Регіональні зміни в складі параспінальних м’язів з використанням водно-жирового кодування на основі хімічного зсуву
Ніко Соллманн 1, Агнес Зоффль 1, Даніела Франц 2, Ян Сивярі 2, Майкл Дікмайер 1, Егон Бур'ян 1, Елізабет Клупп 1, Денніс М. Геддеріх 1, Крістіна Хольцапфель 3, Тереза Драбш 3, Ян С. Кіршке 1, Ернст Дж. Руммени 2, Клаус Циммер 1, Ганс Хаунер 3, Димитріос К. Карампінос 2, Томас Баум 1
Передумови: Параспінальна мускулатура утворює один з найбільших м’язових відділів людського тіла, але доказів регіональних змін її складу та залежності від статі чи індексу маси тіла (ІМТ) мало.
Методи: У цьому дослідженні було застосовано візуально-магнітно-резонансну томографію на основі водно-жирової магнітно-резонансної томографії (МРТ) на основі шести лун у 76 осіб (24 чоловіки та 52 жінки, вік: 40,0 ± 13,7 років, ІМТ: 25,4 ± 5,6 кг/м 2) оцінити жирову частку протонної щільності (PDFF) м’язів псоаса та м’язів хребта еректора, причому останні розділені на три сегменти щодо рівнів анатомії хребта (L3 – L5, T12 – L2 та T9 – T11).
Результати: Для м’язів псоаса та м’язів хребта еректора (L3 – L5) спостерігали гендерні відмінності у значеннях PDFF (м’язи psoas PDFF: чоловіки: 5,1% ± 3,4% порівняно з жінками: 6,0% ± 2,2%, P = 0,006; еректор PDFF спинні м’язи L3 – L5: чоловіки: 10,7% ± 7,6% порівняно з жінками: 18,2% ± 6,8%, P
Подано 07 серпня 2019 р. Прийнято до публікації 09 січня 2020 р.
Вступ
Було показано, що кілька факторів призводять до позитивного енергетичного балансу, серед яких найбільш помітними є старіння, споживання висококалорійної їжі чи напоїв та відсутність фізичних вправ (1-3). Порушення регуляції енергетичного гомеостазу може призвести до ожиріння, яке характеризується скупченням жиру в різних тканинах людського тіла, при цьому накопичення підшкірного жиру є головним фізіологічним буфером (4-6). Однак ємність зберігання підшкірної клітковини обмежена; тому, коли його ємність перевищена, а розширюваність обмежена, жир може накопичуватися і в інших тканинах (4-6). На цьому тлі м’язова тканина може служити позаматковою запасом жиру, таким чином, здатна поглинати жир. У минулому кілька досліджень досліджували підвищені фракції м'язового жиру, особливо під час різних метаболічних, нервово-м'язових, дегенеративних та інших захворювань (7-16). Варто зазначити, що параспінальна мускулатура становить один з найбільших м’язових відділів людського тіла, але рідко вивчався при вивченні характеристик відкладення позаматкового жиру.
Хоча параспінальна мускулатура є одним з найбільших м'язових відділів людського тіла, її потенційні регіональні варіації та залежність конкретних для регіону жирових фракцій від статі або індексу маси тіла (ІМТ) на сьогоднішній день в основному невідомі. Однак з'ясування асоціацій жирових фракцій, отриманих з параспінальної мускулатури, може запропонувати нове розуміння фізіології базальних м'язів і може додатково сприяти нашому розумінню захворювань, що спричиняють зміни у складі та розподілі жиру. Це відіграє певну роль з огляду на тісні просторові та функціональні взаємодії параспінальної мускулатури та сусіднього хребцевого стовпа, що відповідає за такі основні характеристики, як рух тіла, стабілізація хребта або підтримка рівноваги (30,31). На цьому тлі метою цього дослідження було систематичне вивчення потенційних регіональних змін у складі та розподілі жиру м’язів параспінального м’яза в залежності від статі та ІМТ, використовуючи оцінки PDFF та CSA, отримані на основі водно-жирової МРТ на основі хімічного зсуву.
Методи
Етика
Це дослідження було схвалено Інституційною комісією з контролю (реєстраційний номер: 2719/10 S) та проведено відповідно до Гельсінської декларації. Письмова інформована згода була отримана від усіх учасників дослідження.
Когорта вивчення
Обстежувані були частиною великого дослідження, спрямованого на вивчення детермінант базального обміну речовин, і їх набирали в Інститут харчової медицини, Klinikum rechts der Isar, Технічний університет Мюнхена. З різних оцінок, проведених для дослідження, в цьому дослідженні основна увага приділяється параметрам, отриманим у результаті візуалізації методом МРТ на основі водно-жирового кодування, що кодує хімічний зсув, для вивчення регіональних змін у складі та розподілі жиру в параспінальних м’язах залежно від статі та ІМТ. Дослідження включало добровольців, яким було щонайменше 18 років та ІМТ більше або дорівнював 18,5 кг/м 2. У цьому контексті індивідуальний ІМТ розраховували як частку ваги (у кг) та зросту (у м) у квадраті (кг/м 2). Суб'єкти, які мали в анамнезі важкі захворювання або хірургічні втручання протягом останніх трьох місяців, мали гострі фізичні порушення або були вагітними або годували груддю.
Загалом для дослідження детермінант базальної швидкості метаболізму спочатку було набрано 111 добровольців, 76 з яких брали участь у цьому дослідженні. Тридцять два добровольці не надали згоди на візуалізаційну частину розслідування або мали протипоказання для проведення МРТ і, отже, не проходили візуалізацію методом МРТ, що кодує хімічний зсув. Ще трьох суб'єктів було виключено через занадто малі артефакти в даних візуалізації або поле зору (FOV), що призвело до остаточного розміру когорти з 76 суб'єктів, що враховуються в цьому дослідженні (середній вік: 40,0 ± 13,7 років, віковий діапазон: 21,2–77,3 року, середній вік: 38,0 років).
Суб'єкти проводили МРТ на 3 Тесла (Ingenia, Philips Healthcare, Best, Нідерланди) з використанням шестилункової ехо-послідовності з багатогранним ехо-ехо для хімічного зсуву, що кодує розділення води та жиру. Сканування проводили в положенні лежачи на спині з використанням передньої та задньої котушок.
Весь живіт був покритий двома осьовими стеками з використанням наступних параметрів послідовності на стопку: TR/TE1/ΔTE = 7,8/1,35/1,1 мс, FOV = 300 × 400 × 150 мм 3, придушення відкидання в обох напрямках L/R з 50 мм, розмір матриці збору = 152 × 133, розмір вокселя збору = 2 × 3 × 6 мм 3, кодування чутливості (SENSE) з коефіцієнтом зменшення = 2,2 × 1,2, пропускна здатність приймача = 1,678 Гц/піксель, напрямок частоти = A/P (для мінімізації дихальних артефактів), придбання під час затримки дихання 15 с на стопку. Послідовність отримала шість відлунь в одному TR з використанням біполярних градієнтів зчитування та застосувала кут перекиду 3 ° для зменшення ефектів зміщення T1 (24,32-34).
Кількісна оцінка жиру
Для кількісного визначення жиру дані МРТ спочатку оброблялись із використанням процедур постачальника. У цьому контексті застосовували фазову корекцію помилок та комплексне розкладання водяного жиру з урахуванням попередньо відкаліброваного семипікового спектру жиру та єдиного Т2 * (mDIXON, Philips Healthcare, Best, Нідерланди). Карти PDFF були розраховані як відношення сигналу жиру до суми сигналів жиру та води (рис. 1).