定量CT分析椎旁肌與骨密度的相關(guān)性

楊 沛，唐 靜，舒 意，李真林

四川大學(xué)華西醫(yī)院放射科，四川 成都610041

隨著醫(yī)療進(jìn)步、生活水平提高以及人們對(duì)骨質(zhì)疏松的認(rèn)識(shí)逐漸加深，提高肌肉力量來改變骨的結(jié)構(gòu)和功能重建來預(yù)防骨質(zhì)疏松已經(jīng)成為新的導(dǎo)向。有研究指出人體內(nèi)骨骼和肌肉是兩個(gè)緊密相連的組織［1-2］，肌肉力量的改變會(huì)引起骨強(qiáng)度的變化［3］。也有研究指出隨著增齡性改變，肌肉含量（面積）減少與骨量減少有關(guān)［4］。即隨著年齡的增長(zhǎng)，骨密度（BMD）降低，肌肉含量的減少，引起肌肉的萎縮，由于椎旁肌是腰椎的重要支撐結(jié)構(gòu)，所以導(dǎo)致脊柱的穩(wěn)定性下降，加重臨床癥狀［5-6］。目前影像學(xué)有多種測(cè)量肌肉含量的方法，如雙能X線吸收法、CT及MRI等。CT是測(cè)量椎旁肌肌肉的含量（橫截面積）的特殊技術(shù)［7］，并且可以選擇性的測(cè)量某個(gè)層面區(qū)域的肌肉面積；而定量CT（QCT）可以呈現(xiàn)容積斷層圖像，軸位斷層能更加清晰單個(gè)層面腰椎與椎旁肌肉的解剖關(guān)系，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)面積的精確測(cè)量，通過一次掃描可以得到BMD及椎旁肌的肌肉面積，臨床實(shí)用價(jià)值高。但目前，QCT對(duì)于椎旁肌與BMD相關(guān)性研究主要集中討論老年女性，關(guān)于男性的研究也僅討論了密度與BMD相關(guān)性［8-9］，本研究對(duì)采用QCT測(cè)量椎旁后群肌和腰大肌的臨床資料進(jìn)行回顧性分析，探討不同性別的椎旁肌與BMD的增齡性改變以及二者的相關(guān)性分析；此外還對(duì)比單側(cè)的椎旁后群肌、腰大肌與BMD的相關(guān)性進(jìn)行分析，旨在為骨質(zhì)疏松提供新的觀點(diǎn)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性收集2020年6～11月在本院因臨床申請(qǐng)需要進(jìn)行腰椎BMD檢查的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：因臨床癥狀需要行QCT BMD的患者；掃描范圍包全L1～5椎體；年齡>20歲；患者臨床的各項(xiàng)資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：患有惡性腫瘤、服用影響骨代謝的藥物或嚴(yán)重影響內(nèi)分泌的代謝性疾病；既往有嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松、骨折、腰椎術(shù)后異物的等影響腰椎BMD測(cè)量的患者；長(zhǎng)期抽煙、酗酒等不良習(xí)慣；服用影響肌肉含量的藥物（如糖皮質(zhì)激素、甲狀腺素等）。最終納入204例患者。其中男性35例，年齡23～91歲（57.54±17.09歲），BMD為110.07±43.93 mg/cm3；女性169例，年齡27～89歲（62.61±14.87歲），BMD為84.49±42.08 mg/cm3。單側(cè)椎旁肌后群肌、腰大肌的均值結(jié)果（表1）。

表1 年齡、單側(cè)椎旁后群肌、腰大肌和骨密度的平均值及椎旁肌與BMD的相關(guān)性分析Tab.1 Age,mean value of unilateral paravertebral posterior muscle,psoas major muscle and bone mineral density,and correlation between paravertebral muscle and BMD were analyzed

1.2 儀器與方法

1.2.1 掃描方法使用GE MEDICAL SYSTEMS Revolution CT掃描腰椎L1～5。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，掃描視野500 mm，掃描層厚1.25 mm，層間距1.25 mm，采用自動(dòng)毫安秒技術(shù)進(jìn)行容積掃描。

1.2.2 測(cè)量方法 BMD的測(cè)量：采用QCTPro 6.1軟件（Mindways）分析，測(cè)量L1～3 3個(gè)椎體的BMD，取其均值（圖1A）。椎旁后群肌的測(cè)量：采用QCT 軟件中“tissue composition”功能勾畫出L3椎體正中層面的椎旁后群肌，繪制ROI時(shí)避免感興趣的邊緣不超過肌肉和脂肪外緣，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算其橫截面積（圖1C～D）。腰大肌的測(cè)量：因L4～5椎間盤層面是腰大肌橫截面積最大層面［10］，采用飛利浦星云醫(yī)學(xué)影像后處理平臺(tái)V9.0勾畫L4～5椎間隙的腰大肌，繪制感趣區(qū)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算兩側(cè)腰大肌的橫截面積（圖1B）。

圖1 各部位測(cè)量方法Fig.1 Measurement method of each part.

