中青年女性颈椎椎旁肌群体质成分与骨密度的相关性分析

赵越 王玲 刘艳东 程晓光 郁万江*

1.青岛大学附属青岛市立医院放射科，山东 青岛 266000 2.北京积水潭医院放射科，北京 100035

肌少症(sarcopenia)是指肌肉含量和肌肉功能随着年龄的增长进行性、广泛性下降[1]，较低的肌肉密度表示肌肉组织中脂肪含量较高[2]。同时，骨质疏松症(osteoporosis，OP)作为严重影响老年人生活质量的公共健康疾病，常与肌肉减少症伴随发生[1,3]。颈椎作为脊柱的重要组成部分，其椎旁肌肉测量研究在国内外相对较少。虽然颈椎目前不是辅助诊断肌少症及骨质疏松症的重点测量部位，但颈部骨肌疾病是所有职业病中最常见的疾病之一[4]，颈部肌肉功能与颈部疾病密切相关，同时骨密度与椎骨手术术后疗效的关系也是公认的。本研究应用OsiriX及定量CT(quantitative computed tomography，QCT)测量成年女性颈部椎旁肌肉的面积、密度及颈椎骨密度，探讨颈部椎旁肌群体质成分与骨密度的相关性以便于临床工作。

1 材料和方法

1.1 一般资料

本研究对象来自北京积水潭医院开展的骨科退行性疾病研究中的健康对照组募集者，包括成年中国女性218例，年龄范围20～59(41.7±9.1)岁。纳入标准：身体、精神和社会等方面均处于良好状态的成年女性；排除标准：妊娠和患有任何可能影响骨骼肌肉的疾病的个体，包括颈部创伤和肿瘤、颈椎侧凸、全身代谢性疾病、服用激素等药物。所有受试者均接受颈椎CT检查，测量身高、体重并计算体质指数(body mass index，BMI)。本研究经北京积水潭医院伦理委员会批准，所有受检者均签署知情同意书。

1.2 扫描参数

CT扫描设备采用日本东芝公司的Toshiba Aquilion 80排CT，扫描参数为电压120 kV，电流187 mAs，床高120 cm，层厚1.0 mm，SFOV 400 mm。采用美国Mindways公司的5样本QCT固体体膜垫于受检者颈下，从C1椎体上缘螺旋扫描至C7椎体下缘水平，测量前按照标准操作流程使用校准体模数据进行常规校准。将获得的DICOM图像传至Pixmeo公司的OsiriX工作站进行椎旁肌肉面积和密度测量；将QCT格式的图像文件传至Mindways公司的QCT骨密度测量分析软件(QCT PRO)工作站进行测量。

1.3 测量方法

本研究使用Pixmeo公司的OsiriX软件测量颈椎椎旁肌肉组织的面积和密度，选取第6颈椎中部层面的薄层轴位图像为测量层面，沿颈长肌、前斜角肌、肩胛提肌及斜方肌边缘人工圈画感兴趣区(ROI)，以-29～150 HU[5-7]为肌肉组织范围的标准测得双侧椎旁肌群的横截面积(cross-sectional area，CSA，mm2)和平均CT值(HU)。在大样本测量之前，从本研究人群中随机抽取 30 例，由2名测量者分别独立测量，1周以后，其中一名测量者按照同样方法重复测量一次。测量由两名经培训的医师完成。参照以往研究[8]，使用QCT PRO软件测量第6颈椎骨密度(BMD)，在椎体中心位置标记ROI，避开骨皮质和椎静脉走行区域，软件自动得出椎体BMD(mg/cm3)。测量由一名经培训的医师完成。

1.4 统计学处理

所有数据采用SPSS 20.0统计软件进行分析。每项数据均为符合正态分布的计量资料。将年龄按10岁1组分为4组，用方差分析比较各组BMI、BMD、椎旁肌群CSA及平均CT值，组间两两比较采用LSD法。用组内相关系数(interclass correlation coefficient，ICC)评价测量者2次测量值及两名测量者测量值的可重复性，结果>0.8，表明测量值的一致性较好。使用Pearson相关分析评估C6水平椎旁肌群CSA、平均CT值和BMD与年龄、BMI的相关性；控制年龄因素，采用偏相关分布分析C6水平椎旁肌群平均CT值与BMD的相关性。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 变量的一般情况及方差分析

本研究纳入218名成年女性，平均年龄(41.7±9.1)岁，其BMI、BMD和C6椎体水平的椎旁肌群情况具体见表1。将年龄按10岁1组分为4组，各组BMI、BMD、椎旁肌群CSA及平均CT值均值比较的方差分析见表2。BMI、C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值在各年龄组间差异均无统计学意义(P均>0.05)，而BMD在不同年龄组间差异有统计学意义(P<0.05)。在组间两两比较中，C6水平椎旁肌群CSA在20～29岁与50～59岁年龄组差异有统计学意义(P<0.05)，BMD在50～59岁与其他三组、40～49岁与20～29岁年龄组差异有统计学意义(P均<0.05)。

