腰椎骨髓脂肪含量與年齡、性別、體重指數(shù)及腰圍的相關(guān)性

張曉東 ZHANG Xiaodong

趙文吉 ZHAO Wenji

胡少勇 HU Shaoyong

陳焱君 CHEN Yanjun

郝 帥 HAO Shuai

李勉文 LI Mianwen

岑 黃 CEN Huang

趙 靜 ZHAO Jing

李紹林 LI Shaolin

腰椎骨髓脂肪含量與年齡、性別、體重指數(shù)及腰圍的相關(guān)性

張曉東 ZHANG Xiaodong

趙文吉 ZHAO Wenji

胡少勇 HU Shaoyong

陳焱君 CHEN Yanjun

郝 帥 HAO Shuai

李勉文 LI Mianwen

岑 黃 CEN Huang

趙 靜 ZHAO Jing

李紹林 LI Shaolin

作者單位
南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院（廣東省骨科研究院）醫(yī)學(xué)影像科 廣東廣州 510630

目的 通過分析腰椎骨髓脂肪含量與年齡、性別、體重指數(shù)（BMI）及腰圍的相關(guān)性，探討骨髓脂肪含量的體質(zhì)特點(diǎn)，以加深對(duì)骨質(zhì)疏松發(fā)生規(guī)律的認(rèn)識(shí)。資料與方法 納入健康志愿者或慢性腰腿痛患者144例，測量其身高、體重、腰圍，并計(jì)算BMI。采用單體素點(diǎn)分辨波譜法對(duì)L3椎體進(jìn)行波譜采集，以1.3 ppm波峰為三酰甘油峰，水峰位于4.67 ppm，計(jì)算脂水比與脂肪比例。比較不同性別、年齡、BMI、腰圍組間L3椎體脂水比、脂肪比例的差異。分析年齡與L3椎體脂水比及脂肪比例的相關(guān)性。結(jié)果 男、女L3椎體脂水比、脂肪比例總平均值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=－0.267、－0.993，P＞0.05）。不同年齡段患者L3椎體脂水比、脂肪比例的總平均值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=3.723、5.478，P＜0.05）。女性61～70歲組L3椎體脂水比、脂肪比例均明顯高于20～30歲、31～40歲、41～50歲、51～60歲組（P＜0.05），女性L3椎體脂肪比例20～30歲組低于＞70歲組（P＜0.05）。61～70歲組男女脂水比總平均值均明顯高于20～30歲、31～40歲、41～50歲、51～60歲組（P＜0.05）。20～30歲組男女脂肪比例總平均值均低于31～40歲、41～50歲、51～60歲、61～70歲、＞70歲組（P＜0.05），61～70歲組與31～40歲、41～50歲、51～60歲組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。不同BMI及男性和女性不同腰圍組間L3椎體脂水比及脂肪比例比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。年齡與L3椎體脂肪比例呈正相關(guān)（r=0.321，P＜0.05）。結(jié)論腰椎骨質(zhì)脂肪含量與患者年齡相關(guān)，與性別、BMI、腰圍均無關(guān)。

骨質(zhì)疏松；磁共振成像；磁共振波譜學(xué)；骨髓；脂肪；年齡因素；性別因素；體重；身高

隨著全球人口老齡化的趨勢(shì)，骨質(zhì)疏松及其脆性骨折的發(fā)病率、致殘率將持續(xù)攀高，因此骨質(zhì)疏松的相關(guān)研究受到全世界的關(guān)注[1]。成骨細(xì)胞與脂肪細(xì)胞同祖，成骨-成脂分化失穩(wěn)態(tài)是骨質(zhì)疏松的致病機(jī)制之一，研究骨髓脂肪組織在骨質(zhì)疏松中的作用具有重要意義。目前，應(yīng)用氫質(zhì)子磁共振波譜（1H-MRS）測量骨髓脂肪含量并分析其與年齡、骨質(zhì)密度的關(guān)系的研究較多，但關(guān)于1H-MRS骨髓脂肪含量與性別、體重指數(shù)（BMI）及腰圍的關(guān)系的研究較少。闡述1H-MRS骨髓脂肪含量的體質(zhì)特點(diǎn)，有助于加深骨質(zhì)疏松發(fā)生規(guī)律的認(rèn)識(shí)。本文初步探討腰椎骨髓脂肪含量與年齡、性別、BMI及腰圍的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 納入2014年1—10月南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院的144例健康志愿者或慢性腰腿痛患者，其中男70例，年齡20～74歲，平均（46.0±13.6）歲；女74例，年齡21～74歲，平均（50.0±13.8）歲。排除代謝性疾病、使用糖皮質(zhì)激素、腰椎腫瘤、腰椎手術(shù)、骨折等患者。測量所有患者的身高、體重、腰圍（腹部過臍平面的水平周長），計(jì)算BMI。按性別分為男性組（70例）與女性組（74例）；按不同年齡段分為20～30歲組（14例）、31～40歲組（33例）、41～50歲組（34例）、51～60歲組（34例）、61～70歲組（22例）、＞70歲（7例）；按BMI分為BMI≤20 kg/m2組（25例）、20 kg/m2＜BMI≤25 kg/m2組（79例）、25 kg/m2＜BMI≤30kg/m2組（35例）、BMI ＞30 kg/m2組（5例）；男、女按腰圍各分為2組，男性腰圍＞90 cm組（27例）和腰圍≤90 cm組（43例），女性腰圍＞80 cm組（52例）和腰圍≤80 cm組（22例）。

