Value of skeletal muscle ultrasound gray scale values and muscle thickness in quantitative diagnosis of intensive care unit-acquired weakness and prediction of long-term self-care function
-
摘要:目的
探讨骨骼肌超声灰度值（GS）和肌肉厚度（TH）用于ICU获得性肌无力（ICU-AW）超声定量诊断及患者出院后功能状态评估的临床价值。
方法选取99例同济大学附属上海市第四人民医院ICU住院患者，根据医学研究委员会肌力评分（MRC-ss）将患者分为ICU-AW组（52例）和非ICU-AW组（47例）。分别在患者入住ICU第1、3、7天时进行MRC-ss评分及超声检查，测量患者双侧肱二头肌和股直肌GS、TH。采用ROC曲线分析GS、TH对ICU-AW的诊断价值，并通过患者出院后3个月的Barthel指数（BI）评估GS、TH与患者出院后功能状态的关系。
结果ICU-AW组患者的GS、TH均随住院时间延长而下降，至入住ICU第7天时，ICU-AW组的肱二头肌和股直肌GS均明显低于非ICU-AW组（均P＜0.001），ICU-AW组股直肌TH亦低于非ICU-AW组（P＜0.01），但肱二头肌TH在两组间的差异无统计学意义（P＞0.05）。Pearson相关分析结果显示，肱二头肌GS、股直肌GS、股直肌TH均与MRC-ss得分呈正相关（均P＜0.05）。ROC曲线分析结果表明，肱二头肌GS、股直肌GS诊断ICU-AW的AUC分别为0.782、0.761，优于肱二头肌TH和股直肌TH的诊断效能（AUC＝0.566、0.711）。当肱二头肌GS与股直肌GS联合诊断ICU-AW时，AUC提高至0.896。根据诊断ICU-AW的ROC截断值分组后，肱二头肌及股直肌GS低值组BI得分均低于相应高值组，但差异均无统计学意义（均P＞0.05）；肱二头肌TH低值组与高值组BI得分差异无统计学意义（P＞0.05）；股直肌TH低值组BI得分低于高值组（P＜0.01）。
结论肱二头肌和股直肌GS、TH均可作为ICU-AW的超声定量评估指标，GS诊断效能优于TH；肱二头肌GS与股直肌GS联合可进一步提高对ICU-AW的诊断效能。股直肌TH对患者出院后功能状态评估亦有一定参考价值。
-
关键词:
- 重症监护室获得性肌无力 /
- 肌少症 /
- 超声检查 /
- 骨骼肌
Abstract:ObjectiveTo explore the clinical value of skeletal muscle ultrasound gray scale (GS) values and muscle thickness (TH) in the quantitative diagnosis and post-discharge functional status evaluation of patients with intensive care unit-acquired weakness (ICU-AW).
MethodsA total of 99 ICU patients from Shanghai Fourth People's Hospital Affiliated to Tongji University were enrolled. According to the Medical Research Council scale (MRC-ss), patients were assigned to ICU-AW group (n＝52) or non-ICU-AW group (n＝47). MRC-ss scoring and ultrasonography were performed on days 1, 3, and 7 after ICU admission, respectively, and the GS and TH of the bilateral biceps brachii and rectus femoris were measured. The diagnostic performance of GS and TH for ICU-AW was evaluated using receiver operating characteristic (ROC) curve analysis. Additionally, the Barthel index (BI) at 3 months after discharge was used to evaluate the relationship of GS and TH with post-discharge functional status.
ResultsIn the ICU-AW group, both GS and TH values progressively declined with the duration of ICU stay. By day 7, GS values of both the biceps brachii and rectus femoris were significantly lower in the ICU-AW group than in the non-ICU-AW group (both P < 0.001). Rectus femoris TH was also significantly reduced (P < 0.01), while no significant difference was observed in biceps brachii TH between the 2 groups (P > 0.05). Pearson correlation analysis indicated that biceps brachii GS, rectus femoris GS, and rectus femoris TH were positively correlated with MRC-ss scores (all P < 0.05). ROC curve analysis showed that the area under curve (AUC) values of biceps brachii GS and rectus femoris GS for diagnosing ICU-AW were 0.782 and 0.761, respectively, which were superior to the diagnostic performance of biceps brachii TH (AUC＝0.566) and rectus femoris TH (AUC＝0.711). When biceps brachii GS and rectus femoris GS were combined, the diagnostic AUC improved to 0.896. After the patients were grouped by the ROC cutoff values for diagnosing ICU-AW, BI scores were lower in the low-GS groups of both biceps brachii and rectus femoris, though the differences were not significant (both P > 0.05). No significant difference in BI scores was found between the high and low biceps brachii TH groups (P > 0.05), whereas the low rectus femoris TH group had significantly lower BI scores than the high rectus femoris TH group (P < 0.01).
