不同年龄髋部、腰部肌肉含量与对应骨密度相关性分析

刘功稳 陈斌 高焱 王啸 张璐 张东 李涧 徐又佳*

1.苏州大学附属第二医院骨科/苏州大学骨质疏松诊疗技术研究所，江苏 苏州 215004 2.苏州大学附属第二医院体检中心，江苏 苏州 215004 3.苏州大学附属第二医院老年医学科，江苏 苏州 215004

肌肉含量与骨质疏松症(骨密度)相关性研究越来越受到关注。有研究[1-5]认为，骨骼与肌肉在代谢、机能方面共享许多遗传因素、环境因素，肌肉含量变化与骨形成关系密切、肌肉含量与骨骼骨量峰值关系密切；也有研究[6]认为，在老年人群中，肌肉含量、质量的下降将引起肌力减退、行动及平衡能力下降，从而增加骨质疏松性骨折风险。

新一代双能X线骨密度仪(DXA)在测定骨密度的同时可进行脂肪、肌肉等成分分析，所以，DXA是目前了解肌肉含量的主要手段[7]。关于肌肉含量与骨量相关性临床研究已有许多，主要围绕肌肉含量变化与骨密度变化关系、骨质疏松骨折与非骨折人群肌肉含量比较[8-11]，但是，在一组人群中了解不同部位(髋部、腰部)的肌肉含量与骨密度关系的研究比较少见。本文将对8 305例来自同一家医院、同一台DXA的体检资料进行回顾性分析，了解50岁以上人群髋部、腰部肌肉含量与相应骨密度的变化趋势，分析不同年龄段中髋部、腰部肌肉含量与骨密度之间关系，旨在为临床骨质疏松预防提供部分新的研究数据和相应研究观点。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1研究对象：选取2008年6月至2013年12月在本院进行体检的50岁以上人群资料，按照排除标准筛选后，共纳入8 305人，其中男性3 345人，女性4 960人，均为长期定居苏州且有正常生活习惯的汉族人，同时收集每人对应年龄、身高、体重数据。

1.1.2排除标准：体检中心记录了参加体检人员的既往病史及用药史，根据这些资料排除符合以下条件人员：①长期服用磷酸盐类、类固醇激素、雌激素、降钙素等影响骨代谢药物的治疗者；②合并慢性肝肾疾病、恶性肿瘤、糖尿病、免疫血液系统疾病等影响骨代谢疾病者；③40岁前行卵巢切除术者。

1.1.3仪器：使用美国Lunar公司生产的双能X线骨密度仪(LUNAR，DPX-NT)，射线扫描技术为笔型束，骨密度分析软件为enCORE version 13 (GE Health)。

1.2 方法

1.2.1体检时检测方法：身高和体重通过电子秤测量，身高脱鞋后测量(精确至0.1 cm)；体重脱去外衣后测量(精确至0.1 kg)；体质量指数(bone mass index, BMI)通过体重/身高2(kg/m2)计算。骨密度检测部位(正位腰椎和左侧髋部)：正位腰椎定位，上限位于12胸椎和第1腰椎间隙，下限位于第4、5腰椎间隙；左侧髋部定位，左足置于定位器上，左下肢内旋15°～20°；系统自带软件自动划定兴趣区，在进行骨密度检测的同时收集腰椎及髋部周围肌肉组织占软组织的百分比。

1.2.2分组：按性别分为男女两组，再按照年龄各分为50～59、60～69、70～79、≥80岁4组。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 基本数据