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，服從正態(tài)分布的資料使用Pearson相關(guān)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，椎旁后肌群、腰大肌和骨密度的組間比較行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 按照年齡分組結(jié)果的相關(guān)資料及組間椎旁肌和BMD的相關(guān)性分析

將研究對(duì)象根據(jù)年齡分為3組：≤40歲、41～60歲及≥61歲，分析各個(gè)年齡段椎旁肌與BMD的相關(guān)性。女性的椎旁后群肌面積在40～60歲明顯增多，男性的隨著年齡增長(zhǎng)而減少；右側(cè)腰大肌隨著年齡增長(zhǎng)而降低，男性的左側(cè)腰大肌在40～60歲明顯增多，而女性卻在40歲以下最多。右側(cè)椎旁后肌群面積小于左側(cè)，40歲以下的右側(cè)腰大肌大于左側(cè)，40歲以上右側(cè)卻小于左側(cè)。椎旁后群肌面積明顯大于腰大肌。骨密度隨著年齡的增長(zhǎng)而降低（表2）。

表2 研究對(duì)象按年齡分組的椎旁肌、腰大肌及骨密度的測(cè)量結(jié)果Tab.2 The paravertebral muscle,psoas major muscle and bone mineral density were measured by age group(Mean±SD)

2.2 不同性別在各組之間的椎旁肌及骨密度的差異

總結(jié)207例不同性別和各組的椎旁肌及骨密度的差異，將研究對(duì)象按性別分為兩組，分析男女在各個(gè)年齡段的差異性。隨著年齡的增長(zhǎng)，男性的椎旁肌面積明顯大于女性，骨密度也大于女性。男性左側(cè)腰大肌在40～60歲明顯增多，女性的卻在40歲以下最多（表2）。

2.3 對(duì)研究對(duì)象的椎旁肌、年齡與骨密度相關(guān)性分析

將研究對(duì)象按性別分為男女兩組，分析椎旁肌后群、腰大肌與BMD的相關(guān)性，男女兩組單側(cè)椎旁后群肌的橫截面積、腰大肌與BMD均呈正相關(guān)，女性的相關(guān)性低于男性，且右側(cè)高于左側(cè)，但右側(cè)椎旁肌面積低于左側(cè)，BMD與年齡呈負(fù)相關(guān)性（P<0.05）。男性的椎旁后群肌與BMD相關(guān)性低于腰大肌與BMD相關(guān)性，而女性的單側(cè)椎旁后群肌與BMD相關(guān)性高于單側(cè)腰大肌與BMD相關(guān)性，椎旁后群肌的面積大于腰大肌的面積（男性年齡r=-0.625，P<0.001；右側(cè)椎旁后群肌r=0.432,P=0.009；左側(cè)椎旁后群肌r=0.401，P=0.017；右側(cè)腰大肌r=0.510，P=0.002；左側(cè)腰大肌r=0.447，P=0.007；女性年齡r=-0.600，P<0.001；右側(cè)椎旁后群肌r=0.319，P<0.001；左側(cè)椎旁后群肌r=0.276，P<0.001；右側(cè)腰大肌r=0.279，P<0.001；左側(cè)腰大肌r=0.220，P=0.004）（表1）。

2.4 對(duì)研究對(duì)象的椎旁肌與骨密度的不同年齡段相關(guān)性分析

圖2 男女在各組之間的椎旁肌及骨密度的差異分布Fig.2 The difference of paravertebral muscle and bone mineral density between male and female in each group.

按年齡分組分析男女兩組各變量在不同年齡的相關(guān)性，男性在各年齡之間的椎旁后群肌和腰大肌與BMD無相關(guān)性(P>0.05)，而女性在40歲以下椎旁肌和腰大肌與BMD也無相關(guān)性(P>0.05)，在40～60歲右側(cè)椎旁肌后群面積與BMD呈正相關(guān)(r=0.331，P=0.018)；在60歲以上單側(cè)椎旁后群肌、右側(cè)腰大肌與BMD均呈正相關(guān)，且椎旁后群肌與BMD的相關(guān)性高于腰大肌的相關(guān)性（右側(cè)椎旁后群肌r=0.239，P=0.014；左側(cè)椎旁后群肌r=0.291，P=0.003；右側(cè)腰大肌r=0.206，P=0.035），但左側(cè)腰大肌與BMD無相關(guān)性（r=0.192，P>0.05，表3）。

