7～17歲兒童青少年骨礦含量與骨密度變化

摘 要：目的：探討兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育階段骨礦物質(zhì)沉積規(guī)律及骨密度變化的性別差異；方法：對(duì)北京市478名7～17歲健康兒童青少年，采用DEXA法測(cè)量全身及各部位身體成分，分析各年齡組骨礦含量及骨密度的變化；結(jié)果：男女生全身骨礦含量和骨密度均隨年齡增長(zhǎng)而持續(xù)增加，7～17歲男女生全身骨礦含量分別增長(zhǎng)了1.80和1.83倍，骨密度增長(zhǎng)約40%；男女生骨密度增長(zhǎng)幅度最大的年齡分別為14～15歲和11～12歲。在青春期生長(zhǎng)突增階段，男女全身及多數(shù)部位骨密度變化曲線出現(xiàn)“兩次交叉”現(xiàn)象，但12歲以后女生頭部和脊柱骨密度超過男生，沒有出現(xiàn)第二次交叉。全身骨密度與體脂率、腰圍等肥胖相關(guān)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，與肌肉組織含量呈正相關(guān)（P=0.000）；與男女生全身骨密度相關(guān)程度最高的是軀干骨密度（相關(guān)系數(shù)分別為0.911，0.909，P=0.000），其次是大腿、骨盆。結(jié)論：青春期女生骨骼生長(zhǎng)突增早于男生；除頭部、脊柱外，男女多數(shù)部位骨密度生長(zhǎng)發(fā)育曲線出現(xiàn)兩次交叉；兒童青少年全身骨密度與肥胖程度呈負(fù)相關(guān)，與肌肉含量呈正相關(guān)；軀干骨密度對(duì)全身骨密度有較好的預(yù)測(cè)意義。

關(guān)鍵詞：骨密度；生長(zhǎng)突增；兒童

中圖分類號(hào)：G80449 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3612（2012）10-0046-05

Analysis on the Bone Mass and Bone Mineral Density in 717yold Children and Adolescents

LI Hongjuan， ZHANG Yimin， KONG Zhenxing

（Beijing Sport University， Beijing 100084， China）

Abstract：Objectives：To explore the bone mass and bone mineral density change in children and adolescents. Methods： 478 healthy children and adolescents aged 7～17 were recruited from 5 schools located in Beijing. Their whole body and different body parts composition were measured with DEXA. Bone mass and bone mineral density were analyzed in this paper. Results： Both boys and girls follow the same course of growth for bone mass and bone mineral density， which were increased from 7 to 17 by 1.80 for boys and 1.83 times for girls and 40% for both of them. The maximum increment of bone density was in 14～15 and 11～12 for boys and girls respectively. The bone density distance curve of whole body and most of body parts between boys and girls demonstrates “twice intersections” during pubertal growth spurt period except for head and spine. Two crossovers were in 11～12 and 14～15 respectively. Whole body bone density was correlated with body fat percentage， waist circumference negatively， and correlated with muscular mass positively （P=0.000）. Among body parts， the trunk bone density was correlated with whole body bone mineral density in boys and girls （r=0.911 for boys and 0.909 for girls， respectively. P=0.000）， and then follows the thighs and pelvic. Conclusion：Skeletal growth spurt in girls was earlier than boys. Except for head and spine， the growth curves of the bone density of girls and boys have two crossovers. Excessive body fat might have a negative impact on the growth of bone mineral density. Trunk bone density might be a good predictor of whole body bone density.

Key words：bone mineral density， growth spurt， children and adolescents

兒童青少年時(shí)期是軀體生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵期，各種身體成分都在增長(zhǎng)。以往根據(jù)身體成分測(cè)量的二成分模型，對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育期體脂肪和瘦體重的規(guī)律性變化進(jìn)行了較充分的研究。隨著身體成分測(cè)量理論的發(fā)展與測(cè)量手段的不斷更新，近年來，雙能X線吸收法（DEXA）的應(yīng)用，使得骨礦物質(zhì)可以與肌肉等瘦軟組織區(qū)分開來，進(jìn)行定量測(cè)量成為可能。目前，DEXA被作為骨密度測(cè)量的“金標(biāo)準(zhǔn)”得到廣泛應(yīng)用[1， 2] 。研究表明，青春期是骨礦物質(zhì)沉積的關(guān)鍵時(shí)期，青春期生長(zhǎng)突增所能達(dá)到的骨量峰值是決定成年期骨骼強(qiáng)度的主要因素。骨密度低下與兒童青少年期骨折風(fēng)險(xiǎn)及遠(yuǎn)期骨折疏松性骨折風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[3]。本研究旨在探討兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育階段骨礦物質(zhì)沉積的規(guī)律及骨密度變化的性別差異，為青春期身體成分變化規(guī)律的研究增加新的證據(jù)，為預(yù)防兒童青少年骨骼發(fā)育相關(guān)疾病與損傷、以及成年期骨質(zhì)疏松風(fēng)險(xiǎn)提供參考依據(jù)。