1.2 儀器與方法 采用Philips 1.5T MRI行脊柱檢查，常規(guī)矢狀面 T2WI、T1WI 及橫軸位 T2WI，采用單體素點(diǎn)分辨波譜法（PRESS）對(duì)L3椎體進(jìn)行波譜采集，掃描參數(shù)：TR 2000 ms，TE 42 ms，采集次數(shù) 1，體素15 mm×15 mm×15mm，頻譜帶寬1000 Hz；翻轉(zhuǎn)角90°；脂肪/水抑制成像，值設(shè)為0。

1.3 圖像后處理 采用后處理工作站軟件（Extended MR Workspace）對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行測量分析。以1.3 ppm波峰為三酰甘油峰（Lip），水峰（H2O）位于4.67 ppm，根據(jù)公式（1）、（2）計(jì)算脂水比和脂肪比例。

所有測量均由2名住院醫(yī)師分別獨(dú)立完成，取其測量平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0軟件，不同性別、腰圍組間L3椎體脂水比、脂肪比例的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不同年齡、BMI組間L3椎體脂水比、脂肪比例的比較采用單因素方差分析，對(duì)組間比較有顯著性差異的指標(biāo)進(jìn)一步行Pearson相關(guān)性分析，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同年齡、性別患者的L3椎體脂水比、脂肪比例比較 隨年齡的增長，患者L3椎體脂肪含量增加（圖1、2）。L3椎體脂肪比例，31～40歲男性稍高于女性，41～50歲、51～60歲男性與女性接近，其他年齡段女性稍高于男性；男性腰椎脂肪比例隨年齡的增長而增高，70歲后達(dá)高峰；女性61～70歲腰椎脂肪比例達(dá)高峰?；颊週3椎體脂水比未隨年齡的增長而增高，男性及女性腰椎脂水比均于61～70歲達(dá)到峰值。

圖1 女，24歲，健康志愿者。 BMI 20 kg/m2，腰圍67 cm，L3椎體脂水比、脂肪比例較低，分別為0.16%、30%

圖2 女，58歲，慢性腰腿痛。BMI 25 kg/m2，腰圍120 cm，L3椎體脂水比、脂肪比例明顯增高，分別為0.91%、72%

男性與女性L3椎體脂水比、脂肪比例總平均值比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=－0.267、－0.993，P＞0.05）。不同年齡段男性與女性的L3椎體脂水比、脂肪比例比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=－1.871～2.321，P＞0.05）。不同年齡段患者L3椎體脂水比、脂肪比例的總平均值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=3.723、5.478，P＜0.05）。男性不同年齡段間脂水比、脂肪比例比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=1.198、1.536，P＞0.05）。女性不同年齡段間L3椎體脂水比、脂肪比例比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=2.583、3.825，P＜0.05）。女性61～70歲組的L3椎體脂水比、脂肪比例均明顯高于20～30歲、31～40歲、41～50歲、51～60歲組（P＜0.05），女性L3椎體脂肪比例20～30歲組低于＞70歲組（P＜0.05）。61～70歲組男女脂水比總平均值均明顯高于20～30歲、31～40歲、41～50歲、51～60歲組（P＜0.05）。20～30歲組男女脂肪比例總平均值均低于31～40歲、41～50歲、51～60歲、61～70歲、＞70歲組（P＜0.05），61～70歲組與31～40歲、41～50歲、51～60歲組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 不同年齡、性別的患者腰椎脂水比與脂肪比例比較

