基于定量CT分析不同年齡、生理時期女性腰椎骨密度與腹部脂肪的相關性

玄淑興， 張振國， 賈守強

肥胖與骨質疏松是兩種常見的慢性疾病，脂肪組織能夠增加對骨骼的機械負荷、改變骨代謝進而影響骨密度[1]，此外脂肪組織作為具有內分泌效應的組織，使其在各種代謝性疾病中扮演重要角色。臨床上診斷骨質疏松與肥胖通常以體質量指數(body mass index,BMI)與骨密度(bone mineral density,BMD)為依據[2]，但BMI無法準確反映局部脂肪堆積情況，在中國人群中以腹部脂肪積累過度引起的中心性肥胖占比較高，由于脂肪組織的各種生理學作用，骨質疏松與肥胖之間的關系錯綜復雜。部分研究指出，在不同體脂比例的人體中，骨量的形成與體脂存在不同程度的關聯[3]。定量CT(quantitative computer tomography,QCT)能夠精確測量人體骨丟失與局部脂肪累及情況[4]，本研究采用QCT對不同年齡段及不同生理時期的女性腹部脂肪及腰椎BMD進行測量，分析了圍絕經期女性脂肪與骨密度的變化情況，旨在探討女性腰椎BMD與腹部脂肪參數的相關性。

材料與方法

1.一般資料

選取2019年6月～2019年12月于我院健康體檢中心行體檢的女性300例，納入標準：①腰部行QCT掃描；②年齡≥25歲；③均簽訂知情同意書。排除標準：①合并糖尿病、甲狀腺功能異常、慢性營養不良、高血壓等疾病；②既往接受腰椎手術治療者；③近3年有骨折史者；④近半年服用腎上腺皮質激素者。300例女性年齡25～85歲，平均(46.2±12.8)歲，根據年齡分為3組：青年組82例(25～35歲)，中年組132例(36～59歲)，老年組86例(>60歲)。參考相關文獻[5]，圍絕經期定義為：女性45歲左右出現的內分泌、生物學變化及相關臨床癥狀，主要表現為月經不規則及停經。根據是否絕經分為3組：絕經前組169例(仍有規律月經周期)，圍絕經期組33例(45歲左右～停經后12個月內的時期)，絕經后組98例(自認絕經1年)。

2.研究方法

計算樣本量：本研究中腹部脂肪測量參數包含3個，以腹部脂肪面積(fat area,FA)為例計算樣本量，參考公式 ，計算后可知各組需要約80例受試者，為增加相關性分析的準確性以及分析更年期對女性骨密度的影響，本研究共選取300例受試者，即青年組(n=82)、中年組(n=132)、老年組(n=86)。

人體測量：采用醫用身高體重測量儀測量受檢者的體重、身高，重復測量3次取均值，計算BMI。腰圍和臀圍測量需囑受檢者穿室內單衣、免冠、脫鞋，計算腰臀比(腰圍/臀圍)。以上數據均由專人負責測量并記錄。

腰椎BMD及腹部脂肪參數測定：采用Philips iCT256 128排螺旋CT機，檢查時受試者雙手抱頭，吸氣末屏氣，掃描范圍為L1～L2椎體水平。掃描參數：管電流30 mAs，管電壓120 kV，螺距0.775，旋轉時間0.625 s/r，掃描層厚5 mm，層間距5 mm，矩陣512×512，采用自動毫安秒技術。重建技術選擇混合迭代，重建層厚1 mm，層間距1 mm，測量軟件定期采用質控體模進行校準。重建CT圖像傳輸至Midways QCT Pro6.1分析系統(美國Midways公司)，按照《中國定量CT骨質疏松癥診斷指南(2018年版)》[6]，使用“骨密度”模塊測量受試者L1～L2椎體BMD，計算腰椎平均骨密度(average BMD,vBMD)，感興趣區為椎體中心，同時注意避開椎靜脈溝與骨皮質(圖1)。使用“tissue composition”模塊檢測受試者L2水平面腹部脂肪面積( FA)，通過脂肪組織與其他組織間的差異軟件可自動著色，皮下脂肪與腹內脂肪以腹壁肌肉外緣為界限；計算受試者L2中心層 FA、內臟脂肪面積(visceral fat area,VFA)，通過計算得出受試者L2水平腹壁脂肪面積(surface fat area,SFA)(圖2)。以上過程均由2位高年資影像學醫師進行測量，測量后取兩者結果的平均值作為最終結果并記錄。

