肌少症的病人术后中位生存期更短（肌少症组和非肌少症组分别为13.9个月和21.9个月），且术后肌量减少、肌量无明显改变以及肌量增加3组病人中位生存期差异有统计学意义（分别为 13.9、19.1、28.8 个月）。Ma等[33]发现术前应用 QCT诊断为肌少症的胃癌病人与术前无肌少症病人相比术后罹患并发症 （根据Clavien-Dindo分级，等级≥2 级）的比例更高（40%∶19.6%）；Lee等[34]研究发现对于胃癌晚期或已发生转移而仅能通过化疗进行姑息性治疗的病人，肌少症同样可预测不良预后，肌少症组较非肌少症组总体生存期更短（分别为6.8个月和10.3个月）。Okumura等[35]测量230例行胰腺癌切除术的病人术前脐水平腰肌肌量指数(psoas muscle mass index，PMI；即两侧腰大肌面积/身高平方)，并随访其术后总体生存率及无复发生存期，发现PMI低的病人与PMI正常或高的病人相比总体生存率更低且无复发生存期更短（17.7个月和33.2个月）。Huang等[36]研究发现对于≥65岁且行胃癌根治术的病人，术前肌少症是术后1年死亡率的独立危险因素。虽然大部分研究表明术前肌少症与胃肠道恶性肿瘤病人术后情况密切相关，但也有研究表明肌少症并不能准确预测术后恢复。Tegels等[37]报道胃癌病人术前罹患肌少症并不能预测术后住院生存率、严重术后并发症以及术后6个月死亡率。

与DXA相比，QCT测量肌量准确但辐射剂量较高，检查费用相对昂贵，测量分析较复杂，同时测量部位以及标准尚未统一，这些均限制其临床应用。但是，CT作为消化系统恶性肿瘤的常规检查方法，不仅能显示病灶还可同时进行肌量评估，这样既准确也不会增加额外的辐射剂量及检查费用，其临床应用具有显著优势。

3.3 MRI MRI无辐射，软组织对比度良好，影像分辨力高，可作为骨骼肌、肌间脂肪测量评估的金标准。Mitsiopoulos等[38]研究发现利用MRI测得的四肢无脂肌肉横截面积与相应尸体解剖所得的横截面积相关性极佳（r=0.97）。对比其他测量方法，MRI最明显的优势在于可探测增龄、疾病相关的肌肉结构变化，并能显示肌内水肿、肌间脂肪浸润、纤维化等改变。利用MRI评估骨骼肌、肌间脂肪常用的序列有 T1WI、T2WI、 氢质子磁共振波谱（proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS）以及水-脂分离技术等。

T1WI上肌肉脂肪对比清晰，有利于肌量测量。现阶段T1WI肌量测量区域较多，多数测量四肢肌量，测量大腿通常选用股骨头下20 cm层面或股骨头至其远端30 cm等，测量上臂通常选用肱骨头至其远端30 cm。也有研究者[39]采用T2WI测量第3腰椎椎体中部水平的骨骼肌面积，所得结果与CT测量结果相关性良好。Jourdain等[40]研究发现小鼠在移植结直肠肿瘤细胞（CT-26）后第15天体质量明显低于对照组，荷瘤鼠组腓肠肌体积 （测量T1WI影像）下降更为明显，同时通过测量腓肠肌复合体对坐骨神经的刺激反应证实荷瘤鼠组肌力也显著降低。在一项针对计划放疗的结直肠癌肝转移病人总体生存期的MRI研究显示，T2WI上（肠系膜上动脉发出水平）无脂肪肌肉面积高的病人的总体生存期显著高于较低的病人（273 d∶128 d）[41]；该团队在另一项针对接受放疗的肝细胞癌病人的研究中发现，采用同样方法测得的无脂肪肌肉面积高的病人总体生存期显著高于较低的病人 （294 d∶197 d）[42]。Weber等[43]应用等速测力计测量受试者肌力，发现与正常志愿者相比，胃肠道肿瘤恶病质病人股四头肌的绝对力量降低了33%，且T1WI上股四头肌横截面积也低于正常志愿者[（45±13） cm2∶（67±14） cm2]。

1H-MRS是目前唯一能在活体进行无创性组织代谢检测的影像方法，是监测肌内脂肪含量的理想方法，可以通过测定活体肌内水、脂两峰的高度[水峰位于 4.7ppm（1ppm表示 10-6），脂峰位于1.3ppm]、峰底宽度以及半峰值的宽度等参数对脂肪进行半定量分析，常用的指标包括脂肪分数（fat fraction,FF）、脂水峰比以及脂水峰线宽，其中FF最常用。Weber等[43]应用1H-MRS测量受试者右侧股外侧肌内脂肪，结果显示胃肠道肿瘤恶病质组的该值高出正常志愿者组35%。

水-脂分离技术也称Dixon技术，是利用水质子和脂肪质子之间的拉莫尔频率差，通过化学位移编码（chemical shift encoded,CSE）调节回波时间进行多次采集，可同时获得同相位、反相位、水相以及脂相图像，从而达到分离水和脂肪信号的目的，现已应用于胰腺和肝脏的脂肪沉积研究[44]。Grimm等[45]利用6点Dixon技术测量左大腿肌肉体积及肌肉质子密度脂肪分数（proton density fat fraction,PDFF），结果发现测量的可重复性较高（肌肉体积测量短期误差为1.2%~1.5%，PDFF测量的短期误差为1.6%~2.1%）。该团队应用相同技术测得的大腿肌间脂肪量与应用1H-MRS所得的结果相关性良好（r=0.95）[46]。目前应用于评估肌肉脂肪含量较多的改良Dixon定量技术主要包括Philips公司的改良水-脂分离（mDixon-quant）技术和GE公司的非对称回波的最小二程估算法迭代水脂分离（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and the leastsquares estimation quantification,IDEAL-IQ）技术、可变容积加速肝脏采集 （liver acquisition with volume acceleration flexible,LAVA Flex）技术。 Zhang 等[47]应用mDixon-quant技术测量椎旁肌 （包括腰大肌、竖脊肌及多裂肌）的脂肪含量，结果发现可重复性较高 （2名测量者在不同时间所测数值的组内相关系数均＞0.9）。 Trevino等[48]应用 LAVA Flex及 IDEALIQ技术测量17具尸体的棘上肌脂肪含量，结果显示所得结果具有良好的相关性（r=0.91）。但是，目前国内外尚未见上述技术应用于消化系统恶性肿瘤相关肌少症的研究。

MRI测量肌量和脂肪精确、无辐射，且能反映组织结构和成分变化，但MRI检查费用昂贵、扫描时间长、数据处理复杂以及禁忌证（幽闭恐惧症、金属植入物等）相对较多，一定程度上限制了MRI的临床应用。

4 小结

影像检查对肌少症进行诊断和监测对于消化系统恶性肿瘤的预后及疗效评估发挥重要作用。目前应用于肌量评估的影像方法主要包括DXA、QCT和MRI，DXA费用低廉、辐射量低，QCT可与常规检查同步且准确性高，MRI无辐射且多参数评估，但上述方法均缺乏统一的测量部位及诊断标准。由于消化系统恶性肿瘤病人常规进行腹部CT检查，大部分研究者选择应用QCT进行肌量评估，但DXA、MRI也可作为肌少症重要的影像诊断手段。随着影像设备的不断改进及临床研究的进一步深入，影像手段在消化系统恶性肿瘤相关肌少症的早期诊断、进展监测以及疗效评估等方面将有更广阔的应用前景。