涂云 湯光宇 季銳 唐睿 華婷 諸靜其

同濟大學附屬第十人民醫(yī)院放射科，上海 200072

隨著社會人口老齡化，肌肉骨骼疾病已成為全球性的公共健康問題。肌少癥與骨質疏松癥(osteoporosis, OP)的關系日漸成為研究熱點。2019年歐洲老年人肌少癥工作組(the European Working Group on Sarcopenia in Older People, EWGSOP)修訂后的肌少癥診斷共識將肌少癥定義為“一種源于長期累積的不利的肌肉變化的肌肉疾病”[1]。在老年人中，肌少癥多表現為增齡相關的進行性、全身肌量減少和/或肌強度下降或肌肉生理功能減退[2]；OP是一種全身代謝性疾病，主要表現為骨量下降、骨微結構破壞以及骨脆性增加。探討肌量與骨量之間的關系有助于進一步認識肌肉退變與骨量下降的聯(lián)動性，并早期制定干預措施，以減少后期跌倒及脆性骨折的發(fā)生。

目前骨骼肌肌量測定常用方法有雙能X線吸收測量儀(dual X-ray absorbtiometry, DXA)、電子計算機斷層掃描(computerized tomography, CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)等，DXA將內臟器官和肌肉組織同時歸入瘦組織一類，在評價胸腰部肌肉組織時欠精確，且不能測定單一目標肌肉，傳統(tǒng)CT及MRI雖然能直接觀察到肌肉形態(tài)或對脂肪含量進行測量，但限于缺乏成熟商用軟件導致精細提取數據困難，而定量CT( quantitative computerized tomography, QCT)采用體模并借助成熟商用軟件不僅可以用來測量骨密度還可以精確定量體脂成分[3]，故越來越多臨床研究采用QCT技術進行相關研究。既往研究中常以腰3椎體中部層面的整體肌量或單獨椎旁肌群、椎后肌群肌量作為判斷肌肉是否退變的診斷依據[4-6]，但尚未有文獻對腰腹肌群分組單獨進行研究。本研究采用QCT技術測定腰椎骨密度(bone mineral density, BMD)，并對腰3椎體中部層面腰腹肌群肌肉含量進行分組測定，對各組腰腹肌群與腰椎骨密度的關系進行初步探討，旨在尋找與骨量減少相關性最佳的肌肉，為預測骨量減少提供新的影像學標志物。

1 材料和方法

1.1 研究對象

回顧性收集2019年7月至2020年1月在本院接受腰椎QCT檢查及性激素測定的受試者202例。入組標準：①年齡40～70歲；②志愿參加腰椎QCT檢查及測定性激素水平。排除標準：①既往患有骨代謝異常疾病(如甲狀旁腺功能亢進、糖尿病、庫欣綜合征、腎性骨營養(yǎng)不良等)；服用了影響骨代謝的藥物(如皮質類固醇、降鈣素、維生素D、雙膦酸鹽、雌激素等)；②既往腰椎壓縮性骨折影響測量結果以及有惡性腫瘤及放療史者；③CT圖像質量差難以觀察及測量。排除15例后，共入組187例，男77例、女110例，年齡40～69(57.4±7.1)歲。本臨床試驗經同濟大學附屬第十人民醫(yī)院倫理委員會批準并在中國臨床試驗注冊中心注冊(注冊號ChiCTR1900024511)，所有研究對象均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1BMD測定：使用德國Siemens公司雙源CT(Somatom Force)和配套美國Mindways公司質控體模對所有受試者進行腰椎掃描。掃描條件：采用全自動動態(tài)實時射線劑量調控技術(CARE Dose 4 D)，根據患者體型、掃描時球管的角度、掃描長軸(Z軸)長度以及不同密度的器官自動調節(jié)管電流的大小，顯著減少輻射劑量[7]，參考固定管電流125 mAs，管電壓 120 kV，層厚5.00 mm，掃描范圍從腰1(L1)椎體上緣至腰5(L5)椎體下緣，掃描后，重建層厚1.50 mm，層間距1.50 mm，將數據傳至QCT PRO工作站，采用配套QCT PRO5.10軟件(Mindways Software Inc., Austin, TX, USA)測量L1～L3椎體體積BMD(單位：mg/cm3)。在軸向、矢狀和冠狀圖像上，將感興趣區(qū)域(region of interest, ROI)放置在L1～L3椎體中央，為避免皮質骨部分容積效應，ROI邊緣離椎體邊緣應>3 mm。最終BMD值取L1～L3椎體vBMD的平均值。根據BMD值，將受試者分為2組，骨量正常組(≥120 mg/cm3)，骨量減少組(<120 mg/cm3)[8]。

