南寧市轄區(qū)在職人員身體功能及身體素質(zhì)狀態(tài)對骨質(zhì)疏松風險的預警價值及數(shù)學模型建立

趙明明 孔祥怡 李 蓮 何 鵬 江知融 周 玲 唐北水 宋朝輝 胡才友 李爭鳴 李昌柳 陽初玉

(廣西壯族自治區(qū)江濱醫(yī)院心肺康復中心，廣西 南寧 530021)

目前我國骨質(zhì)疏松(OP)發(fā)病率高，據(jù)中國老年保健醫(yī)學研究會統(tǒng)計，我國OP人群已達一億多，50歲上人群OP發(fā)病率達30%以上，我國每年用于OP治療的專項費用高達100多億。目前我國普通民眾對骨質(zhì)健康知識了解甚少，常規(guī)醫(yī)療體檢沒有完全覆蓋骨質(zhì)健康方面的檢查，導致大部分存在骨質(zhì)異常人群錯失最佳干預時機〔1，2〕。Gullberg 等〔3〕指出 OP 將是未來亞洲社會的一大負擔，預測到 2050 年約有450萬例髖部骨折患者，其中一半會發(fā)生在亞洲。

現(xiàn)已有實驗室檢查、影像學檢查等多種方式協(xié)助OP的診斷，例如OP相關激素、骨轉(zhuǎn)換標志物、骨密度(BMD)測定等。目前WHO指南推薦BMD檢測作為診斷及評估病情的指標〔4〕。BMD檢測方法大致分為6種:①雙能X線吸收法(DXA);②定量超聲(QUS)測定法；③磁共振成像(MRI)波譜成像(MRS)法；④單能雙能定量CT；⑤顯微CT(Micro-CT)；⑥正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(PET-CT)。其中QUS 是90 年代末建立的一種診斷OP的新技術(shù)。QUS 根據(jù)超聲波在骨組織中傳導時受骨量的影響這一原理，通過檢測超聲波在組織中傳導速度(SOS)的變化和振幅衰減(BUA) 可以同時反映BMD和骨的微結(jié)構(gòu)、脆性及幾何形態(tài)。主要用于跟骨、橈骨、脛骨、指骨等外周骨的測量〔5〕，研究表明，跟骨QUS對骨折風險的評價更高〔6〕。由于 QUS 便攜、成本低、操作方便、檢查快速，無創(chuàng)傷無輻射，能用于大量人群篩查。本研究探討南寧市轄區(qū)在職工作人群身體功能參數(shù)及身體素質(zhì)參數(shù)與OP風險參數(shù)之間的關系，建立OP風險預測模型。

1 材料和方法

1.1研究對象 該項研究共納入7 082人，所有數(shù)據(jù)檢測于2016年11月完成。最終保留有效樣本例數(shù)為5 668人，其中男2 984人，女2 684人。入選標準：①均來自于廣西壯族自治區(qū)34個市轄區(qū)內(nèi)政府機關單位、事業(yè)單位及國有企業(yè)單位、私人企業(yè)單位的在職工作人員。②研究對象在單位所在地居住年限大于3年。③年齡20～65歲。④既往身體健康，無傷殘病史。排除標準：①伴有嚴重心臟病、肺部疾病、肝腎疾病、骨關節(jié)等疾病不能參與者。②懷孕婦女。③腫瘤。④每年累計出差3個月以上及掛職者。⑤拒絕參與該項目者。

