骨密度和肝臟脂肪含量與內臟脂肪含量相關性定量CT研究

祝鳳玲， 王植， 孟祥虹， 徐華， 仲玉僑， 樊紅星

骨質疏松癥(Osteoporosis,OP)是以骨量減少、骨質量受損及骨強度降低導致骨脆性增加、易發生骨折為特征的全身性骨病[1]。人口老齡化日益加重，OP已越來越多地引起廣泛關注。非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)在西方國家已成為慢性肝病的主要病因，代謝綜合征(metabolic syndrome,MS)是以腹型肥胖、糖耐量減退、高血壓和血脂異常等病變為主的全身疾病，對于腹型肥胖者而言，內臟脂肪組織含量增多(visceral adipose tissue,VAT)為心血管疾病的重要危險因素。研究指出[2-5]OP、NAFLD和MS發病機制相似，如均受到胰島素抵抗、慢性炎癥和體力活動不足等因素的影響，三者密切相關、互相影響、互相作用。

定量CT(quantitative computed tomography,QCT)是利用臨床CT掃描的數據，結合QCT的質控體模和軟件分析系統測量骨密度的方法。QCT和臨床常規CT掃描同步進行，無額外增加的輻射劑量，患者依從性好。目前的QCT設備可一次掃描完成腰椎骨密度、肝臟脂肪含量和腹部內臟脂肪含量的定量測量[6-7]。

但對于OP、NAFLD和MS的大部分研究集中在絕經后女性BMD與VAT的相關性上，而在不同性別間OP、NAFLD和MS之間相關性研究較少。本研究擬應用QCT定量測量、分析不同性別間正常受試者和骨量減低、骨質疏松患者的骨密度、肝臟脂肪含量和內臟脂肪含量相關性。

材料與方法

1.入排標準

回顧性搜集2020年4月-2021年8月因擬入院而行胸部CT平掃及因退變、外傷等原因行胸腰段CT平掃的患者。排除胸、腰椎骨折、手術、感染、腫瘤等疾病患者；排除既往患有病毒性肝炎、自身免疫性肝病、酒精性肝病、藥物或毒素誘導性肝損害和肝細胞癌患者。

2.影像學檢查

胸部CT平掃采用美國GE公司 64排螺旋 CT(CT660,GE Healthcare,Milwaukee,WI,USA)進行數據采集，視野50 cm，重建視野38 cm，管電壓120 kV，管電流200～300 mA，據患者體重自動調節。掃描范圍從第1肋骨上方2 cm至第3腰椎下緣水平，應用標準算法進行掃描，層厚1.25 mm。胸腰段CT平掃視野50 cm，重建視野38 cm，管電壓120 kV，管電流300 mA，掃描范圍自胸11椎體上緣至腰3椎體下緣，應用標準算法進行掃描，層厚1.25 mm。掃描完成后，將數據上傳至美國Mindways QCT PRO V6.1工作站。

3.數據測量

由兩名經過培訓的高年資放射科醫師(MXH，從事骨肌系統影像診斷12年；WZ，從事骨肌系統影像診斷33年)完成以下測量，測量結果取二者平均值：

選定要測量的腰1-3椎體，手動選擇ROI，ROI中不包含骨島、椎靜脈、病損區域等(圖1) 。所有受試者據QCT測量得到的腰椎骨密度平均值分為3組。①骨量正常組：骨密度>120 mg/mm3;②骨量減低組：骨密度80～120 mg/mm3;③骨質疏松組：骨密度<80 mg/mm3[8]。在肝臟顯示最大層面，共測量4個ROI，3個放在肝右葉，1個放在肝左葉。在肝右葉，ROI放置在肝右葉的中間位置，需避開膽囊窩以及肝臟邊緣空氣干擾，ROI面積不宜過大或過小。測量過程中如發現輕微改變ROI的位置或大小，肝臟脂肪測量結果即發生明顯變化時，更換層面重新測量(圖2)。腰3椎體中部層面進行VAT數據測量[9](圖3)。

圖1 應用QCT進行腰1-3椎體骨密度測量。a) 腰1橫斷面ROI選擇； b) 腰2橫斷面ROI選擇； c) 腰3橫斷面ROI選擇； d) 腰1矢狀面ROI選擇； e) 腰2矢狀面ROI選擇； f)腰3矢狀面ROI選擇； g)腰1冠狀面ROI選擇； h)腰2冠狀面ROI選擇； i)腰3冠狀面ROI選擇。