1.2.2腰腹肌群肌量測定：通過QCT PRO5.10 軟件進行腰腹肌群定量體脂成分分析(CT值介于-29～+150HU)[9]，將其分為腹壁肌群、腹直肌、椎旁肌群、椎后肌群及腰大肌5組，如圖1所示，其中腹壁肌群=L3椎體中部層面總肌量-椎旁肌群-內臟，腰大肌=椎旁肌群-(腰方肌+椎后肌群)，沿各組肌肉邊界手動繪制閉合輪廓，軟件自動計算出輪廓內各組肌群橫斷面積。QCT診斷肌少癥尚無統(tǒng)一指標，目前大部分文獻評價肌少癥的指標主要為L3椎體中部層面肌肉橫斷面積及使用身高對肌肉面積校正得到的肌指數 (skeletal muscle mass index, SMI)，即肌指數=肌肉面積/身高2[10]，本文亦采用SMI作為衡量指標，分別計算L3椎體中部層面各組肌群SMI，同時掃描時囑患者屏氣，以減少呼吸運動對測量的影響。正式測量之前隨機選擇30例受試者(男女各15例)，由具有3年以上骨肌放射診斷經驗且經培訓的甲乙兩名醫(yī)師在同一臺機器上采用同一方法分別勾畫ROI，甲乙均不知曉受試者臨床信息，1周后甲使用同一方法重復測量一次。以組內相關系數(intraclass correlation coefficient, ICC)≥ 0.75作為相關性良好的評判標準。

注：a-b：腹壁肌群；c：腹直??；d：椎旁肌群e：椎后肌群=；d-f：腰大肌。圖1 腰腹肌群分組Fig.1 Lumbar abdominal muscle grouping

1.2.3性激素測定：對所有受試者進行性激素測定，男性測定睪酮水平，女性測定雌二醇水平，單位以pmol/L表示，檢測試劑來源：國潤醫(yī)療供應鏈服務(上海)有限公司。

1.3 統(tǒng)計學處理

2 結果

2.1 重復性評估操作者間差異

甲乙兩位操作者分別測得的腰椎BMD及腹壁肌群、腹直肌、椎旁肌群、椎后肌群、腰大肌各組肌群面積的ICC為0.966、0.974、0.876、0.967、0.939、0.810，兩位操作者測量結果相關性良好。操作者差異：甲2次測得的腰椎BMD及上述5組肌群面積的ICC為0.969、0.959、0.750、0.973、0.930、0.820，測量結果相關性良好。說明該測量方法具備較好的重復性，之后所有指標由甲獨立測定。

2.2 骨量正常組及骨量減少組各組肌群SMI比較

不同性別兩組BMD與各組肌群SMI見表1，各組肌群SMI與BMD間相關性見表2。男女骨量減少組各組肌群SMI均低于骨量正常組。男性腹直肌及椎旁肌群SMI兩組間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，Pearson 相關分析后腹直肌SMI與BMD值呈弱正相關(r=0.270,P=0.018; 校正年齡因素后r=0.251,P=0.029)；女性腹壁肌群及腹直肌SMI兩組間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，除腰大肌外，各組肌群SMI與BMD值呈弱正相關，腹直肌相關性最高(r=0.415，P<0.001；校正年齡因素后r=0.301,P=0.001)。

2.3 骨量正常組及骨量減少組性激素水平比較

不同性別兩組性激素值見表3，男性兩組間睪酮差異無統(tǒng)計學意義，女性骨量減少組雌二醇水平遠低于骨量正常組(P<0.001)。

表1 不同性別骨量正常組與骨量減少組BMD與各組肌群SMITable 1 BMD and each muscle group SMI of the normal group and low bone mass group in different sexes

