絕經后女性腰椎CT椎旁肌肉特征與骨密度的相關性研究

孟雪瑩 黃偉剛 宋亭

摘要：目的：研究絕經后女性常規腰椎CT中椎旁肌肉特征和腰椎骨密度的相關性。方法：研究120名絕經后女性患者，年齡 59-96歲，平均（70.7±8.1）歲，接受常規腰椎CT檢查。根據是否存在腰椎骨質疏松性骨折，將其分為骨折組和對照組（年齡匹配）。雙能X線骨密度儀（DXA）測量患者骨密度（總T-score值），同時常規腰椎CT測量同一患者L2和L4/5水平腰大肌和豎脊肌的橫截面積（Cross sectional area，CSA）、腰大肌/豎脊肌CSA比值，分別做配對t檢驗分析。以年齡作為控制變量，計算120名患者的總T-score值與L2和L4/5水平的腰大肌CSA、豎脊肌CSA以及腰大肌/豎脊肌CSA比值的相關性。結果：骨折組患者的骨密度（總T-score值）明顯低于對照組患者（P<0.01）。以年齡為控制變量，偏相關分析顯示120名患者在L4/5水平的骨密度（總T-score值）和腰大肌/豎脊肌CSA比值之間存在顯著相關性（r=0.21，P=0.03）。結論：絕經后女性患者的腰椎椎旁肌肉特征可以在常規腰椎CT中評估，無需額外投入成本。在L4/5水平椎旁肌肉特征和腰椎骨密度之間存在相關性。當下段腰椎的腰大肌/豎脊肌CSA比值過低時，提示患者骨質疏松癥可能。

關鍵詞：腰椎;CT;骨密度;骨質疏松癥;椎旁肌肉

中圖分類號：R445.3文獻標識碼：BDOI：10？郾3969/j.issn.1001-0270.2021.06.12

Abstract： Objective： to study the correlation between the characteristics of paravertebral muscles and lumbar bone mineral density in postmenopausal women. Methods： 120 postmenopausal women，59-96 years old， average （70.7±8.1） years old， were examined by conventional lumbar CT， according to whether there is osteoporosis fracture of lumbar spine， they were divided into fracture group and control group （age matching）. The bone density （total T-score） of patients was measured by DXA. The cross sectional area（CSA） and CSA ratio of the major and vertical muscles of the same patient were measured by conventional lumbar CT， and paired t-test was performed. The correlation between the total T-score value of 120 patients and the ratio of CSA of lumbosamus muscle， spinal muscle CSA and lumbosamus muscle/spinal muscle CSA at L2 and l4/5 levels was calculated with age as control variable. Results： The bone mineral density （T-score） of the fracture group was significantly lower than that of the control group （P<0.01）. With age as the control variable， partial correlation analysis showed that there was a significant correlation between L4/5 bone mineral density （total T-score） and psoas major/erector spinae CSA ratio in all 120 patients （r=0.21， P=0.03）. Conclusions： The characteristics of lumbar paravertebral muscles in postmenopausal women can be evaluated by conventional lumbar CT without additional cost. At L4/5 level， there was a correlation between paravertebral muscle characteristics and lumbar BMD. When the CSA ratio of psoas major/erector spinae is too low in the lower lumbar spine， it suggests that osteoporosis may occur.

Key Words： lumbar spine; CT; BMD; osteoporosis; paravertebral muscles

椎旁肌肉在空間和功能上都與脊柱密切相關，椎旁肌肉對維持脊柱的平衡、穩定和活動能力至關重要[1]。所以，評估椎旁肌肉特征和脊柱之間的聯系越來越重要。目前，腰椎CT是絕經后女性常規檢查的一線成像方法。這為從常規腰椎CT檢查中獲得椎旁肌肉特征和腰椎的定量信息提供了機會[2]。已經有文獻證明，腰椎CT檢查可以用于腰椎的機會性骨密度測量，具有很高的一致性和有效性[3]。然而，關于研究椎旁肌肉特征和骨密度之間關系的文獻不多。在此背景下，本研究的目的是在沒有額外投入成本的情況下，研究常規腰椎CT中椎旁肌肉的特征和腰椎骨密度的相關性，以更好地通過CT檢查了解骨質疏松癥。