女性与男性两组之间平均年龄、BMI相近，而男性的平均身高、体重明显大于女性。在DXA测量数据方面，男性髋部和腰周肌肉比例均值都大于女性，且髋部肌肉比例更明显[(79.93±5.09) vs (72.65±5.56)]。无论男女，腰部肌肉比例均值都小于髋部肌肉比例；男性股骨颈T值均值(-0.55±1.09)远小于腰椎T值均值(0.23±1.65)，但女性中股骨颈 T值均值(-1.16±1.23)大于腰椎T值均值(-1.52±1.56)。男性股骨颈、腰椎BMD均值以及股骨颈、腰椎T值均值都大于女性，其中男性腰椎T值均值远大于女性[(0.23±1.65) vs(-1.52±1.56)]。以上数据差异均存在显著的统计学意义 (P<0.001)，见表1。在男女两组中，根据年龄50～59、60～69、70～79、≥80岁各分为4组，共8组，分组后各组情况见表2、表3。

项目女性(n=4 960)男性(n=3 345)P值年龄/岁63.5±9.462.6±9.6<0.001身高/cm157.1±5.4169.2±5.7<0.001体重/kg58.3±9.269.8±10.0<0.001BMI/ (kg/m2)23.60±3.3724.34±3.07<0.001股骨颈骨密度/ (g/cm2)0.79±0.150.91±0.14<0.001股骨颈T值-1.16±1.23-0.55±1.09<0.001股骨颈骨矿盐含量/(g/cm)3.56±0.784.77±0.91<0.001髋部肌肉比例/%72.65±5.5679.93±5.09<0.001腰椎骨密度/(g/cm2)0.96±0.191.13±0.20<0.001腰椎T值-1.52±1.560.23±1.65<0.001腰椎骨矿盐含量/(g/cm)26.54±6.6937.09±8.14<0.001腰部肌肉比例/%67.34±8.2472.66±8.38<0.001

项目50～59岁60～69岁70～79岁≥80岁(n=2 156)(n=1 584)(n=907)(n=313)年龄/岁55.2±2.864.5±2.874.4±2.884.1±3.5身高/cm158.5±5.1156.9±5.3155.3±5.4154.2±5.4体重/kg59.9±8.658.6±9.056.4±9.351.9±9.4BMI /(kg/m2)23.83±3.1723.78±3.3623.37±3.5621.81±3.66股骨颈骨密度/(g/cm2)0.87±0.130.77±0.120.70±0.140.63±0.12髋部肌肉比例/%73.70±4.7872.65±5.5070.80±6.1770.85±6.95腰椎骨密度/(g/cm2)1.03±0.170.92±0.170.90±0.190.86±0.19腰部肌肉比例/%68.05±7.3966.26±8.0566.70±9.1169.78±10.79

项目50～59岁60～69岁70～79岁≥80岁(n=1 662)(n=930)(n=530)(n=223)年龄/岁54.9±2.864.3±2.874.7±2.984.0±3.4身高/cm170.4±5.5168.2±5.6167.9±5.8167.3±6.1体重/kg72.3±9.569.1±9.465.6±9.863.6±10.3BMI/ (kg/m2)24.87±2.8624.39±2.9423.26±3.1922.73±3.52股骨颈骨密度/(g/cm2)0.95±0.120.90±0.130.83±0.150.80±0.15髋部肌肉比例/%81.21±4.1780.08±4.7877.62±5.9175.23±5.87腰椎骨密度/(g/cm2)1.11±0.171.13±0.201.15±0.251.17±0.25腰部肌肉比例/%73.16±7.7372.61±8.4671.74±9.4371.34±9.72

2.2 肌肉含量及相应骨密度变化趋势

本组男性：髋部肌肉含量、股骨颈骨密度随年龄增加均呈明显下降趋势，腰部肌肉含量随年龄增加无显著改变，腰椎骨密度随年龄增加呈明显上升趋势。

本组女性：髋部肌肉含量、股骨颈骨密度、腰椎骨密度随年龄增加均呈现出下降趋势，腰部肌肉含量随年龄增加变化较为复杂，呈先下降后上升趋势。

图1、图2所示为男性、女性中髋部、腰部肌肉含量以及腰椎股骨颈骨密度随年龄变化趋势的折线图。

2.3 髋部和腰部肌肉含量与骨密度的相关性

图1 男性局部肌肉含量及相应骨密度随年龄变化趋势Fig.1 The trend of local muscle content and bone mineral density with aging in males

