蕪湖市體檢人群腰部椎后肌群橫截面積以及內臟肌肉面積與腰椎骨密度的相關性研究

付雨晗，王喜梅，周玉梅，蘇繁，曹蕾，吳歡，江明菲，查曉娟，文育鋒*

（1. 皖南醫學院公共衛生學院，安徽 蕪湖 241002；2. 皖南醫學院檢驗學院；3. 皖南醫學院臨床醫學院；4. 皖南醫學院弋磯山醫院）

骨質疏松癥是一種退化性全身骨骼系統疾病，以骨量低下、骨組織微結構損壞、骨脆性增加、容易發生骨折為特征［1］。缺乏運動、維生素D 和鈣攝入不足、使用激素、老齡化、激素水平異常和合并癥等因素都有可能引起骨質疏松癥、肌少癥或骨肌減少癥。其發生機制是一個非常復雜的過程，全身或局部多種因素參與其中，骨細胞因子和肌細胞因子是兩個關鍵因子［2］。有研究指出隨著年齡的增長，骨密度降低，肌肉含量的減少，引起肌肉的萎縮，而由于椎旁肌是腰椎的重要支撐結構，所以導致脊柱的穩定性下降，加重臨床癥狀［3-4］。有研究認為骨質疏松癥的發生、發展與肌力、肌量關系密切［5］。定量CT（QCT）呈現斷層解剖圖像，能有效區分骨骼與其周圍脂肪、肌肉及血管等體質成分，是臨床測量骨密度和體質成分的重要方法［6］。可以選擇性地測量某個層面區域的肌肉面積，通過一次掃描可以得到骨密度及椎后肌群的肌肉面積，臨床實用價值高［7］。本研究應用QCT 測量成年人腰部椎后肌群的肌肉含量及骨密度，探討腰部椎后肌群肌肉面積與腰椎骨密度的相關性，以期早期預防和控制骨質疏松癥。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2018年7月至8月在皖南醫學院弋磯山醫院體檢并進行QCT 掃描者作為研究對象，共納入1 273 人，其中男731例，女542例，年齡20～93歲，平均（52.79±13.16歲）。排除標準：包括影響測量結果的腰椎壓縮性骨折、抗骨質疏松或影響骨代謝藥物史、惡性腫瘤放療或化療史。所有參與者均無腎衰竭、甲狀腺功能亢進、甲狀旁腺功能亢進、白血病或慢性關節炎。本研究經醫院倫理委員會批準，研究對象均知情同意。

1.2 研究內容和方法 研究內容包括：人口學特征（年齡、性別等）、體格測量（身高、體重）、實驗室生化指標（血糖、血脂等）檢測和QCT掃描。

1.2.1 體格檢查 身高測量方法：研究對象脫去鞋帽，直立，背靠立柱，兩足跟互相靠攏，足尖分開45o，平視前方，然后拉下頭板，輕輕接觸頭頂，記下讀數（精確到0.1 cm）；體重測量方法：研究對象只穿單衣褲，脫去鞋帽，空腹并排空膀胱，站于體重計盤中央，待指針停穩后記下讀數（精確到0.1 kg）。計算BMI。

1.2.2 實驗室生化檢測指標測定 研究對象空腹>8 h 以上，采集肘靜脈血5 ml 測定。采用Hitachi7600 型全自動生化分析儀檢測空腹血糖、總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇水平。

1.2.3 骨密度與肌肉面積測量 采用16排CT掃描儀（GE MRDICAL SYSTEMS LightSpeed VCT）進行檢測。將獲得的容積數據傳至Mindways公司的QCT骨密度測量分析軟件（QCT PRO）工作站進行測量。使用QCT PRO軟件的“3D spine exam analysis”功能測量L1-L2 椎體骨密度。在椎體中心位置標記感興趣區（ROI），避開骨皮質和椎體后中央靜脈溝而包括盡可能多的骨松質，必要時手動調節。軟件自動處理得出L1、L2 椎體骨密度（mg/cm3），并計算平均值作為本次研究的數據。

選取L1 椎體中部層面的薄層軸位圖像為測量層面，沿多裂肌及豎脊肌邊緣人工圈畫ROI，軟件按預設閾值自動區分ROI 內的肌肉組織并得出面積（cm2）［8］，使用Activate closed spline自動圈定腹壁肌肉外圍，QCT 對不同組織成分自動著色，區分脂肪和內臟肌肉成分，軟件自動輸出內臟肌肉面積［9］。所有測量均由一名有3年以上肌骨放射診斷經驗且經培訓的醫師完成。

1.3 指標定義 根據中國QCT骨質疏松癥診斷指南（2018）［10］腰椎QCT 骨質疏松癥診斷標準：骨密度絕對值＞120 mg/cm3為骨密度正常，80～120 mg/cm3范圍內為低骨量，＜80 mg/cm3為骨質疏松癥，其中本文分析的骨量異常包括低骨量和骨質疏松癥。