1 研究對(duì)象、內(nèi)容與方法

1.1 對(duì)象 研究對(duì)象為478名7～17歲健康兒童青少年，分別來自北京市城區(qū)5所中小學(xué)，其中男生253名，女生225名，入選標(biāo)準(zhǔn)為生長(zhǎng)發(fā)育正常，無各種急慢性疾病，且均取得本人和家長(zhǎng)的知情同意。研究對(duì)象年齡構(gòu)成及各性別年齡組BMI分布情況見表1。

1.2 內(nèi)容與方法

1.2.1 一般形態(tài)指標(biāo) 參照2005年國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)工作手冊(cè)，對(duì)研究對(duì)象一般形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試指標(biāo)包括身高、體重、腰圍、臀圍等。

1.2.2 身體成分測(cè)試 身體成分測(cè)試采用雙能X光吸收法（DEXA），所用儀器為GE公司生產(chǎn)的Lunar Prodigy雙能X線吸收儀，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行全身及各部位身體成分測(cè)試。掃描部位包括頭、上肢、大腿、肋骨、軀干、脊柱、骨盆等。每日測(cè)量前用標(biāo)準(zhǔn)體模對(duì)儀器進(jìn)行校正。要求受試者空腹，在進(jìn)行全身骨密度和身體成分掃描時(shí)除去厚重和不必要的衣物，不能佩帶任何金屬物品及其他高密度物體，如紐扣、鑰匙、硬幣、拉鎖、胸衣等。著單衣呈仰臥位平躺在檢查床特地區(qū)域內(nèi)，足尖朝上，并與垂直線呈15°，雙臂靠近軀干，從頭開始進(jìn)行全身掃描。獲取受試者全身及各部位的骨密度、體脂含量、體脂率、瘦軟組織含量以及骨礦物質(zhì)含量等。本文重點(diǎn)對(duì)全身及各部位骨密度和骨礦物質(zhì)含量進(jìn)行分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理 全部數(shù)據(jù)采用EPIDATA3.0建立數(shù)據(jù)庫，SPSS16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法包括描述性統(tǒng)計(jì)、單因素方差分析、相關(guān)分析等。

2 結(jié) 果

2.1 7～17歲兒童青少年全身骨礦物質(zhì)含量及骨密度隨年齡變化 圖1為7～17歲男女兒童青少年全身骨礦物質(zhì)含量隨年齡變化曲線?？梢娔信砉堑V物質(zhì)含量均隨年齡增長(zhǎng)而持續(xù)增加。男女生分別由7歲的967 g、865 g增長(zhǎng)到17歲的2 717 g、2 444 g，分別增長(zhǎng)了1.80和1.83倍；男生增長(zhǎng)幅度最大的年齡是14～15歲，年增長(zhǎng)值為543 g，女生增長(zhǎng)幅度最大的年齡是11～12歲，年增長(zhǎng)值為452 g；12～14歲男女生全身骨礦含量比較接近，其余年齡組均為男性高于女性，其中7歲、8歲、11歲、15歲、16歲組男女差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

注：男女比較：* P<0.05，** P<0.01

圖1 7～17歲男女兒童青少年全身骨礦物質(zhì)含量隨年齡變化

圖2為7～17歲男女兒童青少年全身骨密度隨年齡變化曲線，可見男女生全身骨密度均隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。全身骨密度男女生分別由7歲的0.87 g/cm2、0.84 g/cm2增長(zhǎng)到17歲的1.17 g/cm2、1.14 g/cm2，分別增長(zhǎng)了40%和41%；男生增長(zhǎng)幅度最大的年齡是14～15歲，年增長(zhǎng)值為0.13 g/cm2，女生增長(zhǎng)幅度最大的年齡是11～12歲，年增長(zhǎng)值為0.10 g/cm2；男女骨密度隨年齡變化曲線出現(xiàn)“兩次交叉”現(xiàn)象，交叉年齡出現(xiàn)在11～12歲和14～15歲。7～11歲男生高于女生，12歲女生骨密度超過男生，15歲以后男生再度超過女生，其中8歲、10歲、11歲、13歲、15歲、16歲組男女差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

