0 引言

       脊髓性肌萎缩症（spinal muscular atrophy, SMA）是由存活运动神经元1（survival motor neuron 1, SMN1）基因致病性变异所致的一种婴幼儿致死性常染色体隐性遗传病^[1]。临床表现为进行性、对称性，以肢体近端为主的肌无力和运动功能障碍^[2]。SMA的诊断主要依据临床表现、肌电图、肌肉活检以及基因检测等^[3]。但是，肌电图、肌肉活检受检查部位的影响，存在假阴性率，且肌电图和肌肉活检均为有创检查，难以反复实施，对于年龄较小的患儿，肌肉活检需要在全麻下进行，很多家长难以接受。目前，SMA主要基于基因检测进行诊断^[4]。然而，大部分遗传性神经肌肉疾病具有相似的临床表现，而且寻找致病基因费时、价格昂贵。但是，不同的神经肌肉疾病，肌肉受累有其特定的模式，肌肉MRI可以作为一种辅助诊断方法，识别肌肉受累模式，缩小基因检测的范围^[5]。此外，MRI是一种无创、无辐射的检查，可重复性好，特别适用于儿童，不仅可以识别肌肉受累的特定模式，还可以监测疾病的进展，并指导药物治疗、疾病预后等方面的临床决策^{[6, 7]}。

       罕见病的研究受临床试验参与者较少的限制，且SMA临床表型的异质性使研究更具挑战。迄今为止，只有少数国内外研究报道了SMA患者肌肉受累情况^{[8, 9, 10]}，目前国内对SMA常规MRI影像表现的研究有限。因此，本研究旨在探索SMA患儿大腿肌肉常规MRI的受累模式，半定量评估脂肪浸润程度，并与临床指标进行相关性分析，以进一步了解SMA患儿的自然病史及常规MRI在SMA的临床应用价值。

1 材料与方法

       本回顾性研究遵守《赫尔辛基宣言》，经华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院伦理委员会批准，免除受试者知情同意，批准文号：2023R014-E01。

1.1 研究对象

       收集2022年1月至2022年8月在华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院就诊并进行MRI检查的SMA患儿37例。根据患儿起病年龄及其获得的最大运动功能分为3型^[11]：Ⅰ型，出生后6个月内起病，最大运动功能不能达到独坐；Ⅱ型，出生后6~18个月内起病，最大运动功能可独坐，不能独站或独走；Ⅲ型，出生18个月后起病，最大运动功能可独走^[12]。纳入标准：（1）经基因检测确诊为5q SMA患者；（2）未接受Nusinersen治疗；（3）均进行双侧大腿MRI检查，扫描序列包括轴位T1WI-多回波水脂分离（multi-echo DIXON, mDIXON），轴位T2-mDIXON及冠状位T2-mDIXON。排除标准：排除图像存在严重伪影或图像质量极差的患儿。

1.2 仪器与方法

       所有患儿均在3.0 T飞利浦Ingenia CX MR设备进行检查。扫描部位为双侧大腿（髂嵴至膝关节）。选用16通道体线圈，扫描体位为仰卧位、足先进。对于不能配合的患儿予10%水合氯醛（0.3~0.5 ml/kg）镇静处理。扫描序列包括轴位T1WI-mDIXON、轴位T2-mDIXON及冠状位T2-mDIXON。各序列参数如下：（1）轴位T1WI-mDIXON，TR 696 ms，TE 15 ms，slice thickness 5 mm，slice gap 1 mm，NSA 1；（2）轴位T2-mDIXON，TR 4282 ms，TE 70 ms，slice thickness 5 mm，slice gap 1 mm，NSA 1；（3）冠状位T2-mDIXON，TR 2657 ms，TE 70 ms，slice thickness 4 mm，slice gap 0.8 mm，NSA 2。

1.3 图像分析

       图像评估由两名工作10年以上经验丰富的放射科主治医师（阅片者1、阅片者2）采用盲法独立分析。因SMA具有双下肢肌肉对称性受累的特点，本研究选取右侧大腿，在T1WI轴位上对大腿各肌肉的最大层面进行分析^{[13, 14, 15]}，于股骨长度约1/2横截面评价股直肌、股中间肌、股外侧肌、缝匠肌、长收肌、大收肌、股薄肌、半腱肌；于股骨长度约下1/3横截面评价股内侧肌、股二头肌长头、半膜肌^[16]。根据改良版Mercuri分级^[17]评估脂肪浸润程度（表1），同时评估肌肉萎缩情况。