1.4 統計學方法 采用SPSS 20.0 軟件進行統計學分析，R 4.0.2 軟件擬合平滑曲線，殘差通過多因素回歸模型獲取。符合正態分布的計量資料采用均數±標準差表示，組間比較采用t檢驗；計數資料采用［n（%）］表示，采用χ2檢驗；多因素分析采用多元線性回歸分析，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 研究對象基本特征 本研究納入1 273例研究對象均為成年居民，骨量異常509例，其中男性骨量異常占38.7% （283/731）、女性骨量異常占41.7%（226/542）。骨量異常組的身高、體重、椎后肌群橫截面積、內臟肌肉面積較骨量正常組低，年齡、空腹血糖、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇較骨量正常組高（P＜0.05）。見表1。

表1 不同骨密度水平研究對象的相關指標比較

2.2 骨密度與椎后肌群橫截面積及內臟肌肉面積的關系

2.2.1 骨密度與椎后肌群橫截面積的關系 校正身高、體重、年齡、性別、空腹血糖、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇后，椎后肌群橫截面積≤200 cm2，骨量異常組的骨密度隨椎后肌群橫截面積增大而升高（t=2.605，P=0.010），而在＞200 cm2時兩者差異無統計學意義，見表2。在骨量正常人群中，盡管有骨密度隨椎后肌群橫截面積增大而升高的趨勢，但差異無統計學意義，見圖1。

圖1 骨密度與椎后肌群橫截面積的平滑曲線圖

表2 骨密度與椎后肌群橫截面積的線性回歸分析

2.2.2 骨密度與內臟肌肉面積的關系 校正身高、體重、年齡、性別、空腹血糖、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇后，內臟肌肉面積≤210 cm2，總人群和骨量異常組的骨密度均隨內臟肌肉面積增大而升高（t=2.986，P=0.003；t=2.182，P=0.030），而在＞210 cm2兩者差異無統計學意義，見表3。在骨量正常人群中，盡管有骨密度隨內臟肌肉面積增大而升高的趨勢，但差異無統計學意義，見圖2。

圖2 骨密度與內臟肌肉面積的平滑曲線圖

表3 骨密度與內臟肌肉面積的線性回歸分析

3 討論

本研究結果顯示，與骨量異常組相比，骨量正常組椎后肌群橫截面積與內臟肌肉面積較高，可能是由于腰椎和椎后肌肉是支持腹部重量的核心部分，椎后肌肉越發達，腰椎骨含量就會越高［11］。而椎后肌群橫截面積≤200 cm2時，骨量異常組的骨密度隨椎后肌群橫截面積增大而升高，在內臟肌肉面積≤210 cm2時，骨密度同樣隨內臟肌肉面積增大而升高。可能與肌肉組織通過機械力學和化學調節兩個方面影響骨量有關，肌肉收縮所產生的機械負荷能夠調節骨組織微結構與骨量，促使成骨細胞不斷在原位形成新骨，從而增加骨量；一旦刺激減弱，可抑制骨形成、促進骨吸收，導致骨質疏松癥［12-13］，化學調節主要是通過旁分泌機制作用于間充質細胞、成骨細胞等，從而調控骨代謝，促進骨形成和（或）抑制骨吸收作用［14］。

校正混雜因素后，平滑曲線結果顯示，骨量異常組的骨密度殘差與椎后肌群橫截面積呈現倒“U”型關系，這可能是由于成年之后隨年齡增大，骨量和肌肉量下降的速率有所不同。有研究指出，人體骨量一般在40歲以后開始下降，至70歲骨量減少約30%；而肌肉量下降現象出現更早，成年25歲即達到高峰；隨后肌纖維的數量開始減少，在30歲以后，人體肌肉量以每10年3%～8%的速度丟失，且在60歲后丟失速度逐漸加速，至70歲時人體肌肉含量損失30%～40%［13，15］。本研究為低年齡段人群肥胖控制、體育鍛煉等提供骨密度視角，同時也是為了避免結果局限性，因此對年齡要求相對比較寬松。研究結果表明，骨密度在椎后肌群橫截面積萎縮至200 cm2以下時出現拐點，應考慮在無機械負荷時，肌肉萎縮將先于骨量丟失，甚至可能會導致之后的骨缺損。而骨量正常者保有的肌肉量可以減少由于無機械負荷或廢用引起的骨丟失［16］，這或許是骨量正常組沒有出現拐點的原因。

本研究應用QCT 測量骨密度，能有效區分松質骨、皮質骨，并能進行容積骨密度測量。且腰部椎后肌群面積的測量是在已有的腰椎QCT 骨密度掃描圖像上進行的，并沒有額外接受射線。但也有研究發現腰椎骨密度與腰部椎后肌群的平均CT值呈正相關，而與椎后肌群的橫截面積無明顯相關［17］。這可能與研究人群的年齡范圍、地區及人種差異、運動及飲食差異等有關。

綜上所述，本研究初步揭示了腰部椎后肌群肌肉面積與腰椎骨密度之間的曲線關系，建議在骨質疏松癥防治方面，可以從肌肉鍛煉方面著手進行重點干預，增大肌肉面積，延緩肌肉下降速率。但由于肌肉與骨密度的相互影響因素復雜，需進一步深入研究。