表3 不同性別的各年齡段間的椎旁肌、腰大肌與骨密度的相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis of paravertebral muscle psoas major muscle and bone mineral density between different sexes and different ages

3 討論

有研究指出椎旁肌的退變會(huì)引起腰椎一系列疾病，如下背痛、退行性腰椎滑脫癥、骨質(zhì)疏松等［11-12］。椎旁肌對(duì)腰椎的穩(wěn)定有重要作用，且椎旁肌分為前后兩群，前群主要包括腰大肌，后群包括多裂肌、豎脊肌等［13-16］。本研究選取了對(duì)腰椎穩(wěn)定性影響較大的豎脊肌、多裂肌、腰大肌進(jìn)行測(cè)量研究，由于豎脊肌、多裂肌不好區(qū)分，所以統(tǒng)一用椎旁后群肌代替，并討論椎旁肌和骨密度的增齡性改變及二者的相關(guān)性分析。

目前可以測(cè)量椎旁肌的含量的方法有雙能X線、MRI及QCT等。雙能X線雖然可以測(cè)量身體的肌肉面積，但卻不能有效并精準(zhǔn)區(qū)分的肌肉組織各組成單元的內(nèi)容；MRI也能準(zhǔn)確測(cè)量肌肉面積，但費(fèi)用昂貴，檢查時(shí)間長(zhǎng)，所以CT在肌肉研究上越來越引起重視。QCT是依賴CT機(jī)實(shí)現(xiàn)骨密度測(cè)量的一種技術(shù)，能夠區(qū)分皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨，實(shí)現(xiàn)松質(zhì)骨的密度測(cè)量，在診斷骨質(zhì)疏松方面較其他方法比較敏感，不受患者體位的限制，能反應(yīng)真正意義上三維骨密度；在一次腰椎掃描中不僅能獲得骨密度數(shù)據(jù)，也能獲得到某個(gè)固定層面的椎旁肌的面積，且沒有額外的輻射，臨床價(jià)值高。本研究采用QCT在固定的層面分析討論椎旁后群肌和腰大肌與骨密度相關(guān)性，同時(shí)又探討不同年齡段其相關(guān)性分析。既往研究主要討論老年女性，而本研究則討論不同年齡段的女性的椎旁后群肌和腰大肌與骨密度的相關(guān)性，相對(duì)來說比較全面的分析隨著年齡增長(zhǎng)，女性的椎旁肌與骨密度呈正相關(guān)；既往研究對(duì)男性的研究也僅討論密度與骨密度的相關(guān)性，而本研究不僅討論椎旁肌的橫截面積與骨密度相關(guān)性且也討論不同年齡段其相關(guān)性分析，結(jié)果顯示男性的椎旁肌與骨密度也呈正相關(guān)。本研究又對(duì)男女分別進(jìn)行對(duì)比分析，顯示男性椎旁肌含量大于女性，椎旁肌與骨密度的相關(guān)性高于女性。說明隨著年齡的增長(zhǎng)，男性的骨質(zhì)疏松的患病率更應(yīng)該引起人們的重視。本研究還對(duì)比了椎旁后群肌、腰大肌與骨密度的相關(guān)性，結(jié)果顯示椎旁后群肌的含量大于腰大肌，男性明顯大于女性；男性的椎旁后群肌相關(guān)性低于腰大肌，而女性的椎旁后群肌的相關(guān)性高于腰大肌。

有研究指出L3椎骨水平的肌肉更容易識(shí)別［17］；也采用L3椎體中部層面的椎旁?。ㄘQ脊肌和多裂肌）進(jìn)行分析得出椎旁肌的橫截面積隨著年齡增長(zhǎng)而減少［18］。本研究采用L3椎骨正中層面測(cè)量，且分開測(cè)量左右兩側(cè)的椎旁后群肌的橫截面積，得出椎旁后肌群與骨密度呈正相關(guān)，不同的是本研究也對(duì)比左右椎旁肌與BMD的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)右側(cè)的相關(guān)性高于左側(cè)，但左側(cè)的椎旁肌后群的含量高于右側(cè)，說明左右兩邊椎旁后群肌的面積存在差異，可能跟人體在胚胎時(shí)期左右發(fā)育不平衡有關(guān)。

