孟雪瑩 黃偉剛 宋亭

摘要：目的：研究絕經(jīng)后女性常規(guī)腰椎CT中椎旁肌肉特征和腰椎骨密度的相關(guān)性。方法：研究120名絕經(jīng)后女性患者，年齡 59-96歲，平均（70.7±8.1）歲，接受常規(guī)腰椎CT檢查。根據(jù)是否存在腰椎骨質(zhì)疏松性骨折，將其分為骨折組和對照組（年齡匹配）。雙能X線骨密度儀（DXA）測量患者骨密度（總T-score值），同時常規(guī)腰椎CT測量同一患者L2和L4/5水平腰大肌和豎脊肌的橫截面積（Cross sectional area，CSA）、腰大肌/豎脊肌CSA比值，分別做配對t檢驗分析。以年齡作為控制變量，計算120名患者的總T-score值與L2和L4/5水平的腰大肌CSA、豎脊肌CSA以及腰大肌/豎脊肌CSA比值的相關(guān)性。結(jié)果：骨折組患者的骨密度（總T-score值）明顯低于對照組患者（P<0.01）。以年齡為控制變量，偏相關(guān)分析顯示120名患者在L4/5水平的骨密度（總T-score值）和腰大肌/豎脊肌CSA比值之間存在顯著相關(guān)性（r=0.21，P=0.03）。結(jié)論：絕經(jīng)后女性患者的腰椎椎旁肌肉特征可以在常規(guī)腰椎CT中評估，無需額外投入成本。在L4/5水平椎旁肌肉特征和腰椎骨密度之間存在相關(guān)性。當(dāng)下段腰椎的腰大肌/豎脊肌CSA比值過低時，提示患者骨質(zhì)疏松癥可能。

關(guān)鍵詞：腰椎;CT;骨密度;骨質(zhì)疏松癥;椎旁肌肉

中圖分類號：R445.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：BDOI：10？郾3969/j.issn.1001-0270.2021.06.12

Abstract： Objective： to study the correlation between the characteristics of paravertebral muscles and lumbar bone mineral density in postmenopausal women. Methods： 120 postmenopausal women，59-96 years old， average （70.7±8.1） years old， were examined by conventional lumbar CT， according to whether there is osteoporosis fracture of lumbar spine， they were divided into fracture group and control group （age matching）. The bone density （total T-score） of patients was measured by DXA. The cross sectional area（CSA） and CSA ratio of the major and vertical muscles of the same patient were measured by conventional lumbar CT， and paired t-test was performed. The correlation between the total T-score value of 120 patients and the ratio of CSA of lumbosamus muscle， spinal muscle CSA and lumbosamus muscle/spinal muscle CSA at L2 and l4/5 levels was calculated with age as control variable. Results： The bone mineral density （T-score） of the fracture group was significantly lower than that of the control group （P<0.01）. With age as the control variable， partial correlation analysis showed that there was a significant correlation between L4/5 bone mineral density （total T-score） and psoas major/erector spinae CSA ratio in all 120 patients （r=0.21， P=0.03）. Conclusions： The characteristics of lumbar paravertebral muscles in postmenopausal women can be evaluated by conventional lumbar CT without additional cost. At L4/5 level， there was a correlation between paravertebral muscle characteristics and lumbar BMD. When the CSA ratio of psoas major/erector spinae is too low in the lower lumbar spine， it suggests that osteoporosis may occur.

Key Words： lumbar spine; CT; BMD; osteoporosis; paravertebral muscles

椎旁肌肉在空間和功能上都與脊柱密切相關(guān)，椎旁肌肉對維持脊柱的平衡、穩(wěn)定和活動能力至關(guān)重要[1]。所以，評估椎旁肌肉特征和脊柱之間的聯(lián)系越來越重要。目前，腰椎CT是絕經(jīng)后女性常規(guī)檢查的一線成像方法。這為從常規(guī)腰椎CT檢查中獲得椎旁肌肉特征和腰椎的定量信息提供了機會[2]。已經(jīng)有文獻(xiàn)證明，腰椎CT檢查可以用于腰椎的機會性骨密度測量，具有很高的一致性和有效性[3]。然而，關(guān)于研究椎旁肌肉特征和骨密度之間關(guān)系的文獻(xiàn)不多。在此背景下，本研究的目的是在沒有額外投入成本的情況下，研究常規(guī)腰椎CT中椎旁肌肉的特征和腰椎骨密度的相關(guān)性，以更好地通過CT檢查了解骨質(zhì)疏松癥。

