人体测量学参数与定量CT测量腹部脂肪的相关性与预测误差*

端木羊羊,余永强,程晓光,王 玲,张 勇

(1.安徽医科大学第四附属医院放射科,合肥 230000；2.安徽医科大学第一附属医院放射科,合肥 230022；3.北京积水潭医院放射科 100035)



·论 著· doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2016.30.003

人体测量学参数与定量CT测量腹部脂肪的相关性与预测误差*

端木羊羊1,余永强2△,程晓光3,王 玲3,张 勇3

(1.安徽医科大学第四附属医院放射科,合肥 230000；2.安徽医科大学第一附属医院放射科,合肥 230022；3.北京积水潭医院放射科 100035)

目的 通过比较人体测量学方法与定量CT(QCT)方法，探讨人体测量方法与QCT测量腹内脂肪的相关性及预测误差。方法 测量568名中国成人 (男234人，女334人)身高、体质量、腰围、臀围,并进行腰椎CT扫描。采用Mindways QCT软件的体质成分测量功能定量测量腹部脂肪分布，测得T12、L1、L2、L3、L4、L5椎体下缘水平及脐层面的腹内脂肪面积(VFA)和总脂肪面积(TFA)，计算出皮下脂肪面积(SFA)、总腹内脂肪体积(TVFV)、总皮下脂肪体积(TSFV)、总脂肪体积。采用线性回归分析体质量指数(BMI)、腰围、臀围和腰臀比同VFA的相关性，用标准估计误差(SEE)预测VFA同实际脂肪面积的误差值。结果 腰围与不同解剖位置的VFA相关性均优于臀围、BMI和腰臀比，其相关系数R2分别为0.48～0.64(男)、0.53～0.66(女)，P<0.01。腰围预测VFA同实际脂肪面积的SEE分别为25.36～31.57 cm2(男)，23.64～25.31 cm2(女)。达均值为23.13%～27.78%(男)，25.44%～36.03%(女)。结论 人体测量学参数预测VFA的SEE较显著，而QCT可以更精确地测量VFA，具有临床应用潜力。

人体测量学；腹部脂肪；定量计算机断层扫描

近年来随着生活水平的提高，肥胖问题越来越受到人们的关注与重视。大量临床和流行病学研究证实肥胖正变成一个严重的社会公共卫生问题，其同多种代谢相关疾病存在关联，例如高血压，糖尿病，血脂异常，以及心血管疾病等[1-3]。肥胖分为多种类型，其中腹型肥胖即内脏型肥胖，已经作为代谢综合征一个独立组成部分，腹内脂肪的异常积累会增加心血管疾病的患病率[4-5]。因而腹部脂肪精确测量能够实现更精准全面的评估和预测各种心血管疾病事件。目前临床工作中采用人体测量学方法来预测腹部脂肪，例如体质量指数(BMI)、腰围、臀围或者腰臀比。指标简易经济，而腰围被认为是优于BMI和腰臀比的指标[6]。但是这些方法只能间接反映腹内脂肪，对于真实脂肪的评价缺乏准确性。由于脂肪自身的低衰减、易在图像上识别的特征，使得定量CT(quantitative computed tomography,QCT)能够测量出横断面图像上腹内脂肪面积(visceral fat area,VFA)和皮下脂肪面积(subcutaneous fat area,SFA)。但是考虑到辐射剂量、精确性和经济性等问题，许多研究者建议使用单一横截面脂肪面积来代表总腹内脂肪[7]。Kobayashi等[8]认为男女脐层面均能够很好地代表腹内脂肪,而另有研究也指出L2/L3间隙腹内脂肪面积能更好地预测腹内总脂肪[9]。本研究采用单一横截面积预测总腹内脂肪，进而探讨人体测量学方法与QCT测得VFA的相关性，来观察前者是否能较好地预测腹内脂肪含量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2014年6月至2015年10月于北京积水潭医院参与骨科退行性疾病的病因学研究项目募集者568名，均为健康成人，年龄21～73岁，其中，男234名，女334名，作为研究观察内容，需进行腰椎CT扫描。这些募集者均排除了已知的糖尿病，可能的库欣综合征，服用大量类固醇激素。本研究在北京积水潭医院完成，经该院伦理委员会批准，所有募集者在参与前均已签署知情同意书。只是对这些募集者的腰椎CT图像数据进行分析。