2.2 不同BMI及腰圍患者的脂水比、脂肪比例比較 25～30 kg/m2組L3椎體脂水比最高2.28±3.15，BMI＞30 kg/m2組脂水比最低1.25±1.50；BMI≤20 kg/m2組脂肪比例最高（61.94±27.20）%，BMI＞30 kg/m2組脂肪比例最低（49.40±32.71）%。男性腰圍＞90 cm組脂水比及脂肪比例均高于腰圍≤90 cm組，女性腰圍＞80 cm組脂水比、脂肪比例均小于腰圍≤80 cm組。不同BMI及男、女不同腰圍組間L3椎體脂水比、脂肪比例比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2、3。

2.3 年齡與L3椎體脂水比及脂肪比例的相關(guān)性 年齡與L3椎體脂肪比例呈正相關(guān)（r=0.321，P＜0.05）（圖3）；年齡與L3椎體脂水比無明顯相關(guān)性（r=0.087，P＞0.05）。

表2 不同BMI組間脂水比、脂肪比例比較

表3 男性與女性不同腰圍的脂水比、脂肪比例比較

圖3 年齡與L3椎體脂肪比例 Pearson相關(guān)分析

3 討論

1H-MRS可以通過定量腰椎骨髓脂肪和水的含量來定量分析骨成分構(gòu)成，為研究骨質(zhì)疏松提供了一種良好的方法[2-3]，常用指標(biāo)有脂肪比例、脂水比及線寬，其中脂肪比例最常用。研究報(bào)道腰椎骨髓脂水比及脂肪比例與年齡、性別有關(guān)，但仍存在爭議，而腰椎骨髓脂水比、脂肪比例與BMI及腰圍的關(guān)系報(bào)道較少。因此，本研究旨在探討年齡、性別、BMI及腰圍對(duì)腰椎骨髓脂水比及脂肪比例的影響。

3.1 腰椎骨髓脂肪含量的年齡、性別分布特點(diǎn) 本組研究結(jié)果提示隨年齡增長，L3椎體脂肪含量逐漸增加，男性椎體脂肪比例持續(xù)增長，70歲后達(dá)高峰，最高達(dá)88%；女性61～70歲達(dá)到高峰，脂肪比例最高達(dá)96%，70歲后稍下降。這與隨年齡增長，椎體內(nèi)黃骨髓成分逐漸增加，而造血的紅骨髓水分相應(yīng)減少，脂類成分相應(yīng)增多，骨髓脂肪含量增加有關(guān)。腰椎骨髓脂肪含量隨年齡增加與國內(nèi)外研究報(bào)道一致[2]。 腰椎骨髓脂水比未顯示隨年齡增加而逐漸增長的趨勢(shì)。目前對(duì)椎體骨髓脂肪比例隨年齡增加而增加的觀點(diǎn)存在爭議，Liney等[4]測量15例患者顯示年齡每增加10歲，脂肪比例約增加7.5%；Fanucci等[5]報(bào)道年齡每增加1歲，脂肪比例約增加2%。本組數(shù)據(jù)顯示在30歲后骨髓脂肪比例增加明顯，女性在31～40歲達(dá)到第1個(gè)高峰，但31～60歲每增加10歲，脂肪比例增加并不明顯，呈現(xiàn)較長的緩慢增長階段，而60歲后脂肪比例顯著增加，61～70達(dá)到第2個(gè)增長高峰，70歲后脂肪比例則呈下降趨勢(shì)；男性70歲后男性脂肪比例仍呈增長趨勢(shì)，于70歲以上達(dá)到高峰，與Schellinger等[6]研究結(jié)果中女性60～70歲脂肪比例最高，70歲脂肪比例稍有下降一致。由此推測椎體骨髓脂肪比例與年齡的關(guān)系并非線性增長，可能與性別有關(guān)。但目前性別對(duì)骨髓脂肪含量的影響尚無定論。

部分研究[7-8]認(rèn)為男性比同齡女性脂肪比例更高，或男性與女性無差異[7]。本研究結(jié)果顯示31～40歲男性脂肪比例稍高于女性，但不同年齡段男、女脂水比、脂肪比例均無顯著性差異。Ernesto等[9]初步應(yīng)用多變量協(xié)變量方差分析研究年齡、性別對(duì)腰椎骨髓脂肪含量的影響，認(rèn)為年齡與性別之間存在明顯交互作用，年輕男性椎體脂肪比例較高（65%～70%），在30～39歲下降10%，而隨后30年（40～69歲）逐漸增高；這與本研究結(jié)果男性腰椎脂肪比例隨年齡增加逐漸增高、年輕男性椎體脂肪比例最低一致，分析原因可能與納入研究對(duì)象有關(guān)。Ernesto等[9]的研究還提示年輕女性椎體脂肪比例較低，第1個(gè)增長高峰在31～40歲，約增加20%，隨后30年（41～70歲）則進(jìn)入緩慢增長期，此與本研究結(jié)果一致。有關(guān)年齡與性別對(duì)椎體脂肪含量的交互作用尚需進(jìn)一步研究，男女椎體脂肪含量隨年齡變化的差異可能與男女體質(zhì)及絕經(jīng)后女性雌激素的影響有關(guān)[6]。