1 材料與方法

1.1 研究對象

研究2018年1月至2018年12月在廣州市荔灣中心醫(yī)院就診的120名絕經(jīng)后女性患者，年齡為59-96歲，平均（70.7±8.1）歲。根據(jù)患者臨床病史明確診斷為絕經(jīng)期，在入院1個月內(nèi)均接受腰椎CT和DXA檢測。根據(jù)壓縮性骨折診斷標(biāo)準(zhǔn)，通過篩選前、中、后椎體高度降低的跡象并檢查椎體輪廓，在CT成像矢狀重建中確定患者的椎體骨折狀態(tài)，用影像數(shù)據(jù)評估是否存在椎體骨折以及椎體骨折的數(shù)量[4]。在可行的情況下，除了CT之外，還考慮了DXA和/或MRI，以支持椎體骨折狀態(tài)的評估?？紤]年齡作為匹配標(biāo)準(zhǔn)，將椎體骨折患者與無骨折患者進(jìn)行匹配?？傮w而言，本研究包括120名絕經(jīng)后女性患者，60名骨折患者被分配到骨折組，60名無骨折患者被分配到對照組分別為（71.3±9.3歲、70.1±8.8歲）。

1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)

①患有容易擾亂骨質(zhì)代謝的疾病，如腎性骨營養(yǎng)不良、甲旁亢等;②患有病理性骨質(zhì)病變，如骨轉(zhuǎn)移、原發(fā)性骨腫瘤等;③曾有病理性骨折;④患有血液系統(tǒng)疾病;⑤與脊柱或髖部水平的平衡失調(diào)和/或形態(tài)不對稱相關(guān)的身體狀況，如脊柱側(cè)凸、晚期髖關(guān)節(jié)病等。

1.3 CT掃描儀器及參數(shù)

腰椎螺旋CT常規(guī)掃描：采用東芝16排螺旋CT常規(guī)掃描L2至S1椎體?；颊哌M(jìn)行腰椎CT檢查，患者采取仰臥位掃描，范圍從L2至S1椎體。參數(shù)：管電壓100kVp，管電流110mAs，螺距1.35，在所有患者中，以1.0mm層面厚度重建軸位和矢狀位。

1.4 骨密度的測量：DXA檢查方法

DXA檢查：本研究應(yīng)用法國MEDILINK數(shù)字成像骨密度儀MEDIX-DR來進(jìn)行，檢測絕經(jīng)后女性患者L1-L4椎體的總T-score值，代表每位患者的骨密度情況。

1.5 肌肉劃分和橫截面積

對于椎旁肌肉組織的劃分，使用腰椎CT的軸位（見圖1）。本研究選取垂直L2椎體的上下經(jīng)線中點水平和平行L4/5的椎間盤水平分別作為腰椎上段和腰椎下段測量椎旁肌肉CSA的感興趣區(qū)（Regions of interest，ROI）。在骨折組和對照組的患者中，手動放置多邊形ROIs，以分別在垂直L2椎體的上下經(jīng)線中點水平和平行L4/5的椎間盤水平上描繪左右兩側(cè)腰大肌和左右兩側(cè)豎脊肌的輪廓。每個感興趣區(qū)域描繪了椎旁肌肉的輪廓，但不包括皮下脂肪以及肌肉脂肪界面（見圖1）。

圖1 骨折組L3椎體骨折患者，女，62歲，主訴：跌倒致腰部疼痛，活動受限3小時。椎旁肌肉組織分割示意圖顯示（b）L2水平和（c）L4/5水平的軸位圖中感興趣的多邊形區(qū)域（白圈）相對于腰椎（a）矢狀位的位置（白線）。ROIs在圖（b）、圖（c）中包含右側(cè)腰大肌（1）、左側(cè)腰大肌（2）、右側(cè)豎脊肌（3）和左側(cè)豎脊?。?）。圖（b）L2水平軸位圖示右側(cè)腰大?。?）CSA為481.0mm2，左側(cè)腰大?。?）CSA為406.6mm2，右側(cè)豎脊?。?）CSA為1 526.2mm2，左側(cè)豎脊?。?）CSA為1 738.4mm2;圖（c）L4/5水平軸位圖示右側(cè)腰大?。?）CSA為1 103.3mm2，左側(cè)腰大肌（2）CSA為839.4mm2，右側(cè)豎脊?。?）CSA為1 453.1mm2，左側(cè)豎脊?。?）CSA為1 467.3mm2;圖（d）DXA總T-score值圖示，總T-score值為-3.5。

