【论著】脑小血管病患者肌肉质量与运动功能的相关性分析

摘要:目的探讨脑小血管病(CSVD)患者肌肉质量与步态参数的相关性以及及肌肉质量减少对CSVD患者发生跌倒的影响｡方法本研究采取横断面设计｡连续纳入2022年1月1日至2023年6月1日经解放军总医院第七医学中心神经内科确诊的95例CSVD住院患者｡以男性标准化四肢骨骼肌质量(ASM)≤7.0kg/m²､女性ASM≤5.7kg/m²为肌肉质量减少,将95例CSVD患者分为肌肉质量减少组与肌肉质量正常组｡记录患者的基线资料[性别､年龄､受教育年限､伴随疾病(高血压病､高脂血症､糖尿病､心绞痛､心肌梗死以及偏头痛)数量]､认知功能评估结果[简易精神状态检查(MMSE)､词语流畅性测验(VFT)､画钟测试(CDT)和连线测试B(TMT-B)]､步态特征[基础步态参数(步速､跨步时间､跨步长､步频)和再运算步态参数(步速､跨步时间､跨步长､步频的变异系数以及时相协调指数､步态不对称性指数)]､CSVD影像学表现(脑微出血､腔隙性脑梗死､脑白质高信号)､既往跌倒情况,对比分析肌肉质量减少组与肌肉质量正常组患者基线资料､认知功能评估结果､步态特征的差异｡采用线性回归对肌肉质量及步态参数的相关性进行分析｡将95例CSVD患者分为跌倒组与未跌倒组,对比分析组间基线资料､认知功能评估结果､步态特征､CSVD影像学表现､肌肉质量的差异,并采用二元Logistic回归分析评价肌肉质量减少对跌倒的影响｡结果(1)肌肉质量减少组患者以女性[67.7%(21/31)]为主,肌肉质量减少组与肌肉质量正常组性别分布的差异有统计学意义(χ2=6.143,P=0.013),两组其余基线资料以及认知功能的差异均无统计学意义(均P>0.05)｡(2)与肌肉质量正常组相比,肌肉质量减少组患者步速更慢[(0.72±0.16)m/s比(0.94±0.15)m/s]､跨步时间更长[(1.22±0.12)s比(1.08 ± 0.08)s]､跨步长更短[(0.84 ± 0.19)m比(1.00±0.14)m]､步频更低[(100±9)步/min比(112±8)步/min],步速变异系数[11.579 (8.163, 15.870)%比7.304 (5.873, 9.959)%]､跨步时间变异系数[3.876 (2.778, 5.769)%比2.480 (1.874, 3.001)%]､跨步长变异系数[7.800 (5.400, 10.700)%比5.600 (4.100, 7.950)%]､步频变异系数[5.313 (3.568, 7.272)%比3.674 (3.099, 5.082)%]､时相协调指数[5.894 (4.392, 9.080)%比3.828 (3.031, 5.972)%]均升高,差异均有统计学意义(均P<0.05),步态不对称性指数的组间差异无统计学意义(P>0.05);进一步将性别､腔隙性脑梗死作为潜在混杂因素进行分析,肌肉质量正常组与肌肉质量减少组间基础步态参数的差异均有统计学意义(均P<0.01),再运算步态参数中仅步速变异系数､跨步时间变异系数的组间差异有统计学意义(均P<0.05)｡(3)将ASM作为连续变量,将年龄､CDT作为潜在混杂因素,对男性和女性进行分层分析,结果显示,男性患者基础步态参数(步速､跨步时间､跨步长､步频的95%CI分别为0.057 ~ 0.152､-0.105 ~ -0.023､0.013~0.097､1.686~8.854)､跨步时间变异系数(95%CI:-0.016~-0.003)和跨步长变异系数(95%CI:-0.026~-0.006)与肌肉质量减少均存在相关性(均P<0.05);女性患者步速(95%CI:0.034~0.166)及步速变异系数(95%CI:-0.059~-0.010)､跨步时间(95%CI:-0.110~-0.011)及跨步时间变异系数(95%CI:-0.025~-0.001)､跨步长(95%CI:0.018~0.163)与肌肉质量减少均存在相关性(均P<0.05)｡(4)肌肉质量减少是跌倒发生的独立危险因素(OR=5.044,95% CI:1.840~13.827,P= 0.002)｡结论本研究初步分析认为,CSVD患者肌肉质量与步态参数存在一定的相关性,且CSVD患者肌肉质量减少可能增加发生跌倒的风险,应重视CSVD患者肌肉质量的管理｡

