中老年人腹主動脈鈣化與腰椎骨密度的相關性研究

劉紅敏 程曉光 王玲 杜霞 焦俊*

1．貴州醫科大學第一附屬醫院放射科，貴州 貴陽550004

2．北京積水潭醫院放射科，北京100035

隨著人口老齡化，動脈粥樣硬化和骨質疏松癥是導致嚴重發病率和死亡率的常見疾病，越來越受到世界范圍內的廣泛關注。骨質疏松癥是一種骨骼疾病，其特征是骨密度降低，骨微結構破壞，骨折幾率增加。動脈粥樣硬化的特點是鈣化斑塊沉積于血管床，動脈鈣化是其終末階段，也是亞臨床心血管疾病的一個標志物和繼發的與心血管相關的發病率和死亡率的預測指標［1］。在基礎和臨床研究中已有學者提示骨質疏松和動脈粥樣硬化具有共同的發病機制。研究表明血管鈣化是類似于骨礦化的一個調節過程，心血管鈣化與骨代謝在分子機制方面存在潛在的聯系，包括在骨和動脈粥樣斑塊中表達的蛋白質(基質蛋白，骨橋蛋白)以及調節骨和血管代謝物的細胞因子［骨保護素，骨形態發生蛋白(主要是BMP －2)，白介素-6 或腫瘤壞死因子-α］［2］。盡管有證據表明在校正年齡和兩者其他共同的臨床危險因素后，心血管鈣化與BMD呈負相關關系［3］，但目前國內外學者主要研究慢性腎臟病患者人群或絕經后女性的動脈鈣化與骨密度之間的關系［4-6］，且并未得出一致的結論。既往研究多為雙能X線吸收法(dual energy X-ray absorptiometry，DXA)測量的骨密度(bone mineral density，BMD)與腹主動脈鈣化(abdominal aortic calcification，AAC)的關系，而 DXA在測量腰椎骨密度時可能將動脈鈣化測量為骨密度，這會一定程度影響BMD和動脈鈣化關系的探討。而本研究人群為中老年健康志愿者，且采用定量 CT(quantitative computed tomography，QCT)測量腰椎三維松質骨骨密度，同時應用Image J軟件測量腹主動脈鈣化面積比，探討骨質疏松、腹主動脈鈣化發生的特點、規律及其之間的相關關系。

1 材料和方法

1.1 一般資料

納入標準:①年齡40～80歲的身體、精神和社會等方面均處于良好狀態者;②具有北京戶籍或北京市常住人口(居住年限≥5年)。排除標準:①先天性或腫瘤、結核所致的脊柱或膝關節損傷;②有過嚴重頸椎、腰椎或膝關節外傷史或頸椎、腰椎、膝關節手術史;③因伴有高血壓、心肌缺血、腦出血等其他嚴重合并癥或懷孕的婦女而不能配合研究者;④體內安裝心臟起搏器、心臟支架、骨釘、女性子宮腔內放有金屬材料節育環者［7］。經過倫理委員會批準，所有募集者在參與前均簽署知情同意書，現只對這些募集者的CT圖像數據進行分析。

1.2 方法

1.2.1 定量CT掃描:QCT掃描設備為Toshiba Aquilion 80排CT，掃描技術參數為120kV，125mAs，掃描視野(scan field of view，SFOV)500 mm，床高120 cm，螺距1.0 mm。受檢者仰臥于檢查床，QCT體模墊于腰部下方，雙手抱頭，采用吸氣后屏氣呼吸控制，掃描范圍從T12至S1椎體水平。將原始圖像傳至圖像后處理工作站，采用Mindways QCT pro軟件測量骨密度，在重建的3個平面圖像上以L1-3椎體中心層面選擇感興趣區，測量時避開骨皮質及椎體后中央靜脈溝。最后取L1-3椎體骨密度的平均值作為本研究的研究數據。

1.2.2 腹主動脈鈣化的測量方法:診斷醫師采用Image J軟件測量T12-L4水平之間的椎間盤及椎體中心層面等共計8個層面的腹主動脈鈣化面積比:例如，T12/L1椎間盤層面鈣化面積比的測量，首先勾畫腹主動脈的面積，其次將CT閾值下限調整為130HU，最后將自動生成腹主動脈鈣化部分與整個腹主動脈面積比，以此類推，最后取其8個層面鈣化面積比之和作為本研究的研究數據。如圖1、2。

