腰肌指數、腰椎椎體骨髓脂肪分數與骨密度關系及對骨質疏松的診斷效能

茍靜，岳建彪，易松，魏翾娣，張文舉

(1.四川省骨科醫院綜合內科，四川 成都 610000；2.四川省骨科醫院足踝2科，四川 成都 610000)

骨質疏松(osteoporosis，OP)是一種以骨量減少、骨微觀結構退化為主要特征的全身性骨骼疾病[1]。OP多發于中老年群體，尤其是絕經后的女性群體，其主要表現全身多部位疼痛、身高縮短等，且患者易發生脆性骨折[2-3]。據流行病學調查推算中國50歲以上群體OP發病人數逾8 800萬[4]。OP的診斷對OP相關治療、預防及預后彰顯重要。目前臨床主要參照骨密度(bone mineral density，BMD)診斷OP，常用檢查方法包括雙能X線吸收法(dual energy X ray absorptiometry，DXA)及定量電子計算機斷層掃描(computed tomography，CT)，盡管可提供一定參考，但存在片面性或輻射劑量大等不足[5-6]。腰肌指數(psoasmuscle index，PMI)代表個體全身肌肉含量。近年國外有研究顯示，PMI與身體骨骼肌總量呈正相關，且PMI測量簡單，可為臨床評估骨狀態提供參考[7]。另外，臨床證實，伴隨骨量減少，骨髓中脂肪組織逐漸增加，且骨髓脂肪沉積是OP主要病機之一[8]。腰椎椎體骨髓脂肪分數(fat fraction，FF)是評估腰椎椎體骨髓脂肪含量的定量指標，或可作為臨床評估骨質量及骨量的潛在生物學依據。本研究旨在探討PMI、腰椎椎體骨髓FF與BMD間關系及對OP的診斷效能，為臨床完善OP診斷機制提供參考，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取四川省骨科醫院2018年3月至2021年5月BMD篩查的200例檢查者作為研究對象。納入標準：(1)年齡>35歲；(2)有長期吸煙、長期酗酒、睡眠不足等不良習慣或/和合并糖尿病等慢性基礎疾病；(3)同時進行DXA檢查、腰椎椎體骨髓FF、PMI檢查；(4)知情本研究內容，簽署同意書。排除標準：(1)有服用降鈣素、皮質類固醇等影響骨代謝藥物者；(2)有腰椎手術史、腫瘤疾病者；(3)腰椎體骨折或壓縮變形；(4)有腰椎金屬植入物者。

200例檢查者根據BMD分為骨量正常組(T值≥-1.0，n=105)、骨量減少組(-2.50.05)；三組間年齡、身體質量指數(body mass index，BMI)、每天日曬時間>1 h、缺乏維生素D、營養不良對比，差異有統計學意義(P<0.05，見表1)。

表1 三組一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 DXA檢查 采用深圳市艾克瑞電氣有限公司AKDX-09W-I儀檢測腰椎L1～4椎體BMD(T值)，參照《原發性骨質疏松癥診療指南(2017)》[9]診斷標準分T值≥-1.0為骨量正常；-2.5

1.2.2 腰椎椎體骨髓FF檢查 使用飛利浦Achieva3.0T磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)系統，32通道體部線圈，6回波mDixon-quant梯度回波序列，矢狀位。參數：重復時間(repetition time，TR)5.6 ms，回波時間(echo time，TE)0.98 ms，ΔTE 0.7 ms，反轉角3°，體素2.5 mm×2.5 mm×3.0 mm，矩陣160×140，激勵1次，層厚3 mm；磁共振視野400 mm×350 mm ×231 mm，掃描15 s，獲得數據傳至系統工作站ISP軟件自動生成FF圖像，獲得FF值。

1.2.3 PMI檢查 采用佳能醫療系統(中國)有限公司阿奎利安精密CT系統，參數設置120 kV、300 mA，切片厚度1 mm，掃描前6 h禁食，禁水，參照L3椎體中段參考線手動追蹤檢測雙側腰肌橫截面積，測腰大肌橫截面面積，計算PMI。PMI=總面積/身高2，單位mm2/m2。

1.3 觀察指標 (1)對比三組BMD、PMI、腰椎椎體骨髓FF。(2)分析PMI、腰椎椎體骨髓FF與BMD間相關性。(3)分析OP、骨量減少的影響因素。(4)建立OP的Logistic回歸模型的建立，并進行評價。(5)評估PMI、腰椎椎體骨髓FF對OP的診斷效能。

2 結 果

2.1 三組BMD、PMI、腰椎椎體骨髓FF比較 三組BMD、PMI、腰椎椎體骨髓FF經單因素方差分析，差異有統計學意義(P<0.05)；兩兩對比，OP組BMD、PMI低于骨量減少組、骨量正常組，FF高于骨量減少組、骨量正常組(P<0.05)；骨量減少組BMD、PMI低于骨量正常組，FF高于骨量正常組(P<0.05，見表2)。

表2 三組BMD、PMI、腰椎椎體骨髓FF比較

2.2 PMI、腰椎椎體骨髓FF與BMD的相關性 PMI與BMD呈正相關(r=0.654，P<0.001)，腰椎椎體骨髓FF與BMD呈負相關(r=-0.802，P<0.001)。見圖1～2。

圖1 PMI與BMD間關系

圖2 腰椎椎體骨髓FF與BMD間關系

2.3 影響因素分析 將表1中差異有統計學意義的因素及PMI、腰椎椎體骨髓FF納入自變量，以是否發生骨量減少或OP為因變量，納入Logistic回歸模型，年齡、BMI、PMI、腰椎椎體骨髓FF是骨量減少的影響因素，年齡、PMI、腰椎椎體骨髓FF是OP的影響因素(P<0.05，見表3)。