脑小血管病(cerebral small vessel  disease, CSVD)的发病率日益升高,常引起认知及运动功能的改变,其主要神经影像学特征包括近期皮质下小梗死､可能的血管源性腔隙性脑梗死､可能的血管源性脑白质高信号(white matter  hyperintensity, WMH)､血管周围间隙､脑微出血､皮质表面铁沉积及脑萎缩等｡CSVD患者的步态表现可作为评估运动功能､验证疗效的重要内容,而步态参数异常,如步速减慢､变异度增加等,会显著增加跌倒的风险｡随着年龄的增长,各种身体成分比例的变化可能对运动功能产生一定的影响,其中肌肉质量的影响尤为显著｡临床评估肌肉质量的方法主要包括生物电阻抗分析法以及双能X射线吸收法,而全面的步态分析也是评估肌肉质量及功能的重要手段｡

多项研究报道,CSVD患者可能伴有身体成分的改变,尤其是肌肉质量的变化｡CSVD患者微血管功能的损害可能影响步态的控制,因此,本研究拟探讨该类患者肌肉质量的变化对运动功能及其对跌倒的影响｡

1 对象与方法

1. 1 对象

本研究为横断面研究｡连续纳入95例2022年1月1日至2023年6月1日于解放军总医院第七医学中心神经内科住院的CSVD患者,其主要症状有头痛､头晕､睡眠障碍､记忆力减退､注意力不集中等｡本研究方案获得了解放军总医院第七医学中心医学伦理委员会审核批准(伦理审批号:2022-098)｡患者或其家属签署了诊疗知情同意书｡

纳入标准:(1)能够独立行走至少31步;(2)经头部MR证实至少存在以下任一项CSVD影像学表现,即WMH､腔隙性脑梗死､脑微出血,其中WMH评分为1分且无其他影像学特征者需至少有1个血管危险因素,即高血压病､糖尿病､高脂血症等｡

排除标准:(1)合并急性脑梗死､脑出血及脑部肿瘤等;(2)炎症反应､代谢或中毒性脑病等引起的脑白质病变;(3)阿尔茨海默病､帕金森病等导致的认知功能减退;(4)严重精神类疾病需长期服用精神类药物;(5)合并严重的冠心病､慢性阻塞性肺疾病､哮喘､骨关节炎等其他系统疾病;(6)因拒绝检测或机械故障无身体成分数据;(7)影像学资料质量欠佳不能用于结果判读与分析;(8)病历资料不全｡

1.2 研究方法

1.2.1患者的临床资料:记录患者的基线资料､认知功能评估结果､步态特征､CSVD影像学表现､既往跌倒情况,基线资料包括性别､年龄､受教育年限(自小学开始统计)和伴随疾病(高血压病､高脂血症､糖尿病､心绞痛､心肌梗死以及偏头痛)数量;认知功能评估包括简易精神状态检查(mini-mental state examination, MMSE)､词语流畅性测验(verbal fluency test,VFT)､画钟测试(clock drawing test,CDT)和连线测试B(trail-making test part-B, TMT-B);步态特征包括基础步态参数(步速､跨步时间､跨步长､步频)和再运算步态参数[步速､跨步时间､跨步长､步频的变异系数(coefficient of variation,CV)､时相协调指数(phase coordination index, PCI)､步态不对称性(gait asymmetry, GA)指数];既往跌倒情况｡

高血压病的诊断为在未使用降压药物的情况下,非同日3次测量血压,收缩压≥140mmHg和(或)舒张压≥90mmHg｡高脂血症定义为总胆固醇≥6.22mmol/L和(或)三酰甘油≥2.26mmol/L｡糖尿病诊断标准为空腹血糖≥7.0mmol/L和(或)餐后2h血糖≥11.1mmol/L｡偏头痛的诊断根据《中国偏头痛诊治指南(2022版)》,冠心病､心绞痛的诊断依据《稳定性冠心病诊断与治疗指南》中的标准｡