表2 不同性別各組肌群SMI與BMD值相關性

2.4 BMD及各組肌群SMI與性激素相關性分析

不同性別BMD及各組肌群SMI與性激素的相關性見表4。男性中，BMD及各組肌群SMI與睪酮相關性均無統(tǒng)計學意義。而女性中，BMD與激素呈中度正相關(r=0.452,P<0.001)，腹直肌、腹壁肌群SMI與雌二醇呈弱正相關(r=0.227,P=0.017;r=0.213,P=0.023)。

表3 不同性別骨量正常組與骨量減少組性激素水平

2.5 不同性別各組肌群SMI診斷低骨量效能分析

分別對不同性別使用ROC曲線分析，將骨量減少(BMD<120 mg/cm3)作為診斷陽性標準，男性受試者各組肌群SMI的診斷效能見圖2、表5，女性受試者各組肌群SMI的診斷效能見圖3、表6。男性中，腹直肌SMI診斷低骨量效能較高(area under curve, AUC=0.679，P=0.003 3)，當其取最佳診斷閾值點3.84 cm2/m2時，敏感度77.42 %、特異性60.87 %、陽性預測值57.1 %、陰性預測值80.0、%；女性中，腹直肌SMI與椎旁肌群SMI診斷骨量減少效能較高(AUC=0.669,P=0.001 1, AUC=0.655,P=0.003 0)，當腹直肌SMI取最佳診斷閾值點2.71 cm2/m2時，敏感度57.89 %，特異性75.47 %，陽性預測值71.7 %，陰性預測值62.5 %。

表4 不同性別BMD及各組肌群SMI與激素的相關性

圖2 男性各組肌群SMI的ROC曲線分析Fig.2 ROC curve analysis of each muscle group SMI in males

表5 男性各組肌群SMI的ROC曲線分析Table 5 ROC curve analysis of each muscle group SMI in males

表6 女性各組肌群SMI的ROC曲線分析Table 6 ROC curve analysis of each muscle group SMI in females

圖3 女性各組肌群SMI的ROC曲線分析Fig.3 ROC curve analysis of each muscle group SMI in females

3 討論

肌少癥和骨質疏松的發(fā)生率均隨增齡而增加，隨著年齡增長，人體機能衰退，骨骼肌肉系統(tǒng)退變，主要表現為肌肉萎縮、骨量下降，進而引起肌力減退、運動能力下降、骨脆性增加等等[11]。文獻報道60歲以上人群中約有5 %～13 %肌肉質量低，而80歲以上人群中高達50 %[12]。肌肉含量、強度及功能下降可顯著增加OP風險，而骨量下降也會明顯增加肌少癥患病率[13]，有學者將肌少癥和OP共同存在時稱為活動障礙綜合癥[14]，二者相互影響，使老年人易于跌倒和脆性骨折，致殘、病死率大大上升。在本研究中，我們觀察到骨量減少組腰腹肌群SMI均低于骨量正常組，這與國內外以往的研究結果相似。Kim等[15]對絕經后女性進行MRI研究后發(fā)現，OP壓縮性骨折者椎旁肌群肌肉面積下降，肌內脂肪浸潤程度增加。李新彤等[6]運用QCT研究成年女性椎后肌群與腰椎骨密度的關系得到類似結果，青中年組椎后肌群脂肪面積及脂肪肌肉比均低于老年組，而椎后肌群肌肉面積高于老年組。盡管研究方法與本研究有所不同，但結果存在一致性，即骨量下降與肌肉退變存在相關性。