ConclusionGS and TH measurements of the biceps brachii and rectus femoris may serve as quantitative ultrasound indicators for ICU-AW assessment. GS shows better diagnostic performance than TH, and the combined use of biceps brachii GS and rectus femoris GS further improves the diagnostic performance for ICU-AW. Rectus femoris TH also provides a useful reference for evaluating post-discharge functional status.
-
临床实践发现，在ICU接受治疗的患者，尤其是长期依赖机械通气或使用广泛药物治疗的患者，常并发ICU获得性肌无力（intensive care unit-acquired weakness，ICU-AW）[1]。ICU-AW主要表现为四肢对称性肌力下降，常伴有不同程度的肌肉萎缩、深腱反射减弱或消失，并可进一步影响患者运动功能和日常生活能力。研究表明，ICU-AW的发生与多种因素密切相关，主要涉及重症病理状态引发的神经-肌肉传导功能障碍、全身性炎症反应、药物（如皮质类固醇和神经肌肉阻滞药物）对肌肉的不良作用，以及长期机械通气引起的肌肉废用等机制[2]。ICU-AW严重损害重症患者的生理健康，延长康复进程、增加住院时间，甚至导致长期残疾，给家庭和社会带来沉重经济负担[3]。因此，早期准确诊断ICU-AW对临床决策及预后干预具有重要意义。
目前，医学研究委员会肌力评分（Medical Research Council scale，MRC-ss）是临床识别和诊断ICU-AW常用的床旁评估工具[4-5]。该评分通过医师徒手施加阻力并观察动作完成情况，评估患者双侧上、下肢共12组肌群的肌力，包括肩外展肌、肘屈肌、腕伸肌、髋屈肌、膝伸肌和足背屈肌；总分为0~60分，通常以MRC-ss总分＜48分作为诊断ICU-AW的界值[6-7]。然而，MRC-ss在临床应用中存在一定局限性。首先，评分过程依赖于医师的主观判断，并且评估操作复杂，要求医师具备一定的专业技术和经验；其次，该方法通常要求患者在清醒状态下配合评估，对于长期卧床或严重虚弱、无法配合评估的ICU患者，评分的准确性可能受到影响[8]。近年来已有部分研究探索改进ICU-AW诊断方法：有学者尝试通过肌电图和生物力学测试等方式进行诊断，但这些方法的便捷性差、准确率较低[9]；有学者使用肌电图评估ICU-AW患者的神经肌肉功能，结果显示其诊断精度亦受限于设备操作复杂性和患者配合度[10]。因此，临床亟需探索更加简便、客观、准确的ICU-AW诊断方法。超声检查作为一种无创、便捷的影像技术，能够基于二维灰阶成像特征评估肌肉的形态结构变化，有望为ICU-AW的早期诊断和及时干预提供有价值的参考信息[11]。基于此，本研究拟借鉴课题组前期研究成果，采用超声回波强度界面多级分解法[12]获取骨骼肌超声灰度值（gray scale，GS）及肌肉厚度（thickness，TH）最大值，探讨超声影像定量参数与ICU-AW病情的相关性及在ICU-AW诊断和出院后功能状态评估中的临床价值。
1 资料和方法
1.1 研究对象
选取2023年7月至2024年12月在同济大学附属上海市第四人民医院ICU住院的患者为研究对象。纳入标准：（1）年龄18~80岁；（2）进入ICU时MRC-ss≥48分；（3）ICU住院时长≥7 d，并接受相应的临床治疗；（4）患者本人或其法定监护人签署知情同意书，自愿参与本研究；（5）患者满足超声检查的基本条件，能够接受肌肉超声检查。排除标准：（1）患有严重的神经系统疾病（如卒中、重度脑外伤、重度神经肌肉疾病等）者；（2）有明显的肌肉损伤或先天性肌肉疾病（如肌营养不良症、肌肉萎缩症等）者；（3）因外伤、手术等非ICU-AW原因导致肌肉变化（如骨折、重度创伤等）者；（4）具有严重多脏器衰竭或终末期疾病，预计生存期较短，不适合参与长期跟踪研究者；（5）具有明显认知障碍，无法理解研究内容者。依据患者入住ICU第7天的MRC-ss评分对患者进行分组，MRC-ss评分≥ 48分者为非ICU-AW组，MRC-ss评分＜48分者为ICU-AW组。
本研究符合《赫尔辛基宣言》及医学伦理学要求，并经同济大学附属上海市第四人民医院伦理委员会批准（SYLL2023127）。
1.2 样本量计算
为提高研究的统计效能，依据相关文献中ICU-AW的发病率约为50%[13]，设定α＝0.05、容许误差±10%，计算出最低样本量为97例。考虑34%的失访及数据缺失风险，计划纳入研究对象147例。共选出150例ICU住院患者，排除43例（严重神经系统疾病12例、肌肉疾病6例、非ICU-AW相关创伤10例、终末期疾病15例）、剔除8例（死亡及失访8例）后，最终纳入99例ICU住院患者。
1.3 MRC-ss评分