注：男女比較：* P<0.05，** P<0.01

圖2 7～17歲男女兒童青少年全身骨密度隨年齡變化

2.2 7～17歲兒童青少年各部位骨密度隨年齡變化 表2、表3為7～17歲兒童青少年各部位骨密度變化?？梢娔信砀鞑课还敲芏染S年齡增長(zhǎng)而增加，骨密度最高的是頭部，其次是大腿、骨盆，骨密度較低的部位是上肢和肋骨；多數(shù)部位骨密度變化規(guī)律與全身骨密度的變化相似，在男女青春期生長(zhǎng)突增階段，出現(xiàn)兩次交叉現(xiàn)象。但值得注意的是，頭部骨密度和脊柱骨密度11歲之前男生高于女生，12歲女生超過男生，并持續(xù)至17歲，沒有出現(xiàn)第二次交叉，其中，8歲、14歲脊柱骨密度男女差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（圖3，P<0.05），10歲、12歲、13歲、14歲、16歲頭部骨密度男女差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（圖4，P<0.05）。

2.3 全身骨密度與其它形態(tài)指標(biāo)及各部位骨密度間的相關(guān)分析 控制年齡后，男女生全身骨礦含量與體重、身高、BMI、體脂率等呈正相關(guān)，其中與體重的相關(guān)程度最高（表4，相關(guān)系數(shù)男女生分別為0.80， 0.89，P=0.000）。控制年齡、體重后，全身骨密度與體脂率、腰圍等肥胖相關(guān)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，與肌肉組織含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表5）。

控制年齡后，各部位骨密度與全身骨密度均有較高程度的相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均在0.7以上，其中與男女生全身骨密度相關(guān)程度最高的是軀干骨密度（相關(guān)系數(shù)分別為0.911，0.909），其次是大腿、骨盆，與全身骨密度相關(guān)程度較低的是頭部骨密度、肋骨骨密度（圖6）。

3 討 論

青春期是個(gè)體骨量迅速增加的關(guān)鍵時(shí)期，一生中約有40%～60%的骨質(zhì)是在青少年時(shí)期沉積的。個(gè)體在生長(zhǎng)發(fā)育末期（16～25歲），骨量和骨強(qiáng)度均達(dá)到一生中最高，稱為峰值骨量（Peak Bone Mass，PBM），峰值骨量與成年期骨質(zhì)疏松性骨折風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)[3]。因此，預(yù)防兒童青少年期骨密度低下是減少成年后骨質(zhì)疏松發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。流行病學(xué)資料顯示：PBM增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，骨折風(fēng)險(xiǎn)就降低50%。雙生子研究表明：PBM主要受遺傳因素的影響，遺傳度為60%～80%，同時(shí)可受先天及后天環(huán)境因素的調(diào)控，如母體內(nèi)環(huán)境、體力活動(dòng)機(jī)械負(fù)荷、鈣攝入量、蛋白質(zhì)攝入量、體重等[4]。Yin等通過出生隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，母親孕期營(yíng)養(yǎng)與子女16歲的骨密度顯著相關(guān)，表明青春期骨骼發(fā)育與胎兒時(shí)期的程序化有關(guān)[5]。

女性骨礦化加速過程發(fā)動(dòng)時(shí)序早于男性，這與青春期體格發(fā)育的一般規(guī)律是一致的。本研究顯示：女生12歲、男生15歲出現(xiàn)骨發(fā)育速度高峰，與張李偉等的研究結(jié)果一致[6]。在男女生全身骨密度隨年齡變化曲線上，出現(xiàn)了“兩次交叉”現(xiàn)象，與青春期多數(shù)體格發(fā)育指標(biāo)的變化規(guī)律相一致，表明在青春期生長(zhǎng)激素軸和性腺軸共同作用下，骨礦化過程加速，由于男生生長(zhǎng)突增年齡晚于女生，而且青春期男生骨骼體積的增長(zhǎng)更顯著，因此在女生青春期生長(zhǎng)突增高峰，骨密度超過男生；而隨著女生生長(zhǎng)突增高峰過后生長(zhǎng)發(fā)育速度的減緩，男生生長(zhǎng)突增高峰的到來，男生骨礦化過程進(jìn)入高峰期，加之肌肉含量與肌力的增長(zhǎng)對(duì)骨骼的刺激增加，因而男生骨密度再度超過女生。值得注意的是，12歲以后，女生頭部和脊柱骨密度超過男生，且持續(xù)到17歲，沒有出現(xiàn)第二次交叉。張李偉等的研究結(jié)果也表明12歲后女生骨密度高于男生，與本文結(jié)果一致。男性是否會(huì)在成年期超過女性？或者女性中樞神經(jīng)系統(tǒng)周圍的骨密度更高？其具體的生物學(xué)機(jī)制還需要進(jìn)一步探討。

