骨小梁评分在2型糖尿病患者中评价骨质量的应用

张翠平 陈琳 徐碧林 朱英倩 申甜 朱近悦 夏娟 陆明 汪红平 陈诚 沙雯君 雷涛*

1.上海中医药大学附属普陀医院内分泌科，上海 200062 2.同济大学附属同济医院内分泌科，上海 200065

骨质疏松是以骨量减少以及骨微结构退化为特点的骨骼疾病，2006年相关资料显示骨质疏松患病人数近7 000万，骨量减少者已超过2亿人[1]，骨质疏松症患者易发生脆性(低创伤性)骨折，从而导致患者出现疼痛、功能下降，住院率增加，生活质量受损，致残率和致死率明显增加，长期以来通过双能X线(DXA)测定的骨密度(bone mineral density，BMD)是目前评价骨质疏松的金标准[2]。2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患病人群同样人数众多[3]，多个研究表明T2DM患者骨折风险增加，但其BMD并不降低，甚至会比非糖尿病患者还要高，糖尿病患者较高的BMD同骨折风险的增加存在矛盾[4-8]。目前临床工作中在评价T2DM患者骨质疏松情况时，缺少切实有效的方法和手段[9-10]。

T2DM患者骨折风险增加的因素包括糖尿病慢性并发症导致活动能力下降(视网膜病变、外周神经病变、外周血管病变、糖尿病肾病等)、低血糖发作、血糖控制不佳、部分降糖药物的使用等[11]。骨微结构的破坏同样被认为是骨质量下降的重要因素[12-14]。Pritchard等[12]通过MRI发现T2DM患者桡骨远端的骨小梁结构有更大的空隙，La Fontaine等[13]比较了糖尿病合并夏柯氏关节炎(charcot neuroarthropathy)、糖尿病不合并夏柯氏关节炎、无糖尿病对照组的骨小梁组织形态，发现糖尿病患者的骨小梁数目明显下降。Burghardt等[14]使用高分辨率外周定量计算机断层扫描评估骨微结构发现，糖尿病患者的骨微结构缺陷与受损的抗弯强度有关，骨小梁微观结构的改变弱化了糖尿病患者的骨强度。但目前作为金标准的BMD只能评估骨量，不能反映骨微结构。

骨小梁评分(trabecular bone score，TBS)是一个结构指标，评价腰椎DXA图像的灰阶变化，是骨的3D结构投射到2D平面后，得到骨小梁投射图像的试验变异函数，计算特定距离和角度上像素之间的每平方灰阶变化的总量[15]。TBS可以反映骨微结构，独立于BMD评价骨质量，预测骨折风险[16-18]。现已有实验表明TBS可以作为评价骨微结构的指标[19]，在T2DM患者中，TBS被认为同骨小梁厚度和骨强度呈正比，可以用于评价骨质量和骨质疏松情况[20-21]。然而，目前国内关于TBS同T2DM患者骨质量的关系研究并不多，因此本研究拟探讨TBS对评价我国T2DM患者骨质量的作用。

1 资料和方法

1.1 对象

收集2018年1～3月所有我院行双能X线(DXA)骨密度检查的住院患者，收集过程中排除的影响因素包括：小于18周岁，1型糖尿病，体质量指数(body mass index，BMI)>35.0 kg/m2，脊柱手术病史、骨关节炎、所有肿瘤病史、长期服用类固醇激素、肾上腺功能减退、甲状旁腺功能异常、甲状腺功能异常、肾功能衰竭(CKD≥3期)等，共收集T2DM患者128例(女性67人)，非T2DM患者64例(女性42人)。

1.2 方法

1.2.1BMD和TBS：所有患者均通过双能X线 (Hologic Inc，Bedford，MA，USA)进行了骨密度测定，并回顾性分析了腰椎骨密度图像，通过TBS软件(TBS iNsight software，Medimaps，Pessac，France)计算TBS评分，软件采用L1-L4腰椎原始DXA图像作为数据分析。

1.2.2体格检查及生化资料：患者在行骨密度测定时均进行了身高、体重的测量，根据测量结果计算体质量指数[BMI=体重(kg)/身高(m)2]。收集患者在住院期间均进行的生化检查资料，所有患者均进行了空腹血糖、糖化血红蛋白、血红蛋白、甘油三脂、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、血肌酐、血钙、血磷、碱性磷酸酶测定。部分患者收集到了骨代谢标志物的资料，对此进行评估，包括维生素D、甲状旁腺激素、酒石酸抑制性酸性磷酸酶、β胶原特殊序列、骨特异性碱性磷酸酶、骨钙素、I型胶原前肽。