參考朱康等（2014）[5]的研究報道，分別為每個患者L2和L4/5水平的左右兩側(cè)豎脊肌和左右兩側(cè)腰大肌ROIs記錄CSA數(shù)據(jù)，并測量計算以下數(shù)據(jù)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差，腰大肌CSA L2=L2水平（左側(cè)腰大肌CSA+右側(cè)腰大肌CSA）/2;腰大肌CSA L4/5=L4/5水平（左側(cè)腰大肌CSA+右側(cè)腰大肌CSA）/2;豎脊肌CSA L2=L2水平（左側(cè)豎脊肌CSA+右側(cè)豎脊肌CSA）/2;豎脊肌CSA L4/5=L4/5水平（左側(cè)豎脊肌CSA+右側(cè)豎脊肌CSA）/2;L2水平CSA比值=腰大肌CSA L2/豎脊肌CSA L2;L4/5水平CSA比值=腰大肌CSA L4/5÷豎脊肌CSA L4/5。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)。所有試驗的顯著性水平設(shè)定為P<0.05。在骨折組和對照組中，分別計算患者年齡、腰椎體骨密度值以及椎旁肌肉組織CSA的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均為正態(tài)分布，用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。分析以下參數(shù)：年齡、骨密度、L2和L4/5水平的腰大肌和豎脊肌CSA以及L2和L4/5水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值，在骨折組患者和對照組患者之間進(jìn)行配對t檢驗。此外，使用年齡作為控制變量，計算所有120名患者的總T-score值與L2和L4/5水平的腰大肌CSA、豎脊肌CSA以及腰大肌/豎脊肌CSA比值的相關(guān)性，以評估不同腰椎節(jié)段水平椎旁肌肉特征和腰椎骨密度之間的關(guān)系。

2 結(jié)果

2.1 骨折組與對照組的比較

骨折組患者的骨密度總T-score值明顯低于對照組患者（-4.23±0.47對-1.53±0.63，P<0.01，表1）。在骨折組患者和對照組患者之間進(jìn)行配對t檢驗，腰大肌和豎脊肌CSA沒有顯著的相關(guān)性（P>0.05，表1）。

表1對骨折組（n=60）和對照組（n=60）患者之間的值進(jìn)行配對t檢驗分析得出P值。兩組除了在骨密度（總T-score值/分）中有統(tǒng)計學(xué)顯著性差異以外，其余方面均無統(tǒng)計學(xué)差異。

2.2 骨密度、CSA比值之間的關(guān)系

以年齡作為控制變量的偏相關(guān)分析，觀察到所有120名患者在L4/5水平的骨密度（總T-score值）和腰大肌/豎脊肌CSA比值之間具有統(tǒng)計學(xué)顯著相關(guān)性（P<0.05，相關(guān)系數(shù)為0.21，表2），表明CSA比值越高，總T-score值越高;CSA比值越低，總T-score值越低。相比之下，在L2水平，骨密度總T-score值和腰大肌/豎脊肌CSA比值沒有顯示出統(tǒng)計學(xué)上顯著的相關(guān)性（P>0.05，表2）。在L2和L4/5水平，骨密度總T-score值和腰大肌CSA、豎脊肌CSA也沒有顯示出相關(guān)性（P>0.05，表2）。

表2示以年齡作為控制變量，偏相關(guān)分析所有120名患者的骨密度（總T-score值）與L2和L4/5水平的腰大肌CSA、豎脊肌CSA以及腰大肌/豎脊肌CSA比值之間的相關(guān)性，得出的相關(guān)系數(shù)（r）和P值，其中在L4/5水平的骨密度（總T-score值）和腰大肌/豎脊肌CSA比值之間具有統(tǒng)計學(xué)顯著相關(guān)性（P<0.05，r=0.21）。

3 討論

本研究評估的是常規(guī)腰椎CT中椎旁肌肉特征與腰椎骨密度之間的相關(guān)性。在絕經(jīng)后女性患者中，腰椎CT測量可以快速且可重復(fù)地進(jìn)行，無需額外投入成本。腰椎CT是最常用的放射學(xué)檢查之一，特別是在絕經(jīng)后女性患者中，其椎旁肌肉特征和腰椎骨密度的評估具有臨床意義。

