慢性阻塞性肺疾病肌肉萎缩的诊断方法：优势、局限性与营养评估的作用——一项叙述性综述

《Nutrients》：Diagnostic Methods for Muscle Wasting in COPD: Strengths, Limitations and the Role of Nutritional Assessment

　　

摘要专业翻译 背景/目的： 骨骼肌萎缩是慢性阻塞性肺疾病（COPD）中常见且具有临床意义的重要合并症，影响15%–50%的患者，并可预测运动耐量下降、生活质量受损、住院及死亡风险增加。然而，目前对于最佳诊断方法尚未达成共识，且营养评估在肌肉耗竭中的作用尽管具有重要意义，却仍未得到充分重视。方法： 本叙述性综述综合了关于COPD患者肌肉质量、肌力、躯体功能及营养状态评估方法的原始研究、系统评价和共识声明中的证据。结果： 计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）可提供准确的肌肉质量评估，但受限于成本和可及性。双能X射线吸收法（DXA）提供了低辐射的替代方案，但无法评估肌肉质量。生物电阻抗分析（BIA）和超声具有便携、廉价的优势，但缺乏标准化的COPD特异性截断值。功能测试可提供具有临床意义的功能表现数据，但无法直接测量肌肉质量。与此同时，营养筛查工具和膳食评估可识别可修正的风险因素，并与COPD中肌少症的患病率和预后相关。诊断方法的选择显著影响患病率估算。结论： COPD肌肉萎缩的最佳评估需要采用多模态方法，将肌肉质量量化、肌力测量、躯体功能评估和营养评估相结合。亟需制定标准化的COPD特异性诊断标准。将简单筛查工具与针对性确认性评估（包括营养评估）相结合的实用算法，可能有助于指导临床实践。

论文主体内容专业总结

1. 引言

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种以持续性气流受限和慢性气道炎症为特征的进行性呼吸系统疾病。除肺部表现外，COPD日益被视为多系统疾病，其中骨骼肌功能障碍是最具临床意义的重要肺外并发症之一。骨骼肌萎缩涉及肌肉质量、肌力和躯体功能的下降，影响相当比例的COPD患者，并独立预测不良临床结局，包括运动耐量降低、生活质量受损、医疗资源利用增加和死亡风险升高。COPD患者肌肉萎缩的患病率显著高于自然老龄化人群，估计范围为15%至50%以上，具体取决于所采用的诊断标准和所研究的人群。肌肉丢失的病理生理机制涉及多因素，包括系统性炎症、氧化应激、慢性缺氧、糖皮质激素暴露、体力活动不足和营养缺乏。这些相互关联的机制促进蛋白质降解、损害蛋白质合成，并可能促成合成代谢抵抗，最终导致进行性骨骼肌耗竭。

2. 肌少症的定义与诊断

肌少症（sarcopenia）自1989年首次被描述以来，已从与年龄相关的生理性衰退演变为一种公认的肌肉疾病，与残疾、跌倒、衰弱和死亡相关。肌少症被定义为肌力下降合并肌肉数量或质量减少，而恶病质（cachexia）则是一种疾病相关的消耗综合征，其特征为非自愿性体重下降、肌肉耗竭及常伴脂肪组织丢失。在COPD中，两种状况可能共存，需通过考虑体重、身体成分、肌力、躯体功能、营养摄入和系统性炎症的纵向变化进行多维评估加以区分。根据EWGSOP2标准，原发性肌少症主要归因于衰老，而继发性肌少症则由体力活动不足、营养摄入不足、低氧血症或糖皮质激素暴露等因素所致。多个共识框架已制定以标准化肌少症诊断，包括2010年EWGSOP标准、2019年EWGSOP2修订版、国际肌少症工作组（IWGS）标准、亚洲肌少症工作组（AWGS）2019标准、美国国立卫生研究院基金会（FNIH）肌少症项目标准以及肌少症定义与结局联盟（SDOC）标准。各框架在肌肉质量、肌力和躯体功能的相对重要性方面存在持续争议，其方法学差异显著影响患病率估算、病例识别及潜在治疗策略。