1.3 统计学分析

采用SPSS 23.0统计软件进行统计学处理，所有计量资料数据均进行正态性检验，符合正态分布的以均数±标准差表示，组间比较采用单因素方差分析(ANOVA)；为排除部分因素的影响效应，以腰椎TBS作为分析变量，使用协方差分析(ANCOVA)模型调整年龄、BMI、BMD，分析两组间TBS的差异；以腰椎BMD作为分析变量，使用协方差分析(ANCOVA)模型调整年龄、BMI、TBS，分析两组间BMD的差异；相关性分析采用线性相关分析(Pearson’s correlation coefficient)，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料分析

结果显示T2DM患者在年龄、体重、BMI方面升高，差异有统计学意义。T2DM患者组血糖、糖化血红蛋白明显升高，甘油三脂、血肌酐稍高，差异有统计学意义；两组在低密度胆固醇、高密度胆固醇、血钙、血磷、碱性磷酸酶方面无明显差异。结果见表1。

2.2 BMD和TBS的分析

同非糖尿病组相比，T2DM患者TBS较非T2DM患者下降(1.2787±0.122 vs 1.3166±0.1016，P=0.033)，虽然在调整年龄、BMI的干扰后统计学差异消失，但在调整年龄、BMI、BMD的共同干扰后，两组间的TBS差异仍有统计学意义(P=0.001)，说明T2DM患者中骨微结构破坏；T2DM组患者的腰椎BMD不仅没有下降，反而上升(0.9103±0.1742 vs 0.8382±0.1422，P=0.005)，在调整年龄、BMI的干扰后进行协方差分析，腰椎BMD的升高依然有统计学意义(P=0.003)。结果见表2。

2.3 两组骨代谢标志物分析

收集到了部分患者骨代谢标志物的资料，分析发现，T2DM患者维生素D水平较非T2DM患者显著减少(28.57±17.05 vs 35.02±16.23，P=0.037)，酒石酸抑制性酸性磷酸酶和β胶原系列为骨吸收标志物，T2DM患者中此2种标志物明显下降(P<0.005)，说明骨吸收降低；骨钙素及I型胶原前肽为骨形成标志物，T2DM患者此2种标志物亦明显下降，说明骨形成已有下降(P<0.005)；即T2DM患者骨形成及骨吸收均下降，骨转换降低，可能为T2DM患者骨小梁评分下降，骨微结构破坏的原因之一。结果见表1。

2.4 骨小梁评分和腰椎骨密度的相关性分析

TBS随年龄升高而降低(r=-0.395，P<0.001)，BMD随年龄升高而降低(r=-0.187，P=0.009)，反映年龄升高后骨微结构的破坏及骨质流失；TBS同BMI呈负相关 (r=-0.270，P<0.001)，BMD同BMI呈正相关(r=0.263，P<0.001)，说明对于肥胖患者骨质量增加，但骨微结构破坏；TBS和BMD呈明显正相关(r=0.563，P<0.001)，说明在骨质量增多后骨微结构更佳，这似乎同糖尿病患者TBS降低而BMD升高的事实情况不符，但进一步分析发现，非糖尿病患者中TBS同BMD的相关性(r=0.766，P<0.001)要明显强于糖尿病患者(r=0.563，P<0.001)，侧面反映了糖尿病患者中骨微结构的破坏。另外，未发现TBS同糖尿病病程(r=-0.066，P=0.459)及糖化血红蛋白(r=0.068，P=0.452)之间存在相关性。结果图1、图2。

表1 两组受试者资料比较Table 1 Baseline characteristics of the study subjects

表2 两组间排除年龄、BMI干扰后的协方差分析

图1 TBS和年龄(A)、BMI(B)的相关性分析，BMD和年龄(C)、BMI(D)的相关性分析Fig.1 Scatter plots between TBS and age (A), BMI (B). Scatter plots between BMD and age (C), BMI (D) in all subjects

图2 A：2型糖尿病患者中TBS和BMD相关性分析，B：非2型糖尿病患者中TBS和BMD相关性分析Fig.2 Scatter plots between TBS and BMD in subjects with T2DM (A) or without T2DM (B)