圖1 手動圈定腹主動脈并測量面積Fig．1 Measurement of abdominal aortic area

1.3 統計學處理

采用SPSS19.0統計軟件進行數據分析。計量資料以均數±標準差表示，兩組樣本均數比較采用獨立樣本T檢驗;對有統計學差異的指標分別與BMD及AAC進行Pearson相關分析;采用偏相關分析腰椎BMD與AAC的相關性。

圖2 自動測量腹主動脈鈣化面積比Fig．2 Measurement abdominal aortic calcification area ratio

2 結果

2.1 腹主動脈鈣化患病率的人群特點

納入對象中男性230名，其中105人有腹主動脈鈣化。AAC患病率約45.65%。AAC組與無AAC組的年齡、身高、體重指數(body mass index，BMI)與BMD的差異有統計學意義(P＜0.05);女性363名，其中103人有腹主動脈鈣化，AAC患病率約28.37%，AAC組與無AAC組的年齡、身高、BMI及BMD的差異有統計學意義(P＜0.05)。如表 1、2。

表1 男性腹主動脈鈣化患病率特點Table 1 Characteristics of men by the presence of abdominal aortic calcification

表2 女性腹主動脈鈣化患病率特點Table 2 Characteristics of women by presence of abdominal aortic calcification

2.2 腰椎BMD、AAC與體質參數的相關性

腰椎BMD與年齡呈負相關(r=－0.670，P＜0.05)，男性BMD與年齡呈負相關(r=－0.49，P＜0.05)，女性BMD也與年齡呈負相關(r=－0.73，P＜0.05)，男女性BMD與BMI均無明顯相關性(r=0.02，r=0.01，P均＞0.05);男女AAC與年齡呈正相關(r=0.39，r=0.42，P均＜0.05)，男女AAC與BMI均無明顯相關性(r=－0.03，r=－0.03，P均 ＞0.05);男性 BMD與 AAC無明顯相關性(r=－0.14，P=0.15)，女性BMD與AAC呈負相關(r= －0.32，P ＜0.05)。如表3。

表3 男、女性vBMD及AAC分別與體質參數的相關性Table 3 The Correlation between vBMD，AAC and physical parameters in males and females

2.3 控制年齡因素

采用偏相關分析男性、女性AAC與腰椎BMD的相關性，結果顯示男女AAC與腰椎BMD均無明顯相關性(r=0.06，r= －0.03，P ＞0.05)。

3 討論

眾所周知，血管壁鈣化主要是由與骨代謝相似的細胞機制參與的主動調節過程。低BMD除了與心血管事件相關，還與心血管疾病的替代標志物(血管鈣化)有關。血管鈣化和骨質疏松癥是兩種常見的與年齡相關的過程。無創性檢出、定量評估動脈粥樣硬化可以有效識別高風險個體，從而采用相應的措施預防心血管疾病和評估延緩鈣化治療的效果。QCT測量腰椎椎體骨密度可以有效評估骨量減少情況，應用相關臨床藥物可以有效延緩骨量減少速度并預防嚴重的椎體骨折，從而減輕疾病給患者帶來的痛苦和減少經濟負擔。

在這一以男性和女性為人群基礎的大樣本研究中，我們用CT圖像來測量腰椎BMD及腹主動脈鈣化面積比，我們發現:①男女AAC的患病率分別約為45.65%，28.37%。②與無AAC組比較，AAC患者年齡更大，BMD更低(P＜0.05)。③腰椎BMD、AAC均僅與年齡顯著相關。④未校正年齡時，男性BMD與AAC無明顯相關性，女性BMD則與AAC呈負相關，但校正年齡后兩者并無明顯相關，表明這一相關性依賴于年齡。

