杜氏肌营养不良症可行走患儿的运动功能及其他临床结局参数的测量

摘要

本研究的目的是介绍杜氏肌营养不良症（Duchenne muscular dystrophy）患者中最为可靠的临床结局评估指标，并分析这些指标与定量肌肉磁共振成像之间的相关性。

摘要

尽管针对杜氏肌营养不良症（DMD）患者的新治疗方案数量不断增加，但目前仍缺乏对治疗效果最可靠评估方法的明确定义。本文介绍了在我们开展的临床试验"左旋瓜氨酸与二甲双胍治疗杜氏肌营养不良症"中，用于可行走患者群体的临床和影像学结局评估指标。运动功能量表是一种经过验证的神经肌肉疾病患者评估工具，包含32个项目，涵盖运动表现的三个维度：站立与转移能力（D1子评分）、躯干及近端运动功能（D2子评分）以及远端运动功能（D3子评分）。该测试具有较高的测试内和测试间一致性，但前提是必须严格遵循材料使用、检查步骤及评分计算的规范指南。六分钟步行试验、10米行走/跑步计时试验以及卧位起立时间是常用的计时功能测试，能够有效监测肌肉功能的变化；然而，这些测试结果高度依赖于患者的配合程度。定量磁共振成像（MRI）是一种客观且敏感的生物标志物，可用于检测亚临床水平的变化，但其检查成本较高，可能限制了其广泛应用。本研究发现，所有临床评估结果与定量MRI扫描结果之间均存在高度相关性。联合使用这些方法有助于更全面地理解疾病进展过程；然而，仍需开展纵向研究以验证其可靠性。

引言

能够可靠反映治疗反应的结局指标是成功开展临床试验的基本要求。由于新的治疗策略快速发展，人们已加大努力以确定可重复且敏感的临床结局监测方法。

杜氏肌营养不良症（DMD）是一种X连锁隐性遗传病，也是儿童中最常见的肌营养不良类型。该病主要累及骨骼肌和心肌，病情呈进行性发展，通常在8至12岁左右丧失行走能力，多数患者在30岁前早亡¹。运动功能评估和计时功能测试等经过验证的检测方法被广泛接受为监测疾病进展的临床工具，因为它们能够评估日常生活的多个功能方面。此外，在尚能行走的患者中，这些测试似乎比定量肌力测量更为敏感，而后者在肌力较弱或不配合的患者中难以准确实施^2,3。

运动功能测量（MFM）用于评估颈部、躯干、手臂和腿部肌肉的功能，以及站立、转移和行走等能力。即使在已丧失行走能力的患者中也可进行该评估，因为它反映了运动表现的三个维度⁴。MFM（已针对6-60岁杜氏肌营养不良症（DMD）患者验证）的评估依据《MFM用户手册》⁵进行。该量表包含32个项目，分为三个子领域：D1（站立与转移能力评估）、D2（轴向及近端运动功能评估）和D3（远端运动功能评估）。所有项目均采用4分制（0-3分）评分。该测试已在神经肌肉疾病中得到验证，能够充分监测肌肉功能的变化，并预测行走能力的丧失。此外，其结果与治疗医师及DMD患者所感知的临床变化具有一致性^6,7。定时功能测试也常被用作结局指标，但主要适用于尚能行走的患者。其中，6分钟步行测试（6MWT）受到特别关注，因其具有最高的重测信度，可预测临床恶化和行走能力丧失，并且与肌肉功能测量指标的相关性优于定量肌力测量^8,9。该测试记录患者在6分钟内能够行走的最大距离¹⁰。测试由两名经过培训的专业人员共同实施，一名"跟随者"在患者后方1-2米处随行，另一名"评估员"负责计时。其他定时功能测试的重测信度较低，且无法反映耐力——这是行走功能的重要标志^8,9,10,11。这些测试包括定时10米跑/走测试（10MWT），用于测量患者在10米距离内行走或跑步的最佳表现；以及仰卧起立时间测试（supine-up time），用于评估患者从仰卧位起身站立的能力²。将运动功能测量和定时功能测试作为临床试验的主要或次要终点指标是合理的；然而，一个主要局限在于，这些测试均依赖于患者的配合程度以及评估人员的操作技能。

