定量CT分析年龄、腹部脂肪与骨密度的关系

潘亚玲，陈彤彤，王晗琦，常蕊，程晓光，陆勇*

1.上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科，上海 200025；2.北京积水潭医院放射科，北京 100035；

肥胖和骨质疏松是增加人群发病率和死亡率的常见慢性病[1]。临床通常分别依据体重指数（BMI）、骨密度（BMD）诊断肥胖和骨质疏松。然而，BMI 不能准确反映人体脂肪的局部积累情况。与西方人群不同，中国人群一般以腹部脂肪过度积累导致的中心性肥胖居多，而其与骨质疏松的关系可能更为密切[2]。目前腹部脂肪与BMD 的关系尚不明确，且增龄性改变使得两者的关系更加复杂。定量CT（QCT）能够精确评估脂肪局部积累及骨丢失情况，是临床测量腹部脂肪和BMD 的重要方法[3]。本研究拟利用QCT探讨腹部脂肪和BMD 随年龄变化的规律，明确腹部脂肪与BMD 的关系，为防治肥胖和骨质疏松提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 分析2018年4月—2019年1月于我院行低剂量胸部CT 联合QCT检查并符合以下纳入标准的健康体检者：年龄≥30岁，QCT 同时测量腹部脂肪和腰椎BMD。排除标准：腰椎存在骨折、囊性、

硬化性病变；金属伪影干扰测量；患甲状腺功能亢进或减退、恶性肿瘤等消耗性疾病及影响骨代谢的疾病。共纳入2442例，其中男1522例，女920例；年龄30～90岁，平均（50.9±13.0）岁。测受检者量身高及体重，计算BMI。本研究经本院伦理委员会批准通过，获受试者免知情同意。

1.2 仪器与方法

1.2.1 低剂量胸部CT 扫描 采用飞利浦iCT256 128排CT 机。受检者仰卧，双手抱头，于吸气末屏气扫描，自肺尖扫描至L2 椎体下缘。扫描参数：管电压120 kV，管电流30 mAs，采用自动毫安秒技术，视野500 mm，螺距0.775，旋转时间0.625 s，矩阵512×512，扫描层厚×层距5 mm×5 mm。采用混合迭代重建技术，重建层厚×层距1 mm×1 mm。定期用质控体模（美国Mindways 公司）对QCT 测量软件进行校准。

1.2.2 QCT 测量 重建薄层CT图像传输至QCT 工作站，运用QCT Pro 6.1 软件（美国Mindways 公司）中“tissue composition”模块测量L2 中心层面腹部脂肪。软件对脂肪成分自动着色，以腹壁肌肉外缘界定腹内脂肪与皮下脂肪（图1）。软件自动输出腹部总脂肪（total adipose tissue，TAT）和腹内脂肪（visceral adipose tissue，VAT），两者相减得皮下脂肪（subcutaneous adipose tissue，SAT）。按照中国定量CT 骨质疏松症诊断指南（2018）[4]，采用“骨密度”模块测量L1～L2 椎体BMD，测量感兴趣区（ROI）位于椎体中心，避开骨皮质和椎静脉沟（图2）。按30～39、40～49、50～59、60～69、70～90岁5个年龄段分别计算男性和女性平均TAT、VAT、SAT、BMD 及各年龄段较上一年龄段TAT、VAT、SAT、BMD 的增多（+）/减低（-）率。

1.3 统计学方法 采用SPSS 22.0软件，计量资料以表示。各年龄段间TAT、VAT、SAT 比较采用Kruskal-Wallis 检验，BMD 比较采用单因素方差分析。计量资料双变量相关性分析采用Spearman 相关。采用多元逐步回归分析年龄、BMI、TAT、VAT、SAT与BMD 的相关性。P<0.05 为差异有统计学意义。

图1 QCT 测量L2 中心层面腹部脂肪。QCT对不同组织成分着色，蓝色为腹部总脂肪，绿色光圈紧贴腹壁肌肉外缘，绿色光圈内蓝色为腹内脂肪，绿色光圈外蓝色为皮下脂肪

图2 QCT 测量L1（A）和L2（B）骨密度。红色椭圆为ROI横断位，黄色方框为ROI 矢状位，ROI位于椎体中心

2 结果

2.1 腹部脂肪及骨密度随年龄变化的规律 在男性中，50岁以上各年龄段TAT、VAT 高于30～39岁（TAT：Z=-186.766～-125.329，VAT：Z=-338.628～ -275.882，P 均<0.01），SAT低于30～39岁（Z=103.590～162.446，P 均<0.05），而50岁以上各年龄段间TAT、VAT、SAT 比较，差异均无统计学意义（P 均>0.05）；40～49岁与50～59岁年龄段分别较上一年龄段VAT 明显增多（Z=-178.975、-144.018，P 均<0.001）。在女性中，50岁以上各年龄段TAT、VAT、SAT 高于30～39岁（TAT：Z=-341.460～-288.628，VAT：Z=-409.674 ～-311.454，SAT：Z=-220.013～ -190.701，P 均<0.001），而50岁以上各年龄段间TAT、VAT、SAT 比较，差异均无统计学意义（P 均>0.05）；40～49岁与50～59岁年龄段分别较上一年龄段TAT、VAT、SAT 明显增多（TAT：Z=-118.006、-170.622；VAT：Z=-134.107、-177.347；SAT：Z=-89.663、-130.351，P 均<0.01），女性VAT 增加幅度大于男性。男性和女性BMD 随年龄增长逐渐减低，各年龄段间两两比较，差异均有统计学意义（男性F=218.659，女性F=360.051，P 均<0.001），50岁后BMD 减低幅度明显增大，且女性比男性更明显（表1）。