图2 女性局部肌肉含量及相应骨密度随年龄变化趋势Fig.2 The trend of local muscle content and bone mineral density with aging in females

校正年龄、身高、体重、BMI等因素后的局部肌肉含量与骨密度偏相关分析结果见表4。

在男性及女性中，在50～59、60～69岁这两个年龄段的偏相关分析中，髋周肌肉含量与股骨颈骨密度具有正相关关系，具有显著的统计学意义(P<0.05)，其中，60～69岁组中髋周肌肉含量与股骨颈骨密度的相关系数最大。然而在70～79、≥80岁组中，髋周肌肉含量与股骨颈骨密度无相关关系。除了在男性70～79岁年龄段中，腰周肌肉含量与腰椎骨密度具有显著的负相关关系(P=0.008<0.05)外，其余各年龄段中腰周肌肉含量与腰椎骨密度无相关关系。

表4 校正年龄、身高、体重、体质指数等因素后的局部肌肉含量与骨密度偏相关分析结果Table 4 The partial correlation analysis of local muscle content and bone mineral density after adjusting for age, height, weight, and BMI

2.4 髋部和腰部肌肉含量与骨密度的回归结果

运用多元线性回归模型进一步分析50～59、60～69岁两个年龄段中男女的髋部肌肉含量与股骨颈骨密度之间的回归系数(表5)。无论男女，在60～69岁组中的回归系数β以及校正决定系数Radj2显著大于50～59岁组，由此可见，髋部肌肉含量对股骨颈骨密度影响最大的年龄段在60～69岁，且该年龄段内建立的回归模型对数据的拟合程度最佳。

表5校正年龄、身高、体质指数等因素后的髋周肌肉含量与股骨颈骨密度线性回归结果

Table5The linear regression of hip muscle content and bone mineral density after adjusting for age, height, and BMI

年龄/岁女性男性βRadj2βRadj250～590.072∗0.2180.059∗0.11760～690.129∗0.2220.143∗0.165

注：*P<0.05。

3 讨论

肌肉与骨骼共同组成运动系统，两者存在紧密联系和相互影响，肌肉系统的衰退会导致肌肉萎缩、功能减退，这些肌肉系统变化也会导致骨骼骨量下降；这些年，有研究者将进行性肌肉含量减少、肌肉力量下降和肌肉功能减退为特征的综合征归类肌少症(sarcopenia)，还提出肌少症与骨质疏松症常常伴行，构成影响老年人生活质量的“活动障碍综合征(dysmobility syndrome)”[6]。He等[10]用双能X线骨密度仪对17 891名不同民族人群的骨密度以及人体成分进行测量分析，结果发现瘦体重(主要为肌肉)与骨密度具有显著相关的关系，瘦体重越高，骨密度越高；Cui等[11]对1 406名成年人不同部位骨密度及身体成分的关系进行了类似的分析，得出与He研究一致的结果，证实了肌肉含量与骨密度之间的正相关关系。目前关于肌肉对骨骼的作用机制，有许多研究认为：①肌肉可分泌内分泌因子如IL-6、IGF-1、FGF-2等影响骨代谢[12-13]，相关细节仍待进一步研究；②肌肉收缩的力学刺激在骨骼的发育中具有主要的作用，骨组织内存在大量的微管结构，肌肉收缩产生的力传导至骨骼，作用于该系统并使其内液体流动，刺激骨细胞产生一系列复杂的电化学反应，引起信号传导通路的变化，同时液体流动产生的动态应力变化可促进成骨细胞增殖分化、抑制其凋亡从而影响骨的重建或改建[14-16]。