MMSE采用标准量表,最高得分为30分,27~30分为正常,<27分为认知功能障碍｡VFT的评估通过计数1min内患者说出动物名称的数量来实现,数量越多代表语言功能越好｡CDT的评估要求参与者画出一个表盘且将时间设置为11点10分,评分使用总分为13分的标准计分方式,得分越高表示视空间能力越好｡TMT-B则要求参与者按照正确的顺序连接数字符号(数字1､2､3……9和相应的中文字符壹､贰､叁……玖),并统计完成的总时间,耗时越短代表执行功能越好｡

既往跌倒情况包括发生跌倒事件及跌倒次数,距离本次就诊前的3年内出现过1次或多次跌倒即为发生了跌倒事件｡

1.2.2神经影像学特征的评估:CSVD患者头部影像学通过德国Siemens AG公司生产的的3.0TMR获取｡由两名对参与者个人信息不知情的神经科医师对MRI进行判读,如果存在意见分歧,则由放射科医师进行最终判断｡记录脑微出血､腔隙性脑梗死的数量,通过Fazekas量表评估WMH｡

1.2.3身体成分的评估:采用多频生物电阻抗分析仪(BAS-H,北京四海华辰科技有限公司)测量身体成分｡通过该分析仪获取身高､体质量､全身肌肉质量[躯干肌肉质量及四肢骨骼肌质量(appendicular skeletal muscle mass,ASM)]等数据,并计算标准化ASM,即ASM除以身高的平方,标准化ASM是识别肌肉质量减少的关键性指标｡

根据亚洲肌少症诊断的专家共识,将肌肉质量减少定义为男性ASM≤7.0kg/m2,女性ASM≤5.7kg/m2,依此将所有患者分为肌肉质量正常组和肌肉质量减少组,对比分析两组患者基线资料､认知功能评估结果､步态特征的差异｡

1.2.4步态特征的评估:采用IDEEA步态分析仪(美国MiniSun LLC公司)进行步态特征的分析步态特征包括步速(m/s)､步频(步数/min)､跨步长(m)以及跨步时间(s)等基础步态参数以及步速CV､跨步时间CV､跨步长CV､步频CV､PCI､GA指数等再运算步态参数｡步速为连续两个步行周期的速度;跨步时间为完成一个步行周期所需的时间,即一侧足跟离开地面至同一侧足跟再次落地所需的时间;跨步长为一侧足跟离开地面的位置与同一侧足跟再次落地位置之间的距离;步频为每分钟行走的步数｡

采用PCI评估患者行走过程中双侧肢体的协调性｡每个步幅持续时间即跨步时间为一个步态周期,自步态周期开始至另一侧足跟着地之间的时间差为单步时间;单步时间相对于跨步时间即每步时相,以φ(°)表示;理想状态下,每步时相值应为180°,即单步时间应等于每个步态周期的一半,每步时相的CV与每步时相绝对值的比率(以“PφABS”表示)之和为PCI,PCI值越小提示协调性越好,见计算公式(1)~(3);为评估步态的变异性,进一步计算基础步态参数的CV,见计算公式(4):

双侧步态的对称性采用GA指数进行评估,通过左右侧的摆动时间来计算,GA指数值越小提示对称性越好,见计算公式(5):

GA=|ln(较短的摆动时间/较长的摆动时间)|×100% (5)

1.3 统计学分析

使用Shapiro-Wilk检验对计量资料进行正态性检验,符合正态分布的计量资料以x-±s表示,组间比较采用t检验或单因素ANOVA;不符合正态分布的计量资料以中位数和四分位数[M(P25,P75)]表示,组间比较采用Mann-Whitney U检验或Kruskal - Wallis H检验｡计数资料以例(%)表示,组间比较采用χ2检验｡采用Pearson相关性分析或Spearman相关性分析｡

对于肌肉质量与步态特征的相关性,首先将肌肉质量作为分类变量,分析其与步态特征的相关性;其次将肌肉质量作为连续变量,分别分析男性和女性肌肉质量与步态特征的相关性｡对符合正态分布的步态参数采用线性回归分析,不符合正态分布的步态参数采用广义线性方程进行分析｡