3 讨论

本研究发现T2DM患者的TBS下降，BMD升高，说明虽然其骨量增多，但骨微结构有破坏，这同目前国际上的多个研究相符合[17，22-26]，Leslie 等[17]回顾性分析了29 407名加拿大绝经后女性，其中包含了2 356名糖尿病患者，发现糖尿病女性的TBS更容易在总体水平的下1/3，而BMD在总体水平上1/3的几率明显升高。Kim等[22]发现糖尿病患者的TBS更低，BMD更高。美国休斯敦的一项回顾性研究同样表明糖尿病患者中TBS更低，相比于BMD，TBS能更好地评价骨质疏松[25]。因此，TBS可用于评价T2DM患者的骨质量，并部分解释糖尿病患者骨折风险增加和较高的BMD之间的矛盾。

另外，本研究表明，TBS同年龄和BMI均呈负相关，而BMD与年龄负相关的同时与BMI呈正相关。国际上的相关研究中TBS被多次证实同年龄[27-29]及BMI均呈负相关[28-30]。如在包含了糖尿病患者的韩国Ansong队列研究中，纳入了1 229名男性和1 529名绝经后女性(其中325位男性和370位女性为T2DM患者)，TBS被证实同年龄和BMI均呈负相关，同时BMD与BMI呈正相关[22]。说明随着年龄的增长，骨量下降，骨微结构破坏，骨质流失；随着BMI的升高，骨量增加，同时骨微结构破坏，这也许可以部分解释一些研究中肥胖者骨折风险增高的原因[31-32]。

在一个不以糖尿病为靶点的研究中，发现TBS同BMD呈正相关(r=0.73，P<0.001)[27]，这个结果同本研究中的非糖尿病组中的TBS和BMD的相关性结果非常相似(r=0.766，P<0.001)，说明骨量越多，骨微结构越好。进一步分析发现糖尿病组中两者之间的相关性要比非糖尿病组明显减弱(r=0.563，P<0.001 vsr=0.766，P<0.001)，即同样骨密度的情况下，糖尿病患者的TBS较低，在另一个方面说明了糖尿病患者骨微结构的破坏。在Caffarelli等[26]的研究中，纳入了140例T2DM患者和265名对照组，也发现了糖尿病组患者中TBS同BMD相关性较弱。亦有多个研究反复表明，TBS可独立于BMD评价骨质量，预测骨折风险[16-18]。因此，糖尿病患者TBS的下降不能由BMD的变化解释，在T2DM患者中TBS可以独立于BMD评估骨质量。

虽然多个研究均证实TBS同空腹血糖和糖化血红蛋白呈负相关[22-24,33]，亦同糖尿病病程呈负相关[26]，但也有发现两者之间无相关性的报道[34]。本研究中既没有发现TBS同空腹血糖及糖化血红蛋白呈负相关，也没有发现同糖尿病病程有类似相关性，这可能因为多数患者病程较长，病程中血糖及糖化血红蛋白的变化较大，当次的检测结果无法代表长期的血糖控制情况，糖尿病病程又受年龄等因素，因此本研究中未发现TBS同血糖情况的相关性，在后续的研究中会继续关注两者之间的相关性。

对骨代谢标志物的分析发现，T2DM患者中骨吸收标志物(酒石酸抑制性酸性磷酸酶、β胶原系列)和骨形成标志物(I型胶原前肽、骨钙素)均有所下降，说明糖尿病患者的骨转换降低。Wang等[35]曾研究表明T2DM患者中，N-MID(N端骨钙素)、PINP(I 型前胶原氨基末端肽)、β-CTX(β-胶原羧基末端肽)均下降，骨转换降低。Purnamasari等[36]亦报道过在绝经前期的T2DM患者中骨转换降低现象。T2DM患者存在骨转换降低，可能是其骨微结构破坏、骨质量下降的原因。

本研究中还有很多不足之处，首先这是一个回顾性研究，样本量少，所有研究对象均来自住院患者，虽然排除了其他可能引起骨质疏松的原因，但仍难免会有偏倚；其次，吸烟、饮酒、规律钙摄入量、运动习惯等和骨质疏松相关的因素未被收集和分析；而且TBS同T2DM患者的血糖控制情况的关系需进一步研究。

总之，T2DM患者中用于反映骨微结构的骨小梁评分下降，说明其骨微结构存在破坏，骨小梁评分可能成为评估T2DM患者骨质量的指标之一。