中老年婦女肌肉形態結構與骨密度影像學的相關性

李國華，林英權，羅肖紅，龍光峰，徐振峰，謝永庭

江門市人民醫院放射科1、骨外科2，廣東 江門 529000

目前，國內尚無有關肌少癥或肌肉疾病流行病學的相關研究或統一標準，而且國內對于肌肉的影像學研究手段有限。肌肉的影像學研究一般選用雙光子X線骨密度儀(DXA)，但DXA的測量是建立在將人體劃分為脂肪、瘦組織、骨骼的基礎之上的，也就是將臟器和肌肉組織同時歸入瘦組織一類，用來評價四肢的肌肉含量比較準確，但由于測量值為所掃描層面之肌肉總含量，所以在評價胸腰部肌肉含量時數據欠精確，而且不能對單一目標肌肉進行測量。而傳統的MRI及CT雖然能觀察到肌肉形態及脂肪含量的變化，但可提取出數據并進行精細研究分析手段比較有限，有研究通過測量肌肉的CT值去評估肌肉的質量[1]。但是局限于CT測量的范圍不能包括整條肌肉的信息量，只能通過測量肌肉中心局部一個類圓形范圍的值域去評估[2]。而在人體橫截面上，絕大多數的肌肉是不規則形態的。在精準醫療的今天，筆者運用雙能量ROI圖像軟件及FATMAP軟件進行測量，提取出整條目標肌肉進行形態結構及內在成分分析，以求了解隨著年齡增長，目標肌肉形態結構、肌內脂肪含量與骨密度變化的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 從2016年5月至2019年5月期間在江門市人民醫院進行健康查體的中老年女性3 782例中選擇符合以下納入標準的研究對象335例，年齡 46～80 歲，平均(63.4±14.5)；體質量指數(BMI)：20～24 kg/m2，平均(22.5±1.3)kg/m2。根據年齡分為四組：45～54歲組(A組，83例)、55～64歲組(B組，79例)、65～74歲組(C組，85例)及75歲以上組(D組，88例)。納入標準：年齡大于45歲；接受骨密度測量及腰椎、骨盆雙能量CT檢查。排除標準：惡性腫瘤、心臟病，糖尿病，慢性支氣管炎，痛風病等慢性病且需要長期服藥者；長期吸煙、酗酒者；四肢行動不便，語言障礙者；血鈣、血磷等生化指標明顯異常者。

1.2 檢查方法

1.2.1 骨密度測定 運用法國MEDLX90-雙能X光骨密度骨密度測定儀,對骨盆、腰椎骨密度進行測定。測量時被檢者不能佩帶任何金屬物品及其他高密度物體。被檢者需平臥于檢查床上，四肢自然放松伸直，同時啟動MEDIX90處理軟件，經正確定位后，選取女性中國人數據庫，進行骨密度數據檢測，數據由由后臺軟件生成，并記錄腰椎骨密度(T腰)及左髖關節骨密度(T髖)的T值。

1.2.2 腰部、髖部肌肉的雙源CT測定 使用西門子Somatom Dfinition Flash雙源CT，受檢者均取仰臥位，雙臂上舉，雙能掃描參數，采用CARE Dose4D智能管電流調節技術，A球管管電壓80 kV，質量參考管電流461 mAs；B球管140 kV，質量參考管電流178 mAs，準直器寬度 32×0.6 MM，螺距 0.9，轉速0.5 s/r，掃描結束后圖像將自動重建載入sygo.Via后處理系統。

在CT機后處理工作平臺中，首先選用雙能量序列及脂肪序列FATMAP進行數據分析，考慮到測量肌肉以肌腹數據為準則，以下測量選取層面均以肌腹層面進行收集數據。如在腰4椎體水平位置，測量雙側腰大肌、豎脊肌并取均值的橫截面積(S腰及S豎)與肌肉內脂肪含量(F腰及F豎)；在股骨大轉子水平位置，測量雙側臀大肌并取均值的橫截面積及肌肉內脂肪含量(S大及F大)；在髂前上棘水平，測量雙側臀中肌并取均值的橫截面積及肌肉內脂肪含量(S中及F中)。

然后在CT機后處理工作平臺中選雙能量ROI圖像軟件及VOI圖像體積處理軟件，測量各位受檢者L2～5水平雙側腰大肌體積并取均值(V腰)、雙側豎脊肌體積并取均值(V豎)；測量L4椎體橫截面積(S4)；測量腰2、3、4、5椎體體積(不含椎體附件)，并計算椎體總和(V椎)；測量股骨頭橫截面積(S股)。