分别于患者入住ICU的第1、3、7天评估其肌力，后行肌肉超声检查。肌力评估采用MRC-ss评分法，评估腕、肘、肩、踝、膝、髋6个关节的双侧12个肌群，肌力分为6级：0分（完全无收缩）~5分（完全正常），总分范围为0~60分。当MRC-ss总分＜48分时，诊断为ICU-AW。肌力评估由2名经验丰富且受过专门培训的ICU专家采用标准化的临床神经学检查方法独立进行。若2名评估专家的评分差异＞2分，则由第3位专家进行复核，并取3位专家的评分均值作为最终结果。对于持续镇静或镇痛的患者，评估前需休息至少2 h，以确保患者清醒并能有效配合。患者的清醒状态由临床医师根据Glasgow昏迷评分或Richmond躁动镇静评分评估。
1.4 超声影像数据采集
使用便携式彩色多普勒超声系统（M7 Super，深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司），配备L12-4s线阵探头（高频探头频率为10~12 MHz），分别在患者入住ICU的第1、3、7天对患者双侧肱二头肌、股直肌进行超声检查。检查时所有患者均保持仰卧位，并处于自然放松状态；采用连续多切面动态扫描，在患者肱骨中上1/3处和股骨中上1/3处获取包括相应骨性标志及目标肌肉横切面（图 1）、纵切面二维超声图像。采集图像时，超声探头与皮肤轻轻接触并垂直于骨皮质，确保扫查时探头位置稳定，避免施加压力造成肌肉形变，以减少误差。仪器参数设置恒定：灰阶增益值为70 dB，聚焦深度约3.0 cm，热指数为0.0，机械指数为1.3。
图 1 ICU患者肱二头肌与股直肌最大厚度横切面二维超声图像Fig. 1 Transverse two-dimensional ultrasound images showing the maximum thickness of the biceps brachii and rectus femoris muscles in ICU patientsRed vertical lines indicate the measurement of maximum muscle thickness. ICU: Intensive care unit.
下载:
全尺寸图片
1.5 骨骼肌超声GS获取
采用脱机状态下的Matlab 7.0图像处理软件（美国Math Works公司），在每侧采集的3张目标肌肉纵切面超声图像上选取感兴趣区域（region of interest，ROI），对每个ROI进行60像素×60像素的重复取样3次。所有ROI均根据骨性标志在相同解剖位置选取，以确保数据的可重复性，同时在同一区域内进行随机取样，以增强数据的代表性。随后，利用Matlab 7.0软件按照超声回波强度界面多级分解法[12]提取每个样本的GS，并计算其均值。
1.6 骨骼肌超声TH获取
由3名具有5年以上肌骨超声诊断工作经验的超声医师采用两点法测量每张肌肉横切面超声图像的TH，所有医师均经过专门培训，分别对目标肌肉TH进行3次独立测量，并取双侧均值作为最终数据。
1.7 Barthel指数（Barthel index，BI）评分
在患者出院后3个月，由本研究组ICU医师对所有患者或其监护人进行标准化电话访谈，并使用日常生活能力评估表对患者进行BI评分，以评估其功能状态[14]。电话访谈前ICU医师均接受过统一培训，以确保访谈过程的一致性，减少主观偏倚。根据BI评分结果，将患者的日常生活能力分为4个等级：90~100分，基本自理；60~89分，中度依赖；40~59分，重度依赖；0~39分，完全依赖。
1.8 统计学处理
采用GraphPad Prism 9.5.2软件进行统计学分析。计量资料以x±s表示，组间比较采用独立样本t检验。计数资料以例数和百分数表示，组间比较采用χ2检验。采用Pearson相关分析检验入住ICU第7天骨骼肌超声GS、TH与MRC-ss评分之间的相关性。采用ROC曲线评估骨骼肌超声GS、TH对ICU-AW的诊断效能。所有统计检验均为双侧检验，检验水准（α）为0.05。
2 结果
2.1 一般资料
入组的99例患者中男53例、女46例，MRC-ss总分＜48分的有52例（ICU-AW组）例、MRC-ss总分≥48分的有47例（非ICU-AW组）。ICU-AW组与非ICU-AW组患者的性别、年龄差异均无统计学意义（均P＞0.05），但ICU-AW组患者ICU住院时长长于非ICU-AW组（P＝0.024）。见表 1。
表 1 两组患者一般资料比较Table 1 Comparison of general information between 2 groups of patientsGroup ICU-AW N＝52 Non-ICU-AW N＝47 Statistic P value Age/year, x±s 61.67±11.47 63.91±14.41 t＝0.998 0.320 Male, n (%) 28 (53.85) 25 (53.19) χ2＝0.004 0.952 ICU length of stay/d, x±s 10.10±1.29 9.49±1.35 t＝2.289 0.024 ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness. 2.2 骨骼肌超声图像变化
随着ICU住院时间的延长，同一患者经骨性标志定位的相同解剖位置处的肱二头肌及股直肌横切面最大TH表现出进行性下降的趋势（图 2）。这提示长时间的卧床及缺乏有效的肌肉收缩活动可能导致患者的骨骼肌逐步萎缩和功能下降。