研究指出椎后伸肌群的橫截面積與腰椎的BMD無明顯的相關(guān)性，但左右椎后伸肌群的平均CT值與BMD卻呈正相關(guān)［19］，這與本研究結(jié)果不一致。本研究得出左右椎旁后群肌橫截面積與BMD均呈正相關(guān)。有研究采用的L4椎體后緣中點(diǎn)層面進(jìn)行分析［19］，并且分析的老年女性，而本研究則分析的L3椎骨正中層面，可能是測(cè)量方法和納入人群所致［20-21］。本研究得出椎旁肌后群的面積與BMD呈正相關(guān)。既往研究得出正常組的骨密度與椎旁肌肉呈正相關(guān)［22］，與本研究結(jié)果一致；不同的是本研究分別分析男女的椎旁后群肌與BMD相關(guān)性分析，得到男性的相關(guān)性高于女性，右側(cè)相關(guān)性低于左側(cè)，且椎旁后群肌的含量高于女性。

有研究指出L4～5椎間隙是腰大肌橫截面積最大層面［10］，所以本研究也采用同一層面進(jìn)行分析。部分研究得出左側(cè)腰大肌的橫截面積大于右側(cè)，腰大肌與骨密度呈正相關(guān)［23］，與本研究結(jié)果一致，但本研究采用的是飛利浦星云醫(yī)學(xué)影像后處理平臺(tái)V9.0新軟件來測(cè)量腰大肌的橫截面積，與既往研究不同。采用自定義ROI來測(cè)量單個(gè)層面的腰大肌的橫截面積，能精確計(jì)算單側(cè)腰大肌的橫截面積。本研究結(jié)果顯示腰大肌與骨密度呈正相關(guān)，右側(cè)相關(guān)性高于左側(cè)，但含量在40歲以下大于左側(cè)，40歲以上小于左側(cè)。不同的是本研究也對(duì)腰大肌與BMD的相關(guān)性分為男女兩組，得出男性的相關(guān)性高于女性，且腰大肌的含量高于女性。

本研究同時(shí)行不同年齡段腰大肌和椎旁后群肌與BMD的相關(guān)性分析，得出男性的單側(cè)椎旁肌后群和腰大肌在各個(gè)年齡段無相關(guān)性，女性的右側(cè)椎旁后群肌在40歲以上與BMD呈正相關(guān)，而左側(cè)椎旁后群肌卻在60歲以上才與BMD呈正相關(guān)。右側(cè)腰大肌在60歲以上與BMD相關(guān)性明顯。左側(cè)腰大肌也在各個(gè)年齡段無相關(guān)性，說明女性隨著年齡增長(zhǎng)，椎旁后群肌對(duì)BMD的影響更大。本研究還對(duì)比椎旁后群肌、腰大肌與BMD的相關(guān)性，得女性的椎旁后群肌的相關(guān)性高于腰大肌。

有研究指出男女豎脊肌和腰大肌的均值左側(cè)比右側(cè)略高［10,24-25］，與本研究結(jié)果一致，本研究也得出右側(cè)椎旁肌后群和腰大肌的均值小于左側(cè)，但相關(guān)性卻大于左側(cè)。但本研究也分析了椎旁后群肌、腰大肌與骨密度相關(guān)性，男性的椎旁后群肌與BMD相關(guān)性低于腰大肌與BMD的相關(guān)性，而女性的椎旁后群肌與BMD相關(guān)性卻高于腰大肌與BMD相關(guān)性，說明男性隨著年齡的增長(zhǎng)，腰大肌對(duì)BMD的影響更大。

有研究報(bào)道女性的肌肉萎縮與骨質(zhì)疏松有緊密聯(lián)系，在中老年男性中，肌肉萎縮與低的骨密度有關(guān)［26］，這與本研究結(jié)果一致。本研究在60歲以上女性椎旁后群肌和右側(cè)腰大肌與BMD呈正相關(guān)，隨著人口的老齡化增多，腰椎椎體肌肉橫截面積的減少，引起肌肉的萎縮。隨著年齡增長(zhǎng)，椎旁后群肌的含量大于腰大肌，說明椎旁后群肌較發(fā)達(dá)，右側(cè)椎旁后群肌小于左側(cè)，而腰大肌則在40歲以下，右側(cè)腰大肌較發(fā)達(dá)，40歲以上反之即左側(cè)腰大肌較發(fā)達(dá)。

本研究的局限性在于：由于各種原因來醫(yī)院檢查的QCT骨密度患者并非健康人群，所以存在著男性的人數(shù)與女性的人數(shù)差異較大，可能會(huì)導(dǎo)致椎旁肌與BMD的結(jié)果存在差異，需要進(jìn)一步大數(shù)量研究。

綜上所述，椎旁肌的含量與BMD關(guān)系密切，隨著年齡增長(zhǎng)女性椎旁后群肌減少可能是影響骨質(zhì)疏松的重要因素，而男性腰大肌減少可能是影響骨質(zhì)疏松的重要因素。