在統計腰部肌肉的橫截面積時，本研究均用在L4水平測量的肌肉橫截面積除以L4椎體橫截面積(S4)的比值作為統計數據；在統計髖部肌肉的橫截面時，本研究均用肌肉的橫截面積除以股骨頭橫截面積(S股)的比值，作為統計數據；在統計腰部肌肉的體積時，均用在L2～5水平范圍內測量的肌肉總體積除以L2～5椎體總體積的比值作為記錄。計算各部位均值及記錄。

1.3 觀察指標 比較各個年齡組間的腰大肌、豎脊肌、臀大肌、臀中肌的肌肉脂肪含量差異；比較各個年齡組間的腰大肌、豎脊肌、臀大肌及臀中肌體積及骨密度均值差異。

1.4 統計學方法 應用SPSS22.0軟件進行數據分析，對所有資料進行正態性檢驗及方差齊性檢驗，計量資料均符合正態分布，以均數±標準差(±s)表示，采用t檢驗或單因素方差分析(組間兩兩對比采用LSD-t檢驗)，計數資料比較采用χ2檢驗，Spearman分析各個年齡組間骨密度隨年齡增長與肌肉脂肪含量隨年齡增長的相關性，均以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各年齡組受檢者的肌肉橫截面積和肌肉體積比較 受檢者肌肉的橫截面積、體積隨年齡增長而逐漸減小，但A組與B組S腰/S4、S豎/S4、V腰/V椎、V豎/V椎、S大/S股、S中/S股比較差異均無統計學意義(P＞0.05)。C組及D組S腰/S4、S豎/S4、V腰/V椎、V豎/V椎、S大/S股、S中/S股均明顯低于A組與B組，且D組上述指標明顯低于C組，差異均有統計學意義(P＜0.05)。豎脊肌橫截面積、體積下降速度均較其他肌肉速度快，其次是臀大肌，見表1。

2.2 各年齡組受檢者的肌肉內脂肪含量和骨密度比較 受檢者肌肉內的脂肪含量隨年齡增長而增加，各組F腰、F豎、F大、F中間比較差異均有統計學意義(P＜0.05)；且隨年齡增長，豎脊肌內脂肪含量增長速度較其他肌肉明顯，其次是臀大肌。腰椎及髖關節骨密度也隨年齡增長呈逐步下降趨勢，各組T髖、T腰間比較差異均有統計學意義(P＜0.05)，且腰椎骨密度下降速度較髖關節骨密度明顯，見表2。

表1 各年齡組受檢者的肌肉橫截面積和肌肉體積比較(±s)

表1 各年齡組受檢者的肌肉橫截面積和肌肉體積比較(±s)

注：與A組、B組比較，aP＜0.05；與C組比較，bP＜0.05。

組別A組B組C組D組F值P值S中/S股1.85±0.23 1.81±0.25 1.75±0.24a 1.68±0.28ab 7.423＜0.05例數83 79 85 88 S腰/S4 0.75±0.14 0.73±0.14 0.60±0.15a 0.56±0.16ab 34.119＜0.05 S豎/S4 1.48±0.22 1.43±0.24 1.28±0.41a 1.14±0.23ab 24.537＜0.05 V腰/V椎1.25±0.23 1.21±0.25 1.12±0.34a 1.06±0.17ab 4.898＜0.05 V豎/V椎3.36±0.29 3.27±0.30 3.0±0.41a 2.85±0.32ab 42.356＜0.05 S大/S股2.65±0.26 2.56±0.35 2.44±0.28a 2.35±0.20ab 19.442＜0.05

表2 各年齡組受檢者的肌肉內脂肪含量(%)及骨密度(sd)比較(±s)

表2 各年齡組受檢者的肌肉內脂肪含量(%)及骨密度(sd)比較(±s)

組別A組B組C組D組F值P值例數83 79 85 88 F腰F豎F大F中T髖T腰15.6±3.2 17.2±4.2a 20.1±5.4ab 24.1±6.7abc 45.903＜0.05 17.7±3.3 19.3±5.4a 28.8±7.0ab 35.0±9.3abc 126.314＜0.05 15.0±3.5 17.8±4.3a 24.6±6.8ab 29.3±7.1abc 110.342＜0.05 12.2±3.3 15.4±4.4a 21.8±5.8ab 24.7±7.8abc 87.576＜0.05-0.4±0.2-0.7±0.3a-1.1±0.4ab-1.7±0.5abc 196.280＜0.05-0.4±0.2-1.2±0.4a-2.0±0.7ab-2.9±0.9abc 254.286＜0.05

2.3 肌肉的橫截面積、脂肪含量與骨密度的相關性 隨著年齡的增加，腰椎及髖關節骨密度數據與肌肉體積呈正相關(r=0.524、0.624、0.615、0.592，P＜0.05)；腰椎及髖關節骨密度下降與肌肉內脂肪含量增加呈負相關(r=-0.626、-0.661、-0.612、-0.599，P＜0.05)。