图 2 ICU-AW患者入住ICU后肱二头肌与股直肌超声图像动态变化Fig. 2 Ultrasonographic changes in biceps brachii and rectus femoris muscles during ICU hospitalization in ICU-AW patientsA-C: Ultrasonographic images of the biceps brachii muscle on days 1 (A), 3 (B), and 7 (C) of ICU admission in ICU-AW patients; D-F: Ultrasonographic images of the rectus femoris muscle on days 1 (D), 3 (E), and 7 (F) of ICU admission in ICU-AW patients. ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness; ICU: Intensive care unit.下载:
全尺寸图片
2.3 骨骼肌超声图像GS、TH变化及MRC-ss、BI评分
两组患者入住ICU第1天和第3天的肱二头肌、股直肌GS及TH差异均无统计学意义（均P＞0.05），但随着住院时间延长，两组的各项指标均呈下降趋势。住院第7天时，ICU-AW组的双侧肱二头肌和股直肌GS均值均明显低于非ICU-AW组（P＜0.001），提示随住院时间的延长，ICU-AW组患者的肌肉GS发生明显变化。住院第7天时，ICU-AW组的股直肌TH明显低于非ICU-AW组（P＝0.004），提示ICU-AW组患者的股直肌发生萎缩；而肱二头肌TH在3次测量中两组间差异均无统计学意义（均P＞0.05），提示肱二头肌TH可能不适合作为ICU-AW的评估指标。见表 2。
表 2 两组患者不同时间点双侧骨骼肌GS及TH均值比较Table 2 Tab 2Comparison of mean GS and TH of bilateral skeletal muscles at different time points between 2 groups of patientsx±s Index ICU-AW n＝52 Non-ICU-AW n＝47 t value P value Bilateral biceps brachii GS on day 1 106.10±32.52 108.58±30.84 0.505 0.669 Bilateral biceps brachii GS on day 3 98.04±22.71** 103.42±19.12 1.519 0.132 Bilateral biceps brachii GS on day 7 77.67±14.37**△△ 88.81±5.51**△△ 4.759 ＜0.001 Bilateral rectus femoris GS on day 1 121.90±36.66 113.92±23.57 1.283 0.203 Bilateral rectus femoris GS on day 3 95.08±17.26** 99.26±13.09** 1.350 0.180 Bilateral rectus femoris GS on day 7 66.36±19.08**△△ 82.72±12.04**△△ 5.042 ＜0.001 Bilateral biceps brachii TH on day 1/cm 2.85±0.21 2.84±0.18 0.112 0.911 Bilateral biceps brachii TH on day 3/cm 2.50±0.36 2.71±0.68 1.912 0.059 Bilateral biceps brachii TH on day 7/cm 2.42±0.51* 2.51±0.29** 0.921 0.359 Bilateral rectus femoris TH on day 1/cm 3.23±0.32 3.07±0.60 1.702 0.092 Bilateral rectus femoris TH on day 3/cm 2.80±0.55** 2.95±0.44 1.269 0.207 Bilateral rectus femoris TH on day 7/cm 2.33±0.46**△△ 2.63±0.52**△ 2.956 0.004 *P＜0.05, **P＜0.01 vs day 1 for the same index within the same group; △P＜0.05, △△P＜0.01 vs day 3 for the same index within the same group. GS: Gray scale; TH: Thickness; ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness. 两组患者在住院第1天、第3天的MRC-ss得分差异均无统计学意义（均P＞0.05）；至入住ICU第7天，ICU-AW组的MRC-ss得分低于非ICU-AW组（P＜0.001）。ICU-AW组患者出院后3个月BI得分低于非ICU-AW组，差异有统计学意义（P＜0.001）。见表 3。