对于肌肉质量与跌倒的关系,本研究将95例CSVD患者分为跌倒组与未跌倒组,分析两组患者基线资料､认知功能评估结果､步态特征､CSVD影像学表现､肌肉质量的差异;以跌倒作为因变量,将单因素分析中P<0.05的参数为自变量,采用二元Logistic回归分析评估跌倒的影响因素｡

所有数据分析使用SPSS26.0,以P<0.05为差异有统计学意义｡

2 结果

2.1 肌肉质量正常组与肌肉质量减少组基线资料､认知功能比较

95例CSVD患者中,男48例,女47例;肌肉质量正常组64例,年龄45~91岁;肌肉质量减少组31例,年龄50~86岁｡肌肉质量减少组患者以女性为主,两组性别分布的差异有统计学意义(P=0.013),两组受教育年限､年龄､伴随疾病数量以及认知功能的差异均无统计学意义(均P>0.05)｡见表1｡

2.2 肌肉质量减少与步态特征的相关性分析

基线资料､认知功能与步态参数关系的结果显示,受教育年限､年龄､伴随疾病数量以及认知功能与步态参数的相关性差异均无统计学意义(均P>0.05);女性CSVD患者的步速为(0.750±0.169)m/s､跨步时间为(1.149 ± 0.124)s､跨步长为(0.846 ± 0.181)m､步频为(105.184 ± 10.862)步/min､步速CV为11.9(7.7, 15.9)%､跨步时间CV为2.8(2.0, 4.3)%､跨步长CV为8.4(5.4, 11.8)%､步频CV为4.0(3.2, 6.4)%､PCI为5.3(3.3, 9.1)%､GA指数为1.1(0.0, 2.9)%,男性CSVD患者步速为(0.981 ± 0.117)m/s､跨步时间为(1.094 ± 0.096)s､跨步长为(1.051 ± 0.089)m､步频为(110.204 ± 8.430)步/min､步速CV为7.0(5.8, 8.7)%､跨步时间CV为2.6(1.9, 3.5)%､跨步长CV为5.2(3.8, 6.5)%､步频CV为3.8(3.1, 5.7)%､PCI为3.8(2.9, 5.6)%､GA指数为1.1(0.0, 2.3)%｡女性患者比男性患者的步速更慢(t=7.825, P<0.01)､跨步长更短(t=7.023, P<0.01)､跨步时间更长(t=-2.448, P=0.016)､步频更低(t=2.520, P=0.013),步速CV､跨步长CV､PCI更大(分别为:Z=-4.392, P<0.01;Z=-4.706, P<0.01;Z=-2.717, P=0.007);男女患者跨步时间CV､步频CV､GA指数的差异均无统计学意义(均P>0.05)｡

影像学表现与步态参数关系的结果显示,脑微出血及Fazekas评分与步态参数的相关性差异均无统计学意义(均P>0.05);存在腔隙性脑梗死患者步速为(0.821 ± 0.195)m/s､跨步时间为(1.143 ± 0.120)s､跨步长为(0.923 ± 0.182)m､步频为(106.016 ± 10.713)步/min､步速CV为8.8(7.0, 14.1)%､跨步时间CV为2.8(2.3, 4.1)%､跨步长CV为6.7(4.6, 10.0)%､步频CV为4.3(3.3, 6.7)%､PCI为4.7(3.1, 7.7)%､GA指数为1.1(0.0, 2.6)%,无腔隙性脑梗死患者步速为(0.944 ± 0.137)m/s､跨步时间为(1.085 ± 0.091)s､跨步长为(0.997 ± 0.154)m､步频为(110.641 ± 7.899)步/min､步速CV为7.1(5.7, 9.5)%､跨步时间CV为2.5(1.9, 3.1)%､跨步长CV为5.6(4.1, 7.5)%､步频CV为3.6(3.1, 4.8)%､PCI为4.1(3.1, 6.5)%､GA指数为1.1(0.0, 2.3)%｡与无腔隙性脑梗死患者比较,存在腔隙性脑梗死患者的步速更慢(t=3.287, P=0.001),跨步时间更长(t=-2.469, P=0.015),跨步长更短(t=2.021, P=0.046),步频更低(t=2.224, P=0.029),步速CV､跨步时间CV､步频CV更大(分别为:Z=-2.743, P=0.006; Z=-2.543, P=0.011; Z=-2.253, P=0.024);有无腔隙性脑梗死患者的PCI､GA指数差异均无统计学意义(均P>0.05)｡