1.2 方法

1.2.1 人体测量学 通过问卷调查的方式获得参与者的年龄、籍贯、既往史，所有参与者均在身着内衣和赤足的情况下，测量身高、体质量、腰围和臀围。4种不同的测量指标如下：按体质量(kg)/身高(m2)计算体质量指数(BMI)、腰围(cm)选取脐平面、臀围(cm)选取在耻骨联合与臀肌突出的广泛层面、腰臀比即腰围(cm)/臀围(cm)。

1.2.2 腹部脂肪的CT扫描 CT扫描设备采用Toshiba Aquilion 80 排 CT。采用美国Mindways公司5样本固体QCT体模。QCT测量前均用QA进行常规校准。扫描技术参数为120 kV、125 mAs，像素0.78 mm2，扫描视野(SFOV) 500 mm，床高120 cm，螺距0.8 mm，矩阵512×512。受检者仰卧于检查床，QCT体模垫于腰部下方，双手抱头，扫描范围从T12椎体上缘螺旋扫描(层厚1.00 mm，层间距1.0 mm)至S1椎体下缘水平。

1.2.3 QCT脂肪测量 将获得的CT图像数据传输至Mindways公司的QCT骨密度测量分析软件(QCT PRO)工作站。采用该公司QCT骨密度测量中体脂分析软件测量脂肪面积，以椎间隙为解剖标志，以下解剖区域为测量位置(图1)：(1)T12椎体下缘水平层面；(2)L1椎体下缘水平层面；(3)L2椎体下缘水平层面；(4)L3椎体下缘水平层面；(5)脐水平层面；(6)L4椎体下缘水平层面；(7)L5椎体下缘水平层面：分别获得每个层面的VFA和总脂肪面积(total fat area，TFA)，SFA=TFA-VFA。D1代表T12/L1到L1/L2之间的距离；D2代表L1/L2到L2/L3之间的距离； D3即L2/L3到L3/L4之间的距离； D4即L3/L4到L4/L5之间的距离； D5即L4/L5到L5/S1之间的距离。腹部总脂肪体积(TTFV)=TFAL1/L2×D1+TFAL2/L3×D2+TFAL3/L4×D3+TFAL4/L5×D4+TFAL5/S1×D5;总腹部内脏脂肪体积(total visceral fat volume，TVFV)=VFAL1/L2×D1+VFAL2/L3×D2+VFAL3/L4×D3+VFAL4/L5×D4+VFAL5/S1×D5；腹部皮下脂肪总体积(total subcutaneous fat area，TSFV)=TTFV-TVFV。所有测量操作均由1名有经验的放射科医生完成，以往研究已经说明该测量方法有着良好的重复性[10]，横断面的体脂组成成分见图2。

2 结 果

2.1 人群男女基本资料比较 本研究中纳入对象平均年龄(42.87±11.00)岁，身高(1.65±0.08)m，体质量(68.01±12.69)kg，腰围(85.65±10.55)cm，臀围(98.89±6.64)cm，腰臀比(0.86±0.07)，BMI(24.93±3.52)kg/m2， 男性与女性一般情况见表1。 在男性和女性中从L5/S1至L1/L2 VFA均逐渐增大，L1/L2至T12/L1 VFA呈下降趋势，TVFV男性明显多于女性，而TSFV则相反。

图1 CT图像矢状位与冠状位椎体上的不同解剖位置下测量标识

蓝色区域：脂肪组织；黄色区域：肌肉软组织；点状绿色套锁外：皮下脂肪；点状绿色套锁内：腹内脂肪；绿色和紫色区域：椎体及附件。

图2 横断面的体脂组成成分

表2 男性中不同解剖位置腹内脂肪面积与人体测量值的相关性和SEE

*:P<0.01。

表3 女性中不同解剖位置内脏腹内脂肪面积与人体测量值的相关性和SEE

*:P<0.01。

表4 在男女中不同解剖位置下VFA与人体测量值同TVFV的相关性

*:P<0.01。

2.2 各人体测量值与不同解剖位置层面VFA的相关性及SEE在男性和女性中腰围与不同解剖位置下的VFA的相关性均优于臀围、腰臀比及BMI，其相关系数R2值分别为男性：0.48～0.64(表2)，女性：0.53～0.66(表3)，所有P<0.01。在男性和女性的腰围中，预测VFA同实际脂肪面积的SEE分别为男性：25.36～31.57 cm2(表2)，女性：23.64～25.31 cm2(表3)。达均值的23.13%～27.78%(男性)，25.44%～36.03%(女性)。

