Variația regională a compoziției mușchilor paraspinali utilizând codificarea schimbării chimice pe bază de grăsime de apă
Nico Sollmann 1, Agnes Zoffl 1, Daniela Franz 2, Jan Syväri 2, Michael Dieckmeyer 1, Egon Burian 1, Elisabeth Klupp 1, Dennis M. Hedderich 1, Christina Holzapfel 3, Theresa Drabsch 3, Jan S. Kirschke 1, Ernst J Rummeny 2, Claus Zimmer 1, Hans Hauner 3, Dimitrios C. Karampinos 2, Thomas Baum 1
Fundal: Musculatura paraspinală formează unul dintre cele mai mari compartimente musculare ale corpului uman, dar dovezile pentru variația regională a compoziției și dependenței de sex sau indicele de masă corporală (IMC) sunt rare.
Metode: Acest studiu a aplicat imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) bazată pe codare pe șase ecouri cu schimbare chimică la 3 Tesla la 76 de subiecți (24 de bărbați și 52 de femei, vârstă: 40,0 ± 13,7 ani, IMC: 25,4 ± 5,6 kg/m 2) pentru a evalua fracțiunea de grăsime a densității de protoni (PDFF) a mușchilor psoas și a mușchilor erector spinae, aceștia din urmă fiind împărțiți în trei segmente în raport cu nivelurile anatomiei coloanei vertebrale (L3 - L5, T12 - L2 și T9 - T11).
Rezultate: Pentru mușchii psoas și mușchii erector spinae (L3 - L5), s-au observat diferențe de gen în valorile PDFF (mușchii psoas PDFF: bărbați: 5,1% ± 3,4% față de femei: 6,0% ± 2,2%, P = 0,006; PDFF erector spinae muscles L3 - L5: masculi: 10,7% ± 7,6% față de femei: 18,2% ± 6,8%, P
Trimis pe 07 august 2019. Acceptat pentru publicare 09 ianuarie 2020.
Introducere
S-a dovedit că mai mulți factori duc la un bilanț energetic pozitiv, printre cei mai proeminenți fiind îmbătrânirea, consumul de alimente sau băuturi bogate în calorii și lipsa exercițiului fizic (1-3). O dereglare a homeostaziei energetice poate duce la adipozitate care se caracterizează printr-o acumulare de grăsime în diferite țesuturi ale corpului uman, cu acumularea de grăsime subcutanată reprezentând tamponul fiziologic major (4-6). Cu toate acestea, capacitatea de stocare a țesutului subcutanat este limitată; prin urmare, atunci când capacitatea sa este depășită și expandabilitatea sa este restricționată, grăsimea se poate acumula și în alte țesuturi (4-6). În acest context, țesutul muscular poate servi drept depozit de grăsimi ectopice, putând astfel absorbi grăsimea. În trecut, mai multe studii au investigat fracțiuni crescute de grăsime musculară, în special în cursul diferitelor boli metabolice, neuromusculare, degenerative sau de altă natură (7-16). De remarcat, musculatura paraspinală constituie unul dintre cele mai mari compartimente musculare ale corpului uman, dar a fost rareori studiată atunci când se explorează caracteristicile depunerii de grăsime ectopică.
Deși musculatura paraspinală este unul dintre cele mai mari compartimente musculare ale corpului uman, variația sa potențială regională și dependența fracțiunilor de grăsime specifice regiunii de sex sau indicele de masă corporală (IMC) sunt în mare parte necunoscute. Cu toate acestea, asocierile elucidante ale fracțiunilor de grăsime derivate din musculatura paraspinală pot oferi o perspectivă nouă asupra fiziologiei mușchilor bazali și ar putea contribui în continuare la înțelegerea bolilor care implică modificări ale compoziției și distribuției grăsimilor. Acest lucru joacă un rol având în vedere interacțiunile spațiale și funcționale strânse ale musculaturii paraspinale și a coloanei vertebrale adiacente, care este responsabilă pentru caracteristicile fundamentale, cum ar fi mișcarea corpului, stabilizarea coloanei vertebrale sau menținerea echilibrului (30,31). În acest context, scopul acestui studiu a fost de a investiga în mod sistematic potențialele variații regionale ale compoziției și distribuției grăsimii musculare paraspinale, în funcție de sex și IMC, utilizând evaluări ale PDFF și CSA, derivate din RMN-ul bazat pe codificare pe schimbare chimică.
