基于定量CT分析不同年龄、生理时期女性腰椎骨密度与腹部脂肪的相关性

玄淑兴， 张振国， 贾守强

肥胖与骨质疏松是两种常见的慢性疾病，脂肪组织能够增加对骨骼的机械负荷、改变骨代谢进而影响骨密度[1]，此外脂肪组织作为具有内分泌效应的组织，使其在各种代谢性疾病中扮演重要角色。临床上诊断骨质疏松与肥胖通常以体质量指数(body mass index,BMI)与骨密度(bone mineral density,BMD)为依据[2]，但BMI无法准确反映局部脂肪堆积情况，在中国人群中以腹部脂肪积累过度引起的中心性肥胖占比较高，由于脂肪组织的各种生理学作用，骨质疏松与肥胖之间的关系错综复杂。部分研究指出，在不同体脂比例的人体中，骨量的形成与体脂存在不同程度的关联[3]。定量CT(quantitative computer tomography,QCT)能够精确测量人体骨丢失与局部脂肪累及情况[4]，本研究采用QCT对不同年龄段及不同生理时期的女性腹部脂肪及腰椎BMD进行测量，分析了围绝经期女性脂肪与骨密度的变化情况，旨在探讨女性腰椎BMD与腹部脂肪参数的相关性。

材料与方法

1.一般资料

选取2019年6月～2019年12月于我院健康体检中心行体检的女性300例，纳入标准：①腰部行QCT扫描；②年龄≥25岁；③均签订知情同意书。排除标准：①合并糖尿病、甲状腺功能异常、慢性营养不良、高血压等疾病；②既往接受腰椎手术治疗者；③近3年有骨折史者；④近半年服用肾上腺皮质激素者。300例女性年龄25～85岁，平均(46.2±12.8)岁，根据年龄分为3组：青年组82例(25～35岁)，中年组132例(36～59岁)，老年组86例(>60岁)。参考相关文献[5]，围绝经期定义为：女性45岁左右出现的内分泌、生物学变化及相关临床症状，主要表现为月经不规则及停经。根据是否绝经分为3组：绝经前组169例(仍有规律月经周期)，围绝经期组33例(45岁左右～停经后12个月内的时期)，绝经后组98例(自认绝经1年)。

2.研究方法

计算样本量：本研究中腹部脂肪测量参数包含3个，以腹部脂肪面积(fat area,FA)为例计算样本量，参考公式 ，计算后可知各组需要约80例受试者，为增加相关性分析的准确性以及分析更年期对女性骨密度的影响，本研究共选取300例受试者，即青年组(n=82)、中年组(n=132)、老年组(n=86)。

人体测量：采用医用身高体重测量仪测量受检者的体重、身高，重复测量3次取均值，计算BMI。腰围和臀围测量需嘱受检者穿室内单衣、免冠、脱鞋，计算腰臀比(腰围/臀围)。以上数据均由专人负责测量并记录。

腰椎BMD及腹部脂肪参数测定：采用Philips iCT256 128排螺旋CT机，检查时受试者双手抱头，吸气末屏气，扫描范围为L1～L2椎体水平。扫描参数：管电流30 mAs，管电压120 kV，螺距0.775，旋转时间0.625 s/r，扫描层厚5 mm，层间距5 mm，矩阵512×512，采用自动毫安秒技术。重建技术选择混合迭代，重建层厚1 mm，层间距1 mm，测量软件定期采用质控体模进行校准。重建CT图像传输至Midways QCT Pro6.1分析系统(美国Midways公司)，按照《中国定量CT骨质疏松症诊断指南(2018年版)》[6]，使用“骨密度”模块测量受试者L1～L2椎体BMD，计算腰椎平均骨密度(average BMD,vBMD)，感兴趣区为椎体中心，同时注意避开椎静脉沟与骨皮质(图1)。使用“tissue composition”模块检测受试者L2水平面腹部脂肪面积( FA)，通过脂肪组织与其他组织间的差异软件可自动着色，皮下脂肪与腹内脂肪以腹壁肌肉外缘为界限；计算受试者L2中心层 FA、内脏脂肪面积(visceral fat area,VFA)，通过计算得出受试者L2水平腹壁脂肪面积(surface fat area,SFA)(图2)。以上过程均由2位高年资影像学医师进行测量，测量后取两者结果的平均值作为最终结果并记录。

