腰椎骨髓脂肪含量与年龄、性别、体重指数及腰围的相关性

张晓东 ZHANG Xiaodong

赵文吉 ZHAO Wenji

胡少勇 HU Shaoyong

陈焱君 CHEN Yanjun

郝 帅 HAO Shuai

李勉文 LI Mianwen

岑 黄 CEN Huang

赵 静 ZHAO Jing

李绍林 LI Shaolin

腰椎骨髓脂肪含量与年龄、性别、体重指数及腰围的相关性

张晓东 ZHANG Xiaodong

赵文吉 ZHAO Wenji

胡少勇 HU Shaoyong

陈焱君 CHEN Yanjun

郝 帅 HAO Shuai

李勉文 LI Mianwen

岑 黄 CEN Huang

赵 静 ZHAO Jing

李绍林 LI Shaolin

作者单位
南方医科大学第三附属医院（广东省骨科研究院）医学影像科 广东广州 510630

目的 通过分析腰椎骨髓脂肪含量与年龄、性别、体重指数（BMI）及腰围的相关性，探讨骨髓脂肪含量的体质特点，以加深对骨质疏松发生规律的认识。资料与方法 纳入健康志愿者或慢性腰腿痛患者144例，测量其身高、体重、腰围，并计算BMI。采用单体素点分辨波谱法对L3椎体进行波谱采集，以1.3 ppm波峰为三酰甘油峰，水峰位于4.67 ppm，计算脂水比与脂肪比例。比较不同性别、年龄、BMI、腰围组间L3椎体脂水比、脂肪比例的差异。分析年龄与L3椎体脂水比及脂肪比例的相关性。结果 男、女L3椎体脂水比、脂肪比例总平均值比较差异无统计学意义（t=－0.267、－0.993，P＞0.05）。不同年龄段患者L3椎体脂水比、脂肪比例的总平均值差异有统计学意义（F=3.723、5.478，P＜0.05）。女性61～70岁组L3椎体脂水比、脂肪比例均明显高于20～30岁、31～40岁、41～50岁、51～60岁组（P＜0.05），女性L3椎体脂肪比例20～30岁组低于＞70岁组（P＜0.05）。61～70岁组男女脂水比总平均值均明显高于20～30岁、31～40岁、41～50岁、51～60岁组（P＜0.05）。20～30岁组男女脂肪比例总平均值均低于31～40岁、41～50岁、51～60岁、61～70岁、＞70岁组（P＜0.05），61～70岁组与31～40岁、41～50岁、51～60岁组比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。不同BMI及男性和女性不同腰围组间L3椎体脂水比及脂肪比例比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。年龄与L3椎体脂肪比例呈正相关（r=0.321，P＜0.05）。结论腰椎骨质脂肪含量与患者年龄相关，与性别、BMI、腰围均无关。

骨质疏松；磁共振成像；磁共振波谱学；骨髓；脂肪；年龄因素；性别因素；体重；身高

随着全球人口老龄化的趋势，骨质疏松及其脆性骨折的发病率、致残率将持续攀高，因此骨质疏松的相关研究受到全世界的关注[1]。成骨细胞与脂肪细胞同祖，成骨-成脂分化失稳态是骨质疏松的致病机制之一，研究骨髓脂肪组织在骨质疏松中的作用具有重要意义。目前，应用氢质子磁共振波谱（1H-MRS）测量骨髓脂肪含量并分析其与年龄、骨质密度的关系的研究较多，但关于1H-MRS骨髓脂肪含量与性别、体重指数（BMI）及腰围的关系的研究较少。阐述1H-MRS骨髓脂肪含量的体质特点，有助于加深骨质疏松发生规律的认识。本文初步探讨腰椎骨髓脂肪含量与年龄、性别、BMI及腰围的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入2014年1—10月南方医科大学第三附属医院的144例健康志愿者或慢性腰腿痛患者，其中男70例，年龄20～74岁，平均（46.0±13.6）岁；女74例，年龄21～74岁，平均（50.0±13.8）岁。排除代谢性疾病、使用糖皮质激素、腰椎肿瘤、腰椎手术、骨折等患者。测量所有患者的身高、体重、腰围（腹部过脐平面的水平周长），计算BMI。按性别分为男性组（70例）与女性组（74例）；按不同年龄段分为20～30岁组（14例）、31～40岁组（33例）、41～50岁组（34例）、51～60岁组（34例）、61～70岁组（22例）、＞70岁（7例）；按BMI分为BMI≤20 kg/m2组（25例）、20 kg/m2＜BMI≤25 kg/m2组（79例）、25 kg/m2＜BMI≤30kg/m2组（35例）、BMI ＞30 kg/m2组（5例）；男、女按腰围各分为2组，男性腰围＞90 cm组（27例）和腰围≤90 cm组（43例），女性腰围＞80 cm组（52例）和腰围≤80 cm组（22例）。