本研究中髋部肌肉含量与股骨颈骨密度的偏相关分析结果显示，无论男女，50～59、60～69岁组中两者是呈正相关的，Kim等[17]对1 275名韩国中老年人的四肢肌肉含量以及股骨颈骨密度进行测量分析发现两者之间具有显著的正相关关系，本研究结果与韩国学者研究相符。

那么，肌肉含量与骨密度的正相关性，在不同年龄组有没有差异？本研究结果提示，50～59、60～69岁组中髋部肌肉含量与股骨颈骨密度存在正相关关系，笔者进行了多重线性回归分析，结果显示无论男女两组，在60～69岁这个年龄段髋部肌肉含量对股骨颈骨密度的影响最为显著。然而本研究中在70～79、≥80岁两组中这种相关性不显著，出现这一现象的可能原因是肌肉含量通常随年龄增加而下降，但是下降的速度在不同年龄段存在差异；另外，还有研究表明肌肉含量在儿童时期呈逐渐增加趋势，约40岁前后达到稳定，之后每年以1%～2%的速度降低[18]；根据Patel等[19]的报道，在40～80岁期间，“肌肉含量”总体下降30%～50%，50 ～60岁期间，“肌肉功能”每年下降1%～2%，60岁以后每年以3%的速度下降；由此可见，肌肉含量随着年龄下降的趋势在每个年龄段都具有差异性，同时肌肉力量的下降速度远比肌肉含量的下降速度快，肌肉含量不变的情况下肌肉力量仍会随着年龄增加而下降[20]，而肌肉含量、肌肉力量亦有报道对骨密度具有独立的影响[10,21-22]，所以在70～79、≥80岁的年龄段，髋部肌肉含量与股骨颈骨密度无明显相关关系。

在本研究中，笔者对腰部肌肉含量与腰椎骨密度(L1～4)进行了偏相关分析，结果发现在女性任一年龄段中两者均无相关性，在男性中两者之间关系则较为复杂。Kim等[5]对1 702名成年男性及2 192名绝经前妇女调查显示，女性骨密度较男性骨密度更易受肌肉含量的影响，且女性中腰椎骨密度与肌肉含量无相关性，提示肌肉含量与骨密度的关系存在性别差异以及部位差异。造成这种差异性可能的原因是：①腰椎属于富含松质骨的中轴骨，股骨颈属于富含皮质骨的外周骨，由于松质骨代谢较活跃，约为皮质骨的8倍[23]，受雌激素等内分泌因素影响较大，而股骨承受的体力活动、负重以及机械负荷等应力作用较多，因此股骨颈骨密度受肌肉产生的应力因素影响更大[24-25]。②有研究发现，随着年龄的增加，男性骨量丢失速度是股骨Ward三角>股骨颈>股骨粗隆>腰椎，且腰椎骨质增生发生率较大，导致男性腰椎骨量基本不变甚至增加的现象[26]，因此腰部肌肉含量对腰椎骨量影响不大，这可能是男性中腰椎骨密度与肌肉含量无相关性，甚至会出现负相关的原因。

本研究仍存在较多不足之处：①由于研究条件限制，有许多影响骨密度的因素如体力活动、肌肉强度等未能进行收集并进行相应的校正。②DXA测量亦有其不足，如分辨浸润肌肉中脂肪组织精确度不足，可能会过高地估计肥胖体检人群的肌肉质量，并且DXA测定的腰部肌肉包括腰腹部和腰背部肌肉，本研究未能具体区别两者对腰椎骨密度的影响。

综上，笔者认为，50岁以上的人群中，无论男女，腰部肌肉对腰椎骨密度基本无影响，在70岁以前(尤其是在60～69岁)髋部肌肉含量对股骨颈骨密度影响显著，70岁以后髋部肌肉含量与股骨颈骨密度无关。该结论提示在肌少症与骨质疏松症相关范畴，建议50～70岁人群应关注下肢肌肉含量提高，以利骨量提高；70岁以上老年人群，应更关注下肢肌肉含量之外骨质疏松症危险因素预防。