1.2研究方法 選取部分身體功能和身體素質(zhì)指標進行觀察，包括收縮壓(SBP)，肺活量(VC)，臺階試驗(HST)的成人臺階指數(shù)(HSTI)，成人坐位體前屈(BAIS)，握力(HGS)，成年人縱跳(VJHT)，成年人閉眼單腳站立(TSEC)，成年人俯臥撐(PU)，成年人選擇反應時(CRT)及體質(zhì)蛋白率(BCP)。檢測方案按照《2003國民體質(zhì)檢測標準手冊》要求進行，具體檢測內(nèi)容按照國家體育總局規(guī)定的成人體質(zhì)測定參數(shù)體系進行。采用韓國OsteoSys有限公司生產(chǎn)的Sonost2000定量超聲檢測儀，檢測研究對象跟骨BMD。檢測在溫度20～27℃，濕度40%～60%環(huán)境中進行。檢測受檢者雙側(cè)足跟，最終數(shù)據(jù)采用BMD值較低的數(shù)值。檢測中注意：①儀器準備：每次開機或重新啟動前，應用骨膜進行BMD儀檢測校準。②核對受檢者信息無誤并準確錄入檢測系統(tǒng)。③告知受檢者檢測過程及注意事項后方進行檢測。④檢測完畢后清潔儀器并保存受檢者數(shù)據(jù)。⑤及時清潔檢測儀，避免液體流入儀器內(nèi)部，降低機器及人為誤差。

1.3診斷標準 骨量減少及OP的風險診斷應用國際臨床骨密度學會(ISCD)對BMD測量的共識推薦，所有種族女性檢測的T值(T-score)使用非種族校準的正常白人女性數(shù)據(jù)庫；所有種族男性T值使用非種族校準的正常白人男性數(shù)據(jù)庫〔7〕。其中絕經(jīng)后的女性應用WHO標準，即以T值評價骨質(zhì)變化：T值>-1為骨量正常；-2.5

1.4統(tǒng)計學分析 應用SPSS21.0軟件進行統(tǒng)計學分析，非正態(tài)分布資料以中位數(shù)(P25，P75)、計數(shù)資料及分類變量以頻數(shù)、率來表示。數(shù)值型資料均進行方差齊性檢驗，滿足方差齊性三組及以上均數(shù)比較采用one-way ANOVA，滿足雙變量正態(tài)采用Pearson相關分析，不滿足采用Spearman相關分析。數(shù)學模型的建立采用Forward Logistic Regression方法。采用Omnibus Tests對模型進行整體檢驗。

2 結(jié) 果

2.1不同民族、性別、職業(yè)工作強度間OP參數(shù)比較 受檢人群中骨量正常者占75.89%，其中女性77.86%，男性74.12%，骨量下降者占24.11%，其中女性22.14%、男性25.87%。不同性別、民族間OP參數(shù)差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。不同職業(yè)工作強度人群T值、Z值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 OP參數(shù)民族、工作強度、性別差異

2.2OP參數(shù)與體質(zhì)體適能參數(shù)相關性 T值與VC、HSTI、BAIS、HGS、VJHT、TSEC、PU均呈顯著正相關(P<0.05,P<0.01)；與SBP、BMI、CRT及BCP呈顯著負相關(P<0.05,P<0.01)。Z值與SBP、BMI、CRT及BCP呈顯著負相關(P<0.05,P<0.01);與VC、HSTI、HGS、VJHT、TSEC均呈顯著正相關(P<0.05,P<0.01)，與BAIS、PU無相關關系。BMD與VC、HSTI、HGS、VJHT和TSEC、PU呈顯著正相關，與BMI、CRT、BCP呈顯著負相關(P<0.01)，見表2。

表2 OP參數(shù)與體質(zhì)體適能參數(shù)相關性

2.3OP風險模型參數(shù)估計及多因素分析 如表3所示，校正性別、年齡、民族、職業(yè)勞動強度后，最后入選模型且有統(tǒng)計學意義的變量為：SBP、VC、HSTI、BAIS、HGS、VJHT、TSEC、PU、CRT、BCP。其中SBP、CRT、BCP為保護因素，其余為危險因素。入選變量中除BCP 外均為體質(zhì)檢測中身體功能參數(shù)和身體素質(zhì)參數(shù)。所有參數(shù)中最佳預測指標為CRT，在該受檢人群中CRT可作為骨量狀態(tài)異常的獨立預測因素，CRT每增高1 s，骨量狀態(tài)異常風險變?yōu)樵瓉淼?.182(0.098～0.338)倍，等同于CRT實測值越高，出現(xiàn)骨量狀態(tài)異常的風險越小。