图1 采用QCT测量L1(a)及L2(b)的密度，黄色方框为感兴趣区的矢状位，红色椭圆位于椎体中心，为感兴趣区的横轴位。 图2 采用QCT测量L2中心层腹部脂肪面积，蓝色部分表示FA，绿色光圈内蓝色部分表示VFA，其余部分为SFA。

3.统计学分析

结 果

1.各组一般资料比较

老年组的体重、臀围、腰围、腰臀比及BMI显著高于青年组和中年组(P<0.05)，中年组的体重、臀围、腰围及BMI显著高于青年组(P<0.05)，不同年龄组体重、臀围、腰围、腰臀比及BMI比较差异具有统计学意义(P<0.05，表1)；围绝经期组、绝经后组的体重、臀围、腰围及BMI显著高于绝经前组(P<0.05)，绝经后组的体重、腰围及腰臀比显著高于围绝经期组(P<0.05)，围绝经期前后女性的体重、腰围及腰臀比差异具有统计学意义(P<0.05，表2)。

表2 围绝经期前后受检者一般资料的比较

2.不同年龄组vBMD及腹部脂肪测量参数的比较

青年组的vBMD显著高于老年组和中年组，中年组的vBMD显著高于老年组。老年组和中年组的FA、VFA显著高于青年组，老年组的FA、VFA显著高于中年组，不同年龄组的vBMD、FA、VFA比较差异具有统计学意义(P<0.05，表3)。

表3 不同年龄组vBMD及腹部脂肪测量参数的比较

3.不同年龄组vBMD与腹部脂肪测量参数的相关性分析

青年组的vBMD与FA、VFA、SFA呈负相关，老年组的vBMD与BMI、VFA呈正相关(P<0.05，表4)，其他参数之间无明显相关性。

表4 不同年龄组女性vBMD与腹部脂肪测量参数的相关性

4.围绝经期前后女性vBMD与腹部脂肪变化情况

绝经前组的vBMD显著高于绝经后组和围绝经期组，围绝经期组的vBMD显著高于绝经后组。绝经后组和围绝经期组的FA、VFA显著高于绝经前组，差异具有统计学意义(P<0.05，表5)。

表5 围绝经期前后女性vBMD与腹部脂肪变化情况

5.围绝经期前后女性vBMD与腹部脂肪测量参数的相关性

绝经前女性vBMD与VFA呈负相关，围绝经期女性vBMD与FA、VFA呈负相关，绝经后女性vBMD与VFA呈正相关(P<0.05，表6)，其他参数之间无明显相关性。

表6 围绝经期前后女性vBMD与腹部脂肪测量参数的相关性

讨 论

女性的BMD在25～35岁达到峰值，随着年龄的增长骨骼中的钙不断丢失，引起骨密度的下降，围绝经期时由于雌激素水平的骤降会引起BMD的显著降低，之后骨密度的下降逐渐放缓。骨密度的降低与骨质疏松的发生发展密切相关[7]，绝经后女性骨质疏松的发生风险大大升高，对生活质量产生严重影响。目前研究证实[8-9]，体重是骨密度的保护因素，在中年及老年人群中由于机体代谢较慢，运动锻炼强度低、次数少，导致腹部脂肪积累引起体重增加，腰椎作为腹部脂肪的力学支架，其负荷增加后骨密度也相应增高，国内外研究均证实同年龄段中低体重是发生骨质疏松的危险因素。QCT是测量BMD的常用方法，也是目前测量腹部脂肪的“标准方案”[10]。与双能X线吸收法相比，CT分辨力高[11],QCT在测量BMD时不受机体腹主动脉钙化、脊柱侧弯、体型等的影响，能够精确反映机体BMD的变化情况[12-13]。本研究采用QCT对不同年龄段及不同生理时期的女性进行BMD测量，结果显示随年龄增长，女性vBMD呈逐渐降低的趋势，在围绝经期vBMD出现明显下降，本研究中女性BMD的变化规律与目前报道基本相符。