圖2 肝臟脂肪含量QCT測量。共測量4個ROI，3個放在肝右葉，1個放在肝左葉。a)肝右葉選擇第一個ROI；b) 肝右葉選擇第二個ROI；c) 肝右葉選擇第三個ROI；d)肝左葉選擇一個ROI。 圖3 應用QCT在腰3椎體中部層面進行內臟脂肪組織含量測量。a) 選擇內臟脂肪含量進行測量的影像圖; b) 選擇內臟脂肪含量進行測量偽彩圖。

4.統計學方法

本研究應用SPSS 26.0(IBM公司，美國)軟件進行統計學分析。采用單因素方差分析及LSD檢驗分別觀察男、女性受試者骨量正常、骨量減低、骨質疏松3組肝臟脂肪含量和內臟脂肪含量有無區別; 檢驗測量數據是否符合正態分布，若符合正態分布，采用Pearson相關分析骨密度、肝臟脂肪含量、內臟脂肪含量在男、女性受試者中有無相關性。P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.一般資料

本研究共納入男受試者398人，年齡20～85歲，平均50.0±16.3歲。骨量正常組230人，年齡20～85歲，平均41.7±13.5歲；骨量減低組118人，年齡27～80歲，平均58.0±12.6歲；骨質疏松組50人，年齡49～85歲，平均69.3±8.5歲。

女受試者468人，年齡21～91歲，平均53.5±16.0歲。骨量正常組219人,年齡21～71歲，平均39.0±10.5歲；骨量減低組127人，年齡30～84歲，平均61±7.9歲；骨質疏松組122人，年齡48～91歲，平均69.9±7.3歲。

2.男骨量正常、骨量減低、骨質疏松組間肝臟脂肪含量及VAT含量的差異

肝臟脂肪含量在3組間差異無統計學意義(F=1.248，P=0.288)。VAT含量3組之間差異有統計學意義(F=19.486，P<0.001)，骨量正常與骨量減低組(P<0.001)，骨量正常與骨質疏松組(P<0.001)差異有統計學意義，骨量減低及骨質疏松組的VAT含量明顯高于骨量正常組(表1)。

表1 男受試者骨量正常、骨量減低、骨質疏松組間肝臟脂肪含量及VAT含量的差異

3.女骨量正常、骨量減低、骨質疏松組間肝臟脂肪含量及VAT含量的差異

肝臟脂肪含量3組之間差異有統計學意義(F=6.686，P=0.001)，骨量正常與骨量減低組(P=0.001)及骨量正常與骨質疏松組(P=0.015)間差異均有統計學意義，骨量減低、骨質疏松組肝臟脂肪含量高于骨量正常組。VAT含量3組之間差異有統計學意義(F=85.228，P<0.001)，骨量正常與骨量減低組(P<0.001)，骨量正常與骨質疏松組(P<0.001)差異均有統計學意義，骨量減低及骨質疏松組的VAT含量明顯高于骨量正常組(表2)。

表2 女受試者骨量正常、骨量減低、骨質疏松組間肝臟脂肪含量及VAT含量的差異

4.男BMD、肝臟脂肪含量和VAT含量的相關性分析

男BMD與肝臟脂肪含量(R=-0.057，P=0.258)無相關；BMD與VAT含量(R=-0.309，P<0.001)呈負相關；肝臟脂肪含量與VAT含量(R=0.450，P<0.001)呈正相關(圖4)。

圖4 男BMD、肝臟脂肪含量和VAT含量的相關性分析。a)男骨密度與肝臟脂肪含量的相關性分析散點圖; b)男骨密度與內臟脂肪組織含量相關性分析散點圖; c)男肝臟脂肪含量與內臟脂肪組織含量相關性分析散點圖。 圖5 女BMD、肝臟脂肪含量和VAT含量的相關性分析。a)女骨密度與肝臟脂肪含量的相關性分析散點圖; b)女骨密度與內臟脂肪組織含量相關性分析散點圖; c)女肝臟脂肪含量與內臟脂肪組織含量相關性分析散點圖。

5.女BMD、肝臟脂肪含量和VAT含量的相關性分析

女BMD與肝臟脂肪含量(R=-0.139，P=0.03)、BMD與VAT含量(R=-0.514，P<0.001)均呈負相關；肝臟脂肪含量與VAT含量(R=0.446，P<0.001)呈正相關(圖5)。