3.2 腰椎骨質(zhì)脂肪含量的體質(zhì)分布特點(diǎn) BMI及腰圍是判斷肥胖的常用簡易指標(biāo)，Thomas[10]認(rèn)為肥胖與骨質(zhì)疏松關(guān)系密切，而Li等[11]報(bào)道腰椎骨髓脂肪含量與腰椎骨質(zhì)密度呈負(fù)相關(guān)，與骨質(zhì)疏松關(guān)系密切，但有關(guān)BMI、腰圍與腰椎骨髓脂肪含量的關(guān)系尚不明確，目前相關(guān)研究報(bào)道較少。本研究初步分析了BMI、腰圍與椎體骨髓脂肪含量的相關(guān)性，以探討肥胖與腰椎骨髓脂肪含量的關(guān)系。結(jié)果顯示腰椎骨髓脂肪比例隨BMI增加而逐漸降低，男性腰圍大者腰椎骨髓脂肪比例高于腰圍小者，而女性腰圍大者腰椎骨髓脂肪比例低于腰圍小者，但組間均無顯著差異，提示BMI、腰圍與椎體骨髓脂肪含量無明顯相關(guān)性，這可能與骨髓脂肪組織不參與全身脂肪代謝有關(guān)[12]，但由此尚不能推斷肥胖或腹部脂肪與椎體骨髓脂肪含量無關(guān)。Bredella等[13]分析了肥胖婦女腰椎骨髓脂肪含量與內(nèi)臟脂肪的關(guān)系，兩者呈正相關(guān)。BMI是最常用的肥胖指標(biāo)，但其無法區(qū)分脂肪型肥胖和肌肉型肥胖，腰圍雖可在一定程度上反映腹部脂肪含量，但無法準(zhǔn)確反映腹部皮下脂肪含量與內(nèi)臟脂肪含量，本研究采用BMI、腰圍作為肥胖或腹部脂肪的簡易指標(biāo)而分析其與腰椎骨髓脂肪含量的關(guān)系存在一定的局限性。有關(guān)腹部內(nèi)臟脂肪含量與腰椎骨髓脂肪含量的相關(guān)性仍需進(jìn)一步研究。

本文研究的不足之處在于：50歲以上的研究對(duì)象偏少；僅測量L3椎體脂水比及脂肪比例，具有一定的局限性；未進(jìn)行多因素分析。

總之，1H-MRS是評(píng)價(jià)腰椎骨髓脂肪含量的重要方法，脂肪比例與年齡呈明顯正相關(guān)，而與性別、BMI及腰圍無明顯相關(guān)性，年齡對(duì)男性與女性腰椎骨髓脂肪含量的影響不同，年齡對(duì)女性腰椎骨髓脂肪含量影響更明顯。

[1] 于愛紅, 陳祥述, 孫偉杰, 等. 體重、身高及體重指數(shù)與雙能X線骨密度儀和定量CT測量腰椎骨密度的關(guān)系. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志, 2011, 19(12): 909-911.

[2] 劉斌, 郭靜, 曾南林. 椎體1H-MRS的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展.國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志, 2012, 35(6): 553-556.

[3] 祝樂群, 李冠武, 常時(shí)新, 等.1H-MRS評(píng)價(jià)激素性骨質(zhì)疏松模型兔:與病理對(duì)照. 臨床放射學(xué)雜志, 2013, 32(8): 1193-1197.

[4] Liney GP, Bernard CP, Manton DJ, et al. Age, gender, and skeletal variation in bone marrow composition: a preliminary study at 3.0 Tesla. J Magn Reson Imaging, 2007, 26(3): 787-793.

[5] Fanucci E, Manenti G, Masala S, et al. Multiparameter characterisation of vertebral osteoporosis with 3-T MR. Radiol Med, 2007, 112(2): 208-223.

