中青年女性頸椎椎旁肌群體質(zhì)成分與骨密度的相關(guān)性分析

趙越 王玲 劉艷東 程曉光 郁萬江*

1.青島大學(xué)附屬青島市立醫(yī)院放射科，山東 青島 266000 2.北京積水潭醫(yī)院放射科，北京 100035

肌少癥(sarcopenia)是指肌肉含量和肌肉功能隨著年齡的增長(zhǎng)進(jìn)行性、廣泛性下降[1]，較低的肌肉密度表示肌肉組織中脂肪含量較高[2]。同時(shí)，骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis，OP)作為嚴(yán)重影響老年人生活質(zhì)量的公共健康疾病，常與肌肉減少癥伴隨發(fā)生[1,3]。頸椎作為脊柱的重要組成部分，其椎旁肌肉測(cè)量研究在國內(nèi)外相對(duì)較少。雖然頸椎目前不是輔助診斷肌少癥及骨質(zhì)疏松癥的重點(diǎn)測(cè)量部位，但頸部骨肌疾病是所有職業(yè)病中最常見的疾病之一[4]，頸部肌肉功能與頸部疾病密切相關(guān)，同時(shí)骨密度與椎骨手術(shù)術(shù)后療效的關(guān)系也是公認(rèn)的。本研究應(yīng)用OsiriX及定量CT(quantitative computed tomography，QCT)測(cè)量成年女性頸部椎旁肌肉的面積、密度及頸椎骨密度，探討頸部椎旁肌群體質(zhì)成分與骨密度的相關(guān)性以便于臨床工作。

1 材料和方法

1.1 一般資料

本研究對(duì)象來自北京積水潭醫(yī)院開展的骨科退行性疾病研究中的健康對(duì)照組募集者，包括成年中國女性218例，年齡范圍20～59(41.7±9.1)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：身體、精神和社會(huì)等方面均處于良好狀態(tài)的成年女性；排除標(biāo)準(zhǔn)：妊娠和患有任何可能影響骨骼肌肉的疾病的個(gè)體，包括頸部創(chuàng)傷和腫瘤、頸椎側(cè)凸、全身代謝性疾病、服用激素等藥物。所有受試者均接受頸椎CT檢查，測(cè)量身高、體重并計(jì)算體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)。本研究經(jīng)北京積水潭醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 掃描參數(shù)

CT掃描設(shè)備采用日本東芝公司的Toshiba Aquilion 80排CT，掃描參數(shù)為電壓120 kV，電流187 mAs，床高120 cm，層厚1.0 mm，SFOV 400 mm。采用美國Mindways公司的5樣本QCT固體體膜墊于受檢者頸下，從C1椎體上緣螺旋掃描至C7椎體下緣水平，測(cè)量前按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程使用校準(zhǔn)體模數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)校準(zhǔn)。將獲得的DICOM圖像傳至Pixmeo公司的OsiriX工作站進(jìn)行椎旁肌肉面積和密度測(cè)量；將QCT格式的圖像文件傳至Mindways公司的QCT骨密度測(cè)量分析軟件(QCT PRO)工作站進(jìn)行測(cè)量。