目前認(rèn)為男女生骨量、骨大小和骨結(jié)構(gòu)在生長(zhǎng)期的差異可能主要是受生長(zhǎng)激素軸和性腺軸的調(diào)控，性激素與IGF-1在青春期骨骼發(fā)育中起重要作用[7]。在青春期生長(zhǎng)激素軸、性腺軸、某些脂肪細(xì)胞因子及維生素D的調(diào)控下，骨骼肌肉系統(tǒng)發(fā)育加速是骨密度增長(zhǎng)加速的重要因素。研究表明：生長(zhǎng)激素降低促進(jìn)骨骼形成的機(jī)械負(fù)荷閾值，并增強(qiáng)外界物理刺激對(duì)骨形成的作用。另外，骨骼和肌肉也是雄激素的靶組織，雄激素可促進(jìn)骨骼形成和肌肉增長(zhǎng)，且這一作用獨(dú)立于IGF-1[8] 。

肌肉力量與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷刺激也是影響骨密度的重要因素。機(jī)械負(fù)荷理論（Mechanostat theory）認(rèn)為：在外界機(jī)械負(fù)荷作用下骨細(xì)胞通過臨時(shí)的細(xì)胞變形對(duì)機(jī)械刺激作出反應(yīng)，并刺激骨形成。如果缺乏負(fù)重性運(yùn)動(dòng)或肌肉收縮的負(fù)荷刺激，骨將會(huì)變得疏松[7， 8]。青少年期參加體力活動(dòng)對(duì)中老年期骨密度都有積極的影響[9]。因此，美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)骨質(zhì)疏松與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的立場(chǎng)聲明中指出，負(fù)重的體力活動(dòng)對(duì)于健康骨骼的正常發(fā)育和骨量的維持是必要的，增加肌肉力量的抗阻練習(xí)對(duì)非負(fù)重骨尤其有益[10] 。

大量研究探討了體重和體脂含量對(duì)骨發(fā)育的影響，目前得出的結(jié)論不一致。Cole ZA等對(duì)530名6歲兒童骨密度分析表明：青春期前體脂含量與骨大小呈正比，而與骨密度成反比[11]。馬軍等人的研究表明：7～15歲肥胖兒童骨密度高于體重正常兒童[12] 。本研究骨礦含量與體重、體脂率、BMI等呈正相關(guān)，但控制年齡、體重后，骨密度與體脂率呈負(fù)相關(guān)，與肌肉含量呈正相關(guān)。因此，體脂肪對(duì)骨密度的作用只是作為體重的一部分，增加骨礦物質(zhì)的絕對(duì)沉積量，但對(duì)骨密度的增長(zhǎng)作用有限。分析各種身體成分與骨密度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)平衡體重這一因素。各部位骨密度中，軀干骨密度與全身骨密度相關(guān)程度最高，其次是大腿和骨盆，提示在沒有條件測(cè)試全身骨密度時(shí)，這些部位的骨密度可以作為全身骨密度的替代值，較好地預(yù)測(cè)全身骨密度。

隨著營(yíng)養(yǎng)狀況的改善與人們生活方式的改變，肥胖、體力活動(dòng)不足、肌肉力量與耐力下降等成為威脅各國(guó)兒童青少年體質(zhì)與健康的主要問題[13， 14]，這些問題對(duì)兒童青少年的骨發(fā)育有潛在的影響，目前國(guó)外已將提高兒童期骨密度作為預(yù)防成年期骨質(zhì)疏松的早期干預(yù)目標(biāo)，開展以促進(jìn)兒童期骨礦沉積為目標(biāo)的干預(yù)項(xiàng)目，并取得了積極的效果。研究表明：青春期前學(xué)校為基礎(chǔ)的體力活動(dòng)干預(yù)可有效提高骨密度[15]，針對(duì)家長(zhǎng)和兒童的教育和技能干預(yù)可有效提高兒童鈣攝入量和體力活動(dòng)水平，促進(jìn)骨骼發(fā)育[16]，兒童期增加鈣攝入量的干預(yù)也可獲得長(zhǎng)期健康效益[17]。近年來，我國(guó)學(xué)者對(duì)兒童骨密度的關(guān)注增加，但采用DEXA測(cè)量?jī)和嗌倌旯敲芏龋U述生長(zhǎng)發(fā)育期骨密度變化規(guī)律的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還比較少，尚缺乏促進(jìn)兒童骨密度增長(zhǎng)的干預(yù)研究。骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育及其對(duì)健康的遠(yuǎn)期影響應(yīng)當(dāng)成為青少年體質(zhì)與健康領(lǐng)域關(guān)注的重要問題。