1.2 仪器与方法 采用Philips 1.5T MRI行脊柱检查，常规矢状面 T2WI、T1WI 及横轴位 T2WI，采用单体素点分辨波谱法（PRESS）对L3椎体进行波谱采集，扫描参数：TR 2000 ms，TE 42 ms，采集次数 1，体素15 mm×15 mm×15mm，频谱带宽1000 Hz；翻转角90°；脂肪/水抑制成像，值设为0。

1.3 图像后处理 采用后处理工作站软件（Extended MR Workspace）对采集数据进行测量分析。以1.3 ppm波峰为三酰甘油峰（Lip），水峰（H2O）位于4.67 ppm，根据公式（1）、（2）计算脂水比和脂肪比例。

所有测量均由2名住院医师分别独立完成，取其测量平均值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0软件，不同性别、腰围组间L3椎体脂水比、脂肪比例的比较采用独立样本t检验，不同年龄、BMI组间L3椎体脂水比、脂肪比例的比较采用单因素方差分析，对组间比较有显著性差异的指标进一步行Pearson相关性分析，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同年龄、性别患者的L3椎体脂水比、脂肪比例比较 随年龄的增长，患者L3椎体脂肪含量增加（图1、2）。L3椎体脂肪比例，31～40岁男性稍高于女性，41～50岁、51～60岁男性与女性接近，其他年龄段女性稍高于男性；男性腰椎脂肪比例随年龄的增长而增高，70岁后达高峰；女性61～70岁腰椎脂肪比例达高峰。患者L3椎体脂水比未随年龄的增长而增高，男性及女性腰椎脂水比均于61～70岁达到峰值。

图1 女，24岁，健康志愿者。 BMI 20 kg/m2，腰围67 cm，L3椎体脂水比、脂肪比例较低，分别为0.16%、30%

图2 女，58岁，慢性腰腿痛。BMI 25 kg/m2，腰围120 cm，L3椎体脂水比、脂肪比例明显增高，分别为0.91%、72%

男性与女性L3椎体脂水比、脂肪比例总平均值比较，差异无统计学意义（t=－0.267、－0.993，P＞0.05）。不同年龄段男性与女性的L3椎体脂水比、脂肪比例比较，差异均无统计学意义（t=－1.871～2.321，P＞0.05）。不同年龄段患者L3椎体脂水比、脂肪比例的总平均值比较，差异有统计学意义（F=3.723、5.478，P＜0.05）。男性不同年龄段间脂水比、脂肪比例比较，差异无统计学意义（F=1.198、1.536，P＞0.05）。女性不同年龄段间L3椎体脂水比、脂肪比例比较，差异有统计学意义（F=2.583、3.825，P＜0.05）。女性61～70岁组的L3椎体脂水比、脂肪比例均明显高于20～30岁、31～40岁、41～50岁、51～60岁组（P＜0.05），女性L3椎体脂肪比例20～30岁组低于＞70岁组（P＜0.05）。61～70岁组男女脂水比总平均值均明显高于20～30岁、31～40岁、41～50岁、51～60岁组（P＜0.05）。20～30岁组男女脂肪比例总平均值均低于31～40岁、41～50岁、51～60岁、61～70岁、＞70岁组（P＜0.05），61～70岁组与31～40岁、41～50岁、51～60岁组比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 不同年龄、性别的患者腰椎脂水比与脂肪比例比较

2.2 不同BMI及腰围患者的脂水比、脂肪比例比较 25～30 kg/m2组L3椎体脂水比最高2.28±3.15，BMI＞30 kg/m2组脂水比最低1.25±1.50；BMI≤20 kg/m2组脂肪比例最高（61.94±27.20）%，BMI＞30 kg/m2组脂肪比例最低（49.40±32.71）%。男性腰围＞90 cm组脂水比及脂肪比例均高于腰围≤90 cm组，女性腰围＞80 cm组脂水比、脂肪比例均小于腰围≤80 cm组。不同BMI及男、女不同腰围组间L3椎体脂水比、脂肪比例比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表2、3。