本研究顯示男性腹直肌及椎旁肌群SMI在骨量正常與骨量減少組兩組間差異存在統(tǒng)計學意義，女性腹壁肌群及腹直肌SMI兩組間亦有顯著差異，相關分析提示不同性別的腹直肌SMI與BMD值均呈弱正相關，校正年齡因素后結果并未受到明顯影響，基于以上結果，推測腹直肌與腰椎BMD相關性最大，腹壁肌群與椎旁肌群次之。腹直肌位于腹前壁正中線兩側，被包埋于腹直肌鞘內，該肌肉收縮可使脊柱前屈、側屈及骨盆前傾，此外，該肌還具有維持負壓、協(xié)助呼吸、排便及分娩等作用。一些體育運動如仰臥舉腿、仰臥起坐及平板直撐可鍛煉和發(fā)展該肌力量。腹壁肌肉由腹直肌和兩側腹內外斜肌、腹橫肌組成，是腰腹肌肉除去椎旁肌群和內臟的部分。中老年人群運動減少，脂肪重新分布，腰腹脂肪堆積明顯，脊柱活動度下降，是影響骨密度的重要因素。椎旁肌群主要包括腰大肌、腰方肌及椎后肌群，椎旁肌群與脊柱空間位置及功能密切相關，對維持脊柱穩(wěn)定，保持平衡和活動度具有重要作用。有研究發(fā)現椎旁肌肉面積與腰椎骨密度呈正相關[5]，其中椎后肌群退變與肌少癥關系密切，其中的豎脊肌由多起點不同肌束組成，肌束間隙疏松，對抗脂肪浸潤能力差，隨年齡增加，脂肪浸潤程度增加，肌肉萎縮。

Hayashi等[16]運用ROC曲線評價四肢骨骼肌肌指數(appendicular skeletal muscle mass index, ASMI)對慢性肝病患者骨量減少和OP的診斷效能，其中，ASMI診斷骨量減少時男女AUC分別為0.656、0.554，診斷OP時男女AUC分別為0.768、0.718，認為ASMI可能是慢性肝病患者OP的潛在預測因素，但目前尚未見文獻評價腰腹肌群對骨量減少或OP的診斷效能。本研究結果同樣提示腹直肌SMI與骨量減少的相關性高于其他各組肌群。男女性受試者腹直肌SMI預測骨量減少均具有統(tǒng)計學意義，男性當腹直肌SMI取最佳診斷閾值點3.84 cm2/m2時，敏感度77.42 %、特異性60.87 %、陽性預測值57.1 %、陰性預測值80.0 %；女性當腹直肌SMI取最佳診斷閾值點2.71 cm2/m2時，敏感度57.89 %、特異性75.47 %、陽性預測值71.7 %、陰性預測值62.5 %，故本研究認為腹直肌對預測低骨量的價值高于其他肌群，當然本研究樣本量相對較小，未來還需要大樣本進一步研究驗證。

研究報道隨著年齡的增長，男性睪酮水平呈緩慢持續(xù)下降，各個年齡段并無顯著性差異[17]，因此對骨量流失影響不明顯，而女性絕經后，雌激素水平急劇降低，導致骨量流失，繼而OP風險大大提高[18]，本研究結果與以往研究相符。目前有關性激素與肌肉退變間的關系及其作用機制的相關研究并不常見。本研究中，我們發(fā)現，男性BMD及各組肌群SMI與睪酮間均無明顯相關性。然而，之前有研究顯示睪酮水平下降與肌肉面積下降、肌肉力量喪失相關[19-20]，產生這種差異的原因可能是本研究樣本人群相對較少。對于雄激素影響肌肉退變的具體機制尚未達成共識。體外實驗證實睪酮可劑量依賴地促進星狀細胞數量增加[21]。Dubois等[22]認為雄激素可能通過上調衛(wèi)星細胞中雄激素受體水平增強衛(wèi)星細胞對雄激素的敏感性。目前普遍認可的是雄激素促合成代謝機制可促進肌肉肥大[23]，因此，使用雄激素增加老年人的肌肉質量和功能正逐漸被臨床接受[24]。關于雌激素影響肌肉退變的機制，Collins等[25]的研究發(fā)現雌激素通過作用于熱休克蛋白(heat shock proteins, HSPs)保護骨骼肌免受凋亡。Sipil?等[26]發(fā)現絕經后女性的肌量和骨密度呈線性下降趨勢，絕經后女性的肌量和骨密度值明顯低于絕經前女性。本研究亦發(fā)現女性BMD與激素呈中度正相關，腹直肌及腹壁肌群SMI與雌二醇呈弱正相關，這與上述研究結果相符。

本研究存在以下不足：①樣本量相對較??；②未進行各組肌肉與OP的相關性研究；③女性患者未按絕經與否進行進一步分類。

綜上所述，本研究顯示中老年人群腰腹肌群肌肉退變與腰椎骨密度存在一定相關性，其中腹直肌相關性最佳，有望為預測骨量減少提供新的影像學標志物。