3. COPD中肌少症的患病率

COPD患者由于系统性炎症、氧化应激、慢性低氧血症、线粒体功能障碍、内分泌改变、糖皮质激素暴露、反复急性加重、营养损害和体力活动不足等因素，常表现出骨骼肌质量、肌力和躯体功能的下降。COPD中肌少症患病率显著高于一般老年人群，报告估计范围约为15%至50%以上。Benz等人的荟萃分析估计总体患病率约为21.6%。肌少症随COPD严重程度增加而更为常见，在严重气流受限、反复急性加重、慢性低氧血症和运动耐量降低的患者中尤为普遍。COPD相关的肺过度充气增加了呼吸泵的机械负荷，而呼吸肌功能障碍降低了其代偿能力。最大吸气压力（MIP）可提供关于高碳酸血症风险的实用信息。外周肌与呼吸肌在适应性反应方面存在差异：肢体肌肉（尤其是股四头肌）受失用性萎缩和肌肉丢失影响显著，而膈肌则经历对增加工作负荷的慢性适应。COPD相关肌少症促成呼吸困难、体力活动不足、失用性衰退和肌肉质量与力量进行性丢失的自我强化循环。

4. 肌肉质量评估方法

4.1 计算机断层扫描（CT）： CT被认为是评估骨骼肌质量的高度准确的非侵入性方法，但受限于辐射暴露、成本、复杂性和可及性。第三腰椎（L3）水平的骨骼肌面积（SMA）测量可提供全身肌肉质量的准确估算，但L3不包含在标准胸部CT中。Derstine等人评估了T10至L5的替代水平，确认L3为首选水平。CT评估通常将横截面积按身高归一化，得出骨骼肌指数（SMI）。CT低肌肉质量的截断值尚未充分标准化。此外，CT通过肌肉衰减值提供肌肉质量信息，脂肪浸润增加导致肌肉衰减降低，反映较差的肌肉质量。

4.2 双能X射线吸收法（DXA）： DXA为瘦体质量评估提供了实用的CT和MRI替代方案，具有极低辐射暴露、良好准确性和相对简便的优点。DXA采用化学 compartment 方法，将脂肪质量主要估算为脂质，将瘦软组织估算为包含水、蛋白质、碳水化合物、非脂肪脂质和软组织矿物质的复合 compartment。DXA无法直接量化肌内脂肪组织或其他肌肉质量特征。四肢瘦质量（ALM）及四肢瘦质量指数（ALMI）可由DXA导出，EWGSOP2推荐的低肌肉质量截断值为男性<7.0 kg/m²，女性<6.0 kg/m²。

4.3 骨骼肌超声（SMUS）： 骨骼肌超声是一种新兴的、实用、非侵入性且可行的COPD患者肌肉数量与质量评估方法。与CT/MRI相比，超声具有廉价、便携、无辐射、适合床旁评估等优势。股直肌是最常研究的肌群之一，关键变量包括肌肉厚度、横截面积和回声强度。局限性包括操作者依赖性以及缺乏完全标准化的采集方案和COPD特异性截断值。Deng等人提出了COPD患者肌少症筛查的性别特异性超声截断值。Ye等人发现股直肌回声强度在所有GOLD分期中均显著增加，而肌肉厚度和横截面积仅在GOLD III–IV期显著下降，提示肌肉质量改变可能先于可测量的肌肉尺寸减少。

4.4 生物电阻抗分析（BIA）： BIA因其非侵入性、便携性和低成本而在COPD中广泛应用。BIA测量低强度电流通过时的电阻和电抗，通过验证的预测方程估算去脂体质量（FFM）。去脂体质量指数（FFMI）按FFM/身高²计算。相位角和FFMI已与COPD预后相关联。然而，BIA测量受水合状态影响，预测方程常源自健康人群，在晚期COPD或恶病质中可能准确性降低。2025年一项系统评价和荟萃分析发现，BIA作为肌少症筛查工具具有中等诊断准确性和实用价值。值得注意的是，FFMI反映全部非脂肪组织，而全身骨骼肌质量（SMM）或四肢骨骼肌质量（ASMM）与肌少症中低肌肉数量的评估更为直接相关。目前尚无针对COPD患者ASM或ASMI的特异性验证截断值。

4.5 骨骼肌活检： 骨骼肌活检提供外周骨骼肌的直接组织水平评估，股外侧肌是最常取样的肌肉。组织学分析可表征肌纤维横截面积、纤维类型分布、毛细血管化和结构异常，而生化和分子分析提供氧化代谢、线粒体功能、氧化还原状态和蛋白质代谢信息。然而，肌肉活检不应被视为诊断肌少症的临床金标准，因其具有侵入性、仅取样单块肌肉的小部分，无法直接代表全身骨骼肌质量。其首要价值在于机制研究和验证研究。微创活检技术已在COPD中得到验证。