定量磁共振成像（QMRI）是一种客观方法，可用于可视化肌肉组织中明确描述的形态学异常，包括水肿、肌肉变性以及脂肪和结缔组织含量增加¹²。磁共振成像（MRI）作为神经肌肉疾病诊断工具的应用已有确立，但其在疾病进展监测和治疗反应评估中的作用目前仍局限于临床试验。已知由于肌肉损伤、水肿、脂肪替代和炎症，肌营养不良症患者的T2弛豫时间会延长；此外，通过计算平均脂肪分数（FF），可进一步获取有关肌肉脂肪含量的信息。研究表明，QMRI是一种有前景的生物标志物，其测量值与临床结局和疾病进展相关，且当平均脂肪分数达到50%时可预测患者丧失行走能力^13,14。此外，QMRI还能检测到临床表现稳定甚至改善的患者中的亚临床变化^15,16。针对伸肌群的QMRI数据也显示出其与临床结局具有相关性¹⁷。QMRI是一种无创且敏感的方法；然而，其成本较高，且年幼儿童的依从性可能较差，这些因素可能限制其广泛应用。

功能测试和定量磁共振成像（QMRI）在贝克尔型肌营养不良症中的可靠性此前已有报道¹⁸。本横断面研究的目的是突出在能够行走的杜氏肌营养不良症（DMD）儿童中敏感的临床和影像学结局指标，因为在神经肌肉疾病临床试验日益增多的时代，对标准化且疾病特异性评估方法的需求正不断增加。

方案

在招募之前，本研究已获得当地伦理委员会［巴塞尔两州伦理委员会（EKBB 63/13）］和瑞士药品管理局（Swissmedic 2013DR3151）的批准，并在 ClinicalTrials.gov 注册（NCT01995032）。