表1 218例受检者一般资料Table 1 General information of 218 subjects

表2 各年龄组BMI、BMD、C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值方差分析结果(均值±标准误) 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 重复性检验结果

测量者对C6中心层面椎旁肌群CSA和平均CT值重复性检验结果。测量者A第1次测得与第2次测得椎旁肌群CSA和平均CT值ICC分别为0.986、0.957，与测量者B测得椎旁肌群CSA和平均CT值ICC分别为0.987、0.946。测量者间ICC、测量者内ICC均较高(>0.80)。

2.3 相关性分析结果

使用Pearson相关分析受检者C6水平椎旁肌群CSA及CT值、BMD与年龄、BMI的相关性。结果显示C6水平椎旁肌群CSA与年龄、BMI呈一定正相关(P<0.05，P<0.01)，且与BMI相关性较高；椎旁肌群密度与年龄、BMI无显著相关性。BMD与年龄呈一定负相关(P<0.01)，与BMI无显著相关性。控制年龄、BMI因素，使用偏相关分析受检者C6水平椎旁肌群CSA、平均密度与BMD的相关性。结果显示C6水平椎旁肌群CSA与BMD无显著相关性，平均CT值与BMD呈一定正相关(P<0.01)。具体见表3。

表3 C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值、BMD与年龄、BMI的相关性Table 3 Correlation between paravertebral muscle composition at C6 level and BMD,age,and BMI

3 讨论

骨骼肌牵拉骨骼进行运动，骨骼的机械性能与骨密度密切相关[9-10]。目前，QCT作为可以准确测量椎体骨松质体积密度的工具，利用其测量颈椎骨密度的研究[11-13]表明，颈椎各椎体之间骨密度存在差别，颈椎与腰椎的骨密度相关性高且颈椎骨密度高于腰椎。颈椎的椎旁肌群测量研究较少，而颈椎作为活动性强，体积小且处于较高动力状态的关节系统[14]，椎旁肌群形态结构复杂，使其可以负荷来自不同肌肉和不同方向的复杂运动[13]。OsiriX作为MacOS系统操作下的开源软件，可独立运行于个人电脑，针对DICOM图像，可以准确测量ROI的肌肉组织面积与平均密度，步骤简便，准确性高，重复性好。

本研究选择C6椎体中心层面主要考虑两个原因，一是C6、C7的椎体骨密度显著低于C2～C5椎体[11]，在骨密度相对低的层面分析肌肉情况更有价值。二是在下段颈椎椎体ROI范围较大，C6层面的肌群较C7层面更集中，肌群轮廓更清晰，测量误差更小。结果显示，颈椎椎体BMD与年龄呈一定负相关，年龄是影响BMD的因素之一，这与以往年龄是影响腰椎BMD的重要因素，BMD与年龄呈负相关的研究结果相一致[11，15]。QCT测得的颈椎BMD为真正的体积骨密度，不受BMI影响。有研究显示颈部肌肉CSA与身高、体重不成比例[16]，但本研究的颈椎椎旁肌肌群CSA与BMI呈一定正相关。可能是因为颈部肌群层次多、结构复杂，另外人群颈部肌肉的大小和形态个体差异也较大[16]。颈椎椎旁肌群CSA与年龄呈一定正相关，但平均密度与年龄无显著相关性。脂肪除了储存在脂肪细胞中，也存在于肌群、肌束之间，存在于肌肉组织内部的脂肪在CT图像中不能被肉眼识别，仅仅是改变了肌肉组织本身的图像特征[17-18]。这或许可以解释本研究中的50～59岁年龄组相较于40～49岁年龄组，颈椎椎旁肌肉CSA增大，而肌肉密度减小。随着年龄增加，虽然肌肉含量没有下降，肌肉组织的脂肪浸润程度依然在进展，肌束间及肌束内的脂肪含量在增加。

本研究中，由于年龄、BMI是影响BMD、椎旁肌群面积的因素，所以在分析椎旁肌群与BMD的相关性时，需要控制年龄、BMI因素对结果的影响。结果显示颈椎椎旁肌群CSA与BMD无显著相关性、平均CT值与BMD呈一定正相关。这与以往一项测量方法不同的腰椎椎旁肌肉的研究结果一致[19]。颈椎BMD与椎旁肌群脂肪浸润程度有相关性，与椎旁肌群肌肉含量无显著相关性，可能颈椎BMD与肌肉的变化不是同步发展的，颈椎椎旁肌肉的脂肪浸润程度进展相对缓慢。对于需行颈椎手术的骨质疏松症患者，常规CT可得到的椎旁肌群数据可能对BMD具有一定的提示作用。

综上所述，成年女性颈椎椎旁肌肉脂肪浸润程度不随年龄、BMI增加而增大，与BMD呈正相关。本研究有一定的局限性，为颈椎椎旁肌肉测量的初步研究，样本局限于女性；测量层面局限于C6一个椎体，缺乏代表性，不能全面评估颈椎椎旁肌肉。今后还需扩大样本量，改善测量方法以得到连续多个层面的数据进行进一步研究。