2.3 在两性中人体测量值和不同解剖位置层面的VFA与TVFV相关性比较 在两性中腰围、臀围、腰臀比、BMI同TVFV均有相关性，而且腰围同TVFV相关性最好R2=0.565(男)，R2=0.643(女)。在男性中不同层面的VFA与TVFV的均有较高的相关性(R2：0.715～0.858)，女性中也具有较高的相关性(R2：0.820～0.952)，所有P<0.01，见表4。

3 讨 论

目前，肥胖已成为高血压、高脂血症、糖尿病等疾病的独立危险因素,而腹部脂肪的异常堆积不仅是心血管疾病重要的危险因素，还会增加胰岛素抵抗和其他代谢性疾病的发生率[3,5,11]。这与腹部脂肪的自身代谢密切相关，首先随着腹型肥胖的形成，脂肪细胞脂肪水解能力增强，大量游离脂肪酸由门静脉系统汇入肝脏，形成胰岛素抵抗，另一方面腹内脂肪组织本身也能释放激素，例如脂联素、炎性因子等，进一步引起上述代谢性疾病[12-13]。所以,预测腹型肥胖和是否有腹部脂肪的异常堆积，在防治以上代谢相关疾病中具有重要作用。

目前,临床工作中更多的是采用简易的人体测量学方法，例如腰围、臀围、腰臀比和BMI等，其中,BMI广泛用于描述诊断肥胖，根据世界卫生组织标准：BMI>25 kg/m2视为超重，BMI>30 kg/m2为肥胖。然而BMI并不能够很好区分个体质量偏瘦及肥胖个体的质量，同时也难以区分皮下脂肪与腹内脂肪。腰围能够同时反映皮下脂肪组织含量和腹内脂肪组织含量，而臀围被认为可反映皮下脂肪组织含量，而腰臀比同QCT所测得VFA/SFA比值有着一定的相关性，但是Ashwell等[14]指出内脏脂肪组织/皮下脂肪组织(VAT/SAT)比值和肥胖机制的相关性尚无确凿证据存在。而大量研究发现，将腰围作为代谢综合征人群的腹内脂肪预测指标较可靠[6]。

本研究结果显示，腰围在预测VFA方面优于BMI、腰臀比和臀围，与上述结论较吻合。但是当笔者用腰围预测腹内脂肪含量与QCT测得真实腹内脂肪含量进行比较，发现在脐层面男性和女性中误差值分别为24.81%、26.13%，而L2/L3层面男女性腰围预测面积同实际面积的误差也达到23.13%，30.66%。上文结果提示，L2/3腹内脂肪面积可以较好地评估总腹内脂肪含量。总体来看，腰围预测不同解剖位置腹内脂肪含量同实际值在男性和女性中误差分别为23.13%～27.78%，25.44%～36.03%。可见在临床中仅依靠腰围来评估腹内脂肪存在较大误差。且会造成内脏型肥胖的误诊或漏诊。