Metode
Etică
Acest studiu a fost aprobat de Comitetul de revizuire instituțională (număr de înregistrare: 2719/10 S) și a fost realizat în conformitate cu Declarația de la Helsinki. Consimțământul informat scris a fost obținut de la toți participanții la studiu.
Cohorta de studiu
Subiecții investigați au făcut parte dintr-un studiu amplu care vizează explorarea factorilor determinanți ai ratei metabolice bazale și au fost recrutați la Institutul de Medicină Nutrițională, Klinikum rechts der Isar, Universitatea Tehnică din München. Dintre diferitele evaluări efectuate pentru investigație, studiul de față se concentrează pe parametrii derivați din imagistică prin IRM bazată pe codificare prin schimbare chimică pe bază de apă pentru a explora variația regională a compoziției și distribuției grăsimii musculare paraspinale, în funcție de sex și IMC. Studiul a inclus voluntari care aveau cel puțin 18 ani și aveau un IMC mai mare sau egal cu 18,5 kg/m 2. În acest context, IMC individual a fost calculat ca coeficient de greutate (în kg) și înălțime (în m) pătrat (kg/m 2). Subiecții care au avut antecedente de boli severe sau intervenții chirurgicale în ultimele trei luni, au avut insuficiență fizică acută sau au fost gravide sau alăptează au fost excluși.
În general, 111 voluntari au fost recrutați inițial pentru investigarea factorilor determinanți ai ratei metabolice bazale, 76 dintre acești voluntari au fost luați în considerare în prezentul studiu. Treizeci și doi de voluntari nu au dat consimțământul pentru partea de imagistică a investigației sau au avut contraindicații pentru RMN și, prin urmare, nu au fost supuși imagisticii prin schimbare chimică care codifică RMN bazat pe grăsime în apă. Alți trei subiecți au fost excluși din cauza artefactelor din datele imagistice sau a unui câmp vizual (FOV) prea mic, ceea ce a dus la luarea în considerare în prezentul studiu a unei dimensiuni finale a cohortei de 76 de subiecți (vârsta medie: 40,0 ± 13,7 ani, intervalul de vârstă: 21,2–77,3 ani, vârstă mediană: 38,0 ani).
Subiecții au fost supuși RMN la 3 Tesla (Ingenia, Philips Healthcare, Best, Țările de Jos) folosind o secvență de ecou gradient cu ecou multi-ecou pentru separarea chimică a apei-grăsime pe bază de codificare a schimbării chimice. Scanarea a fost efectuată în decubit dorsal utilizând matrice de bobine anterioare și posterioare.
Întregul abdomen a fost acoperit de două stive axiale utilizând următorii parametri de secvență pe stivă: TR/TE1/ΔTE = 7,8/1,35/1,1 ms, FOV = 300 × 400 × 150 mm 3, supresie rabatabilă în ambele direcții L/R cu 50 mm, dimensiunea matricei de achiziție = 152 × 133, dimensiunea voxelului de achiziție = 2 × 3 × 6 mm 3, codificarea sensibilității (SENSE) cu factor de reducere = 2,2 × 1,2, lățimea de bandă a receptorului = 1.678 Hz/pixel, direcția frecvenței = A/P (pentru a minimiza artefactele de respirație), achiziționarea pe durata unei respirații de 15 s pe stivă. Secvența a dobândit cele șase ecouri într-un singur TR folosind gradienți de citire bipolari și a aplicat un unghi de rotație de 3 ° pentru a reduce efectele de polarizare T1 (24,32-34).
Cuantificarea grăsimilor
Pentru cuantificarea grăsimii, datele RMN au fost prelucrate mai întâi folosind rutina furnizorului. În acest context, s-au aplicat corectarea erorilor de fază și o descompunere complexă a grăsimilor de apă, având în vedere un spectru de grăsime precalibrat cu șapte vârfuri și un singur T2 * (mDIXON, Philips Healthcare, Best, Olanda). Hărțile PDFF au fost calculate ca raportul dintre semnalul de grăsime și suma semnalelor de grăsime și apă (Figura 1).