表1 不同性别人群腹部脂肪及骨密度随年龄变化的规律（±s）

表1 不同性别人群腹部脂肪及骨密度随年龄变化的规律（±s）

注：与30～39年龄段比较，*P<0.05；与上一年龄段比较，#P<0.05。TAT 为腹部总脂肪，VAT 为腹内脂肪，SAT 为皮下脂肪，BMD 为骨密度

年龄段 人数 TAT（g） VAT（g） SAT（g） BMD（mg/cm3） 较上一年龄组增多/减低率（%） TAT VAT SAT BMD 男性 30～39岁 379 23.77±9.85 14.88±6.02 8.89±4.93 169.01±28.94 - - - - 40～49岁 334 25.72±8.89# 17.59±6.26# 8.13±3.67 153.44±28.47# +8.20 +18.21 -8.55 -9.21 50～59岁 360 27.26±8.05* 19.79±6.58*# 7.47±2.79* 130.53±29.05*# +5.99 +12.51 -8.12 -14.93 60～69岁 312 26.47±9.23* 19.27±7.09* 7.20±3.27* 115.28±32.13*# -2.90 -2.63 -3.61 -11.68 70～90岁 137 27.47±10.71* 20.35±8.37* 7.13±3.24* 102.71±34.72*# +3.78 +5.60 -0.97 -10.90 女性 30～39岁 226 15.49±8.41 6.89±4.08 8.61±4.78 190.47±31.98 - - - - 40～49岁 243 19.19±8.62# 9.22±4.72# 9.97±4.39# 175.74±30.75# +23.89 +33.82 +15.80 -7.73 50～59岁 184 24.16±7.70*# 12.54±4.83*# 11.62±3.79*# 138.56±31.82*# +25.90 +36.01 +16.55 -21.16 60～69岁 190 25.05±9.74* 13.43±5.80* 11.62±5.02* 101.19±29.94*# +3.68 +7.10 0 -26.97 70～90岁 77 27.13±9.83* 15.51±6.29* 11.62±4.62* 80.58±28.39*# +8.30 +15.49 0 -20.37

2.2 腹部脂肪与骨密度的相关性 Spearman 相关分析显示，男性和女性TAT、VAT 与BMD 均呈负相关（P 均<0.001），男性SAT与BMD呈正相关（P=0.010），而女性SAT 与BMD 呈负相关（P<0.001），其中VAT与BMD 的相关性最强（男性rs=-0.175，P<0.001；女性rs=-0.427，P<0.001），见表2。

表2 腹部脂肪与骨密度的相关性分析

2.3 腹部脂肪与骨密度的多元逐步回归分析 以BMD 为因变量，年龄、BMI、TAT、VAT、SAT 为自变量，多元逐步回归分析显示年龄是男性BMD 的独立影响因素（P<0.001），而BMI、TAT、VAT、SAT不是男性BMD 的独立影响因素（P 均>0.05）。校正年龄、BMI 因素后，VAT是女性BMD 的独立影响 因素（β=-0.089，P=0.007），回归方程为BMD= -0.757年龄+0.100 BMI-0.089 VAT+266.280，而TAT、SAT 不是女性BMD 的独立影响因素（P 均>0.05，表3）。

3 讨论

与双能 X线吸收法（dual energy X-ray absorptiometry，DXA）相比，QCT 可选择性地测量椎体骨松质BMD 且不受腹主动脉钙化、脊柱退变、体型、脊柱侧弯的影响，能够更早期、更精确地反映BMD 的变化[5]。此外，QCT是目前公认的定量测量腹部脂肪的“金标准”[6]。本研究采用QCT测量TAT、VAT、SAT 及BMD，探讨其随年龄的变化规律及腹部脂肪与BMD 的关系。自出生起BMD 随骨骼生长持续增高，约在20～40岁达峰值，峰值期后随年龄增长逐渐减低，50岁后女性雌激素水平下降，致使女性BMD 急剧减低，减低幅度较男性大[5,7]，与本研究BMD 随年龄变化规律相符。本研究中，男性和女性均在40～59岁出现VAT 明显增多，但女性VAT 增多幅度较男性大，可能与女性卵巢功能减退有关[8]。与同性别30～39岁人群相比，50岁以上各年龄段男性TAT、VAT 明显增高（P<0.01），SAT 明显减低（P<0.05），而女性TAT、VAT、SAT 均明显增高（P<0.001）。50岁以上男性及女性各年龄段间TAT、VAT、SAT 差异均无统计学意义（P>0.05），而BMD 差异均有统计学意义（P<0.001），提示步入老年期后，增龄可能不会继续对TAT、VAT、SAT 产生影响，但仍会引起BMD 持续减低。

