椎旁肌肉脂肪变性与骨质疏松性状态相关性△

孔祥臻，王 增，于兴明，焦 伟，朱庄臣，张业锋，王俊勤

（山东第一医科大学第二附属医院脊柱外科，山东泰安 271000）

骨质疏松性脊柱骨折（osteoporotic vertebral com⁃pression fracture,OVCF）是老年人主要的椎体骨折原因，以胸腰段前柱椎体的压缩性骨折最为常见。

随着世界老龄化趋势的不断进展，在体弱的老年人群中易跌倒、骨质流失等因素的普遍存在导致OVCF发生率不断上升［1］。对于OVCF的再发，许多研究表明初次骨折是骨折再发的绝对危险因素［2，3］。与没有骨折的患者相比，骨质疏松性骨折患者再次骨折的风险平均高出两倍［4］，相伴随的再次骨折患者的死亡率也会明显增加［5］。在预防OVCF的再发及并发症方面，临床上主要采用规范抗骨质疏松治疗、严格佩戴护具等手段，但效果不甚理想。

骨质疏松症常以骨密度（bone mineral density,BMD）作为诊断的标准。有研究表明骨密度的下降与肌肉质量和强度的下降呈正相关［6］。但既往文献显示腰椎旁肌肉质量下降是否为椎体骨质疏松性骨折的危险因素并无定论。故本研究通过分析腰椎椎旁肌肉质量及脂肪变性程度与初次OVCF、OVCF再发的关系，探讨其临床意义，最终对预防骨质疏松性椎体骨折的发生，减少晚期并发症的出现，实现骨质疏松性椎体骨折病人个体化治疗给予建议。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）年龄≥60岁；（2）临床和影像诊断为OVCF（图1a）或单纯骨质疏松；（3）MRI检查与BMD检查资料齐全。

排除标准：（1）既往有外伤性椎体骨折病史；（2）有腰椎融合或减压等任何腰椎手术史者；（3）强直性脊柱炎；（4）脊柱感染，或脊柱肿瘤；（4）累及脊柱的关免疫性疾病；（5）有药物或酒精滥用史。

1.2 一般资料

回顾性分析2020年1月—2020年12月在山东第一医科大学第二附属医院脊柱外科收治患者的临床资料。共64例OVCF患者符合上述标准，纳入本研究。其中，男13例，女性51例，平均年龄（72.11±6.84）岁。39例为初次骨折患者（初次骨折组），25例为再发骨折患者（再骨折组）；随机选择同期间就诊的无OVCF的骨质疏松症患者20例作为无骨折对照组。本研究经本院伦理委员会批准，所有研究对象均知情同意。

1.3 检测方法

1.3.1 MRI椎旁肌测量

对所有研究对象均采用GE公司Discovery MR 750 3-tesla成像系统进行腰椎检查，以腰椎MRI T2加权像轴位片为基础，借助软件image-proplus 6.0，选取L3下终板处的轴位图像，此为最好的研究内脏脂肪的切片位置［9］，测量双侧椎旁肌，包括多裂肌和竖脊肌的横截面积（cross-sectional area,CSA）、肌肉间隙脂肪组织（intermuscular adipose tissue,IMAT）。并根据IMAT计算标准化IMAT（normalized IMAT,nIMAT）值，nIMAT（%）=IMAT×100/CSA。具体步骤如下：选取患者T2加权MRI，L3下终板处轴位图像，在image-proplus 6.0上选出感兴趣区域（region of interest,ROI）（图 1b）；参考刘斌等［10］的测量方法，首先测量MRI上皮下脂肪的灰度范围（图1c），而后测量椎旁肌肉ROI的灰度范围（图1d）；CSA即为ROI的总面积，IMAT即为ROI上图1c、1d两图灰度值重叠部分（即ROI中脂肪的灰度值范围）所占的面积。

图1 患者，女，67岁，L1椎体压缩骨折伴L3椎体陈旧性骨折，MRI影像诊断与测量 1a:MRI矢状面扫描显示L1椎体OVCF（黄色箭头：本次新鲜骨折；绿色箭头：既往陈旧性骨折） 1b:L3下终板平面T2加权MRI图像选择出多裂肌和竖脊肌为兴趣区 1c:皮下脂肪灰度范围 1d:椎旁肌肉灰度范围

1.3.2 BMD检测

采用HOLOGIC公司HORIZON W型骨密度测试仪进行双能X线吸收法（dual energy X-ray absorpti⁃ometry,DXA）测量L1～4骨密度并平均，记录实测值BMD及T值。