与肌肉质量正常组相比,肌肉质量减少组患者步速更慢､跨步时间更长､跨步长更短､步频更低,步速CV､跨步时间CV､跨步长CV､步频CV､PCI均升高,差异均有统计学意义(均P<0.05),GA指数的组间差异无统计学意义(P>0.05);进一步将性别､腔隙性脑梗死作为潜在混杂因素进行分析,肌肉质量正常组与肌肉质量减少组间基础步态参数的差异均有统计学意义(均P<0.01),再运算步态参数中仅步速CV､跨步时间CV的组间差异有统计学意义(均P<0.05),跨步长CV､步频CV､PCI､GA指数的组间差异均无统计学意义(均P>0.05)｡见表2｡

2.3 不同性别CSVD患者肌肉质量减少与步态特征的相关性分析

男性患者基线资料､认知功能与步态参数关系的结果显示,基线资料中仅年龄与步速(r=0.341, P=0.019)､跨步时间(r=0.356, P=0.013)､步频(r=0.353, P=0.014)及步频CV(r=0.328, P=0.023)的相关性有统计学意义,认知功能中仅CDT与跨步时间(r=0.296, P=0.041)及步频(r=0.339, P=0.019)的相关性有统计学意义,其余基线资料､认知功能与步态参数的相关性均无统计学意义(均P>0.05)｡

女性患者基线资料､认知功能与步态参数关系的结果显示,仅年龄与步频CV(r=0.318,P=0.029),CDT与跨步时间CV(r=0.361,P=0.013)的相关性有统计学意义,其余基线资料､认知功能与步态参数的相关性均无统计学意义(均P>0.05)｡

不同性别的影像学表现与步态参数的相关性均无统计学意义(均P>0.05)｡

将标准化ASM作为连续变量,进一步探讨不同性别肌肉质量与步态参数的相关性｡基础步态参数以及跨步时间CV､跨步长CV､步频CV与男性标准化ASM的相关性均有统计学意义(均P<0.05),步速CV､PCI､GA指数与男性标准化ASM的相关性均无统计学意义(均P>0.05);进一步将年龄､CDT作为潜在混杂因素进行分析,基础步态参数以及跨步时间CV､跨步长CV与男性标准化ASM的相关性均有统计学意义(均P<0.05),步速CV､步频CV､PCI､GA指数与男性标准化ASM的相关性均无统计学意义(均P>0.05)｡见表3｡步速､跨步时间､跨步长､步速CV与女性标准化ASM的相关性均有统计学意义(均P<0.05),其余基础步态参数及再运算步态参数与女性标准化ASM的相关性均无统计学意义(均P>0.05);进一步将年龄､CDT作为潜在混杂因素进行分析,步速､跨步时间､跨步长､步速CV､跨步时间CV与女性标准化ASM的相关性均有统计学意义(均P<0.05),其余基础步态参数及再运算步态参数与女性标准化ASM的相关性均无统计学意义(均P>0.05)｡见表4｡

2.4 肌肉质量减少与跌倒的相关性分析

95例CSVD患者中,跌倒组30例,未跌倒组65例｡跌倒组肌肉质量减少患者比例高于未跌倒组,CDT低于未跌倒组,TMT-B长于未跌倒组,组间差异均有统计学意义(均P<0.05),其余临床资料的组间差异均无统计学意义(均P>0.05)｡见表5｡

发生跌倒影响因素的多因素Logistic回归分析显示,肌肉质量减少发生跌倒事件的风险是肌肉质量正常者的5.044倍,而CDT及TMT-B均不是发生跌倒的影响因素｡见表6｡