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表1  脂肪浸润评分标准
Tab. 1  Fat infiltration score standard

1.4 临床指标

       收集所有患儿的临床信息，主要包括性别、年龄、病程、运动功能评估、SMN2基因拷贝数等。部分SMA患儿由本院康复科进行运动功能评估，Ⅱ型和Ⅲ型患儿采用汉默史密斯功能运动-扩展量表（Hammersmith Functional Motor Scale Expanded, HFMSE）。HFMSE^[18]旨在用于评估能够坐和能够步行的SMA患者的功能性运动能力（粗大运动部分），总共33个项目，采用三级评分法：0分，无法完成动作；1分，需要调整/适应/代偿的情况下完成动作；2分，无需调整/适应/代偿的情况下完成动作。总分66分，评分越低，表明患儿的功能性运动能力越差。

       SMA因SMN1基因致病性变异致病。SMN1基因位于染色体5q13区域，此区域存在与SMN1高度同源的SMN2基因^[19]。SMN1的缺失或突变是SMA致病的关键，而SMN2拷贝数则与疾病的严重程度呈负相关^[20]。Ⅰ型患者SMN2拷贝数多为2，而Ⅱ型、Ⅲ型患者SMN2拷贝数多为3个及以上^[21]。

1.5 统计学分析

       采用SPSS 26.0、Graph Pad Prism 8.0软件进行统计学分析。应用Shapiro-Wilk方法检验计量资料的正态性分布，服从正态分布的计量资料以均数±标准差表示，对于偏态分布的计量资料采用四分位数法表示。应用组内相关系数（intra-class correlation coefficients, ICC）对两名观察者的评估结果进行一致性检验，ICC≧0.75表示一致性良好，0.50<ICC<0.75表示一致性尚可，ICC≦0.50表示一致性较差。应用Spearman相关性检验分析SMA患儿大腿肌肉脂肪浸润总分与HFMSE运动功能评分、病程、SMN2拷贝数的关系。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

       本研究共纳入37例研究对象。其中男27例，女10例。年龄范围为9个月~16岁3个月。所有患儿SMN2拷贝数≥2，其中拷贝数为2者7例，拷贝数为3者26例，拷贝数为4者4例。具体情况见表2。

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表2  研究对象一般资料
Tab. 2  General information of the subjects

2.2 SMA患儿大腿MRI表现

       SMA患儿大腿肌肉形态和信号均有改变，肌肉体积缩小或伴肥大，肌肉内部和（或）周围有点状、条状和（或）片状脂肪信号影，致肌肉呈“网状”（图1）和（或）“岛屿状”（图2）。5例Ⅰ型SMA患儿以肌肉弥漫性萎缩为主，肌肉正常形态完全消失，致肌肉呈“岛屿状”（图2）；21例Ⅱ型SMA患儿除肌肉萎缩和脂肪浸润外，2例伴有长收肌肥大（图3）；11例Ⅲ型SMA患儿中有6例除长收肌外表现为肌肉内弥漫性脂肪浸润，致肌肉呈“网状”（图1）。

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图1  男，7岁，Ⅲ型SMA患儿大腿轴位T1WI-mDIXON图，蓝色箭头代表“网状”外观。
图2  男，9岁，Ⅰ型SMA患儿大腿轴位T1WI-mDIXON图，黑色箭头代表“岛屿状”外观。
图3  男，7岁，Ⅱ型SMA患儿大腿轴位T1WI-mDIXON图，红色箭头代表长收肌的肥大。SMA：脊髓性肌萎缩症；mDIXON：多回波水脂分离。
Fig. 1  A 7-year-old boy with type Ⅲ SMA, axial T1WI-mDIXON images of the thigh, the blue arrow representing the “reticular” appearance.
Fig. 2  A 9-year-old boy with type Ⅰ SMA, axial T1WI-mDIXON images of the thigh, the black arrow representing “islands” shape.
Fig. 3  A 7-year-old boy with type Ⅱ SMA, axial T1WI-mDIXON images of the thigh, the red arrow represents hypertrophy of the adductor longus muscle. SMA: spinal muscular atrophy; mDIXON: multi-echo DIXON.