4.6 肌力下降（Dynapenia）与肌肉质量-功能分离： COPD中一个重要临床考虑是骨骼肌数量与肌肉功能之间可能存在分离。肌力可能比肌肉质量更早或更快下降，导致肌力下降表型，即肌肉质量相对保留但力量和躯体功能显著受损。因此，正常的FFMI或四肢瘦质量并不能排除临床相关的肌肉功能障碍。纵向评估应同时包括肌肉数量的结构性指标和力量与躯体功能的功能性指标。

5. 营养评估

5.1 营养筛查工具： 多种验证工具可用于初步识别营养风险患者。微型营养评估（MNA）及其简版（MNA-SF）已在COPD中广泛研究，MNA评分与呼吸困难严重程度、气流受限和生活质量相关，并可预测急性加重。其他常用筛查工具包括营养风险筛查2002（NRS-2002）、营养不良通用筛查工具（MUST）和患者主观全面评估（PG-SGA）。全球营养不良领导倡议（GLIM）标准已被提出作为营养不良诊断的共识框架，采用三步流程：营养风险筛查、基于至少一项表型标准和一项病因学标准的营养不良诊断、严重程度分级。在COPD人群中，GLIM标准显示出临床实用性，营养不良患病率约为45%–49.5%，并与死亡率和住院风险增加相关。

5.2 膳食摄入评估： 营养师应参与初步筛查和风险分层，使用验证的筛查工具，明确转诊标准包括BMI低于21 kg/m²、6个月内非自愿体重下降超过5%、MNA评分低于17或NRS-2002评分≥3。全面营养评估应包括膳食摄入的详细评估，通常使用食物频率问卷、24小时膳食回顾或食物日记。膳食炎症指数（DII）与COPD患者肌少症患病率相关。营养师应制定个体化膳食处方，包括能量目标25–30 kcal/kg/天、蛋白质目标1.2–1.5 g/kg/天、每餐约2.5–3.0 g亮氨酸的适当蛋白质分布。

5.3 特定营养素评估： 蛋白质摄入对维持肌肉质量至关重要，强调高质量亮氨酸丰富来源。29项随机对照试验的系统评价和荟萃分析表明，营养补充剂显著改善COPD患者体重、去脂体质量指数和6分钟步行距离。维生素D缺乏在COPD患者中更为普遍，与肺功能下降、肌肉萎缩和肌肉骨骼功能受损相关。一项随机对照试验表明，16周乳清蛋白联合维生素D补充改善了COPD患者的握力、步速和躯体功能。Omega-3多不饱和脂肪酸补充已被证明以剂量依赖性方式诱导正向每日蛋白质稳态转变。

5.4 肌少症和营养不良路径的自动化： 临床护理路径的自动化代表了从手动、反应性记录向主动、数据驱动的临床干预的转变。电子健康记录（EHR）集成模块允许患者数据自动流动。HL7 FHIR API可检索结构化信息。临床决策支持系统（CDSS）可处理传入数据并动态计算风险评分。基于深度学习架构（如U-Net）的计算机视觉引擎可分析常规CT、MRI或超声图像，实现骨骼肌指数（SMI）和横截面积的机遇性评估。连接设备和物联网生态系统可将监测扩展到临床环境之外。

5.5 实施AI驱动营养系统的人为、文化和组织障碍： 在COPD患者营养管理中实施AI/ML驱动的CDSS时，可能面临组织层面和医患沟通层面的显著障碍，包括隐私担忧、权威界限模糊、技术焦虑、沟通困难和系统使用带来的额外工作负担。算法透明度不足是组织文化中的关键挑战。老年COPD患者可能面临数字鸿沟，而严重躯体症状如呼吸困难可能使重复性日常任务（如通过僵化的数字界面记录食物）尤为繁重。

6. 肌力评估方法

6.1 握力： 通过测力计测量的握力是临床实践中评估整体肌力最广泛使用的方法。它简单、快速、廉价且高度可重复。握力与下肢力量相关，并可预测残疾、住院和死亡。EWGSOP2将低握力确定为可能肌少症的主要指标，推荐男性<27 kg、女性<16 kg的截断值。AWGS 2019提出不同阈值（<28 kg和<18 kg），SDOC建议更高截断值（<35.5 kg和<20 kg）。在COPD中，握力与股四头肌力量、运动能力和生活质量相关，但无法区分肌肉丢失与其他原因导致的无力。

6.2 膝关节伸展力量： 使用手持式或固定式测力计测量的膝关节伸展力量专门评估股四头肌功能，这是COPD相关萎缩中受影响的肌群，也是活动能力和运动能力的关键决定因素。股四头肌力量与CT评估的肌肉横截面积相关，并已被报告为COPD死亡率的预测因子。按身高平方归一化的功能性COPD特异性阈值包括男性<8.30 kg/m²和女性<5.99 kg/m²。