表3 OP風險模型參數(shù)估計及多因素檢驗

2.4OP風險預警價值的ROC曲線 根據(jù)ROC曲線評價模型預測OP風險效果，AUC為0.880(95%CI：0.856～0.905)，P<0.01，模型的預測價值好。見圖1。

預測概率公式為：Pro=e(-0.27SBP+0.001VC+0.092HSTI+0.128BAIS+0.089HGS+0.060VJHT+0.088TSEC+0.118PU-1.708CRT-0.088BCP-5.761)/1+e(-0.27SBP+0.001VC+0.092HSTI+0.128BAIS+0.089HGS+0.060VJHT+0.088TSEC+0.118PU-1.708CRT-0.008BCP-5.761)。對模型進行擬合優(yōu)度檢驗,模型的預測結(jié)果與實際值的差異沒有統(tǒng)計學意義(df=8,χ2=12.184，P=0.143)，模型擬合優(yōu)度好。模型預測概率的最佳截斷點為0.723，即當模型的預測概率小于0.723時，骨量較少，大于0.723時，骨量正常。模型判斷骨量減少的靈敏度為79.90%，特異度為82.62%。

圖1 體適能對OP風險預警價值的ROC曲線

3 討 論

OP以低骨量和骨結(jié)構(gòu)破壞為主要特點，骨質(zhì)減少和OP早期常無明顯癥狀，隨病情發(fā)展出現(xiàn)骨痛、骨骼變形，逐漸出現(xiàn)骨脆性增加，極易導致骨折〔9,10〕。OP發(fā)病的危險因素很多，其中包括很多如年齡、遺傳性疾病和遺傳性內(nèi)分泌疾病等無法改變的危險因素〔11〕。

在降低OP發(fā)病風險的預防因素中，運動是降低OP發(fā)病率的最有效手段。運動對身體能量代謝、增加肌肉量及骨量均有積極作用〔12，13〕。目前有諸多基礎研究從分子生物學角度對運動治療OP的病理生理機制進行了進一步的研究，均證實了運動對骨質(zhì)健康的正性作用〔8,14,15〕。目前骨質(zhì)健康與肺功能的研究多集中在已確診OP患者的肺功能與骨質(zhì)變化方面，研究大多數(shù)認為OP患者均會出現(xiàn)肺功能的下降，原因與OP導致脊柱變形、胸腔容積變化有關，伴有肺功能下降的OP患者更容易發(fā)生脆性骨折〔16,17〕。本研究中OP風險檢測參數(shù)與VC之間均有明顯相關關系，考慮不僅是在OP患者，即使骨質(zhì)健康的正常人骨質(zhì)狀態(tài)亦與肺功能相關。

Wainstein等〔18〕研究證實心肺適能與男性股骨頸BMD之間呈明顯相關關系。其中，定期中等強度及高強度體力活動可能會緩解與年齡有關的BMD下降，然而，是否是這種改善優(yōu)勢降低了健康男性OP骨折發(fā)生率仍需要進一步研究證實。本研究中OP風險參數(shù)與心肺適能指標HSTI之間存在明顯相關關系，支持該研究〔18〕結(jié)果。

目前國際研究大多集中在OP增加跌倒風險方面，或在提高肌肉力量改善OP患者的動態(tài)平衡方面，亦有通過對OP患者進行本體感覺訓練改善平衡功能預防跌倒方面的研究〔19,20〕，但在平衡能力預測骨質(zhì)狀態(tài)方面的研究未見報道。

CRT是人體神經(jīng)系統(tǒng)對外界信號刺激做出正確反應的時間，為神經(jīng)反射弧的評價指標，CRT值越小說明機體對外界信號刺激的正確反應能力越好。本研究中CRT與OP參數(shù)呈明顯負相關，其OP參數(shù)相關關系不除外是血管硬化與OP共病的警示指標。