2.3 两名阅片者评估结果一致性检验

       两名阅片者对37例SMA患儿大腿11块肌肉脂肪浸润程度评估的一致性检验结果良好（ICC=0.944，P<0.001），详见表3。

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表3  两名阅片者对37例SMA患儿大腿11块肌肉脂肪浸润程度评估的一致性检验
Tab. 3  Consistency test of the degree of fat infiltration of 11 thigh muscles in 37 children with SMA by two readers

2.4 SMA患儿大腿肌肉脂肪浸润程度

       大腿11块肌肉的脂肪浸润程度如图4所示。取两名阅片者对37例SMA患儿大腿11块肌肉脂肪浸润平均分，结果表明，缝匠肌的脂肪浸润程度最重（2.43分），长收肌的脂肪浸润程度最轻（1.05分）。

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图4  37例脊髓性肌萎缩症患儿大腿11块肌肉脂肪浸润平均分。
图5  两名阅片者对37例SMA患儿大腿11块肌肉的脂肪浸润评分。5A：阅片者1；5B：阅片者2。SMA：脊髓性肌萎缩症。
Fig. 4  Average score of 11 thigh muscle fat infiltration in 37 children with spinal muscular atrophy.
Fig. 5  The fat infiltration scores of 11 thigh muscles of 37 children with SMA by two readers. 5A: reader 1; 5B: reader 2. SMA: spinal muscular atrophy.

2.5 SMA患儿大腿肌肉脂肪浸润频率

       37例SMA患儿大腿11块肌肉对应的Mercuri等级评分的病例数统计情况如图5所示。两名阅片者根据Mercuri分级评估大腿11块肌肉脂肪浸润程度显示，在11块肌肉中，长收肌表现为0分别占100.00%和62.50%，表示长收肌存在不受累情况；对于长收肌，表现为都为0%，表示长收肌的脂肪浸润程度较轻。

2.6 SMA患儿大腿肌肉脂肪浸润与临床指标的相关性分析

       Ⅱ型SMA患儿肌肉脂肪浸润程度与HFMSE评分没有相关性（P=0.195），而Ⅲ型SMA患儿肌肉脂肪浸润程度与HFMSE评分呈显著负相关（r=-0.917，P<0.001），所有SMA患儿肌肉脂肪浸润程度与病程呈显著正相关（r=0.772，P<0.001），而与SMN2拷贝数没有相关性（P=0.832），详见表4。

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表4  SMA患儿大腿肌肉脂肪浸润与临床指标的相关性
Tab. 4  Correlation between thigh muscle fat infiltration and clinical indicators in children with SMA

3 讨论

       本研究回顾性分析SMA患儿大腿肌肉常规MRI影像特征，表现为肌肉萎缩和脂肪浸润为主。同时，本研究首次分别对三个亚型SMA患儿进行深入分析，发现三个亚型SMA患儿大腿肌肉的受累模式不同且受累情况符合临床由重到轻的分型。本研究采用改良版Mercuri分级对右侧大腿肌肉脂肪浸润程度进行半定量评估，发现大腿11块肌肉脂肪浸润程度存在较大差异，并将Ⅱ型和Ⅲ型SMA患儿脂肪浸润总分分别与HFMSE运动功能评分进行相关性分析，发现Mercuri分级能较好地反映Ⅲ型患儿的运动功能，同时本研究将脂肪浸润总分与病程进行相关性分析，揭示了SMA患儿脂肪浸润呈进行性的自然病史。

3.1 三个亚型SMA患儿大腿肌肉受累模式及严重程度不同

       本研究深入分析SMA患儿大腿肌肉常规MRI表现，发现三个亚型SMA患儿大腿肌肉的受累模式不同且受累情况符合临床由重到轻的分型。Ⅰ型以肌肉萎缩为主，表现为弥漫性的肌肉体积缩小，周围存在脂肪浸润，使肌肉呈“岛屿状”，是神经源性肌病的一个特征性表现^[22]，Ⅲ型以肌肉内脂肪浸润为主，肌肉的大体形态基本保留。Ⅱ型除了肌肉萎缩和脂肪浸润外，可伴有肌肉的肥大，且为双侧对称性肥大。OH等^[23]报道过一例Ⅲ型SMA患者小腿腓肠肌肥大，以左侧为主，肌肉活检显示肌纤维肥大，以Ⅱ型肌纤维为主。神经源性肌肥大是非常罕见的，发病机制目前尚不清楚。推测SMA患者肌肉肥大可能是由于非去神经支配的肌纤维的代偿性肥大或者肌肉脂肪浸润引起的假性肥大^[24]。另一种假说是复杂的重复放电导致病理性肌纤维亢进^[23]。当然，我们需要结合肌肉活检、肌电图以及功能MRI [如扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）]进行更深入的研究。

