基于 T1和 T2加权图像纹理分析：1 型糖尿病肌少症大鼠肌纤维萎缩与握力下降的无创评估新视角

为解决 1 型糖尿病（T1DM）相关肌少症中骨骼肌损伤评估难题，研究人员开展基于 MRI 纹理分析评估糖尿病肌少症大鼠肌纤维大小和握力变化的研究。结果显示该分析可有效区分患病与正常大鼠，且相关参数与肌纤维大小、握力相关，对疾病诊断和监测意义重大。

　　在健康医学领域，1 型糖尿病（T1DM）如同一个隐匿的 “健康杀手”，严重威胁着人们的身体健康。T1DM 是一种慢性代谢疾病，由于胰岛 β 细胞功能衰退，患者体内胰岛素分泌不足，长期处于高血糖状态。即便患者努力控制血糖，仍有大部分人难以实现理想的血糖水平，各种并发症也随之而来。肌少症，这个原本与衰老紧密相连的病症，近年来却频繁出现在 T1DM 患者群体中。据统计，65 岁以上 T1DM 患者中，肌少症的患病率高达 42.9%，远高于非糖尿病患者。对于 T1DM 患者而言，肌少症不仅意味着肌肉质量和功能的下降，还会增加跌倒风险、降低骨密度，严重影响生活质量，甚至缩短寿命。

目前，评估肌少症相关的肌肉损伤面临诸多困境。传统的组织学检查虽然是评估肌纤维大小的 “金标准”，但因其具有高侵入性，无法进行长期监测，就像一把 “双刃剑”，在提供准确信息的同时也给患者带来了痛苦和风险。常规的磁共振成像（MRI）虽能观察肌肉体积萎缩、脂肪浸润等情况，但对于早期肌肉功能和微观结构变化却不够敏感。扩散张量成像（DTI）虽有一定优势，却存在扫描时间长、重复性差等问题。在这样的背景下，探寻一种更为有效、无创的评估方法迫在眉睫。

武汉大学人民医院的研究人员为攻克这一难题，开展了一项极具意义的研究。他们以 20 只雄性 Sprague–Dawley（SD）大鼠为研究对象，将其随机分为正常对照组（CON）和糖尿病肌少症组（DS）。在 DS 组大鼠中，通过腹腔注射链脲佐菌素（STZ）诱导 T1DM，成功构建糖尿病肌少症大鼠模型。随后，研究人员每周对大鼠的血糖、体重和前肢握力进行测量，密切关注大鼠身体状况的变化。在实验的第 8 周，利用 3.0-T MR 扫描仪对大鼠右侧腓肠肌进行轴向 T₁加权成像（T₁WI）和 T₂加权成像（T₂WI）扫描，并借助 3D Slicer 软件提取腓肠肌的 16 个纹理特征。同时，对腓肠肌进行组织学分析，计算肌纤维的横截面积（CSA）、周长和最小 Feret 直径（minFeretDiam） ，从微观层面了解肌肉的变化。

研究结果

1. 糖尿病肌少症模型验证：建模成功后，DS 组大鼠始终保持 T1DM 状态。与 CON 组相比，DS 组大鼠体重增长缓慢，从建模第 1 周起就出现显著差异，到第 8 周时体重明显减轻。在握力方面，DS 组大鼠前肢握力先短暂上升后逐渐下降，而 CON 组则持续上升，从第 2 周起两组差异显著。常规 MRI 检查发现，DS 组腓肠肌 CSA 明显小于 CON 组，但两组在 T₁WI 和 T₂WI 上均未检测到异常信号。
2. 肌纤维大小的组织学分析：第 8 周时，对腓肠肌进行 H&E 染色，结果显示 DS 组肌纤维出现萎缩，纤维间间隙增宽。与 CON 组相比，DS 组肌纤维 CSA、周长和 minFeretDiam 均显著降低。
3. MRI 纹理特征的可重复性：在提取的 16 个 MRI 肌肉纹理特征中，11 个具有良好的观察者内一致性（ICC>0.75），8 个具有良好的观察者间一致性，7 个特征在观察者内和观察者间均表现出良好的稳定性。
4. 组间纹理特征差异：DS 组与 CON 组在肌肉纹理特征上存在显著差异。DS 组 T₁WI_Entropy 和 T₂WI_Entropy 显著低于 CON 组，而 T₁WI_Mean、T₂WI_Mean 和 T₂WI_Variance 则显著高于 CON 组，两组的 T₁WI_Energy 和 T₂WI_Energy 无明显差异。
5. MRI 纹理特征的诊断性能：ROC 分析表明，T₁WI 和 T₂WI 的熵、均值以及 T₂WI 的方差在区分 DS 组和 CON 组方面表现出色。其中，T₁WI_Mean 和 T₂WI_Mean 的诊断性能近乎完美，AUC 达到 1.000，T₂WI_Entropy 和 T₁WI_Entropy 也具有较高的准确性。
6. MRI 纹理特征与握力、肌纤维大小的相关性：Spearman 相关性分析显示，T₁WI_Entropy 和 T₂WI_Entropy 与大鼠体重、握力和肌纤维大小呈显著正相关；T₁WI_Mean 和 T₂WI_Mean 则与这些指标呈显著负相关；T₂WI_Variance 与体重、握力呈中度负相关，但与肌纤维 CSA、周长和 minFeretDiam 无显著相关性。

研究结论与讨论

这项研究首次聚焦于 T1DM 相关肌少症的骨骼肌 MRI 纹理分析，具有重要的意义。研究结果表明，T1DM 会导致大鼠出现肌少症，表现为体重、肌肉力量和肌肉横截面积下降，同时伴有肌纤维萎缩。基于常规 MR 成像的肌肉纹理参数具有较高的可重复性，能够有效区分正常大鼠和糖尿病肌少症大鼠。此外，肌肉 MRI 纹理参数与肌肉力量和肌纤维大小密切相关，能够有效反映糖尿病肌少症早期肌肉功能和微观结构的变化。这意味着 MRI 纹理分析有望成为评估 T1DM 相关肌少症的潜在生物标志物，为疾病的早期诊断、治疗监测和预后评估提供了一种无创、定量且可靠的方法，为改善患者的预后和生活质量带来了新的希望。

不过，该研究也存在一些局限性。研究仅使用了雄性大鼠，未涉及雌性大鼠模型，限制了研究结果的普适性；研究仅在 T1DM 诱导后的第 8 周进行了肌肉损伤检查，缺乏纵向研究；未深入探究 MRI 纹理分析对大鼠身体功能的预测价值；研究仅关注了腓肠肌，未对其他下肢肌肉进行分析；动物模型与人类在肌肉生理和疾病进展方面存在差异，研究结果还需进一步临床验证。

尽管存在这些不足，但该研究为 T1DM 相关肌少症的研究开辟了新的方向。未来的研究可以在扩大样本范围、开展纵向研究、探索多肌肉评估以及进行临床验证等方面深入开展，进一步完善对 T1DM 相关肌少症的认识和评估手段，为临床治疗提供更有力的支持。