表 3 两组患者MRC-ss及BI得分比较Table 3 Comparison of MRC-ss and BI scores between 2 groups of patientsx±s Index ICU-AW n＝52 Non-ICU-AW n＝47 t value P value MRC-ss on day 1 50.87±8.66 52.38±5.13 1.139 0.258 MRC-ss on day 3 47.15±5.77 50.27±6.76 1.523 0.131 MRC-ss on day 7 39.25±3.70 50.15±3.45 8.527 ＜0.001 BI 3 months after discharge 48.10±8.78 55.98±12.53 3.653 ＜0.001 MRC-ss: Medical Research Council scale; BI: Barthel index; ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness. 2.4 骨骼肌GS、TH与MRC-ss评分的相关性
Pearson相关分析结果显示，肱二头肌GS与MRC-ss得分呈正相关（r＝0.238，P＝0.018），股直肌GS与MRC-ss得分呈正相关（r＝0.259，P＝0.010），股直肌TH与MRC-ss得分呈正相关（r＝0.309，P＝0.002），而肱二头肌TH与MRC-ss得分无显著相关性（r＝0.142，P＞0.05）。此外，MRC-ss得分与BI得分亦呈正相关（r＝0.256，P＝0.011）。
2.5 骨骼肌GS、TH对ICU-AW的诊断价值
采用ROC曲线分析肱二头肌与股直肌GS、TH对ICU-AW的诊断效能，结果显示，入住ICU第7天的肱二头肌GS诊断ICU-AW的AUC为0.782（95%CI 0.682~0.882），最佳截断值为81.53时，灵敏度为82.7%，特异度为91.5%；股直肌GS诊断ICU-AW的AUC为0.761（95%CI 0.663~0.859），最佳截断值为71.13时，灵敏度为63.5%，特异度为85.1%。
相比之下，肱二头肌和股直肌TH诊断ICU-AW的效能较低，AUC分别为0.566和0.711。进一步选取诊断效能相对较优的肱二头肌GS和股直肌GS纳入二元logistic回归模型，以联合诊断模型预测概率绘制ROC曲线。结果显示，联合诊断模型的AUC为0.896。见图 3。
图 3 各指标诊断预测ICU-AW的ROC曲线Fig. 3 ROC curves for diagnostic prediction of ICU-AW using various indicatorsa: A logistic regression model incorporating biceps brachii GS and rectus femoris GS. ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness; ROC: Receiver operating characteristic; GS: Gray scale; AUC: Area under curve; TH: Thickness.下载:
全尺寸图片
2.6 骨骼肌GS、TH与患者远期自理能力的关系
根据第7天肱二头肌和股直肌GS的ROC曲线分析结果，取约登指数最大值对应的最佳截断值（分别为81.53和71.13），将患者分别分为肱二头肌和股直肌GS的低值组和高值组。结果显示，肱二头肌GS低值组（n＝36）患者BI得分低于高值组（n＝63）[（49.57±6.65）分 vs （53.08±13.16）分，P＝0.138]。股直肌GS低值组（n＝40）患者BI得分亦低于高值组（n＝59）[（49.47±9.17）分 vs （53.38±12.40）分，P＝0.092]。同样根据第7天肱二头肌和股直肌TH的ROC曲线分析结果，分别以肱二头肌TH 2.39 cm和股直肌TH 2.64 cm为界进行分组，肱二头肌TH低值组（n＝ 33）与高值组（n＝66）BI得分差异无统计学意义[（51.92±9.08）分 vs （51.74±12.36）分，P＝ 0.944]，股直肌TH低值组（n＝62）BI得分低于高值组（n＝37）[（49.08±12.26）分 vs （56.36± 7.76）分，P＝0.002]。
3 讨论
ICU-AW是ICU住院患者常见的并发症，其早期识别和有效干预对改善患者预后至关重要。目前，MRC-ss评分是ICU-AW的主要诊断工具，但因依赖患者配合，难以用于昏迷或镇静状态的患者，且评估过程中存在主观性。此外，肌电图、CT、MRI等检查方法因设备要求高、操作复杂，难以广泛应用于ICU-AW的常规筛查[15]。因此，探索更客观、便捷的ICU-AW评估手段成为临床研究的重点。