3.2 SMA患儿大腿呈“选择性肌肉受累模式”

       本研究证实了SMA患儿大腿呈“选择性肌肉受累模式”^{[8, 25]}，即大腿前群（股四头肌和缝匠肌）最易受累，且受累程度最重，而长收肌不受累或受累较轻。Mercuri脂肪浸润评分显示股四头肌（肌直肌、股外侧肌、股中间肌及肌内侧肌）、缝匠肌、大收肌、股薄肌受累程度较重，其中缝匠肌的Mercuri评分最高，而长收肌、股二头肌长头、半腱肌和半膜肌受累程度较轻，其中长收肌的Mercuri评分最低，并且明显低于其他肌肉，脂肪浸润半定量结果与定量MRI结果基本一致。陈太雅等^[14]利用M-Dixon Quant技术定量评估SMA患儿臀部及大腿肌肉脂肪浸润程度，研究表明大腿肌肉中缝匠肌脂肪分数最高，而长收肌无脂肪浸润或轻微脂肪浸润。这种大腿前群肌肉受累较重而长收肌不累及或累及较轻的选择性肌肉受累可能与特定节段脊髓前角细胞更容易受到SMN蛋白缺乏的影响有关^[26]，也可能与肌肉本身的生物力学及解剖有关，即大腿前群肌肉在运动过程中主要起承重而非协调作用，其肌细胞承受的机械牵张力更大，损害相对较重^[27]。SMA的“选择性肌肉受累模式”有助于鉴别具有相似临床症状的遗传性神经肌肉疾病，如杜氏肌营养不良症（Duchenne muscular dystrophy, DMD）同样表现为进行性肌无力和肌萎缩，其肌肉MRI表现为特征性的“三叶一果”征，即长收肌、缝匠肌、股薄肌和半腱肌的相对保留^[28]，而SMA患者为长收肌的相对保留，缝匠肌、股薄肌及半腱肌较常受累。

3.3 SMA患儿脂肪浸润程度与临床指标的相关性分析

       本研究将Ⅱ型和Ⅲ型SMA患儿脂肪浸润总分与临床运动功能进行相关性分析，Ⅲ型脂肪浸润总分与HFMSE运动功能评分存在显著负相关，而Ⅱ型脂肪浸润总分与HFMSE运动功能评分没有显著相关性。推测是由于Mercuri脂肪浸润评估是基于肌肉内部的异常T1高信号，无法评估因肌肉萎缩而致肌肉周围的脂肪浸润。Ⅲ型SMA以肌肉内的脂肪浸润为主，肌肉大体形态基本保留，因此Mercuri 脂肪浸润评分能较好地反映其运动功能，而Ⅱ型SMA同时存在明显的肌肉萎缩，Mercuri脂肪浸润评分无法有效评估。胡颖熠等^[13]将T2值、黄杨等^[15]将DTI参数FA值、ADC值与年龄进行相关性分析，发现均没有相关性，因此得出SMA患者的病情并不随年龄的增长而进展。由于不同表型的SMA患者起病年龄本身就存在差异，因此，本研究选择将脂肪浸润总分与病程进行相关性分析，结果显示各型SMA患儿脂肪浸润总分均与病程呈正相关，反映SMA患儿脂肪浸润呈进行性的自然病史。

3.4 本研究的局限性

       本研究存在一些不足之处，Ⅰ型和Ⅱ型SMA存在明显的肌肉萎缩，Mercuri脂肪浸润评分无法对这两型进行有效评估，因此，我们需要寻找更有效的评估方式。后续我们将利用定量MRI对SMA患儿进行更深入的分析，为SMA疾病严重程度的评估及治疗方案的制订提供帮助。

4 结论

       综上所述，利用常规MRI可以识别不同表型SMA患儿大腿肌肉受累的特定模式，辅助临床诊断与分型。通过半定量评估肌肉脂肪浸润程度，并与临床指标相结合，可以有效评估疾病的严重程度及进展，为SMA患儿的精准治疗提供帮助。