人們普遍認為肥胖與許多慢性代謝性疾病如代謝綜合征、糖尿病、血脂異常等疾病相關，這些疾病會影響骨骼健康，但目前尚沒有實驗證明肥胖及其綜合征可以直接導致骨骼損傷。國際上針對BMI與BMD、骨強度及骨折發(fā)病率關系的觀點具有很大爭議〔21～23〕。在針對兒童、青少年的研究中發(fā)現(xiàn)，肥胖者較偏瘦者BMD低。雖然肥胖兒童和青少年發(fā)生骨折發(fā)病率高不能用BMI和BMD解釋，骨折率升高的原因可能與肥胖者跌倒瞬間四肢承受的力過高導致骨折有關〔24〕。針對絕經(jīng)期婦女的研究報道，軀干脂肪與骨小梁體積和骨形成率呈負相關。另外有研究表明BMI和BMD呈線性相關，但是因BMD增加帶來的益處不能彌補跌倒時對骨骼沖擊力增大帶來的危害〔25,26〕。針對男性的研究中，在年齡大于65歲人群中，BMI與骨質(zhì)健康及相關骨折發(fā)生率之間有顯著差異，與體型偏瘦者相比，肥胖和超重的個體脊柱和髖部骨折發(fā)生率顯著降低，差異具有統(tǒng)計學意義；同時肥胖男性較非肥胖者腰及前臂骨折發(fā)生率明顯減少；但是在肥胖和超重人群多發(fā)性肋骨骨折的發(fā)生風險與BMI呈正比〔27〕。另外一項橫斷面研究對3 076例男性進行BMI和髖關節(jié)高分辨率CT結(jié)果進行研究，其中QCT掃描者672例，結(jié)果顯示骨強度和髖關節(jié)力量在肥胖男性中更明顯，但是盡管肥胖男性骨質(zhì)更好，同時也有較高的沖擊力強度比，理論上的骨折風險仍是增加的〔28〕。

身體成分中非脂肪含量與T值有相關關系，且女性相關系數(shù)更大〔29〕；瘦體重(LBW)有利于預防OP的發(fā)生〔30〕。本研究發(fā)現(xiàn)OP參數(shù)與身體能力、身體素質(zhì)參數(shù)間有相關關系，在身體成分分析與OP參數(shù)相關關系研究中，身體成分參數(shù)亦與動脈硬化風險參數(shù)T值、Z值、BMD均有非常顯著的相關關系。故探索OP風險模型時納入檢測中所有存在相關關系參數(shù)作為變量進行逐一篩選，保留最顯著變量參與形成方程。

BCP在OP風險模型中體現(xiàn)為保護因素，身體成分分析中BCP含量越高骨質(zhì)異常風險越低，該結(jié)論與國際上針對身體成分與OP相關研究〔31〕結(jié)果一致。但BCP在多因素檢驗中對骨量狀態(tài)的預測效果不及其他身體功能和身體素質(zhì)參數(shù)。本研究結(jié)果證明體質(zhì)檢測中機體功能參數(shù)和身體素質(zhì)參數(shù)可對骨量狀態(tài)進行有效預測。本研究中OP風險預測模型證明了入選模型的身體功能參數(shù)、身體素質(zhì)參數(shù)及身體成分參數(shù)為納入因子的多因素模型預測價值較好，實現(xiàn)了體質(zhì)檢測對OP風險的預測作用。

本研究不足之處及未來研究方向：①骨質(zhì)狀態(tài)與肺功能關系的相互作用機制需深入研究；②TSEC作為骨質(zhì)狀態(tài)的保護性因素，進一步對平衡能力在骨質(zhì)狀態(tài)的預測及評價方面進行探討；③對CRT與OP關系進行深入研究；④目前國際上尚未發(fā)現(xiàn)將CRT作為非保護因素對骨質(zhì)狀態(tài)進行預測。