本研究结果显示，随着年龄的增长，女性体重、腰围、臀围、腰臀比、BMI有逐渐增高的趋势，上述指标是评估机体肥胖的重要参考。除此以外，本研究还利用QCT对腹部脂肪进行更加精确的测量，结果显示FA与VFA随着年龄的增长而增加，SFA也具有类似的趋势，笔者分析认为随着年龄的增长，机体代谢速度逐渐变慢、行动能力逐渐下降所致。目前物质生活水平较以往有明显提高，由于生理原因导致锻炼次数及强度下降后脂肪容易积累，在中国人群中多表现为腹部脂肪过度积累[14]。既往普遍认为肥胖是骨质疏松的保护因素[15-16]，脂肪组织能够通过改变骨代谢及增加骨骼机械负荷对BMD产生影响；但随着相关研究的不断深入，目前关于肥胖与BMD的关系尚存争议。对于女性群体而言，影响BMD的相关因素较男性更为复杂，如怀孕、更年期等女性特有的时期均会对BMD产生影响，既往在探讨腹部脂肪与女性BMD的关系时常常忽略年龄因素，此外目前关于女性围绝经期腹部脂肪与BMD关系的相关报道较少，缺乏足量文献加以证实。

本研究相关性分析结果显示，青年组的vBMD与FA、VFA及SFA呈负相关，老年组的vBMD与BMI、VFA呈正相关，中年组的vBMD与FA、VFA及SFA不存在相关性，与刘正华等[17]的报道结果相似。笔者分析认为，青年女性活动强度大且此年龄段女性的BMD逐渐升高，体脂含量普遍较低，故vBMD与FA、VFA及SFA呈负相关；老年组女性由于机能衰退，骨质丢失严重，vBMD与其负荷大小具有一定关系，故老年组的vBMD与BMI、VFA呈正相关。本研究测量并分析了不同生理时期女性vBMD与腹部脂肪参数的相关性，结果显示，绝经前、围绝经期、绝经后vBMD、FA、VFA及SFA的变化规律与本研究中以年龄进行分组时类似，但相关性分析结果显示，绝经前女性vBMD与VFA呈负相关，绝经后女性vBMD与VFA呈正相关；笔者分析认为绝经前、后女性vBMD和脂肪组织的关系与机体活动能力、BMD生理性增加及降低、脂肪组织对椎体的负荷作用有关。围绝经期女性vBMD与FA、VFA呈负相关，笔者查阅相关文献分析认为与以下因素有关：①脂肪具有内分泌作用，可分泌雌激素、瘦素、脂联素等激素，同时还能调节机体肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白细胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)等细胞因子的表达水平，其中瘦素能够促进骨髓前体细胞向骨细胞的转换，增加机体骨生成，IL-6可抑制破骨细胞的激活与分化，使破骨细胞凋亡，减缓机体骨吸收[18]；②在围绝经期女性中，卵巢功能出现衰退，雌二醇水平呈波动性下降，卵泡刺激素水平上升，两者变化导致成骨细胞活性下降，破骨细胞活性增加，减缓机体骨生成，加速骨吸收，使BMD下降；③破骨细胞与成骨细胞的细胞膜上均存在雌激素受体结合点，当雌激素水平下降时使肾1-α羟化酶及肝25-羟化酶活性降低，同时雌激素水平下降增加甲状旁腺敏感性，加速机体骨质消融引起骨量减少[19]。围绝经期女性机体中的上述过程处于动态变化，本研究中围绝经期女性vBMD与FA、VFA呈负相关的可能原因在于，雌激素水平降低使BMD的降低幅度较大，而FA、VFA的增加使BMD的上升幅度较小。

本研究通过QCT测量不同年龄段、不同生理时期女性的腹部脂肪及vBMD，但存在如下局限性：①样本量过少且为单中心研究；②对不同年龄段的分组稍显粗糙，仅将其分为青年、中年及老年组；③机体骨密度与每日钙摄取量、血钙水平、身体状况、生活习惯等因素相关，本研究中未获取到受试者每日钙摄取量及血钙等一般资料。女性腰椎BMD与腹部脂肪组织的关系较为复杂，不同年龄段及不同生理时期两者关系各异，对于围绝经期这一特殊时期，脂肪组织与雌激素可能共同参与对机体BMD的调节，因此需定期检测BMD及脂肪含量，对骨质疏松做到早发现，早干预，提高围绝经期女性生活质量。

综上所述，女性腰椎BMD与腹部脂肪组织的关系较为复杂，不同年龄段及不同生理时期两者关系各异，对于围绝经期这一特殊时期，脂肪组织与雌激素可能共同参与对机体BMD的调节，但关于两者的关系有待今后更加深入的研究开展。