2.3 年龄与L3椎体脂水比及脂肪比例的相关性 年龄与L3椎体脂肪比例呈正相关（r=0.321，P＜0.05）（图3）；年龄与L3椎体脂水比无明显相关性（r=0.087，P＞0.05）。

表2 不同BMI组间脂水比、脂肪比例比较

表3 男性与女性不同腰围的脂水比、脂肪比例比较

图3 年龄与L3椎体脂肪比例 Pearson相关分析

3 讨论

1H-MRS可以通过定量腰椎骨髓脂肪和水的含量来定量分析骨成分构成，为研究骨质疏松提供了一种良好的方法[2-3]，常用指标有脂肪比例、脂水比及线宽，其中脂肪比例最常用。研究报道腰椎骨髓脂水比及脂肪比例与年龄、性别有关，但仍存在争议，而腰椎骨髓脂水比、脂肪比例与BMI及腰围的关系报道较少。因此，本研究旨在探讨年龄、性别、BMI及腰围对腰椎骨髓脂水比及脂肪比例的影响。

3.1 腰椎骨髓脂肪含量的年龄、性别分布特点 本组研究结果提示随年龄增长，L3椎体脂肪含量逐渐增加，男性椎体脂肪比例持续增长，70岁后达高峰，最高达88%；女性61～70岁达到高峰，脂肪比例最高达96%，70岁后稍下降。这与随年龄增长，椎体内黄骨髓成分逐渐增加，而造血的红骨髓水分相应减少，脂类成分相应增多，骨髓脂肪含量增加有关。腰椎骨髓脂肪含量随年龄增加与国内外研究报道一致[2]。 腰椎骨髓脂水比未显示随年龄增加而逐渐增长的趋势。目前对椎体骨髓脂肪比例随年龄增加而增加的观点存在争议，Liney等[4]测量15例患者显示年龄每增加10岁，脂肪比例约增加7.5%；Fanucci等[5]报道年龄每增加1岁，脂肪比例约增加2%。本组数据显示在30岁后骨髓脂肪比例增加明显，女性在31～40岁达到第1个高峰，但31～60岁每增加10岁，脂肪比例增加并不明显，呈现较长的缓慢增长阶段，而60岁后脂肪比例显著增加，61～70达到第2个增长高峰，70岁后脂肪比例则呈下降趋势；男性70岁后男性脂肪比例仍呈增长趋势，于70岁以上达到高峰，与Schellinger等[6]研究结果中女性60～70岁脂肪比例最高，70岁脂肪比例稍有下降一致。由此推测椎体骨髓脂肪比例与年龄的关系并非线性增长，可能与性别有关。但目前性别对骨髓脂肪含量的影响尚无定论。

部分研究[7-8]认为男性比同龄女性脂肪比例更高，或男性与女性无差异[7]。本研究结果显示31～40岁男性脂肪比例稍高于女性，但不同年龄段男、女脂水比、脂肪比例均无显著性差异。Ernesto等[9]初步应用多变量协变量方差分析研究年龄、性别对腰椎骨髓脂肪含量的影响，认为年龄与性别之间存在明显交互作用，年轻男性椎体脂肪比例较高（65%～70%），在30～39岁下降10%，而随后30年（40～69岁）逐渐增高；这与本研究结果男性腰椎脂肪比例随年龄增加逐渐增高、年轻男性椎体脂肪比例最低一致，分析原因可能与纳入研究对象有关。Ernesto等[9]的研究还提示年轻女性椎体脂肪比例较低，第1个增长高峰在31～40岁，约增加20%，随后30年（41～70岁）则进入缓慢增长期，此与本研究结果一致。有关年龄与性别对椎体脂肪含量的交互作用尚需进一步研究，男女椎体脂肪含量随年龄变化的差异可能与男女体质及绝经后女性雌激素的影响有关[6]。