圖1 采用QCT測量L1(a)及L2(b)的密度，黃色方框為感興趣區的矢狀位，紅色橢圓位于椎體中心，為感興趣區的橫軸位。 圖2 采用QCT測量L2中心層腹部脂肪面積，藍色部分表示FA，綠色光圈內藍色部分表示VFA，其余部分為SFA。

3.統計學分析

結 果

1.各組一般資料比較

老年組的體重、臀圍、腰圍、腰臀比及BMI顯著高于青年組和中年組(P<0.05)，中年組的體重、臀圍、腰圍及BMI顯著高于青年組(P<0.05)，不同年齡組體重、臀圍、腰圍、腰臀比及BMI比較差異具有統計學意義(P<0.05，表1)；圍絕經期組、絕經后組的體重、臀圍、腰圍及BMI顯著高于絕經前組(P<0.05)，絕經后組的體重、腰圍及腰臀比顯著高于圍絕經期組(P<0.05)，圍絕經期前后女性的體重、腰圍及腰臀比差異具有統計學意義(P<0.05，表2)。

表2 圍絕經期前后受檢者一般資料的比較

2.不同年齡組vBMD及腹部脂肪測量參數的比較

青年組的vBMD顯著高于老年組和中年組，中年組的vBMD顯著高于老年組。老年組和中年組的FA、VFA顯著高于青年組，老年組的FA、VFA顯著高于中年組，不同年齡組的vBMD、FA、VFA比較差異具有統計學意義(P<0.05，表3)。

表3 不同年齡組vBMD及腹部脂肪測量參數的比較

3.不同年齡組vBMD與腹部脂肪測量參數的相關性分析

青年組的vBMD與FA、VFA、SFA呈負相關，老年組的vBMD與BMI、VFA呈正相關(P<0.05，表4)，其他參數之間無明顯相關性。

表4 不同年齡組女性vBMD與腹部脂肪測量參數的相關性

4.圍絕經期前后女性vBMD與腹部脂肪變化情況

絕經前組的vBMD顯著高于絕經后組和圍絕經期組，圍絕經期組的vBMD顯著高于絕經后組。絕經后組和圍絕經期組的FA、VFA顯著高于絕經前組，差異具有統計學意義(P<0.05，表5)。

表5 圍絕經期前后女性vBMD與腹部脂肪變化情況

5.圍絕經期前后女性vBMD與腹部脂肪測量參數的相關性

絕經前女性vBMD與VFA呈負相關，圍絕經期女性vBMD與FA、VFA呈負相關，絕經后女性vBMD與VFA呈正相關(P<0.05，表6)，其他參數之間無明顯相關性。

表6 圍絕經期前后女性vBMD與腹部脂肪測量參數的相關性

討 論

女性的BMD在25～35歲達到峰值，隨著年齡的增長骨骼中的鈣不斷丟失，引起骨密度的下降，圍絕經期時由于雌激素水平的驟降會引起BMD的顯著降低，之后骨密度的下降逐漸放緩。骨密度的降低與骨質疏松的發生發展密切相關[7]，絕經后女性骨質疏松的發生風險大大升高，對生活質量產生嚴重影響。目前研究證實[8-9]，體重是骨密度的保護因素，在中年及老年人群中由于機體代謝較慢，運動鍛煉強度低、次數少，導致腹部脂肪積累引起體重增加，腰椎作為腹部脂肪的力學支架，其負荷增加后骨密度也相應增高，國內外研究均證實同年齡段中低體重是發生骨質疏松的危險因素。QCT是測量BMD的常用方法，也是目前測量腹部脂肪的“標準方案”[10]。與雙能X線吸收法相比，CT分辨力高[11],QCT在測量BMD時不受機體腹主動脈鈣化、脊柱側彎、體型等的影響，能夠精確反映機體BMD的變化情況[12-13]。本研究采用QCT對不同年齡段及不同生理時期的女性進行BMD測量，結果顯示隨年齡增長，女性vBMD呈逐漸降低的趨勢，在圍絕經期vBMD出現明顯下降，本研究中女性BMD的變化規律與目前報道基本相符。