3.1 骨折組與對照組的差異

當(dāng)對比L2或L4/5水平的椎旁肌肉CSA、CSA比值時，研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)骨折組和對照組之間沒有顯示出統(tǒng)計學(xué)上顯著的相關(guān)性（見表1）。Kim等（2013）[6]報道基于磁共振成像的研究主要分析肌肉質(zhì)量和椎骨骨折之間的關(guān)系，報告顯示與無骨折患者相比，骨折患者的椎旁肌肉組織CSA明顯較低，腰椎水平的脂肪浸潤較大。Huang等（2019）[7]研究發(fā)現(xiàn)，脊椎骨折患者在L5/S1水平的椎旁肌肉組織的瘦肌肉體積顯著減少。雖然椎體骨折很可能與骨折患者椎旁肌肉組織CSA降低有關(guān)，但是本研究結(jié)果似乎與前兩項研究發(fā)現(xiàn)相反。迄今為止，關(guān)于椎旁肌肉組織測量值與椎體骨折狀態(tài)之間比較的文獻(xiàn)很少，本研究結(jié)果與前兩項研究結(jié)果之間差異可能是由于設(shè)計的不均勻性造成的。具體來說，前兩項研究不僅考慮了絕經(jīng)后婦女的骨折，在不同的腰椎水平進(jìn)行了測量，還部分評估了本研究中包括的椎旁肌肉以及除此以外的其他椎旁肌肉，如多裂肌等[6-7]。本研究與前人研究的差異還可能與臨床癥狀相關(guān)的成像時間點有關(guān)。前人研究表明，由于疼痛（例如，與脊椎骨折過程中可能發(fā)生的背痛有關(guān)）導(dǎo)致的椎旁肌肉組織功能性廢用，而可能導(dǎo)致肌肉萎縮[8]。隨著時間的推移，這種萎縮可能導(dǎo)致椎旁肌肉組織的體積和密度發(fā)生變化，這種變化與椎體骨折后脊柱的機械運動特性沒有直接關(guān)系。這可能導(dǎo)致本研究與前人研究不同的實驗結(jié)果。

3.2 椎旁肌肉特征和腰椎骨密度的關(guān)系

偏相關(guān)分析顯示，以年齡作為控制變量，所有120名患者在L4/5水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值之間存在顯著相關(guān)性（見表2）。相反，L2水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值，基本上沒有顯示出統(tǒng)計學(xué)上的顯著相關(guān)性（見表2）。Lee等（2015）[9]研究報告了從DXA得出的L1至L4水平的腰椎骨密度與MRI測量的椎旁肌肉面積之間的相關(guān)性，是在L3/4、L4/5和L5/S1水平進(jìn)行面積計算的。綜上所述，若本研究的測量方法被考慮運用在臨床環(huán)境中，當(dāng)測量被限制在一個相當(dāng)有限的區(qū)域或者診斷時間比較有限時，在下段腰椎的測量可能優(yōu)于在上段腰椎水平的測量，這可以節(jié)省時間和精力。在這種情況下，椎旁肌肉組織CSA測量通常以半自動或手動的方式進(jìn)行，這本身就很耗時，尤其是在幾個層面上而不是僅在一個層面上進(jìn)行CSA測量時[10]。因此，為了達(dá)到細(xì)分的目的，臨床工作中最好的測量方法是限制到最合適或最具代表性的水平進(jìn)行CSA測量。本研究結(jié)果表明，L4/5水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值相關(guān)，這可能支持在下段腰椎進(jìn)行特定層面的椎旁肌肉測量，有利于評估患者的骨密度情況。

3.3 腰大肌/豎脊肌CSA比值與腰椎骨密度的意義

根據(jù)朱康等（2014）[5]的研究，椎旁肌肉CSA的變化可導(dǎo)致退行性腰椎滑脫，本研究參考其對椎旁肌肉CSA數(shù)據(jù)的測量計算思路，分析本研究對象的椎旁肌肉特征。取腰大肌或豎脊肌CSA代表腰大肌或豎脊肌的單塊肌肉特征，取腰大肌/豎脊肌CSA比值代表椎旁肌肉的總體特征。因為本研究結(jié)果顯示以年齡作為控制變量的偏相關(guān)分析，所有120名患者L4/5水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值相關(guān)，腰大肌CSA、豎脊肌CSA以及L2水平的腰大肌/豎脊肌CSA比值與骨密度總T-score值均沒有相關(guān)性，所以證明下段腰椎椎旁肌肉的總體特征與骨密度總T-score值相關(guān)。這可能是因為腰椎椎體的骨密度與作為屈腰肌群的腰大肌和作為伸腰肌群的豎脊肌的腰部屈伸運動以及一定比例的椎旁肌肉量有關(guān)系，特別是與下段腰椎的總體椎旁肌肉有關(guān)系，而不是與單塊的椎旁肌肉有關(guān)系。本研究結(jié)果顯示在L4/5水平，腰大肌/豎脊肌CSA比值越高，腰椎骨密度越高，腰大肌/豎脊肌CSA比值越低，腰椎骨密度越低，所以當(dāng)下段腰椎的腰大肌/豎脊肌CSA比值過低時，提示患者骨質(zhì)疏松癥可能。