目前已有很多相似的文章研究中老年人不同種族背景下主動脈鈣化的患病率［8-10］。在這些研究中的AAC患病率一般為60% ～70%，無種族的顯著差異。而本研究AAC患病率均低于國外，并且女性患病率更低，出現這一結果差異的原因需要進一步研究。老年人兩大常見疾病為心血管疾病和骨質疏松，兩者的患病率均隨著年齡的增長而增加，近年來的研究證據表明共同的危險因素(運動、吸煙、雌激素缺乏、慢性炎癥、維生素D缺乏)及發病機制支持血管鈣化和骨生物學存在直接關系［11］。BMD與BMI的關系存在較大爭議，張曉東等［12］采用 QCT測量男性、女性BMD，提示男、女性BMI與BMD均無相關性;Siao-pin Simon等［13］采用 DXA 測量BMD，認為絕經后女性BMD與BMI呈正相關。本研究結果與前者一致，導致結果差異的原因可能是兩種BMD測量方法(DXA和QCT)本身的特點決定的，從而得出應用QCT測量BMD受身高、體重的影響更小，測量結果更精確。

目前國內基于包括男性和女性大樣本量并采用CT評估骨密度和AAC研究其相關性的文章報道較少，我們的研究結果與國外的基本一致［14-17］。與我們的研究結果一致的是，Rochester流行病學項目［14］和 Amish 的一項研究［15］，兩者均報道了男女松質BMD與AAC均無顯著相關性。Aoyagi等［16］應用腰椎側位X線片研究了在夏威夷居住的524名日裔美國女性BMD與AAC的關系，雖然未經校正的BMD在所有女性中顯著降低，校正年齡后，有無AAC的兩組女性其BMD與AAC兩者間差異不再存在。同樣，Flipon等［17］對骨質疏松流行病學隊列(the epidemiology of osteoporosis，EPIDOS)的 667名門診老年女性的研究并未發現主動脈鈣化積分與BMD之間有任何相關性。與此相反，動脈粥樣硬化的多種族研究(themulti-ethnicstudyof atherosclerosis，MESA)得出男女松質vBMD與AAC均呈負相關［18］。基于女性患者的研究中，包括全國婦女健康研究(study of women’s health across the nation，SWAN)也發現松質 BMD越低者發生 AAC的幾率越高［19］。王瑋琪等［20］發現老年患者骨量丟失與腹主動脈鈣化嚴重程度呈正相關，患者的腹主動脈鈣化評分越高骨量丟失越嚴重;隨著年齡增長，骨量丟失及腹主動脈鈣化程度均會加重。研究結果之間存在差異的原因并不十分明確，可能以下原因在某種程度上解釋結果的差異:各項研究參與者人群特點不同，包括樣本量不同、地域、種族、飲食差異等;圖像成像方式不同，測量BMD可采用DXA和QCT，評估主動脈鈣化有DXA半定量積分分析法，鈣化積分法等;以及其他一些因素的差異。例如，Amish研究采用電子束CT評估鈣化積分和DXA評估面積骨密度;多個學者采用DXA測量BMD，應用半定量積分分析鈣化嚴重程度［16，17，20］;另外的學者采用QCT測量BMD與鈣化積分評估腹主動脈鈣化［14，17-19］，以上學者測量數據方法大部分采用 DXA法，與采用CT研究結果大相徑庭。

我們的研究有以下幾個優點。首先，我們用CT圖像測量鈣化和BMD，測量BMD時受身高、體重及增生骨贅的影響較小，也避免將血管鈣化測量為BMD。其次，我們控制了重要的混雜因素，包括骨質疏松和心血管疾病的危險因素，使用十分標準和嚴謹的數據采集方式。最后，我們的研究樣本量大，包括男性和女性人群，所有參與者均來自同一地區，這使得我們能夠給相似的人群推廣研究結果。本研究的局限性是觀察設計。第一，另外一些不可控的混雜因素可能會影響研究結果并且不能可靠的推斷BMD與AAC的因果關系。第二，本研究對象主要是中國人群，因此，我們的研究結果可能不直接適用于其他種族人群。最后，本研究僅研究了松質BMD，未對皮質BMD做進一步研究，需要進一步研究皮質骨與AAC的關系。

綜上所述，我們進一步證實了AAC與BMD之間的年齡依賴關系。在校正年齡后，在相對健康的整體樣本研究中，并未得出兩者具有顯著相關性，因此我們需要進一步研究闡明血管鈣化與骨結構之間可能存在的共同的病理生理機制以及皮質骨與血管鈣化的關系。