超声影像技术具有安全、便捷、无创的特点，被用于监测肌肉形态变化及肌肉质量，是一种潜在的ICU-AW评估工具[16]。既往针对ICU-AW的研究多采用超声回声分级法进行评估，但该方法高度依赖操作者的主观判断，准确性不高，且重复性较差，容易受到个体差异的影响，限制了其在临床实践中的应用[17]。多项研究表明，超声测量肌肉TH和横截面积可在一定程度上反映肌肉萎缩情况，但仅凭这些指标难以全面评估肌肉质量和组织结构的变化[18-19]。如何利用超声技术更全面地评估ICU-AW仍是当前研究的热点。基于此，本研究借鉴了项目组前期研究成果，引入超声回波强度界面多级分解法，利用计算技术对肌肉超声图像的GS进行精确量化[12]。相比传统的回声分级评估，该方法能够提供更客观、稳定、可重复的定量分析手段，从而提高ICU-AW的诊断准确性，为患者肌肉状态的动态监测和预后评估提供了新的技术支持。
本研究探讨了ICU-AW患者肌骨超声影像学参数，特别是骨骼肌GS和TH在ICU-AW诊断及出院后功能状态评估中的价值。研究结果表明，在ICU住院第7天，ICU-AW组患者的肱二头肌和股直肌GS均低于非ICU-AW组（P＜0.001），提示ICU-AW组患者的肌肉组织回声特征发生了显著变化。此外，ICU-AW组患者的股直肌TH亦低于非ICU-AW组（P＝0.004），而肱二头肌TH在两组间差异无统计学意义（P＝0.359）。这一结果表明，与肱二头肌相比，股直肌可能更容易受到ICU-AW相关因素（如长期卧床、机械通气及代谢紊乱等）的影响。这与既往研究结果[20]一致。这可能是因为股直肌属于抗重力肌，在长期卧床状态下更容易发生废用性萎缩。因此，ICU患者随着住院时间延长，下肢肌肉的萎缩较上肢肌肉变化更为显著，股直肌的超声参数变化可能比肱二头肌更能敏感地反映ICU-AW的发生与进展。
本研究还进一步分析了骨骼肌GS、TH与MRC-ss评分的相关性。结果显示，肱二头肌GS、股直肌GS、股直肌TH均与MRC-ss得分呈正相关（均P＜0.05），而肱二头肌TH与MRC-ss得分无明显相关性（P＞0.05）。提示股直肌GS、TH可作为ICU-AW相关肌肉功能下降的影像学指标。其中，骨骼肌GS的降低能够更敏感地反映肌肉组织结构的变化，例如肌肉纤维萎缩、脂肪浸润增加及肌肉水肿等，相较于TH具有更高的敏感性。这一发现与其他关于ICU-AW的超声回声研究结果[21]一致。
本研究ROC分析表明，肱二头肌GS（AUC＝ 0.782）和股直肌GS（AUC＝0.761）对ICU-AW具有较好的诊断效能，而肱二头肌TH（AUC＝0.566）和股直肌HT（AUC＝0.711）对ICU-AW的诊断效能较低，提示GS更适用于ICU-AW筛查。进一步构建的二元logistic回归联合模型AUC达0.896（95%CI 0.812~0.952），优于任一单指标，表明两项GS指标联合可提高对ICU-AW的诊断效能。
本研究还进一步探讨了肱二头肌和股直肌GS、TH在评估ICU-AW患者出院后功能状态的应用价值。结果显示，肱二头肌和股直肌GS低值组患者的BI得分均低于相应高值组，但差异均无统计学意义（P＝0.138、0.092）；肱二头肌TH低值组与高值组BI得分差异无统计学意义（P＝0.944），而股直肌TH低值组患者BI得分低于高值组（P＝0.002）。这一发现提示，第7天股直肌TH水平可能与ICU-AW患者出院后3个月日常生活活动能力有关。因此，TH可能更直接地反映肌肉质量下降及组织结构变化，并可为ICU-AW患者出院后功能状态评估提供一定参考。
尽管本研究取得了重要发现，但仍存在一定局限性。首先，本研究为单中心研究，研究对象仅限于本院ICU住院患者，可能存在一定的选择偏倚与样本局限性，影响了研究结果的外推性与普适性。未来应在更大样本量基础上，开展多中心、前瞻性研究，以进一步验证GS和TH在ICU-AW诊断及出院后功能状态评估中的临床适用性。其次，超声骨骼肌TH测量仍依赖操作者经验，可能存在一定的测量误差，未来可结合人工智能自动化影像分析自动扫描记录肌肉面积并进行测量，以提高诊断的准确度和客观性。此外，本研究随访时间较短，未能观察骨骼肌GS、TH与ICU-AW患者远期自理能力的关系。未来需开展长期随访研究，进一步评估股直肌TH在ICU-AW患者长期功能状态评估中的可靠性。
综上所述，骨骼肌GS、TH可作为ICU-AW影像学评估指标，其中GS的诊断效能优于TH，联合肱二头肌GS和股直肌GS进行ICU-AW识别可进一步提高诊断效能，有望成为ICU-AW早期筛查的重要工具。此外，股直肌TH低的患者出院后3个月BI得分较低，提示股直肌TH可能对ICU-AW患者出院后功能状态评估有一定参考价值。本研究为ICU-AW定量影像评估提供了新的思路，未来可进一步结合人工智能影像分析技术提高肌肉超声在ICU-AW诊断及功能状态评估中的应用价值。
-
图 1 ICU患者肱二头肌与股直肌最大厚度横切面二维超声图像
Fig. 1 Transverse two-dimensional ultrasound images showing the maximum thickness of the biceps brachii and rectus femoris muscles in ICU patients
Red vertical lines indicate the measurement of maximum muscle thickness. ICU: Intensive care unit.