1. 肌肉功能的临床评估

1. 运动功能测量（MFM）
   1. 让患者依次完成以下各项任务，并按照表1所示进行评分。
      注：MFM包含32个独立项目，必须按既定顺序执行，以避免不必要的体位调整和患者疲劳⁵。每项任务的详细描述及评分标准见表1。
      1. 让患者仰卧。要求其将头部保持在中线位置，并从一侧转向另一侧。在此及后续所有步骤中，根据任务完成情况，以0至3分对患者进行评分（参见表1）。
      2. 让患者仰卧，头部保持在中线位置。要求其抬起头部并维持该姿势。
      3. 让患者仰卧。要求其将一侧膝盖抬向胸部。
      4. 让患者仰卧，一侧下肢在髋关节和膝关节处均屈曲约90°。要求其将小腿平行于垫面放置，足处于跖屈位。再要求其尽力完成足部背屈动作。
      5. 让患者仰卧。要求其将一侧上肢置于身体旁侧，并将手移至对侧肩部。
      6. 让患者仰卧，下肢半屈曲，双脚略微分开置于垫上。要求其维持此姿势并抬起骨盆。
      7. 让患者仰卧。要求其翻身至俯卧位，并将双上肢自由伸出。
      8. 让患者仰卧。要求其从仰卧位坐起。
      9. 让患者坐在垫上。要求其维持坐姿，并将双手在躯干前方保持接触。
      10. 让患者坐在垫上，在其前方放置一个网球。要求其伸手触碰网球后再回到坐姿。
          注：网球应放置在一定距离处，使患者必须将躯干前倾约30°才能触碰到。
      11. 让患者坐在垫上，下肢置于前方。要求其从坐姿站起。
      12. 让患者站在椅子前方。要求其坐下。
      13. 让患者坐在椅子上。要求其尽可能保持直立坐姿。
      14. 让患者坐在椅子上，头部完全屈曲。要求其抬起头部并维持该姿势。
      15. 让患者坐在椅子上，面前放置一张桌子，前臂（肘部除外）置于桌面上。要求其将双手置于头顶。
      16. 让患者坐在椅子上，前臂置于桌面上。在桌上放置一支铅笔，要求其伸手触碰铅笔。
          注：铅笔应放置在距离等于患者上肢长度的位置。
      17. 让患者坐在椅子上，前臂置于桌面上。在其手边放置硬币，要求其用同一只手依次拾起并握持。
          注：所有硬币应放置在患者手边，并用单手依次拾起。
      18. 让患者坐在椅子上，前臂置于桌面上。在桌上放置一张粘在纸板上的CD。要求其用一指置于CD中心，并用该指沿CD边缘描画一圈。
      19. 让患者坐在椅子上，前臂置于桌面上。在桌上放置一支铅笔和一张纸。要求其拿起铅笔并在框内作画。
      20. 让患者坐在椅子上，前臂置于桌面上。将一张纸交予其手中，要求其至少撕开4 cm。
      21. 让患者坐在椅子上，前臂置于桌面上。在其手边放置一个网球。要求其拾起球，将其举起，并翻转手掌。
      22. 让患者坐在椅子上，前臂置于桌面上。在桌上放置一张带有图示的图表。要求其将手指置于图表中心的“start”文字上，然后依次指向各图示。
      23. 让患者坐在椅子上，双臂置于身体两侧，桌子距离等于其前臂长度。要求其将双手置于桌面上。
      24. 让患者坐在椅子上，双足着地。要求其站起。
      25. 让患者站立，上肢依靠辅助设备支撑。要求其松开支撑并保持直立站立。
      26. 让患者站立，上肢依靠辅助设备支撑。要求其松开支撑并抬起一侧足。
      27. 让患者无支撑站立。要求其用一只手触地后再站起。
      28. 让患者站立，并用脚跟行走10步。
      29. 让患者无支撑站立。在地面画一条直线（长约6 m，宽约2 cm），要求其沿直线行走。
      30. 让患者无支撑站立。要求其跑步。
      31. 让患者单足站立，另一足离地，无任何支撑。要求其原地单足跳跃。
      32. 让患者无支撑站立。要求其下蹲后再站起。
   2. 计算得分。
      1. 将全部32项的得分相加，总和除以96，再乘以100，得到最终得分。
      2. 计算各子域得分时，将该域内所有项目得分相加，除以该域最高可能得分，再乘以100。
         注：所有得分均需以百分比形式计算。
2. 6分钟步行测试（6MWT）
   1. 任务执行
      1. 测试前让患者休息10分钟。演示步行过程。
      2. 让患者站在0号标志锥右侧的起始线上。发出指令：“准备，开始，走”。
      3. 当说“走”时，让患者开始绕标志锥行走，不得穿过中间区域，且尽可能不减速或不停顿。
      4. 6分钟后停止计时，让患者停止行走。倒数测试最后几秒，并标记患者停止的位置。
   2. 得分计算
      1. 记录患者每次经过标志锥的时间点。
      2. 通过将a与b相加计算总距离，其中a定义为最后一圈的距离（从最后一个绕过的标志锥至6分钟结束时的终点），b定义为最后一个标志锥之前所行进的米数（最后一个绕过的标志锥处的时间点对应的距离）。
3. 计时10米步行/跑步测试（10MWT）
   1. 任务执行
      1. 让患者站在起始线处。测试者站在12米标记处，发出指令：“准备，开始，走”。
      2. 当说“走”时，让患者开始步行或跑步。
      3. 测量时间并观察步行/跑步的质量。当患者的第二只脚越过10米处的终点线时停止计时。
      4. 重复测试三次，取最快一次的表现用于计算得分。
   2. 得分计算
      1. 根据最快一次测试中步行/跑步的质量，采用6分制（1–6分）对患者进行评分。若其无法独立行走，则评1分；若其无法独立行走，但在使用膝-踝-足矫形器或他人辅助下可行走，则评2分。
      2. 若其无法加快步行速度，步态仍高度代偿并呈腰椎前凸，则评3分；若其可加快步行速度但无法跑步，步态中度代偿，则评4分。
      3. 若其几乎接近跑步但无法抬离双脚，则评5分；若其能够跑步并完全抬离双脚，则评6分。
4. 仰卧起立时间
   1. 任务执行
      1. 让患者仰卧于检查台上。
         注：若需使用垫子，务必确保其固定且不打滑。
      2. 发出指令：“准备，开始，走”。当说“走”时，让患者尽快从仰卧位站起。
      3. 测量时间并观察任务完成质量。当患者双臂置于体侧、完全直立站立时停止计时。若患者尝试从地面站起持续达30秒仍未成功，应提供椅子辅助。
      4. 重复测试三次，取最快一次的表现用于计算得分。
   2. 得分计算
      1. 采用6分制（1–6分）进行评分。若其无法从仰卧位站起，则评1分；若其可在借助家具支撑下从仰卧位站起，则评2分。
      2. 若其在仰卧位翻身，并需双手“攀爬”双腿才能站起，则评3分；若其在仰卧位翻身，仅需单手扶腿即可站起，则评4分。
      3. 若其侧身翻转，并使用一手或双手撑地但不扶腿完成站起，则评5分；若其无需翻身或用手扶腿即可站起，则评6分。