1.3 測(cè)量方法

本研究使用Pixmeo公司的OsiriX軟件測(cè)量頸椎椎旁肌肉組織的面積和密度，選取第6頸椎中部層面的薄層軸位圖像為測(cè)量層面，沿頸長(zhǎng)肌、前斜角肌、肩胛提肌及斜方肌邊緣人工圈畫感興趣區(qū)(ROI)，以-29～150 HU[5-7]為肌肉組織范圍的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得雙側(cè)椎旁肌群的橫截面積(cross-sectional area，CSA，mm2)和平均CT值(HU)。在大樣本測(cè)量之前，從本研究人群中隨機(jī)抽取 30 例，由2名測(cè)量者分別獨(dú)立測(cè)量，1周以后，其中一名測(cè)量者按照同樣方法重復(fù)測(cè)量一次。測(cè)量由兩名經(jīng)培訓(xùn)的醫(yī)師完成。參照以往研究[8]，使用QCT PRO軟件測(cè)量第6頸椎骨密度(BMD)，在椎體中心位置標(biāo)記ROI，避開骨皮質(zhì)和椎靜脈走行區(qū)域，軟件自動(dòng)得出椎體BMD(mg/cm3)。測(cè)量由一名經(jīng)培訓(xùn)的醫(yī)師完成。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。每項(xiàng)數(shù)據(jù)均為符合正態(tài)分布的計(jì)量資料。將年齡按10歲1組分為4組，用方差分析比較各組BMI、BMD、椎旁肌群CSA及平均CT值，組間兩兩比較采用LSD法。用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(interclass correlation coefficient，ICC)評(píng)價(jià)測(cè)量者2次測(cè)量值及兩名測(cè)量者測(cè)量值的可重復(fù)性，結(jié)果>0.8，表明測(cè)量值的一致性較好。使用Pearson相關(guān)分析評(píng)估C6水平椎旁肌群CSA、平均CT值和BMD與年齡、BMI的相關(guān)性；控制年齡因素，采用偏相關(guān)分布分析C6水平椎旁肌群平均CT值與BMD的相關(guān)性。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 變量的一般情況及方差分析

本研究納入218名成年女性，平均年齡(41.7±9.1)歲，其BMI、BMD和C6椎體水平的椎旁肌群情況具體見表1。將年齡按10歲1組分為4組，各組BMI、BMD、椎旁肌群CSA及平均CT值均值比較的方差分析見表2。BMI、C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值在各年齡組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，而BMD在不同年齡組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在組間兩兩比較中，C6水平椎旁肌群CSA在20～29歲與50～59歲年齡組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，BMD在50～59歲與其他三組、40～49歲與20～29歲年齡組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。

表1 218例受檢者一般資料Table 1 General information of 218 subjects

表2 各年齡組BMI、BMD、C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值方差分析結(jié)果(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤) Table 2 ANOVA results of paravertebral muscle groups,BMI,and BMD in CSA and mean CT values at C6 level in all age groups

2.2 重復(fù)性檢驗(yàn)結(jié)果

測(cè)量者對(duì)C6中心層面椎旁肌群CSA和平均CT值重復(fù)性檢驗(yàn)結(jié)果。測(cè)量者A第1次測(cè)得與第2次測(cè)得椎旁肌群CSA和平均CT值ICC分別為0.986、0.957，與測(cè)量者B測(cè)得椎旁肌群CSA和平均CT值ICC分別為0.987、0.946。測(cè)量者間ICC、測(cè)量者內(nèi)ICC均較高(>0.80)。

2.3 相關(guān)性分析結(jié)果

使用Pearson相關(guān)分析受檢者C6水平椎旁肌群CSA及CT值、BMD與年齡、BMI的相關(guān)性。結(jié)果顯示C6水平椎旁肌群CSA與年齡、BMI呈一定正相關(guān)(P<0.05，P<0.01)，且與BMI相關(guān)性較高；椎旁肌群密度與年齡、BMI無顯著相關(guān)性。BMD與年齡呈一定負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與BMI無顯著相關(guān)性?？刂颇挲g、BMI因素，使用偏相關(guān)分析受檢者C6水平椎旁肌群CSA、平均密度與BMD的相關(guān)性。結(jié)果顯示C6水平椎旁肌群CSA與BMD無顯著相關(guān)性，平均CT值與BMD呈一定正相關(guān)(P<0.01)。具體見表3。

表3 C6水平椎旁肌群CSA及平均CT值、BMD與年齡、BMI的相關(guān)性Table 3 Correlation between paravertebral muscle composition at C6 level and BMD,age,and BMI