1 材料與方法

1.1 研究對象

研究2018年1月至2018年12月在廣州市荔灣中心醫院就診的120名絕經后女性患者，年齡為59-96歲，平均（70.7±8.1）歲。根據患者臨床病史明確診斷為絕經期，在入院1個月內均接受腰椎CT和DXA檢測。根據壓縮性骨折診斷標準，通過篩選前、中、后椎體高度降低的跡象并檢查椎體輪廓，在CT成像矢狀重建中確定患者的椎體骨折狀態，用影像數據評估是否存在椎體骨折以及椎體骨折的數量[4]。在可行的情況下，除了CT之外，還考慮了DXA和/或MRI，以支持椎體骨折狀態的評估。考慮年齡作為匹配標準，將椎體骨折患者與無骨折患者進行匹配。總體而言，本研究包括120名絕經后女性患者，60名骨折患者被分配到骨折組，60名無骨折患者被分配到對照組分別為（71.3±9.3歲、70.1±8.8歲）。

1.2 排除標準

①患有容易擾亂骨質代謝的疾病，如腎性骨營養不良、甲旁亢等;②患有病理性骨質病變，如骨轉移、原發性骨腫瘤等;③曾有病理性骨折;④患有血液系統疾病;⑤與脊柱或髖部水平的平衡失調和/或形態不對稱相關的身體狀況，如脊柱側凸、晚期髖關節病等。

1.3 CT掃描儀器及參數

腰椎螺旋CT常規掃描：采用東芝16排螺旋CT常規掃描L2至S1椎體。患者進行腰椎CT檢查，患者采取仰臥位掃描，范圍從L2至S1椎體。參數：管電壓100kVp，管電流110mAs，螺距1.35，在所有患者中，以1.0mm層面厚度重建軸位和矢狀位。

1.4 骨密度的測量：DXA檢查方法

DXA檢查：本研究應用法國MEDILINK數字成像骨密度儀MEDIX-DR來進行，檢測絕經后女性患者L1-L4椎體的總T-score值，代表每位患者的骨密度情況。

1.5 肌肉劃分和橫截面積

對于椎旁肌肉組織的劃分，使用腰椎CT的軸位（見圖1）。本研究選取垂直L2椎體的上下經線中點水平和平行L4/5的椎間盤水平分別作為腰椎上段和腰椎下段測量椎旁肌肉CSA的感興趣區（Regions of interest，ROI）。在骨折組和對照組的患者中，手動放置多邊形ROIs，以分別在垂直L2椎體的上下經線中點水平和平行L4/5的椎間盤水平上描繪左右兩側腰大肌和左右兩側豎脊肌的輪廓。每個感興趣區域描繪了椎旁肌肉的輪廓，但不包括皮下脂肪以及肌肉脂肪界面（見圖1）。

圖1 骨折組L3椎體骨折患者，女，62歲，主訴：跌倒致腰部疼痛，活動受限3小時。椎旁肌肉組織分割示意圖顯示（b）L2水平和（c）L4/5水平的軸位圖中感興趣的多邊形區域（白圈）相對于腰椎（a）矢狀位的位置（白線）。ROIs在圖（b）、圖（c）中包含右側腰大肌（1）、左側腰大肌（2）、右側豎脊肌（3）和左側豎脊肌（4）。圖（b）L2水平軸位圖示右側腰大肌（1）CSA為481.0mm2，左側腰大肌（2）CSA為406.6mm2，右側豎脊肌（3）CSA為1 526.2mm2，左側豎脊肌（4）CSA為1 738.4mm2;圖（c）L4/5水平軸位圖示右側腰大肌（1）CSA為1 103.3mm2，左側腰大肌（2）CSA為839.4mm2，右側豎脊肌（3）CSA為1 453.1mm2，左側豎脊肌（4）CSA為1 467.3mm2;圖（d）DXA總T-score值圖示，總T-score值為-3.5。

參考朱康等（2014）[5]的研究報道，分別為每個患者L2和L4/5水平的左右兩側豎脊肌和左右兩側腰大肌ROIs記錄CSA數據，并測量計算以下數據的均值、標準差，腰大肌CSA L2=L2水平（左側腰大肌CSA+右側腰大肌CSA）/2;腰大肌CSA L4/5=L4/5水平（左側腰大肌CSA+右側腰大肌CSA）/2;豎脊肌CSA L2=L2水平（左側豎脊肌CSA+右側豎脊肌CSA）/2;豎脊肌CSA L4/5=L4/5水平（左側豎脊肌CSA+右側豎脊肌CSA）/2;L2水平CSA比值=腰大肌CSA L2/豎脊肌CSA L2;L4/5水平CSA比值=腰大肌CSA L4/5÷豎脊肌CSA L4/5。