3 討論

肌肉、骨骼同屬運動系統，均起源于中胚層，有著共同的間質前體，兩者在運動功能上緊密關聯。肌肉是骨與骨連接的紐帶，與骨的生長和發育密切相關。機體骨骼肌一般由兩種肌纖維混合組成，即快肌纖維和慢肌纖維，其中快肌纖維在運動為主的骨骼肌中比例較高。肌少癥是指與增齡相關的進行性、廣泛性肌量減少和/或肌強度下降或肌肉生理功能減退，病常與骨質疏松癥同時存在。有研究表明，肌少癥以快肌纖維減少為主。另外據流行病學調查[5]，60歲以后老年人肌肉質量按每年1%～2%年速度下降[3-4]。骨骼肌質量減少、力量下降和體能減退對運動系統影響巨大，表現為跌倒事件和骨折發生率上升。研究還顯示，骨骼肌肉形態及功能的改變還系統性地影響老年人的整體生理狀態[6-7]。

本研究通過對不同年齡段中老年女性肌肉形態結構、肌肉內脂肪含量與骨密度的統計對比發現，受檢者肌肉的橫截面積、體積隨年齡增長而逐漸減小，C組及D組S腰/S4、S豎/S4、V腰/V椎、V豎/V椎、S大/S股、S中/S股均明顯低于A組與B組，且D組上述指標明顯低于C組，不同肌肉間比較，豎脊肌橫截面積、體積下降速度均較其他肌肉速度快，其次是臀大肌。肌肉質量的下降由多種因素共同影響，主要包括增齡衰老、飲食與運動習慣、遺傳因素、疾病因素、廢用性因素等[8-9]。而本研究中，受檢者肌肉內的脂肪含量隨年齡增長而增加，且隨年齡增長，豎脊肌內脂肪含量增長速度較其他肌肉明顯，其次是臀大肌。上述結果提示，隨著年齡的增長，女性體內肌肉體積呈縮小趨勢，且隨著年齡的增長而加速減少，肌肉內脂肪含量則與之呈相反趨勢，整體表現為肌肉含量減少而脂肪含量增加。這可能是脂肪在肌肉內的堆積、侵入與肌纖維的逐步減少達成一個相對平衡的狀態。在橫截面積不變的狀態下，肌肉內脂肪含量百分比的增加，也就是意味著非脂類含量百分比的下降，而肌肉內代表非脂類含量最大比重的，恰恰就是肌纖維組織，所以肌肉的質量已在發生變化。肌肉內脂肪含量隨年齡增長而增加現象，可能與增齡有關的人體基礎代謝減慢或激素分泌異常相關[10-11]。目前有研究認為在骨骼肌中明確表達脂滴相關蛋白有周脂素、親脂素和小凹蛋白，這些脂滴相關蛋白的表達增多可能通過降低糖耐量，增加胰島素抵抗，從而加重脂質在骨骼肌內的沉積[12]。本研究還顯示腰椎及髖關節骨密度也隨年齡增長呈逐步下降趨勢，不同年齡組T髖、T腰間比較差異均有統計學意義(P＜0.05)，且腰椎骨密度下降速度較髖關節骨密度明顯。提示隨年齡的增長，女性腰椎及髖關節骨密度呈顯著下降趨勢。相關性分析顯示，隨著年齡的增加，腰椎及髖關節骨密度數據與肌肉體積呈正相關，腰椎及髖關節骨密度下降與肌肉內脂肪含量增加呈負相關。發育生物學研究提示可能存在協調肌、骨質量的分子信號網絡，在循環和局部微環境中存在可偶聯肌肉和骨骼生長的調節因子[13]。肌肉和骨骼除同時受內部(神經內分泌)和外部(力)因素影響外，還存在相互調控[14-15]。這與本次研究發現骨密度與肌肉體積呈正相關現象相一致。

綜上所述，隨著年齡增長，人體機能衰退引起的肌肉質量下降，表現為肌肉橫截面積減少、肌肉體積減少、肌肉內脂肪含量上升。并且同時伴隨著骨密度也在下降，肌肉質量及骨密度兩者之間存在相關性。在CT影像學上則表現為，隨著年齡增長，肌肉維度的縮小，肌肉內脂肪的含量增加。尤其是位于脊椎兩側，由棘肌、最長肌和髂肋肌三部分組成的豎脊肌改變最為明顯，肌肉內脂肪可呈網狀深入侵及各肌層之間，并可達胸腰椎體表面。肌肉質量嚴重下降時，可見肌肉呈“空心化”、“脂肪化”改變。另外，由于本次研究有地域性及受檢人數的限制，數據還不能反映整個中國的中老年婦女的肌肉質量隨增齡改變的狀態，有一定的局限性。