表3 腹部脂肪与骨密度的多元逐步回归分析

脂肪组织可能通过增加骨机械负荷和改变骨代谢影响BMD[9]。目前腹部脂肪与BMD 的关系存在较大争议。以往国内相关研究多为小样本研究，且探讨腹部脂肪对BMD 的影响时均未考虑年龄因素[9-10]。苏丽叶·苏里堂江等[9]采用CT 后处理站（ADW4.6）和DXA 分别测量75例绝经后女性脐平面腹部脂肪和腰椎BMD，发现TAT、VAT、SAT 与BMD 均呈正相关（P<0.05）。与上述结果不同，本研究结果显示女性 TAT、VAT、SAT 均与 BMD 呈负相关（P<0.001），这可能是测量方法及纳入人群不同所致。Zhang 等[10]采用QCT 测量122例男性和272例女性L3 中心层面体质成分和腰椎BMD，发现男性TAT、SAT、BMD 随年龄增长逐渐减低（P<0.05），女性在30～49岁以前TAT、VAT、BMD 增高，之后逐渐减低；以BMD 为因变量，TAT、VAT、SAT、椎旁肌肉、肌间脂肪、肌间脂肪椎旁肌肉比、骨骼椎旁肌肉比为自变量，逐步多元回归分析显示SAT分别进入男性（β=0.157，P=0.035）和女性（β=0.484，P<0.001）的BMD 回归方程，而TAT、VAT 未进入回归方程，与本研究结果不一致，可能与纳入回归方程的自变量及腹部脂肪测量层面不同有关。L1/L2～L3/L4 区域脂肪含量能够较好地反映全腹脂肪含量，其中L2/L3是评估全腹脂肪含量的最佳层面[11]。因受扫描范围、辐射剂量及观测椎体等因素的限制，本研究以L2 中心层面作为腹部脂肪的测量层面。

腹部脂肪对不同性别和年龄人群BMD 的影响可能会随其脂肪分布增龄性改变发生变化。张晓东等[12]采用QCT 测量79例女性L3 中心层面腹部脂肪和腰椎BMD，发现VAT 与年龄呈正相关（P<0.05），骨量正常组、骨量减少组及骨质疏松组间VAT 逐渐增高（P＜0.001），而SAT 差异无统计学意义，但校正年龄因素后，3组间VAT 差异均无统计学意义。易波等[13]采用DXA对243例男性和150例女性进行研究，发现老年男性TAT 与BMD 呈正相关（P=0.043），中年女性TAT 与BMD 呈正相关（P=0.048），而老年女性TAT 与BMD 呈负相关（P=0.043）。VAT对BMD 和椎骨骨折的影响可能存在性别差异。Hind 等[14]对152例62岁男性和190例62岁女性进行研究，发现有椎骨骨折的女性VAT 高于无椎骨骨折者（P<0.001），而有椎骨骨折的男性与无椎骨骨折者比较，VAT 差异无统计学意义（P=0.305），VAT是女性（OR=2.50，P=0.002）并非男性椎骨骨折的危险因素。本研究中，VAT 与男性和女性BMD 均呈负相关（P<0.001），但VAT是女性并非男性BMD 的独立负性影响因素，TAT 和SAT 均不是BMD 的独立影响因素。Zhang 等[15]的一项大样本横断面研究对7230例（46.4%女性）胸、腹部CT 受检者T7～L5 水平的VAT、SAT 及BMD 进行测量，发现校正年龄、性别、BMI 因素后，偏相关分析显示VAT 与BMD 呈负相关（r=-0.216，P<0.001），与本研究结果相符。Wang 等[16]采用QCT 测量320例女性L4 中心层面腹部脂肪和腰椎BMD，发现年龄<55岁时，TAT、VAT、SAT 与BMD 呈负相关（P<0.05）；校正年龄、BMI 因素后，VAT是女性BMD 的独立负性影响因素（P=0.01），而TAT、SAT 不是BMD 的独立影响因素，与本研究结果相符。

研究结果存在不一致的原因可能包括：①纳入人群不同，如人种、居住地、饮食、年龄段等；②测量方法不同：CT、QCT、DXA；③统计方法、校正因素不同：采用双变量相关还是多元回归分析，是否进行分层分析，对年龄、BMI 等因素是否进行校正；④腹部脂肪测量层面不同。

本研究存在一定的局限性：缺乏对运动、饮食、绝经等混杂因素的良好控制；>80岁以上高龄人群较少；为单中心研究，地域性可能会影响研究结果，需进一步行多中心临床研究验证。

总之，腹部脂肪和BMD 均随年龄发生变化。男性和女性在40～59岁出现VAT 明显增多，应在此期间加强对内脏型肥胖的预防。BMD 随年龄增长逐渐减低，50岁后减低幅度明显增大，且女性减低幅度大于男性。腹部脂肪与BMD 关系复杂，VAT 可能是女性BMD 的独立负性影响因素。