1.6 統計學方法

采用SPSS 17.0統計學軟件處理數據。所有試驗的顯著性水平設定為P<0.05。在骨折組和對照組中，分別計算患者年齡、腰椎體骨密度值以及椎旁肌肉組織CSA的統計數據，數據均為正態分布，用均數±標準差表示。分析以下參數：年齡、骨密度、L2和L4/5水平的腰大肌和豎脊肌CSA以及L2和L4/5水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值，在骨折組患者和對照組患者之間進行配對t檢驗。此外，使用年齡作為控制變量，計算所有120名患者的總T-score值與L2和L4/5水平的腰大肌CSA、豎脊肌CSA以及腰大肌/豎脊肌CSA比值的相關性，以評估不同腰椎節段水平椎旁肌肉特征和腰椎骨密度之間的關系。

2 結果

2.1 骨折組與對照組的比較

骨折組患者的骨密度總T-score值明顯低于對照組患者（-4.23±0.47對-1.53±0.63，P<0.01，表1）。在骨折組患者和對照組患者之間進行配對t檢驗，腰大肌和豎脊肌CSA沒有顯著的相關性（P>0.05，表1）。

表1對骨折組（n=60）和對照組（n=60）患者之間的值進行配對t檢驗分析得出P值。兩組除了在骨密度（總T-score值/分）中有統計學顯著性差異以外，其余方面均無統計學差異。

2.2 骨密度、CSA比值之間的關系

以年齡作為控制變量的偏相關分析，觀察到所有120名患者在L4/5水平的骨密度（總T-score值）和腰大肌/豎脊肌CSA比值之間具有統計學顯著相關性（P<0.05，相關系數為0.21，表2），表明CSA比值越高，總T-score值越高;CSA比值越低，總T-score值越低。相比之下，在L2水平，骨密度總T-score值和腰大肌/豎脊肌CSA比值沒有顯示出統計學上顯著的相關性（P>0.05，表2）。在L2和L4/5水平，骨密度總T-score值和腰大肌CSA、豎脊肌CSA也沒有顯示出相關性（P>0.05，表2）。

表2示以年齡作為控制變量，偏相關分析所有120名患者的骨密度（總T-score值）與L2和L4/5水平的腰大肌CSA、豎脊肌CSA以及腰大肌/豎脊肌CSA比值之間的相關性，得出的相關系數（r）和P值，其中在L4/5水平的骨密度（總T-score值）和腰大肌/豎脊肌CSA比值之間具有統計學顯著相關性（P<0.05，r=0.21）。

3 討論

本研究評估的是常規腰椎CT中椎旁肌肉特征與腰椎骨密度之間的相關性。在絕經后女性患者中，腰椎CT測量可以快速且可重復地進行，無需額外投入成本。腰椎CT是最常用的放射學檢查之一，特別是在絕經后女性患者中，其椎旁肌肉特征和腰椎骨密度的評估具有臨床意義。

3.1 骨折組與對照組的差異

當對比L2或L4/5水平的椎旁肌肉CSA、CSA比值時，研究數據發現骨折組和對照組之間沒有顯示出統計學上顯著的相關性（見表1）。Kim等（2013）[6]報道基于磁共振成像的研究主要分析肌肉質量和椎骨骨折之間的關系，報告顯示與無骨折患者相比，骨折患者的椎旁肌肉組織CSA明顯較低，腰椎水平的脂肪浸潤較大。Huang等（2019）[7]研究發現，脊椎骨折患者在L5/S1水平的椎旁肌肉組織的瘦肌肉體積顯著減少。雖然椎體骨折很可能與骨折患者椎旁肌肉組織CSA降低有關，但是本研究結果似乎與前兩項研究發現相反。迄今為止，關于椎旁肌肉組織測量值與椎體骨折狀態之間比較的文獻很少，本研究結果與前兩項研究結果之間差異可能是由于設計的不均勻性造成的。具體來說，前兩項研究不僅考慮了絕經后婦女的骨折，在不同的腰椎水平進行了測量，還部分評估了本研究中包括的椎旁肌肉以及除此以外的其他椎旁肌肉，如多裂肌等[6-7]。本研究與前人研究的差異還可能與臨床癥狀相關的成像時間點有關。前人研究表明，由于疼痛（例如，與脊椎骨折過程中可能發生的背痛有關）導致的椎旁肌肉組織功能性廢用，而可能導致肌肉萎縮[8]。隨著時間的推移，這種萎縮可能導致椎旁肌肉組織的體積和密度發生變化，這種變化與椎體骨折后脊柱的機械運動特性沒有直接關系。這可能導致本研究與前人研究不同的實驗結果。