6.3 最大吸气压力（MIP）： MIP反映呼吸肌力量，主要反映膈肌功能。在COPD中，呼吸肌功能障碍导致呼吸困难、运动受限和高碳酸血症性呼吸衰竭。MIP使用压力计在最大吸气努力时测量，通常从残气量开始。尚无普遍接受的MIP绝对截断值，但≤55 cmH₂O的值在COPD队列中常被报告为功能或预后相关。MIP与COPD中外周肌力和运动能力相关，较低的MIP与死亡率和住院率增加相关。

7. 肌肉耐力和功能表现测试

7.1 六分钟步行试验（6MWT）： 6MWT是广泛用于评估COPD功能性运动能力的次极量运动测试，按照标准化ATS/ERS指南测量六分钟内步行的距离。6MWD与股四头肌力量和耐力中度至强相关。COPD中低于约350 m的值与住院和死亡风险增加相关。该测试对肺康复后的变化敏感。优势包括简单、低成本、设备要求低、可重复性好和生态效度优良。局限性包括受肌肉功能以外多种因素影响、缺乏诊断肌少症的特异性。

7.2 步速： 步速以走完预定距离（通常4或6米）所需时间测量，是简单、快速且高度可重复的躯体功能测量指标。慢步速（<0.8 m/s）与肌无力、躯体功能下降以及残疾、住院和死亡风险增加相关。在COPD中，步速随疾病严重程度增加而下降。步速对肺康复有反应，约0.1 m/s的变化被认为具有临床意义。局限性包括受非肌肉因素影响以及无法区分肌肉质量丢失与其他活动障碍原因。

7.3 起立-坐下测试（STS）： STS测试主要负荷股四头肌、臀肌和髋屈肌，评估下肢力量、功率和耐力。STS表现与股四头肌力量和运动能力相关，并与COPD的功能状态和预后相关。30秒STS中≥2次重复的变化被认为具有临床意义。局限性包括依赖平衡、关节功能、心血管能力和测试方案。

7.4 爬楼梯功率测试（SCPT）： SCPT要求患者以正常或最大速度爬一段楼梯，功率由体重、垂直高度和攀爬时间计算。该测试对下肢肌肉施加显著负荷。优势包括整合肌肉和心肺功能以及设备要求最低。局限性包括心肺限制、严重疾病或平衡受损患者的困难、方案标准化问题和安全顾虑。

7.5 心肺运动试验（CPET）和VO₂峰值： CPET是评估最大运动期间心肺和肌肉骨骼整合功能的参考方法，VO₂峰值代表最大摄氧率。COPD患者VO₂峰值通常降低，低于约15 mL/kg/min的值与死亡风险增加相关。外周肌功能障碍独立于肺功能对运动限制和VO₂峰值损害有显著贡献。局限性包括需要最大努力、依赖患者动机、受肌肉功能以外多系统影响、设备昂贵、需要专业知识和医疗监督。

8. 未来方向

需要进一步研究以改善COPD肌肉萎缩的诊断和管理。首先，需要制定COPD特异性的标准化诊断标准。将多种诊断方式整合到实用临床算法中是重要优先事项。机器学习方法可能最终有助于识别临床、功能、影像和营养变量的信息性组合，但此类模型需要外部验证和临床效用证明。纵向研究也需更好地定义COPD肌肉衰退轨迹并识别可修正风险因素。阐明潜在病理生理机制仍是优先事项，线粒体功能障碍、合成代谢抵抗、蛋白质周转改变、内分泌信号、缺氧和营养状态的研究可能识别能够检测早期肌肉功能障碍的生物标志物。

9. 结论

骨骼肌萎缩是COPD中常见且具有临床意义的重要合并症，影响约15%至50%以上的患者。影像技术（尤其CT和MRI）提供准确的肌肉数量和质量评估，但受成本、辐射暴露和可及性限制。DXA提供低辐射的实用替代方案，但无法充分表征肌肉质量。BIA和超声便携且廉价，但准确性受水合状态、操作者依赖和缺乏标准化COPD特异性截断值影响。功能表现测试提供具有临床意义的评估，但无法直接量化肌肉质量。营养评估应作为COPD相关肌肉萎缩临床表征的整合组成部分。未来研究应优先考虑将简单筛查工具与针对性确认性评估相结合的实用临床算法，建立针对COPD定制的预后阈值，并确定肌肉功能障碍的早期识别和治疗是否能改善以患者为中心的结局。营养评估和干预应系统整合到COPD护理中，肺康复（尤其强调抗阻训练）应提供给功能受损患者。