1.4 骨折诊断分类标准

以腰椎MRI作为影像学标准，邀请两名及以上经验丰富的主治医师共同诊断。诊断标准如下：骨质疏松症患者无暴力等因素导致的突发剧烈腰痛病史，符合低创伤性骨折特征［7］，MRI影像中发现形变椎体内在T1加权图像中表现低信号，T2加权图像中出现高信号，其位置与患者疼痛症状一致，即可诊断此腰椎节段新鲜压缩骨折发生。如追问病史此次症状发生前无既往突发腰痛病史，MRI影像见余腰椎形态良好，可诊断为初次OVCF发生，纳入初骨折组。如入院后MRI检查中发现除此椎体节段外，余椎体存在一个或多个双凹样或楔形样变，MRI影像T2加权图像见节段椎体无明显信号改变，追问病史既往存在突发腰痛病史，符合低创伤性骨折特征，可确诊该患者既往OVCF发生［8］，结合此次新鲜压缩骨折发生，可诊断为OVCF再发，纳入再骨折组。

1.5 统计学方法

采用IBM SPSS 23.0统计软件进行分析。计量数据以±s表示，资料呈正态分布时，组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法；资料呈非正态分布时，采用秩和检验。计数资料采用x2检验或Fisher精确检验。骨密度与CSA、IMAT及nIMAT间行Pearson相关分析，骨状态（无骨折为1，初骨折为2，再发骨折为3）分别与CSA、IMAT及nIMAT行Spearman相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基线资料

三组患者基线资料见表1，三组患者在年龄、性别构成和合并病情况的差异均无统计学意义（P>0.05）。三组患者体质指数（body mass index,BMI）实测值由高到低依次为：无骨折组>再骨折组>初骨折组，差异无统计学意义（P>0.05）。所有患者腰椎骨密度检测结果的T值均≤-2.5，符合骨质疏松症的临床诊断标准；三组患者T值的绝对值由高到低分别为再骨折组>初骨折组>无骨折组，差异有统计学意义（P<0.05）；其中，无骨折组显著低于初骨折组和再骨折组（P<0.05），但初骨折组与再骨折组间的差异无统计学意义（P>0.05）。

表1 三组患者基线资料与比较

2.2 三组患者BMD与椎旁肌测量比较

三组患者BMD与MRI椎旁肌测量结果见表2，BMD实测值由高到低依次为：无骨折组>初骨折组>再骨折组，差异存在统计学意义（P<0.05）；其中，无骨折组显著高于初骨折组和再骨折组（P<0.05），但初骨折组与再骨折组间的差异无统计学意义（P>0.05）。

表2 三组患者BMD实测值及椎旁肌测量结果（±s）与比较

表2 三组患者BMD实测值及椎旁肌测量结果（±s）与比较

images/BZ_40_205_743_575_809.pngBMD（g/cm3）IMAT（mm2）images/BZ_40_575_743_917_809.png0.72±0.04 2 137.93±456.68images/BZ_40_917_743_1453_809.png0.68±0.08 2 273.93±601.47images/BZ_40_1453_743_1935_809.png0.65±0.10 2 758.55±892.38images/BZ_40_1935_743_2276_809.pngimages/BZ_40_205_876_575_942.pngimages/BZ_40_575_876_917_942.pngimages/BZ_40_917_876_1453_942.pngimages/BZ_40_205_1009_575_1075.pngimages/BZ_40_575_1009_917_1075.pngimages/BZ_40_1453_876_1935_942.pngimages/BZ_40_1935_876_2276_942.pngimages/BZ_40_917_1009_1453_1075.pngimages/BZ_40_1453_1009_1935_1075.pngimages/BZ_40_1935_1009_2276_1075.png0.014 0.005

椎旁肌影像测量方面，三组患者CSA测量值由高到低依次为：无骨折组>初骨折组>再骨折组，三组间差异均无统计学意义（P>0.05）。三组患者IMAT测量值由高到低依次为：再骨折组>初骨折组>无骨折组，三组间差异有统计学意义（P<0.05）。其中，再骨折组显著高于初骨折组和无骨折组（P<0.05），但无骨折组与初骨折组间的差异无统计学意义（P>0.05）；三组患者nIMAT值由高到低依次为：再骨折组>初骨折组>无骨折组，三间差异有统计学意义（P<0.05）。同样再骨折组显著高于初骨折组和无骨折组（两组间比较均P<0.001），无骨折组与初骨折组间的差异无统计学意义（P>0.05）。

2.3 相关分析

骨状态指标与椎旁肌影像测量指标的相关分析结果见表3，Pearson相关分析表明：CSA和IMAT与BMD无相关性（P>0.05），而nIMAT与BMD均呈显著负相关（P<0.05）。