本研究結果顯示，隨著年齡的增長，女性體重、腰圍、臀圍、腰臀比、BMI有逐漸增高的趨勢，上述指標是評估機體肥胖的重要參考。除此以外，本研究還利用QCT對腹部脂肪進行更加精確的測量，結果顯示FA與VFA隨著年齡的增長而增加，SFA也具有類似的趨勢，筆者分析認為隨著年齡的增長，機體代謝速度逐漸變慢、行動能力逐漸下降所致。目前物質生活水平較以往有明顯提高，由于生理原因導致鍛煉次數及強度下降后脂肪容易積累，在中國人群中多表現為腹部脂肪過度積累[14]。既往普遍認為肥胖是骨質疏松的保護因素[15-16]，脂肪組織能夠通過改變骨代謝及增加骨骼機械負荷對BMD產生影響；但隨著相關研究的不斷深入，目前關于肥胖與BMD的關系尚存爭議。對于女性群體而言，影響BMD的相關因素較男性更為復雜，如懷孕、更年期等女性特有的時期均會對BMD產生影響，既往在探討腹部脂肪與女性BMD的關系時常常忽略年齡因素，此外目前關于女性圍絕經期腹部脂肪與BMD關系的相關報道較少，缺乏足量文獻加以證實。

本研究相關性分析結果顯示，青年組的vBMD與FA、VFA及SFA呈負相關，老年組的vBMD與BMI、VFA呈正相關，中年組的vBMD與FA、VFA及SFA不存在相關性，與劉正華等[17]的報道結果相似。筆者分析認為，青年女性活動強度大且此年齡段女性的BMD逐漸升高，體脂含量普遍較低，故vBMD與FA、VFA及SFA呈負相關；老年組女性由于機能衰退，骨質丟失嚴重，vBMD與其負荷大小具有一定關系，故老年組的vBMD與BMI、VFA呈正相關。本研究測量并分析了不同生理時期女性vBMD與腹部脂肪參數的相關性，結果顯示，絕經前、圍絕經期、絕經后vBMD、FA、VFA及SFA的變化規律與本研究中以年齡進行分組時類似，但相關性分析結果顯示，絕經前女性vBMD與VFA呈負相關，絕經后女性vBMD與VFA呈正相關；筆者分析認為絕經前、后女性vBMD和脂肪組織的關系與機體活動能力、BMD生理性增加及降低、脂肪組織對椎體的負荷作用有關。圍絕經期女性vBMD與FA、VFA呈負相關，筆者查閱相關文獻分析認為與以下因素有關：①脂肪具有內分泌作用，可分泌雌激素、瘦素、脂聯素等激素，同時還能調節機體腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白細胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)等細胞因子的表達水平，其中瘦素能夠促進骨髓前體細胞向骨細胞的轉換，增加機體骨生成，IL-6可抑制破骨細胞的激活與分化，使破骨細胞凋亡，減緩機體骨吸收[18]；②在圍絕經期女性中，卵巢功能出現衰退，雌二醇水平呈波動性下降，卵泡刺激素水平上升，兩者變化導致成骨細胞活性下降，破骨細胞活性增加，減緩機體骨生成，加速骨吸收，使BMD下降；③破骨細胞與成骨細胞的細胞膜上均存在雌激素受體結合點，當雌激素水平下降時使腎1-α羥化酶及肝25-羥化酶活性降低，同時雌激素水平下降增加甲狀旁腺敏感性，加速機體骨質消融引起骨量減少[19]。圍絕經期女性機體中的上述過程處于動態變化，本研究中圍絕經期女性vBMD與FA、VFA呈負相關的可能原因在于，雌激素水平降低使BMD的降低幅度較大，而FA、VFA的增加使BMD的上升幅度較小。

本研究通過QCT測量不同年齡段、不同生理時期女性的腹部脂肪及vBMD，但存在如下局限性：①樣本量過少且為單中心研究；②對不同年齡段的分組稍顯粗糙，僅將其分為青年、中年及老年組；③機體骨密度與每日鈣攝取量、血鈣水平、身體狀況、生活習慣等因素相關，本研究中未獲取到受試者每日鈣攝取量及血鈣等一般資料。女性腰椎BMD與腹部脂肪組織的關系較為復雜，不同年齡段及不同生理時期兩者關系各異，對于圍絕經期這一特殊時期，脂肪組織與雌激素可能共同參與對機體BMD的調節，因此需定期檢測BMD及脂肪含量，對骨質疏松做到早發現，早干預，提高圍絕經期女性生活質量。

綜上所述，女性腰椎BMD與腹部脂肪組織的關系較為復雜，不同年齡段及不同生理時期兩者關系各異，對于圍絕經期這一特殊時期，脂肪組織與雌激素可能共同參與對機體BMD的調節，但關于兩者的關系有待今后更加深入的研究開展。