3 討論

骨骼肌牽拉骨骼進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，骨骼的機(jī)械性能與骨密度密切相關(guān)[9-10]。目前，QCT作為可以準(zhǔn)確測(cè)量椎體骨松質(zhì)體積密度的工具，利用其測(cè)量頸椎骨密度的研究[11-13]表明，頸椎各椎體之間骨密度存在差別，頸椎與腰椎的骨密度相關(guān)性高且頸椎骨密度高于腰椎。頸椎的椎旁肌群測(cè)量研究較少，而頸椎作為活動(dòng)性強(qiáng)，體積小且處于較高動(dòng)力狀態(tài)的關(guān)節(jié)系統(tǒng)[14]，椎旁肌群形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使其可以負(fù)荷來自不同肌肉和不同方向的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)[13]。OsiriX作為MacOS系統(tǒng)操作下的開源軟件，可獨(dú)立運(yùn)行于個(gè)人電腦，針對(duì)DICOM圖像，可以準(zhǔn)確測(cè)量ROI的肌肉組織面積與平均密度，步驟簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確性高，重復(fù)性好。

本研究選擇C6椎體中心層面主要考慮兩個(gè)原因，一是C6、C7的椎體骨密度顯著低于C2～C5椎體[11]，在骨密度相對(duì)低的層面分析肌肉情況更有價(jià)值。二是在下段頸椎椎體ROI范圍較大，C6層面的肌群較C7層面更集中，肌群輪廓更清晰，測(cè)量誤差更小。結(jié)果顯示，頸椎椎體BMD與年齡呈一定負(fù)相關(guān)，年齡是影響B(tài)MD的因素之一，這與以往年齡是影響腰椎BMD的重要因素，BMD與年齡呈負(fù)相關(guān)的研究結(jié)果相一致[11，15]。QCT測(cè)得的頸椎BMD為真正的體積骨密度，不受BMI影響。有研究顯示頸部肌肉CSA與身高、體重不成比例[16]，但本研究的頸椎椎旁肌肌群CSA與BMI呈一定正相關(guān)?？赡苁且?yàn)轭i部肌群層次多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另外人群頸部肌肉的大小和形態(tài)個(gè)體差異也較大[16]。頸椎椎旁肌群CSA與年齡呈一定正相關(guān)，但平均密度與年齡無顯著相關(guān)性。脂肪除了儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞中，也存在于肌群、肌束之間，存在于肌肉組織內(nèi)部的脂肪在CT圖像中不能被肉眼識(shí)別，僅僅是改變了肌肉組織本身的圖像特征[17-18]。這或許可以解釋本研究中的50～59歲年齡組相較于40～49歲年齡組，頸椎椎旁肌肉CSA增大，而肌肉密度減小。隨著年齡增加，雖然肌肉含量沒有下降，肌肉組織的脂肪浸潤(rùn)程度依然在進(jìn)展，肌束間及肌束內(nèi)的脂肪含量在增加。

本研究中，由于年齡、BMI是影響B(tài)MD、椎旁肌群面積的因素，所以在分析椎旁肌群與BMD的相關(guān)性時(shí)，需要控制年齡、BMI因素對(duì)結(jié)果的影響。結(jié)果顯示頸椎椎旁肌群CSA與BMD無顯著相關(guān)性、平均CT值與BMD呈一定正相關(guān)。這與以往一項(xiàng)測(cè)量方法不同的腰椎椎旁肌肉的研究結(jié)果一致[19]。頸椎BMD與椎旁肌群脂肪浸潤(rùn)程度有相關(guān)性，與椎旁肌群肌肉含量無顯著相關(guān)性，可能頸椎BMD與肌肉的變化不是同步發(fā)展的，頸椎椎旁肌肉的脂肪浸潤(rùn)程度進(jìn)展相對(duì)緩慢。對(duì)于需行頸椎手術(shù)的骨質(zhì)疏松癥患者，常規(guī)CT可得到的椎旁肌群數(shù)據(jù)可能對(duì)BMD具有一定的提示作用。

綜上所述，成年女性頸椎椎旁肌肉脂肪浸潤(rùn)程度不隨年齡、BMI增加而增大，與BMD呈正相關(guān)。本研究有一定的局限性，為頸椎椎旁肌肉測(cè)量的初步研究，樣本局限于女性；測(cè)量層面局限于C6一個(gè)椎體，缺乏代表性，不能全面評(píng)估頸椎椎旁肌肉。今后還需擴(kuò)大樣本量，改善測(cè)量方法以得到連續(xù)多個(gè)層面的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步研究。