表3 骨状态与椎旁肌测量的相关分析结果

Spearman秩和相关分析表明，CSA与骨状态无显著相关性（P>0.05），而IMAT和nIMAT均与不良骨状态呈显著正相关（P<0.05）。

3 讨 论

既往很多研究表明，骨密度与OVCF存在显著相关性。本次研究也验证了这一点。无骨折组的骨密度值无论与初次骨折或再次骨折组，都有显著的差异性。对于初次骨折与再次骨折，骨密度值未见明显差异。这表明骨密度的降低会使OVCF更易发生。

骨骼和肌肉中的脂肪是相关的，这种关系受到骨质疏松程度的影响［11］。在本研究中，骨密度的变化与CSA及IMAT均不存在明显相关性，骨密度与根据两者结合后计算出的nIMAT存在明显的负相关，虽然不能确定二者的因果关系，但这可以表明骨密度降低伴随着脂肪变性程度的增加。人体骨骼系统的更替是基于成骨细胞与破骨细胞共同作用的动态平衡，如果此动态稳定失调则会导致疾病的发生，比如骨质疏松症。在骨质疏松症的患者中，有更多的脂肪倾向于在骨与肌肉组织中聚集。脂肪细胞和成骨细胞共同起源于骨髓中的多能间充质干细胞，其分化为脂肪细胞和成骨细胞的能力是等同的［12］。有研究表明骨髓中脂肪细胞的数量与骨质形成的数量呈负相关［13］，这和本研究相符。脂肪细胞数量的增多可抑制成骨细胞的活动，减少骨组织的灌注，增强破骨细胞对于骨质的破坏作用，同时脂肪中炎性细胞因子IL-6和TNF-α的释放也会导致脂肪毒性、骨质减少和骨骼肌质量的下降［14］。

肌肉在维持人体姿势稳定中起到了重大的作用。在人体直立的时候，腰肌的作用是弯曲臀部肌肉；在行走时，腰肌是使双腿尽快向前移动的主要肌肉之一，可以通过做出恢复动作来避免摔倒［15］。椎旁肌肉主要作用为支撑与控制脊柱的运动，在本研究中三组椎旁肌肉的体积与OVCF的比较均未存在明显相关性。椎旁肌肉体积与个人营养状况和先天性因素有关，在未对身体质量指数做标准规范时，单纯CSA及IMAT的测量对比可能会出现相应的偏倚；以CSA为基础来计算得出的nIMAT可以适当性的规避由个体化差异带来的误差可能性，得出较为准确的结论。本研究发现在无骨折组与初次骨折组的对比中nIMAT未见明显差别，在无骨折组、初次骨折组与再骨折组比较中，后者脂肪变性程度明显升高。同时相关性分析也表明，骨折的状态与椎旁肌肉脂肪变性程度呈现一个正相关态势。对于存在陈旧性骨折的患者，长期卧床休息、运动量的下降及饮食质量的降低导致了肌肉营养的不足，增加了脂肪变性的程度，导致再次骨折的风险增加。

所以，为了预防OVCF的再次发生，除了早期规范治疗，抗骨质疏松外，还需进行系统性的腰背部肌肉功能锻炼。增强肌肉力量有利于减缓骨质流失甚至增加骨量，维持脊柱及保持姿势的稳定性，有效预防再骨折及长期并发症的出现。

既往对于肌肉脂肪变性和骨折关系的研究充满了不确定性。Harris［16］、Trajanoska［17］、Anand［18］的研究表明，单纯的肌少症疾患并不会增加骨折增加的额外风险，这与本研究的结论相似。Capozza［19］、Hi⁃da［20］、 Yu［21］研究表明肌肉质量减少易导致初次OVCF发生。Capozza［19］回顾性研究的患者为既往存在OVCF病史，纳入试验后行DXA检查，没有记录这之间所经历的时间。较长的时间可能会因长期卧床或患肢的制动导致肌肉的萎缩，造成研究的差异。Hida［20］、Yu［21］没有排除既往骨折和糖尿病等内科疾病对于骨折的影响。Wang［22］研究了脊柱后凸成形术（PKP）术后再发骨折与肌少症的关系，但其没有对PKP术中所置入的骨水泥的量与位置记录比较。

当然本研究也有一些缺陷。在对于椎旁肌肉的脂肪浸润程度的分析上，由于腰方肌与多裂肌的界限较为模糊，以及肌肉内脂肪在软件中的色彩值标准的不统一，导致这部分数据得出的较为主观，使得研究的结果可能会出现偏差。

总之，骨密度降低是OVCF发生的危险因素之一。椎旁肌肉肌间脂肪变性与骨密度呈负相关，脂肪变性程度的增加是椎体骨质疏松性骨折再发的危险因素之一，且骨质疏松性椎体骨折不良状态的改变与椎旁肌肉脂肪变性的程度呈正相关。