[6] Schellinger D, Lin CS, Fertikh D, et al. Normal lumbar vertebrae: anatomic, age, and sex variance in subjects at proton MR spectroscopy-initial experience. Radiology, 2000, 215(3): 910-916.

[7] Kugel H, Jung C, Schulte O, et al. Age- and sex-specific differences in the H-1-spectrum of vertebral bone marrow. J Magn Reson Imaging, 2001, 13(2): 263-268.

[8] J enkins JP, Stehling M, Sivewright G, et al. Quantitative magnetic resonance imaging of vertebral bodies: a T1 and T2 study. Magn Reson Imaging, 1989, 7(1): 17-23.

[9] Ernesto RV, Carlos PJ, Rafael F, et al. Gender and age groups interactions in the quantitative of bone marrow fat content in lumbar spine using 3T MR spectroscopy: a multivariate analysis of covariance (Mancova). Eur J Radiol, 2013, 82(7): 697-702.

[10] Thomas TI. Role of serum leptin, insulin, and estrogen level as potential mediators of the relationship between fat mass and bone mineral density in men versus women. Bone, 2001, 29(2): 114-120.

[11] Li XJ, Kuo D, Schafer AL, et al. Quantification of vertebral bone marrow fat content using 3 Tesla MR spectroscopy: reproducibility, vertebral variation, and applications in osteoporosis. J Magn Reson Imaging, 2011, 33(4): 974-979.

[12] Shen W, Chen J, Punyanitya M, et al. MRI measured bone marrow adipose tissue is inversely related to DXA-measured bone mineral in Caucasian women. Osteoporos Int, 2007,18(5): 641-647.

[13] Bredella MA, Torriani M, Ghomi RH, et al. Vertebral bone marrow fat is positively associated with visceral fat and inversely associated with IGF-1 in obese women. Obesity, 2011, 19(1): 49-53.

（本文編輯馮婕）

Correlation of Lumbar Bone Marrow Fat Content with Age, Gender, Body Mass Index and Waist Circumference

Purpose To investigate the physical characteristics of the lumbar bone marrow fat content by analyzing the correlation of the lumbar bone marrow fat content with age, gender, body mass index (BMI) and waist circumference. It may be helpful to deepen the understanding the occurrence regularity of osteoporosis. Materials and Methods A total of 144 subjects were recruited including both healthy volunteers and the patients with chronic low back pain. The height, weight and waist circumference were measured, and the body mass index was calculated. All the subjects took spectroscopy sequence at the third lumber vertebra with single-voxel point resolved spectroscopy (PRESS) method. Lipid (1.3 ppm) to water (4.67 ppm) ratio (LWR) and lipid fractions (FF%) were measured. LWR and FF% of L3were compared among the patients with different gender, age, BMI and waist circumference. The correlation of LWR and FF% of L3and age were analyzed. Results The LWR and FF% of L3showed no significant difference between the male and female (t=－0.267 and －0.993, P＞0.05). There was statistical difference of LWR and FF% among the different age groups (F=3.723 and 5.478, P＜0.05). LWR and FF% of female in 61-70 year-old group showed significant higher than that in 20-30, 31-40, 41-50 and 51-60 year-old group (P＜0.05). FF% of L3in 20-30 year-old female group showed significant lower than that in ＞70 year-old group (P＜0.05). LWR of L3for both male and female in 60-70 year-old group also showed significant higher than that in 20-30, 31-40, 41-50 and 51-60 year-old group (P＜0.05). FF% for both male and female in 20-30 year-old group showed significant lower than that in 31-40, 41-50, 51-60, 61-70 and＞70 year-old group (P＜0.05). FF% of 61-70 year-old group was significant different from that in 31-40, 41-50, 51-60 year-old group (P＜0.05). The LWR and FF% of L3showed no significant difference between the different BMI groups and waist circumference groups (P＞0.05). Age was positive correlated with FF% of L3(r=0.321, P＜0.05). Conclusion The lumbar bone marrow fat content is correlated with age, but is not correlated with gender, BMI and waist circumference.

Osteoporosis; Magnetic resonance imaging; Magnetic resonance spectroscopy; Bone marrow; Fat; Age factors; Sex factors; Body weight; Body height

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.07.017

李紹林

Department of Radiology, the Third Affiliated Hospital of Southern Medical University (Academy of Orthopedics in Guangdong Province), Guangzhou 510630, China

Address Correspondence to: LI Shaolin

E-mail: 18926191928@189.cn

R445.2

2015-01-04

2015-06-27

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2015年 第23卷 7期：539-543

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(7): 539-543