表3 影響因素分析

2.4 OP的Logistic回歸模型的建立及評價 (1)Logistic回歸模型的建立：logit(P)=-11.233+1.048×年齡-0.978×PMI+1.456×腰椎椎體骨髓FF。(2)Logistic回歸模型總有效性：似然比χ2=323.97，DF=6，P<0.001，證實模型建立有統計學意義。Wald檢驗結果顯示Waldχ2=310.288，DF=3，P<0.001，可見回歸方程的系數差異有統計學意義。(3)Logistic回歸方程的擬合優度檢驗：經Hosmer-Lemeshow擬合優度檢驗顯示，χ2=5.069，DF=7，P=0.758，表明該模型擬合度較好(見表4)。

表4 Hosmer-Lemeshow檢驗的隨機性表

2.5 PMI、腰椎椎體骨髓FF對OP的診斷效能 PMI、腰椎椎體骨髓FF聯合診斷OP的AUC為0.853，大于單一指標預測值(P<0.05，見圖3，見表5)。

圖3 PMI、腰椎椎體骨髓FF診斷OP的ROC曲線結果

表5 PMI、腰椎椎體骨髓FF對OP的診斷效能

3 討 論

OP是在遺傳及環境因素共同作用下影響峰值骨量，導致骨量減少并最終進展至OP[10]。OP及相關并發癥給患者家庭、社會帶來沉重的經濟負擔。近年有關OP的研究主要集中在相關危險因素方面，相繼有研究提出，高齡、存在糖尿病代謝性疾病等是OP發生的獨立危險因素[11-13]。本研究發現，年齡、BMI、每天日曬時間、維生素D缺乏情況等均與骨量減少有關。此與上述研究存在一定異同，主要是因OP發生發展機制復雜，涉及機體內部環境及外部環境等，同時不難看出單純從因素分析方面研究難以為臨床診斷OP提供有力證據。而如何早期診斷OP指導臨床及時制定干預策略仍是困擾臨床的一大難題。

DXA是當前臨床診斷OP主要手段，盡管其使得OP的診斷更加準確且更簡便，但其檢測部位存在一定爭議，而多部位檢測費用較高，不便于臨床篩查及推廣[14]。基于成骨細胞、脂肪細胞均起源于骨髓間充質干細胞，成骨-成脂分化穩態失衡是OP主要病機之一[15]，推測骨髓脂肪占比或能側面客觀反應整體骨量變化。腰椎椎體骨髓FF檢測是一種快速、無創性MRI定量技術，能直接計算組織內脂肪含量。張鑫濤等[16]提出，OP患者腰椎椎體骨髓FF值顯著升高，但所測結果易受患者年齡、L3椎體層面內臟脂肪含量等因素影響，其與BMD呈中度相關。本研究發現，隨骨量減少，腰椎椎體骨髓FF呈升高趨勢，且腰椎椎體骨髓FF與BMD相關系數達-0.802，呈強負相關。分析主要是因本研究檢測中采用mDixon-quant測量腰椎椎體骨髓FF時通過1次屏氣連續采集6個回波，并7峰值脂肪模型及T2*校正，得到高質量3D FF圖像以直接測量目標組織FF，能進一步確保所測結果的準確性。另外，腰椎椎體骨髓FF可反映骨量變化的機制是OP的發生發展過程始終伴隨骨小梁變薄、骨小梁連續中斷、間隙增加形成蜂窩樣組織，與此同時脂肪逐漸充填蜂窩組織，呈現骨量、脂肪量間負相關關系[17-18]。本研究還進行OP的影響因素分析，結果發現，腰椎椎體骨髓FF與OP呈獨立相關(P<0.05)，前期推測得到證實，說明腰椎椎體骨髓FF可用于評估患者骨量變化。繼續ROC分析顯示，腰椎椎體骨髓FF診斷OP的AUC值為0.714，具有一定診斷價值，但也不難看出，其診斷效能中等，還需聯合其他指標提升診斷效能。

近年來隨著研究的深入，骨骼肌、骨量、BMD間的關系已被闡明，而骨骼肌被認為是借助收縮肌肉對骨施加機械負荷以促進骨代謝，抑制骨量、BMD的減少來促進骨細胞活化的信號傳導途徑。腰大肌在腹腔中位置固定，一定程度上能反映全身骨骼肌含量[19-20]。因此，檢測PMI不僅在防治骨骼肌減少癥中具有重要作用，且對診斷OP或具有同等效力。本研究發現，PMI與BMD呈正相關(P<0.05)，符合上述研究特征。此外，本研究在校正混雜因素后，PMI仍進入OP的危險因素模型，分析可能原因是骨骼、肌肉聯系緊密，構成骨骼肌系統，其功能、發育、衰老是一個有機整體，盡管隨BMI變化，肌肉量會出現增加或減少等一系列變化，但相似的生理改變可能會同時體現在骨量變化層面[21]；此外，肌肉在收縮過程中所釋放的肌因子—鳶尾素，可促使成骨細胞活化并抑制骨吸收[22]，由此說明肌肉對骨骼狀態具有直接調控作用。因此，在排除BMI混雜因素后，PMI仍是OP的獨立因素。Logistic二元回歸對PMI、腰椎椎體骨髓FF診斷OP概率進行擬合，結果發現聯合診斷的AUC值0.853大于單一指標診斷(P<0.05)，提示PMI、腰椎椎體骨髓FF聯合診斷OP，尤其是年齡達55歲以上時，更應注重二者聯合檢測，以早期確診OP，指導臨床積極完善干預方案。

綜上可知，PMI、腰椎椎體骨髓FF與BMD降低密切相關，PMI、腰椎椎體骨髓FF聯合可提升對OP的診斷效能。