4 結(jié)論與建議

青春期女性骨礦化加速過程發(fā)動(dòng)時(shí)序早于男性。女生12歲、男生15歲出現(xiàn)骨發(fā)育速度高峰，除頭部、脊柱外，男女多數(shù)部位骨密度生長(zhǎng)發(fā)育曲線出現(xiàn)兩次交叉；兒童青少年全身骨密度與肥胖程度呈負(fù)相關(guān)，與肌肉含量呈正相關(guān)。軀干骨密度對(duì)全身骨密度有較好的預(yù)測(cè)意義；骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育及其對(duì)健康的遠(yuǎn)期影響應(yīng)當(dāng)成為青少年體質(zhì)與健康領(lǐng)域關(guān)注的重要問題，建議進(jìn)一步研究生長(zhǎng)發(fā)育期骨密度變化規(guī)律的生物學(xué)機(jī)制，開展促進(jìn)兒童骨密度增長(zhǎng)的干預(yù)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] Van C K. Pediatric bone densitometry[Z] . 2010.48，623-627.

[2] 商敏. DXA在兒科的應(yīng)用進(jìn)展[J] . 中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志，2011，17（12）：1107-1111.

[3] 程淑敏，于大芳，郭文娟. 3～10歲兒童年齡、身高及體重指數(shù)對(duì)全身及各部位骨密度的影響[J] . 現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2007，34（24）：4690-4694.

[4] Scerpella TA， Dowthwaite JN Gero NM. Skeletal Benefits of PreMenarcheal Gymnastics Are Retained After Activity Cessation. [J] . Pediatric Exercise Science.，2010，22：21-33.

[5] Yin J， Dwyer T， Riley M. The association between maternal diet during pregnancy and bone mass of the children at age 16 [J] . European Journal of Clinical Nutrition，2010，64：131-137.

[6] 張李偉，劉加昌，翟鳳英，等. 北京市學(xué)齡兒童青少年骨密度正常參考值的研究[J] . 中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志，2009，9（2）：134-136.

[7] Bonjour JP. The importance and relevance of peak bone mass in the prevalence of osteoporosis. [J] . Salud Publica Mex.，2009，51（s1）：5-17.

[8] Zofkova I. Hormonal aspects of the musclebone unit[J]. Physiol Res，2008，57 Suppl 1：159-169.

[9] 王玉昕，王仁鋼，邱燕春. 青少年時(shí)期體育活動(dòng)對(duì)中老年女性骨密度的影響[J] . 中國(guó)臨床康復(fù) ，2002，6（7）：1008-1009.

[10] Kohrt W M， Bloomfield SA， Little KD. Physial activity and bone health [J] . MSSE， 2004， 36 （11）： 1985-1996.

[11] Cole ZA ， Harvey NC， Kim M， et al. Increased fat mass is associated with increased bone size but reduced volumetric density in PRE pubertal children[Z] . 2012.50，562-567.

[12] 馬軍，馮寧，張世偉，等. 肥胖與體重正常7～15 歲兒童身體成分變化比較[J] . 中國(guó)學(xué)校衛(wèi)生，2006，27（10）：866-868.

[13] Ogden CL， Carroll MD Curtin LR. Prevalence of high body mass index in U.S. children and adolescents， 2007–2008. [Z]， 2010：303.

[14] 全國(guó)學(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研組. 2010 年全國(guó)學(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研結(jié)果[Z] ， 2011：32，1026.

[15] Linde′n C， Alwis G Ahlborg H. Exercise， bone mass and bone size in prepubertal boys： oneyear data from the pediatric osteoporosis prevention study[J] . Scand J Med Sci Sports， 2007，17：340-347.

[16] Hovel MF， Nichols JF， Irvin VL Parent/Child Training to Increase Preteens’ Calcium， Physical Activity， and Bone Density： A Controlled Trial[J] . American Journal of Health Promotion， 2009，24（2）：118-128.

[17] Bonjour JP， Chevalley T， Ammann P. Gain in bone mineral mass in prepubertal girls 3.5 years after discontinuation of calcium supplementation： a followup study[J] . Lancet，2001， 358：1208.