下载:
全尺寸图片
图 2 ICU-AW患者入住ICU后肱二头肌与股直肌超声图像动态变化
Fig. 2 Ultrasonographic changes in biceps brachii and rectus femoris muscles during ICU hospitalization in ICU-AW patients
A-C: Ultrasonographic images of the biceps brachii muscle on days 1 (A), 3 (B), and 7 (C) of ICU admission in ICU-AW patients; D-F: Ultrasonographic images of the rectus femoris muscle on days 1 (D), 3 (E), and 7 (F) of ICU admission in ICU-AW patients. ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness; ICU: Intensive care unit.
下载:
全尺寸图片
图 3 各指标诊断预测ICU-AW的ROC曲线
Fig. 3 ROC curves for diagnostic prediction of ICU-AW using various indicators
a: A logistic regression model incorporating biceps brachii GS and rectus femoris GS. ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness; ROC: Receiver operating characteristic; GS: Gray scale; AUC: Area under curve; TH: Thickness.
下载:
全尺寸图片
表 1 两组患者一般资料比较
Table 1 Comparison of general information between 2 groups of patients
Group ICU-AW N＝52 Non-ICU-AW N＝47 Statistic P value Age/year, x±s 61.67±11.47 63.91±14.41 t＝0.998 0.320 Male, n (%) 28 (53.85) 25 (53.19) χ2＝0.004 0.952 ICU length of stay/d, x±s 10.10±1.29 9.49±1.35 t＝2.289 0.024 ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness. 表 2 两组患者不同时间点双侧骨骼肌GS及TH均值比较
Table 2 Tab 2Comparison of mean GS and TH of bilateral skeletal muscles at different time points between 2 groups of patients
x±s Index ICU-AW n＝52 Non-ICU-AW n＝47 t value P value Bilateral biceps brachii GS on day 1 106.10±32.52 108.58±30.84 0.505 0.669 Bilateral biceps brachii GS on day 3 98.04±22.71** 103.42±19.12 1.519 0.132 Bilateral biceps brachii GS on day 7 77.67±14.37**△△ 88.81±5.51**△△ 4.759 ＜0.001 Bilateral rectus femoris GS on day 1 121.90±36.66 113.92±23.57 1.283 0.203 Bilateral rectus femoris GS on day 3 95.08±17.26** 99.26±13.09** 1.350 0.180 Bilateral rectus femoris GS on day 7 66.36±19.08**△△ 82.72±12.04**△△ 5.042 ＜0.001 Bilateral biceps brachii TH on day 1/cm 2.85±0.21 2.84±0.18 0.112 0.911 Bilateral biceps brachii TH on day 3/cm 2.50±0.36 2.71±0.68 1.912 0.059 Bilateral biceps brachii TH on day 7/cm 2.42±0.51* 2.51±0.29** 0.921 0.359 Bilateral rectus femoris TH on day 1/cm 3.23±0.32 3.07±0.60 1.702 0.092 Bilateral rectus femoris TH on day 3/cm 2.80±0.55** 2.95±0.44 1.269 0.207 Bilateral rectus femoris TH on day 7/cm 2.33±0.46**△△ 2.63±0.52**△ 2.956 0.004 *P＜0.05, **P＜0.01 vs day 1 for the same index within the same group; △P＜0.05, △△P＜0.01 vs day 3 for the same index within the same group. GS: Gray scale; TH: Thickness; ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness. 表 3 两组患者MRC-ss及BI得分比较
Table 3 Comparison of MRC-ss and BI scores between 2 groups of patients
x±s Index ICU-AW n＝52 Non-ICU-AW n＝47 t value P value MRC-ss on day 1 50.87±8.66 52.38±5.13 1.139 0.258 MRC-ss on day 3 47.15±5.77 50.27±6.76 1.523 0.131 MRC-ss on day 7 39.25±3.70 50.15±3.45 8.527 ＜0.001 BI 3 months after discharge 48.10±8.78 55.98±12.53 3.653 ＜0.001 MRC-ss: Medical Research Council scale; BI: Barthel index; ICU-AW: Intensive care unit-acquired weakness. -