3 讨论

一项以亚洲肌肉减少症工作组的专家共识为诊断标准,纳入202名社区衰弱老年人的研究结果显示,步速以及跨步长增加可使肌肉质量减少的风险降低(分别为:OR=0.922,95%CI:0.881~0.965;OR=0.939,95% CI:0.906~0.972)｡另一项纳入430名可以独立行走社区老年女性的研究分别在以自选及以最快步速行走的条件下,评价肌肉质量与步态参数的关系,结果显示,肌肉质量与步速和跨步长及其CV值的相关性均有统计学意义(自选步速:步速､跨步长､跨步长CV的r值分别为0.115､0.123､0.138,均P<0.05;最快步速:步速､跨步长､跨步长CV的r值分别为0.111､0.099､0.104,均P<0.05),其中自选步速行走下的跨步长缩短可能是肌肉质量减少的危险因素(OR=1.895,95% CI:1.086~3.306,P= 0.024)｡对307名日本社区老年女性的研究表明,肌肉质量减少组老年女性的步行步速､单步长均低于肌肉质量正常者[步速:(1.34±0.21)m/s比(1.19 ± 0.23)m/s,单步长:(62.35 ± 7.74)cm比(56.17 ± 9.19)cm,均P<0.05]｡另一项纳入318名日本社区人群的研究并未显示不同性别肌肉质量与步行步速之间的相关性(男性:r=0.09,女性:r=0.05;均P>0.05)｡上述研究结果表明,老年人的肌肉质量与步态参数之间存在关联｡本研究纳入CSVD患者,肌肉质量正常组与肌肉质量减少组平均年龄分别为(65±9)､(67±8)岁,肌肉质量减少组患者基础步态参数更差,且伴有部分再运算步态参数(步速CV､跨步时间CV､跨步长CV､步频CV､PCI)的升高｡有研究报道,步态功能低下的参数越多,发生残疾的累积风险越高｡CSVD患者因皮质下完整性受损,尤其是额叶皮质和基底节区,更易存在步态参数恶化的倾向｡由于神经功能受损降低了CSVD患者的代偿能力,因此,在肌肉质量减少的基础上,受损大脑难以完全调节行走过程,最终导致多项步态参数下降｡

步态协调性是近年来评估CSVD患者步态变化的重要参数之一｡Ma等和Xie等分别纳入46例及126例中国CSVD患者,均提示健康对照组的步态协调性优于CSVD患者｡脊髓与大脑之间的白质纤维对维持成年人的步态协调性起着重要作用,而CSVD患者因颅内小血管病变可能会引起大量白质纤维中断,从而影响行走过程中协调性的维持｡因此,本研究采用PCI和GA指数对CSVD患者步态协调性与肌肉质量的相关性进行分析,结果表明,肌肉质量减少组PCI较肌肉正常组升高,差异有统计学意义(P<0.05),GA指数的组间差异无统计学意义(P>0.05),在控制潜在混在因素后PCI､GA指数与肌肉质量减少的相关性均无统计学意义(均P>0.05)｡我们分析,该结果可能与样本量较小有关,CSVD患者步态协调性与肌肉质量的关系有待于扩大样本量后进一步验证｡

有两项研究分别纳入17968例和223例肌肉质量减少患者,结果均提示肌肉质量减少是发生跌倒事件的独立影响因素(OR=2.048,95% CI:1.118~3.748;OR= 7.68,95%CI:1.41~41.77)｡但另有研究报道,534例肌肉质量减少患者中未发现肌肉质量减少与跌倒事件的关联(OR=1.01,95%CI:0.93~1.11)｡我们的研究结果表明,CSVD患者肌肉质量减少是跌倒发生的危险因素(OR=5.044,95% CI:1.840~13.827,P= 0.002),可能与肌肉质量减少患者存在多项步态参数的下降,而致行走过程中平衡控制能力减低有关｡因此,本研究多因素Logistic回归分析结果提示,改善CSVD患者肌肉质量可能有助于预防其跌倒的发生｡

本研究存在一定的局限性,首先,纳入的是单中心住院患者,总体样本量较少;其次,采用了横断面设计,无法显示肌肉质量与步态功能的纵向关系;最后,神经影像学结果采用了半定量方法进行评估,如果使用自动化系统测量神经影像学特征将更客观｡

综上,本研究初步分析认为,CSVD患者肌肉质量与步态参数存在一定的相关性,且CSVD患者肌肉质量减少可能增加发生跌倒的风险,应重视CSVD患者肌肉质量的管理｡