討 論

QCT[10-11]是利用臨床CT掃描的數據，結合QCT的質控體模和軟件分析系統測量骨密度的方法，QCT可以測量多個部位的骨密度，目前應用比較多的是脊柱和髖部，單獨測量胸腰段椎體骨密度即可反應全身骨密度情況。腰椎QCT診斷OP的標準由國際臨床骨密度學會[12]于2007年提出，并在中國人群中得到驗證，證明該標準適用于中國人群。椎體QCT測量的是椎體中央松質骨的體積骨密度, 單位是mg/cm3。QCT測量的是真正的體積骨密度，測量結果不受脊柱退變、側彎和體重等因素的影響，可以減少漏診。DXA[13]只能測量二維的骨密度(mg/cm2)，因此很容易受到骨大小、脊柱退變、椎體變形、腹主動脈鈣化等因素的影響，這些因素往往會導致測量結果的不準確，尤其是對老年人。以骨小梁數作為骨質疏松癥的測量指標，QCT可分別測量骨小梁和皮質骨密度，它可以提供早期骨量的變化的程度，較DXA能更早、更準確地反應BMD的變化。隨著設備的發展，目前的QCT設備可在不增加輻射劑量和費用的基礎上，在進行骨密度測量的同時準確、定量測量肝臟脂肪含量和VAT含量。同時有研究指出脊柱QCT的骨質疏松檢出率高于DXA[14]。

本研究發現男受試者骨量減低、骨質疏松組VAT含量明顯高于骨量正常組，骨密度越低，VAT含量越高，而肝臟脂肪含量在3組間無統計學差異。而對于女受試者，骨量減低、骨質疏松組肝臟脂肪及VAT含量明顯高于骨量正常組，骨密度越低，肝臟脂肪和VAT含量越高。

目前，國內外學者對BMD、肝臟脂肪含量及VAT含量之間的關聯進行研究。Sung等[15]認為NAFLD和BMD之間沒有相關，但調整了混雜因素后，NAFLD與女性BMD有較低的相關，與本研究有所不同。本研究男BMD與肝臟脂肪含量無相關，女BMD與肝臟脂肪呈負相關。原因可能與BMD和肝臟脂肪含量的測量方法不同有關，本研究采用的是QCT測量，而Sung等的研究是用超聲診斷脂肪肝，用DXA測量骨密度。洪玉芹等[16]通過 CT 定量探討腹部脂肪分布與 NAFLD嚴重程度的關系，發現VAT與NAFLD密切相關，VAT能較好地反應NAFLD的嚴重程度，與本研究結果一致。陳佳等[17]認為成年男腰椎BMD與VAT呈負弱相關(R=-0.129)，Zhang等[18]認為女BMD與VAT呈負相關，與本研究一致。楊沛等[19]認為男VAT在60歲以上與BMD正相關，女VAT在60歲以上與BMD呈負相關。張曉東等[20]應用QCT分析測量L3的BMD及相應層面的皮下脂肪、VAT含量并進行相關性分析，結果顯示男BMD與皮下脂肪含量、VAT含量均無明顯相關，但女BMD與VAT呈負相關。以上兩位筆者與本研究結果有所不同。本研究男與女的VAT與BMD 均呈負相關，但男VAT與BMD的相關性弱于女VAT與BMD的相關性。原因可能是研究選取樣本量的大小以及年齡組成不一致導致的。另外男與女結果的不同可能與女性內分泌因素特別是絕經后的中老年女性的雌激素分泌減少有關。

OP、NAFLD、MS在發病機制、調節因子等方面密切相關、互相影響、互相作用[21-22]。近年來的研究表明胰島素抵抗、生長激素和胰島素樣生長因子-1缺乏、骨鈣素降低、骨橋蛋白增加、骨保護素降低、瘦素增加、脂聯素降低、維生素D缺乏、慢性炎癥和氧化應激(TNF-α和IL-6升高等)、體育運動減少等因素會導致骨密度減低、肝臟脂肪變性甚至肝炎、肝硬化以及代謝綜合征等的發生發展。

本研究尚有不足。第一，本課題為單中心研究，未去除BMI等因素對脂肪肝、VAT含量的影響，可能造成測量偏倚；第二，本課題未按年齡對受試者進行分組，年輕受試者較少，樣本量不足，今后需進一步納入年輕人的QCT數據。

骨量減低、骨質疏松的男VAT含量明顯高于骨量正常者，骨密度越低，VAT含量越高。而對于女性而言，骨量減低、骨質疏松者肝臟脂肪及VAT含量明顯高于骨量正常者，骨密度越低，肝臟脂肪和VAT含量越高。QCT可無創、定量、準確、一體化評價BMD與肝臟脂肪和內臟脂肪含量的相關性。