Invest Radio：Na/K磁共振成像在评估骨骼肌组织运动中的应用

钾离子（K+）在细胞内的分布对骨骼肌细胞的静止膜电位有很大贡献，因此对其兴奋性至关重要。兴奋性由Na+/K+-ATP酶维持，该酶不断将3个钠（Na+）离子运出细胞、2个K+离子运入细胞。在运动过程中，Na+/K+-ATP酶的活性增加以恢复动作电位引起的变化后的平衡离子分布。然而在高刺激频率下，K+外流可超过离子泵的能力，导致细胞去极化，从而细胞兴奋性的丧失。

多项研究使用插入肌肉的离子选择性微电极、微透析、肌肉活检或放射性异物检测研究了运动中和运动后骨骼肌细胞中离子的变化。然而，23Na，特别是39K磁共振成像在体内的应用具有挑战性，因为Na+/K+的内在低磁共振信号是由低组织浓度引起的，而且与质子（1H）相比，Na+/K+的磁共振特性对成像价值不大。总的来说，与传统的1H MRI相比，23Na和39K MRI的相对信噪比只有大约0.02%和0.002%。尽管如此，Na MRI已经成功地应用于各种研究以评估骨骼肌组织中Na+浓度的变化。然而，到目前为止，39K MRI仅被用于研究静止的健康肌肉组织的K+浓度。

偏心收缩作为肌肉工作的一种特殊形式，在包括运动训练、物理医学和康复在内的多个领域获得了越来越多的关注。在运动员中使用偏心运动已被多项研究证明对预防运动损伤（如腿筋拉伤）意义重大，并且有强有力的证据支持其在康复方面的广泛应用。

近日，发表在Investigative Radiology杂志的一项研究探讨了使用39K磁共振成像对骨骼肌组织中的钾转移进行无创评估的可行性，并将其与用钠（23Na）MRI测量的表观组织钠浓度（aTSC）的相应变化进行了比较。

本项研究对14名健康受试者（7名女性，7名男性；25.0±2.8岁）接进行了39K和23Na MRIata7T MR以及1H MRIata 3T MR扫描。磁共振成像数据和血液样本在基线（t0）、进行偏心运动后直接（t1）和运动后48小时（t2）收集。在t0、t1和t2时，使用10厘米的疼痛视觉模拟量表（0，无痛；10，最痛）对自我报告的肌肉酸痛进行评估。在使用5个外部参考模型对测量的39K/23Na信号强度进行校正后，对aTPC/aTSC进行量化以消除部分体积和松弛效应。根据1H MRI数据确定水肿体积和1H T2弛豫时间。并根据肌酸激酶（CK）水平的增加，将参与者分为高（CKt2≥10-CKt0）和低CK（CKt2<10-CKt0）的对象。

与基线相比，运动后48小时血清CK和水肿体积明显增加( P < 0.001)。6名参与者在t2时血清CK水平相对于基线有较高的增加，而8名参与者的血清CK只有低到中等的增加。与基线（0±0；0±0）相比，所有参与者在休息时和爬楼梯时的肌肉酸痛都表现出了增加（0.4±0.7；1.4±1.2）和t2（1.6±1.4；4.8±1.9）。此外，在所有参与者的运动肌肉中，aTSC在t1时增加（高CK增加57%±24%，低CK对象增加73%±33%）。训练后48小时，血清CK高增长的受试者仍然显示出高度的aTSC增加（与t0相比增加79%±57%）。相反，低CK受试者的运动肌肉在t2时aTPC升高（与t0相比增加了19%±11%），其中aTSC已恢复到基线或以下。总的来说，ATSC和aTPC显示出相反的演变，ATSC的变化大约是aTPC的两倍。

图  低和高CK受试者在基线（t0）、运动后直接（t1）和训练后48小时（t2）的主要运动肌肉（GM和GL）的aTSC（A）、aTPC（B）、1H T2弛豫时间（C）和肌肉体积（D）。测量时间点之间的显着差异用星号标记

研究表明，7T的39K和23Na磁共振成像能够无创地评估运动引起的肌肉离子浓度变化。因此，39K和23Na MRI的结合将有助于临床更好地了解与肌肉疲劳有关的生理过程。
原文出处：

Lena V Gast,Laura-Marie Baier,Christian R Meixner,et al.MRI of Potassium and Sodium Enables Comprehensive Analysis of Ion Perturbations in Skeletal Muscle Tissue After Eccentric Exercise.DOI:10.1097/RLI.0000000000000931