3.4 局限性

本研究有以下幾點局限性：第一，椎旁肌肉有很多，研究中因為參考朱康等（2014）[5]的文獻(xiàn)報道，并沒有對除了腰大肌和豎脊肌以外的椎旁肌肉，如多裂肌等進(jìn)行研究，后續(xù)研究中可加入更多椎旁肌肉乃至腹部的其他肌肉作為研究對象;第二，沒有專門調(diào)查腰椎骨折的數(shù)量或骨折發(fā)生后的時間對CSA測量的影響。有可能骨折的數(shù)量（或不同程度的骨折）會導(dǎo)致椎旁肌肉CSA以及CSA比值的特異性變化，尤其是與無骨折的患者相比;第三，在統(tǒng)計分析中不包括體重指數(shù)、確切的絕經(jīng)后持續(xù)時間以及絕經(jīng)前/絕經(jīng)后狀態(tài)作為控制變量。這些因素可能對椎旁肌肉CSA以及CSA比值有一定影響。因此，后續(xù)的研究會考慮通過上述的變量來完善。

4 結(jié)論

絕經(jīng)后女性患者的腰椎椎旁肌肉特征可以在常規(guī)腰椎CT中評估，無需額外投入成本。雖然腰椎骨折狀態(tài)與椎旁肌肉特征無關(guān)，但是不同椎旁肌肉特征和腰椎骨密度之間存在相互作用，下段腰椎水平兩者間存在相關(guān)性。當(dāng)下段腰椎的腰大肌/豎脊肌CSA比值過低時，提示患者可能患有骨質(zhì)疏松癥。放射科醫(yī)師在日常診斷工作中可適當(dāng)運用下段腰椎的腰大肌/豎脊肌CSA比值來篩查骨質(zhì)疏松癥患者，盡早診治。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] Hicks G E，Simonsick E M，Harris T B，et al. Cross-sectional associations between trunk muscle composition，back pain，and physical function in the health，aging and body composition study[J]. J Gerontol A Biol Sci Med Sci，2005，60（7）：882-887.

[ 2 ] Pfeilschifter J，Diel I J. Osteoporosis due to cancer treatment：pathogenesis and management[J]. Journal of Clinical Oncology：Official Journal of the American Society of Clinical Oncology，2000，18（7）：1570-1593.

[ 3 ] Baum T，Muller D，Dobritz M，et al. Converted lumbar BMD values derived from sagittal reformations of contrast-enhanced MDCT predict incidental osteoporotic vertebral fractures[J]. Calcif Tissue Int，2012，90（6）：481-487.

[ 4 ] Griffith J F. Identifying osteoporotic vertebral fracture[J]. Quant Imaging Med Surg，2015，5（4）：592-602.

[ 5 ] 朱康，孫根文，喬培柳，等. 椎旁肌橫截面積變化可導(dǎo)致退行性腰椎滑脫[J]. 中國組織工程研究，2014（9）：1392-1397.

[ 6 ] Kim J Y，Chae S U，Kim G D，et al. Changes of paraspinal muscles in postmenopausal osteoporotic spinal compression fractures：magnetic resonance imaging study[J]. J Bone Metab，2013，20（2）：75-81.

[ 7 ] Huang C W C，Tseng I J，Yang S W，et al. Lumbar muscle volume in postmenopausal ?women ?with ?osteoporotic ?compression ?fractures： quantitative measurement using MRI [J]. European Radiology，2019.

[ 8 ] Kalichman L，Carmeli E，Been E. The Association between Imaging Parameters of the Paraspinal Muscles，Spinal Degeneration，and Low Back Pain[J]. Biomed Res Int，2017：2562957.

[ 9 ] Lee D Y，Yang J H，Ki C H，et al. Relationship between Bone Mineral Density and Spinal Muscle Area in Magnetic Resonance Imaging[J]. J Bone Metab，2015，22（4）：197-204.

[10] Antony J，McGuinness K，Welch N，et al. An interactive segmentation tool for quantifying fat in lumbar muscles using axial lumbar-spine MRI[J]. IRBM，2016，31（1）：11-22.