中青年女性頸椎椎旁肌群體質成分與骨密度的相關性分析

趙越 王玲 劉艷東 程曉光 郁萬江*

1.青島大學附屬青島市立醫院放射科，山東 青島 266000 2.北京積水潭醫院放射科，北京 100035

肌少癥(sarcopenia)是指肌肉含量和肌肉功能隨著年齡的增長進行性、廣泛性下降[1]，較低的肌肉密度表示肌肉組織中脂肪含量較高[2]。同時，骨質疏松癥(osteoporosis，OP)作為嚴重影響老年人生活質量的公共健康疾病，常與肌肉減少癥伴隨發生[1,3]。頸椎作為脊柱的重要組成部分，其椎旁肌肉測量研究在國內外相對較少。雖然頸椎目前不是輔助診斷肌少癥及骨質疏松癥的重點測量部位，但頸部骨肌疾病是所有職業病中最常見的疾病之一[4]，頸部肌肉功能與頸部疾病密切相關，同時骨密度與椎骨手術術后療效的關系也是公認的。本研究應用OsiriX及定量CT(quantitative computed tomography，QCT)測量成年女性頸部椎旁肌肉的面積、密度及頸椎骨密度，探討頸部椎旁肌群體質成分與骨密度的相關性以便于臨床工作。

1 材料和方法

1.1 一般資料

本研究對象來自北京積水潭醫院開展的骨科退行性疾病研究中的健康對照組募集者，包括成年中國女性218例，年齡范圍20～59(41.7±9.1)歲。納入標準：身體、精神和社會等方面均處于良好狀態的成年女性；排除標準：妊娠和患有任何可能影響骨骼肌肉的疾病的個體，包括頸部創傷和腫瘤、頸椎側凸、全身代謝性疾病、服用激素等藥物。所有受試者均接受頸椎CT檢查，測量身高、體重并計算體質指數(body mass index，BMI)。本研究經北京積水潭醫院倫理委員會批準，所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 掃描參數

CT掃描設備采用日本東芝公司的Toshiba Aquilion 80排CT，掃描參數為電壓120 kV，電流187 mAs，床高120 cm，層厚1.0 mm，SFOV 400 mm。采用美國Mindways公司的5樣本QCT固體體膜墊于受檢者頸下，從C1椎體上緣螺旋掃描至C7椎體下緣水平，測量前按照標準操作流程使用校準體模數據進行常規校準。將獲得的DICOM圖像傳至Pixmeo公司的OsiriX工作站進行椎旁肌肉面積和密度測量；將QCT格式的圖像文件傳至Mindways公司的QCT骨密度測量分析軟件(QCT PRO)工作站進行測量。

1.3 測量方法

本研究使用Pixmeo公司的OsiriX軟件測量頸椎椎旁肌肉組織的面積和密度，選取第6頸椎中部層面的薄層軸位圖像為測量層面，沿頸長肌、前斜角肌、肩胛提肌及斜方肌邊緣人工圈畫感興趣區(ROI)，以-29～150 HU[5-7]為肌肉組織范圍的標準測得雙側椎旁肌群的橫截面積(cross-sectional area，CSA，mm2)和平均CT值(HU)。在大樣本測量之前，從本研究人群中隨機抽取 30 例，由2名測量者分別獨立測量，1周以后，其中一名測量者按照同樣方法重復測量一次。測量由兩名經培訓的醫師完成。參照以往研究[8]，使用QCT PRO軟件測量第6頸椎骨密度(BMD)，在椎體中心位置標記ROI，避開骨皮質和椎靜脈走行區域，軟件自動得出椎體BMD(mg/cm3)。測量由一名經培訓的醫師完成。

1.4 統計學處理

所有數據采用SPSS 20.0統計軟件進行分析。每項數據均為符合正態分布的計量資料。將年齡按10歲1組分為4組，用方差分析比較各組BMI、BMD、椎旁肌群CSA及平均CT值，組間兩兩比較采用LSD法。用組內相關系數(interclass correlation coefficient，ICC)評價測量者2次測量值及兩名測量者測量值的可重復性，結果>0.8，表明測量值的一致性較好。使用Pearson相關分析評估C6水平椎旁肌群CSA、平均CT值和BMD與年齡、BMI的相關性；控制年齡因素，采用偏相關分布分析C6水平椎旁肌群平均CT值與BMD的相關性。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 變量的一般情況及方差分析

本研究納入218名成年女性，平均年齡(41.7±9.1)歲，其BMI、BMD和C6椎體水平的椎旁肌群情況具體見表1。將年齡按10歲1組分為4組，各組BMI、BMD、椎旁肌群CSA及平均CT值均值比較的方差分析見表2。BMI、C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值在各年齡組間差異均無統計學意義(P均>0.05)，而BMD在不同年齡組間差異有統計學意義(P<0.05)。在組間兩兩比較中，C6水平椎旁肌群CSA在20～29歲與50～59歲年齡組差異有統計學意義(P<0.05)，BMD在50～59歲與其他三組、40～49歲與20～29歲年齡組差異有統計學意義(P均<0.05)。