3.2 腰椎骨质脂肪含量的体质分布特点 BMI及腰围是判断肥胖的常用简易指标，Thomas[10]认为肥胖与骨质疏松关系密切，而Li等[11]报道腰椎骨髓脂肪含量与腰椎骨质密度呈负相关，与骨质疏松关系密切，但有关BMI、腰围与腰椎骨髓脂肪含量的关系尚不明确，目前相关研究报道较少。本研究初步分析了BMI、腰围与椎体骨髓脂肪含量的相关性，以探讨肥胖与腰椎骨髓脂肪含量的关系。结果显示腰椎骨髓脂肪比例随BMI增加而逐渐降低，男性腰围大者腰椎骨髓脂肪比例高于腰围小者，而女性腰围大者腰椎骨髓脂肪比例低于腰围小者，但组间均无显著差异，提示BMI、腰围与椎体骨髓脂肪含量无明显相关性，这可能与骨髓脂肪组织不参与全身脂肪代谢有关[12]，但由此尚不能推断肥胖或腹部脂肪与椎体骨髓脂肪含量无关。Bredella等[13]分析了肥胖妇女腰椎骨髓脂肪含量与内脏脂肪的关系，两者呈正相关。BMI是最常用的肥胖指标，但其无法区分脂肪型肥胖和肌肉型肥胖，腰围虽可在一定程度上反映腹部脂肪含量，但无法准确反映腹部皮下脂肪含量与内脏脂肪含量，本研究采用BMI、腰围作为肥胖或腹部脂肪的简易指标而分析其与腰椎骨髓脂肪含量的关系存在一定的局限性。有关腹部内脏脂肪含量与腰椎骨髓脂肪含量的相关性仍需进一步研究。

本文研究的不足之处在于：50岁以上的研究对象偏少；仅测量L3椎体脂水比及脂肪比例，具有一定的局限性；未进行多因素分析。

总之，1H-MRS是评价腰椎骨髓脂肪含量的重要方法，脂肪比例与年龄呈明显正相关，而与性别、BMI及腰围无明显相关性，年龄对男性与女性腰椎骨髓脂肪含量的影响不同，年龄对女性腰椎骨髓脂肪含量影响更明显。

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（本文编辑冯婕）

Correlation of Lumbar Bone Marrow Fat Content with Age, Gender, Body Mass Index and Waist Circumference

Purpose To investigate the physical characteristics of the lumbar bone marrow fat content by analyzing the correlation of the lumbar bone marrow fat content with age, gender, body mass index (BMI) and waist circumference. It may be helpful to deepen the understanding the occurrence regularity of osteoporosis. Materials and Methods A total of 144 subjects were recruited including both healthy volunteers and the patients with chronic low back pain. The height, weight and waist circumference were measured, and the body mass index was calculated. All the subjects took spectroscopy sequence at the third lumber vertebra with single-voxel point resolved spectroscopy (PRESS) method. Lipid (1.3 ppm) to water (4.67 ppm) ratio (LWR) and lipid fractions (FF%) were measured. LWR and FF% of L3were compared among the patients with different gender, age, BMI and waist circumference. The correlation of LWR and FF% of L3and age were analyzed. Results The LWR and FF% of L3showed no significant difference between the male and female (t=－0.267 and －0.993, P＞0.05). There was statistical difference of LWR and FF% among the different age groups (F=3.723 and 5.478, P＜0.05). LWR and FF% of female in 61-70 year-old group showed significant higher than that in 20-30, 31-40, 41-50 and 51-60 year-old group (P＜0.05). FF% of L3in 20-30 year-old female group showed significant lower than that in ＞70 year-old group (P＜0.05). LWR of L3for both male and female in 60-70 year-old group also showed significant higher than that in 20-30, 31-40, 41-50 and 51-60 year-old group (P＜0.05). FF% for both male and female in 20-30 year-old group showed significant lower than that in 31-40, 41-50, 51-60, 61-70 and＞70 year-old group (P＜0.05). FF% of 61-70 year-old group was significant different from that in 31-40, 41-50, 51-60 year-old group (P＜0.05). The LWR and FF% of L3showed no significant difference between the different BMI groups and waist circumference groups (P＞0.05). Age was positive correlated with FF% of L3(r=0.321, P＜0.05). Conclusion The lumbar bone marrow fat content is correlated with age, but is not correlated with gender, BMI and waist circumference.

Osteoporosis; Magnetic resonance imaging; Magnetic resonance spectroscopy; Bone marrow; Fat; Age factors; Sex factors; Body weight; Body height

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.07.017

李绍林

Department of Radiology, the Third Affiliated Hospital of Southern Medical University (Academy of Orthopedics in Guangdong Province), Guangzhou 510630, China

Address Correspondence to: LI Shaolin

E-mail: 18926191928@189.cn

R445.2

2015-01-04

2015-06-27

中国医学影像学杂志

2015年 第23卷 7期：539-543

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(7): 539-543