[1] WANG W, XU C, MA X, et al. Intensive care unit-acquired weakness: a review of recent progress with a look toward the future[J]. Front Med, 2020, 7: 559789. DOI: 10.3389/fmed.2020.559789. [2] FAZZINI B, MÄRKL T, COSTAS C, et al. The rate and assessment of muscle wasting during critical illness: a systematic review and meta-analysis[J]. Crit Care, 2023, 27(1): 2. DOI: 10.1186/s13054-022-04253-0. [3] KLAWITTER F, OPPITZ M C, GOETTEL N, et al. A global survey on diagnostic, therapeutic and preventive strategies in intensive care unit-acquired weakness[J]. Medicina, 2022, 58(8): 1068. DOI: 10.3390/medicina58081068. [4] ZOROWITZ R D. ICU-acquired weakness: a rehabilitation perspective of diagnosis, treatment, and functional management[J]. Chest, 2016, 150(4): 966-971. DOI: 10.1016/j.chest.2016.06.006. [5] TORTUYAUX R, DAVION J B, JOURDAIN M. Intensive care unit-acquired weakness: questions the clinician should ask[J]. Rev Neurol, 2022, 178(1/2): 84-92. DOI: 10.1016/j.neurol.2021.12.007. [6] VANHOREBEEK I, LATRONICO N, VAN DEN BERGHE G. ICU-acquired weakness[J]. Intensive Care Med, 2020, 46(4): 637-653. DOI: 10.1007/s00134-020-05944-4. [7] JOLLEY S E, BUNNELL A E, HOUGH C L. ICU-acquired weakness[J]. Chest, 2016, 150(5): 1129-1140. DOI: 10.1016/j.chest.2016.03.045. [8] OTHMAN S Y, ELBIAA M A, MANSOUR E R, et al. Effect of neuromuscular electrical stimulation and early physical activity on ICU-acquired weakness in mechanically ventilated patients: a randomized controlled trial[J]. Nurs Crit Care, 2024, 29(3): 584-596. DOI: 10.1111/nicc.13010. [9] KRESS J P, HALL J B. ICU-acquired weakness and recovery from critical illness[J]. N Engl J Med, 2014, 370(17): 1626-1635. DOI: 10.1056/NEJMra1209390. [10] LIU M, LUO J, ZHOU J, et al. Intervention effect of neuromuscular electrical stimulation on ICU acquired weakness: a meta-analysis[J]. Int J Nurs Sci, 2020, 7(2): 228-237. DOI: 10.1016/j.ijnss.2020.03.002. [11] ANEKWE D E, BISWAS S, BUSSIÈRES A, et al. Early rehabilitation reduces the likelihood of developing intensive care unit-acquired weakness: a systematic review and meta-analysis[J]. Physiotherapy, 2020, 107: 1-10. DOI: 10.1016/j.physio.2019.12.004. [12] 赵佳琦, 贾兰婷, 徐琪, 等. 计算机辅助定量评价肌肉急性挫伤后高频超声二维图像纹理特征变化[J]. 第二军医大学学报, 2020, 41(1): 6-10. DOI: 10.16781/j.0258-879x.2020.01.0006. [13] THILLE A W, BOISSIER F, MULLER M, et al. Role of ICU-acquired weakness on extubation outcome among patients at high risk of reintubation[J]. Crit Care, 2020, 24(1): 86. DOI: 10.1186/s13054-020-2807-9. [14] DA SILVEIRA L T Y, DA SILVA J M, SOLER J M P, et al. Assessing functional status after intensive care unit stay: the Barthel index and the Katz index[J]. Int J Qual Health Care, 2018, 30(4): 265-270. DOI: 10.1093/intqhc/mzx203. [15] ALIAGA M, FOREL J M, DE BOURMONT S, et al. Diagnostic yield and safety of CT scans in ICU[J]. Intensive Care Med, 2015, 41(3): 436-443. DOI: 10.1007/s00134-014-3592-1. [16] 陈静, 朱洁. 影像学在重症监护病房获得性肌无力应用中的研究进展[J]. 重庆医学, 2023, 52(21): 3324-3328. [17] 沈誉, 刘琼, 徐昉. 肌骨超声诊断重症加强护理病房获得性肌无力的研究进展[J]. 临床超声医学杂志, 2022, 24(8): 613-616. DOI: 10.16245/j.cnki.issn1008-6978.2022.08.003. [18] 滕娅均, 苏美仙, 张颖. ICU获得性肌无力的诊断及治疗进展[J]. 中国现代医药杂志, 2022, 24(1): 103-108. [19] ROSA D, NEGRO A, MARCOMINI I, et al. The effects of early mobilization on acquired weakness in intensive care units: a literature review[J]. Dimens Crit Care Nurs, 2023, 42(3): 146-152. DOI: 10.1097/DCC.0000000000000575. [20] 彭志龙, 邓熙, 梁勇, 等. ICU获得性肌无力中医证型与股直肌肌肉横截面积变化率相关性的回顾性队列研究[J]. 中国中医基础医学杂志, 2022, 28(5): 741-746. DOI: 10.19945/j.cnki.issn.1006-3250.2022.05.036. [21] 陈静, 朱洁, 王舒, 等. 肌肉超声回声联合血浆炎性因子对ICUAW诊断及预后评估的价值研究[J]. 重庆医科大学学报, 2024, 49(1): 44-49. DOI: 10.13406/j.cnki.cyxb.003415.