表1 218例受檢者一般資料Table 1 General information of 218 subjects

表2 各年齡組BMI、BMD、C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值方差分析結果(均值±標準誤) Table 2 ANOVA results of paravertebral muscle groups,BMI,and BMD in CSA and mean CT values at C6 level in all age groups

2.2 重復性檢驗結果

測量者對C6中心層面椎旁肌群CSA和平均CT值重復性檢驗結果。測量者A第1次測得與第2次測得椎旁肌群CSA和平均CT值ICC分別為0.986、0.957，與測量者B測得椎旁肌群CSA和平均CT值ICC分別為0.987、0.946。測量者間ICC、測量者內ICC均較高(>0.80)。

2.3 相關性分析結果

使用Pearson相關分析受檢者C6水平椎旁肌群CSA及CT值、BMD與年齡、BMI的相關性。結果顯示C6水平椎旁肌群CSA與年齡、BMI呈一定正相關(P<0.05，P<0.01)，且與BMI相關性較高；椎旁肌群密度與年齡、BMI無顯著相關性。BMD與年齡呈一定負相關(P<0.01)，與BMI無顯著相關性。控制年齡、BMI因素，使用偏相關分析受檢者C6水平椎旁肌群CSA、平均密度與BMD的相關性。結果顯示C6水平椎旁肌群CSA與BMD無顯著相關性，平均CT值與BMD呈一定正相關(P<0.01)。具體見表3。

表3 C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值、BMD與年齡、BMI的相關性Table 3 Correlation between paravertebral muscle composition at C6 level and BMD,age,and BMI

3 討論

骨骼肌牽拉骨骼進行運動，骨骼的機械性能與骨密度密切相關[9-10]。目前，QCT作為可以準確測量椎體骨松質體積密度的工具，利用其測量頸椎骨密度的研究[11-13]表明，頸椎各椎體之間骨密度存在差別，頸椎與腰椎的骨密度相關性高且頸椎骨密度高于腰椎。頸椎的椎旁肌群測量研究較少，而頸椎作為活動性強，體積小且處于較高動力狀態的關節系統[14]，椎旁肌群形態結構復雜，使其可以負荷來自不同肌肉和不同方向的復雜運動[13]。OsiriX作為MacOS系統操作下的開源軟件，可獨立運行于個人電腦，針對DICOM圖像，可以準確測量ROI的肌肉組織面積與平均密度，步驟簡便，準確性高，重復性好。

本研究選擇C6椎體中心層面主要考慮兩個原因，一是C6、C7的椎體骨密度顯著低于C2～C5椎體[11]，在骨密度相對低的層面分析肌肉情況更有價值。二是在下段頸椎椎體ROI范圍較大，C6層面的肌群較C7層面更集中，肌群輪廓更清晰，測量誤差更小。結果顯示，頸椎椎體BMD與年齡呈一定負相關，年齡是影響BMD的因素之一，這與以往年齡是影響腰椎BMD的重要因素，BMD與年齡呈負相關的研究結果相一致[11，15]。QCT測得的頸椎BMD為真正的體積骨密度，不受BMI影響。有研究顯示頸部肌肉CSA與身高、體重不成比例[16]，但本研究的頸椎椎旁肌肌群CSA與BMI呈一定正相關。可能是因為頸部肌群層次多、結構復雜，另外人群頸部肌肉的大小和形態個體差異也較大[16]。頸椎椎旁肌群CSA與年齡呈一定正相關，但平均密度與年齡無顯著相關性。脂肪除了儲存在脂肪細胞中，也存在于肌群、肌束之間，存在于肌肉組織內部的脂肪在CT圖像中不能被肉眼識別，僅僅是改變了肌肉組織本身的圖像特征[17-18]。這或許可以解釋本研究中的50～59歲年齡組相較于40～49歲年齡組，頸椎椎旁肌肉CSA增大，而肌肉密度減小。隨著年齡增加，雖然肌肉含量沒有下降，肌肉組織的脂肪浸潤程度依然在進展，肌束間及肌束內的脂肪含量在增加。

本研究中，由于年齡、BMI是影響BMD、椎旁肌群面積的因素，所以在分析椎旁肌群與BMD的相關性時，需要控制年齡、BMI因素對結果的影響。結果顯示頸椎椎旁肌群CSA與BMD無顯著相關性、平均CT值與BMD呈一定正相關。這與以往一項測量方法不同的腰椎椎旁肌肉的研究結果一致[19]。頸椎BMD與椎旁肌群脂肪浸潤程度有相關性，與椎旁肌群肌肉含量無顯著相關性，可能頸椎BMD與肌肉的變化不是同步發展的，頸椎椎旁肌肉的脂肪浸潤程度進展相對緩慢。對于需行頸椎手術的骨質疏松癥患者，常規CT可得到的椎旁肌群數據可能對BMD具有一定的提示作用。

綜上所述，成年女性頸椎椎旁肌肉脂肪浸潤程度不隨年齡、BMI增加而增大，與BMD呈正相關。本研究有一定的局限性，為頸椎椎旁肌肉測量的初步研究，樣本局限于女性；測量層面局限于C6一個椎體，缺乏代表性，不能全面評估頸椎椎旁肌肉。今后還需擴大樣本量，改善測量方法以得到連續多個層面的數據進行進一步研究。