3.2 椎旁肌肉特征和腰椎骨密度的關系

偏相關分析顯示，以年齡作為控制變量，所有120名患者在L4/5水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值之間存在顯著相關性（見表2）。相反，L2水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值，基本上沒有顯示出統計學上的顯著相關性（見表2）。Lee等（2015）[9]研究報告了從DXA得出的L1至L4水平的腰椎骨密度與MRI測量的椎旁肌肉面積之間的相關性，是在L3/4、L4/5和L5/S1水平進行面積計算的。綜上所述，若本研究的測量方法被考慮運用在臨床環境中，當測量被限制在一個相當有限的區域或者診斷時間比較有限時，在下段腰椎的測量可能優于在上段腰椎水平的測量，這可以節省時間和精力。在這種情況下，椎旁肌肉組織CSA測量通常以半自動或手動的方式進行，這本身就很耗時，尤其是在幾個層面上而不是僅在一個層面上進行CSA測量時[10]。因此，為了達到細分的目的，臨床工作中最好的測量方法是限制到最合適或最具代表性的水平進行CSA測量。本研究結果表明，L4/5水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值相關，這可能支持在下段腰椎進行特定層面的椎旁肌肉測量，有利于評估患者的骨密度情況。

3.3 腰大肌/豎脊肌CSA比值與腰椎骨密度的意義

根據朱康等（2014）[5]的研究，椎旁肌肉CSA的變化可導致退行性腰椎滑脫，本研究參考其對椎旁肌肉CSA數據的測量計算思路，分析本研究對象的椎旁肌肉特征。取腰大肌或豎脊肌CSA代表腰大肌或豎脊肌的單塊肌肉特征，取腰大肌/豎脊肌CSA比值代表椎旁肌肉的總體特征。因為本研究結果顯示以年齡作為控制變量的偏相關分析，所有120名患者L4/5水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值相關，腰大肌CSA、豎脊肌CSA以及L2水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值均沒有相關性，所以證明下段腰椎椎旁肌肉的總體特征與骨密度總T-score值相關。這可能是因為腰椎椎體的骨密度與作為屈腰肌群的腰大肌和作為伸腰肌群的豎脊肌的腰部屈伸運動以及一定比例的椎旁肌肉量有關系，特別是與下段腰椎的總體椎旁肌肉有關系，而不是與單塊的椎旁肌肉有關系。本研究結果顯示在L4/5水平，腰大肌/豎脊肌CSA比值越高，腰椎骨密度越高，腰大肌/豎脊肌CSA比值越低，腰椎骨密度越低，所以當下段腰椎的腰大肌/豎脊肌CSA比值過低時，提示患者骨質疏松癥可能。

3.4 局限性

本研究有以下幾點局限性：第一，椎旁肌肉有很多，研究中因為參考朱康等（2014）[5]的文獻報道，并沒有對除了腰大肌和豎脊肌以外的椎旁肌肉，如多裂肌等進行研究，后續研究中可加入更多椎旁肌肉乃至腹部的其他肌肉作為研究對象;第二，沒有專門調查腰椎骨折的數量或骨折發生后的時間對CSA測量的影響。有可能骨折的數量（或不同程度的骨折）會導致椎旁肌肉CSA以及CSA比值的特異性變化，尤其是與無骨折的患者相比;第三，在統計分析中不包括體重指數、確切的絕經后持續時間以及絕經前/絕經后狀態作為控制變量。這些因素可能對椎旁肌肉CSA以及CSA比值有一定影響。因此，后續的研究會考慮通過上述的變量來完善。

4 結論

絕經后女性患者的腰椎椎旁肌肉特征可以在常規腰椎CT中評估，無需額外投入成本。雖然腰椎骨折狀態與椎旁肌肉特征無關，但是不同椎旁肌肉特征和腰椎骨密度之間存在相互作用，下段腰椎水平兩者間存在相關性。當下段腰椎的腰大肌/豎脊肌CSA比值過低時，提示患者可能患有骨質疏松癥。放射科醫師在日常診斷工作中可適當運用下段腰椎的腰大肌/豎脊肌CSA比值來篩查骨質疏松癥患者，盡早診治。

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