2. 定量肌肉磁共振成像

1. 使用3特斯拉扫描仪，配备36通道外周血管和脊柱线圈，对大腿进行包含所有肌肉（屈肌、伸肌和内收肌）的轴向MRI扫描。定位像及层面定位操作参照先前所述方法^11,17。
2. 采用三维（3D）梯度回波序列，设置两个不同的回波时间以实现同相位和反相位成像［30层，重复时间（TR）= 20 ms，回波时间1（TE1）= 2.45 ms，回波时间2（TE2）= 3.68 ms，翻转角 = 15°，采集时间 = 2分49秒］，并采用多对比自旋回波序列，包含14个回波时间，用于量化横向弛豫时间。设置视野为400 × 400 mm，矩阵为384 × 384，以实现1 mm的面内分辨率和3 mm的层厚。
3. 在MR图像上手动绘制感兴趣区域（ROI），覆盖每条腿的屈肌、伸肌和内收肌的整个肌肉区域。
4. 采用两点Dixon法，基于像素级脂肪分数f/(f + w)生成相对脂肪含量图，其中f表示脂肪图像，w表示水图像¹⁷。
5. 计算每个肌群的T2弛豫时间及平均脂肪分数。

结果

分析了47名门诊男性杜氏肌营养不良症（DMD）患者的基线数据（年龄6.5至10.8岁）。所有患者此前均参与了“L-瓜氨酸与二甲双胍治疗杜氏肌营养不良症”研究。患者招募自巴塞尔大学儿童医院以及瑞士、德国和奥地利的患者登记库。除1名拒绝参与扫描的患者外，其余患者均完成了全部大腿肌肉的磁共振成像（MRI）^13,17。MRI检查对临床状态和运动功能测试设盲。

统计分析使用 R Core Team (2017) 软件进行。采用皮尔逊积矩相关系数（r）估计关联性，使用斯皮尔曼等级相关系数（rs）进行分析。显著性水平设定为 0.05。

根据方案，对所有47例年龄在6.5至10.8岁之间（平均8.2岁，标准差（SD）1.1）的患者进...

讨论

在杜氏肌营养不良症（DMD）患者的临床试验中，已采用多种有前景的结局评估指标。MFM 是一种经过验证且可重复的功能性测试，通过32个步骤对关键运动功能进行详细评估⁴，而6分钟步行试验（6MWT）则可提供有关患者耐力的有用信息。

目前所有经过验证的测试均存在局限性，原因在于评估者之间和评估者内部的变异性，且均需要患者的配合以及检查者的专业技能。为了减少这些局限性，评估者严格遵守操作规程和推荐的检查材料至关重要。特别是在进行MFM测试时，必须考虑某些体位的具体定义。此外，每个测试项目的起始体位及其后续的各个单独步骤都必须严格遵循并清晰展示。应避免任何可能干扰测试表现的因素，例如穿着不舒适的衣物或使用易滑的检查材料。同样，在进行这些测试时，不应允许患者使用任何矫形装置。在完成6MWT时，测试前必须给予患者充足的休息时间。

MFM 具有许多优势，使其成为临床试验中的有用工具。其应用不仅限于成年患者，研究人员可借此独特机会从6岁起对儿童进行随访，并在多年内观察临床变化及治疗反应。该测试适用...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
理疗垫	-	-	不应打滑；也可使用宽大的检查台
缓冲垫	-	-	-
表格	-	-	高度可调；应允许患者在坐姿时前臂 resting，肘部屈曲90°°
椅子	-	-	高度可调（如有可能）；应使患者在坐位时双脚能触地，且髋关节和膝关节屈曲呈90°°
秒表	-	-	-
粘在纸板上的光盘或光盘只读存储器	-	-	-
10 枚硬币	-	-	尺寸：20 毫米宽，2 毫米厚（相当于 10 欧分硬币或同等大小）
铅笔	-	-	-
网球	-	-	-
A4 纸张或同等规格纸张	-	-	重量：70-80克
剪贴板	-	-	-
两个小型交通锥	-	-	-
胶带	-	-	用于标记箭头和停止
地板上标出的线条	-	-	2厘米宽，6米长
走廊	-	-	室内，直立，长达30米