随着内脏型肥胖越来越被认为是代谢疾病的独立高危因素[11]，对于肥胖的精确诊断显得尤为重要。虽然人体测量学指标例如腰围等能够简单易行地预测内脏型肥胖，但这些指标同真实VFA存在较大误差，无法实现精确诊断。目前,MRI和CT均能在既定的解剖位置下较好地描绘出皮下脂肪和腹内脂肪分布[15]，然而MRI测量腹内脂肪时存在以下不足：腹内脂肪与肠管及肌肉相邻，且受肠腔内容物移动影响，易引起部分容积效应，且扫描时间长，而QCT测量腹腔腹内脂肪不易受腹部肠腔内容物的影响，且能够直接测量腹内脂肪，但QCT受到辐射剂量的限制，为了降低辐射剂量，更多研究者选取单一横截面积图像来代替总腹内脂肪。在本次试验中所体现任意层面VFA同TVFV都有着很好地相关性，在男性中VFA与TVFV相关系数R2为0.715～0.858，在女性中R2为0.820～0.952，其中对于L2/L3椎间隙下测得VFA同TVFV相关性在两性均是最好。在表1中看出腹内脂肪更多是积累于上腹部即L1/L2到L3/L4的区域，而该区域内大网膜和肠系膜的腹内脂肪细胞相较于腹膜后的脂肪细胞更加活跃，会释放更多的游离脂肪酸导致脂质代谢紊乱，那么相较于下腹部，上腹部的腹内脂肪组织同代谢紊乱更加密切[16]，这也与本实验的结果符合。Shen等[17]研究中也指出，在男性中高于肚脐层面10 cm和在女性中高于肚脐层面5 cm的位置VAT与TVFV有着很好的相关性，与本研究中L2/L3椎间隙位置相仿，但每次测量过程中精确至脐平面上多少距离是困难的，而用每个椎间隙下缘的层面当做测量标识，既能保证精确，也能缩短测量时间。本研究不足之处在于未能纳入上述提及代谢性疾病的危险因素指标，故在以后研究中，笔者会结合这些因素指标，确定是否在上述的L2/L3椎间隙下测得VFA能够评估与腹型肥胖相关疾病的发生风险。

综上所述，本研究发现腰围较BMI、腰臀比和臀围能更好地预测腹内脂肪，但存在较大误差。而QCT能够准确定位、精确定量腹部任意一层面的VFA，而且这些层面的VFA同TVFV的相关性均明显优于人体测量学指标。所以,建议临床工作中在确定腰围的基础之上，结合QCT的方法对腹部脂肪达到更加精细化的评价，而为了降低CT辐射剂量，建议对L2/L3椎间隙的水平层面扫描即可。

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The correlation and prediction error of anthropometric indicators and quantitative computed tomography in measuring abdominal fat*

Duanmu Yangyang1，Yu Yongqiang2△，Cheng Xiaoguang3，Wang Ling3，Zhang Yong3

(1.DepartmentofRadiology,theFourthAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei,Anhui230000,China;2.DepartmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei,Anhui230022,China；3.DepartmentofRadiology,BeijingJishuitanHospital,Beijing100035,China)

Objective To investigate the correlation and standard estimate error of anthropometric indicators and abdominal visceral fat by quantitative computed tomography (QCT).Methods We measured the height,weight,waist circumference(WC),hip circumference(HC) in 568 Chinese adults (including 234 males and 334 females).Abdominal adipose tissue was quantitatively measured by tissue composition module of Mindways QCT software using QCT scan data.The total fat area(TFA) and the visceral fat area(VFA) were measured in a slice in the inferior of T12,L1,L2,L3,L4,L5 vertebra and umbilicus level.The subcutaneous fat area(SFA),total abdominal fat volume,total visceral fat volume(TVFV) and total subcutaneous fat volume(TSFV) were calculated from measurements.Correlations among BMI,WC,HC,WHR and VFA was assessed.Standard estimate error(SEE) of BMI,WC,HC,WHR in the prediction of the VFA by QCT was calculated.Results Correlation between WC and VFA in different anatomical locations was better than BMI,HC and WHR,the correlation coefficientsR2was 0.48-0.64 in male and 0.53-0.66 in female，allP<0.01.TheSEEof WC in the prediction of the VFA measured by QCT were 25.36-31.57 cm2(male)，23.64-25.31 cm2(female),or 23.13%-27.78%(male)，25.44%-36.03%(female).Conclusion The standard estimate error of anthropometry parameters in the prediction of VFA was significant.QCT is a more accurate measurement of VFA,and it has the potential of clinical application.

anthropometry;visceral adiposity;quantitative computed tomography

国家自然科学基金资助项目(81401407);国家科技部十二五支撑计划基金资助项目(2012BAI10B02)；北京市卫生局“215”高层次卫生技术人才培养计划基金资助项目(2009-2-03);北京市卫生局首都卫生发展科研专项基金资助项目(首发2014-2-1122)。 作者简介：端木羊羊(1991-)，在读硕士,主要从事腹部脂肪精确定量研究。△

R589.2;R445.1

A

1671-8348(2016)30-4182-04

2016-04-18

2016-07-22)