腰肌指数、腰椎椎体骨髓脂肪分数与骨密度关系及对骨质疏松的诊断效能

苟静，岳建彪，易松，魏翾娣，张文举

(1.四川省骨科医院综合内科，四川 成都 610000；2.四川省骨科医院足踝2科，四川 成都 610000)

骨质疏松(osteoporosis，OP)是一种以骨量减少、骨微观结构退化为主要特征的全身性骨骼疾病[1]。OP多发于中老年群体，尤其是绝经后的女性群体，其主要表现全身多部位疼痛、身高缩短等，且患者易发生脆性骨折[2-3]。据流行病学调查推算中国50岁以上群体OP发病人数逾8 800万[4]。OP的诊断对OP相关治疗、预防及预后彰显重要。目前临床主要参照骨密度(bone mineral density，BMD)诊断OP，常用检查方法包括双能X线吸收法(dual energy X ray absorptiometry，DXA)及定量电子计算机断层扫描(computed tomography，CT)，尽管可提供一定参考，但存在片面性或辐射剂量大等不足[5-6]。腰肌指数(psoasmuscle index，PMI)代表个体全身肌肉含量。近年国外有研究显示，PMI与身体骨骼肌总量呈正相关，且PMI测量简单，可为临床评估骨状态提供参考[7]。另外，临床证实，伴随骨量减少，骨髓中脂肪组织逐渐增加，且骨髓脂肪沉积是OP主要病机之一[8]。腰椎椎体骨髓脂肪分数(fat fraction，FF)是评估腰椎椎体骨髓脂肪含量的定量指标，或可作为临床评估骨质量及骨量的潜在生物学依据。本研究旨在探讨PMI、腰椎椎体骨髓FF与BMD间关系及对OP的诊断效能，为临床完善OP诊断机制提供参考，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取四川省骨科医院2018年3月至2021年5月BMD筛查的200例检查者作为研究对象。纳入标准：(1)年龄>35岁；(2)有长期吸烟、长期酗酒、睡眠不足等不良习惯或/和合并糖尿病等慢性基础疾病；(3)同时进行DXA检查、腰椎椎体骨髓FF、PMI检查；(4)知情本研究内容，签署同意书。排除标准：(1)有服用降钙素、皮质类固醇等影响骨代谢药物者；(2)有腰椎手术史、肿瘤疾病者；(3)腰椎体骨折或压缩变形；(4)有腰椎金属植入物者。

200例检查者根据BMD分为骨量正常组(T值≥-1.0，n=105)、骨量减少组(-2.50.05)；三组间年龄、身体质量指数(body mass index，BMI)、每天日晒时间>1 h、缺乏维生素D、营养不良对比，差异有统计学意义(P<0.05，见表1)。

表1 三组一般资料比较

1.2 方法

1.2.1 DXA检查 采用深圳市艾克瑞电气有限公司AKDX-09W-I仪检测腰椎L1～4椎体BMD(T值)，参照《原发性骨质疏松症诊疗指南(2017)》[9]诊断标准分T值≥-1.0为骨量正常；-2.5

1.2.2 腰椎椎体骨髓FF检查 使用飞利浦Achieva3.0T磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)系统，32通道体部线圈，6回波mDixon-quant梯度回波序列，矢状位。参数：重复时间(repetition time，TR)5.6 ms，回波时间(echo time，TE)0.98 ms，ΔTE 0.7 ms，反转角3°，体素2.5 mm×2.5 mm×3.0 mm，矩阵160×140，激励1次，层厚3 mm；磁共振视野400 mm×350 mm ×231 mm，扫描15 s，获得数据传至系统工作站ISP软件自动生成FF图像，获得FF值。

1.2.3 PMI检查 采用佳能医疗系统(中国)有限公司阿奎利安精密CT系统，参数设置120 kV、300 mA，切片厚度1 mm，扫描前6 h禁食，禁水，参照L3椎体中段参考线手动追踪检测双侧腰肌横截面积，测腰大肌横截面面积，计算PMI。PMI=总面积/身高2，单位mm2/m2。

1.3 观察指标 (1)对比三组BMD、PMI、腰椎椎体骨髓FF。(2)分析PMI、腰椎椎体骨髓FF与BMD间相关性。(3)分析OP、骨量减少的影响因素。(4)建立OP的Logistic回归模型的建立，并进行评价。(5)评估PMI、腰椎椎体骨髓FF对OP的诊断效能。

2 结 果

2.1 三组BMD、PMI、腰椎椎体骨髓FF比较 三组BMD、PMI、腰椎椎体骨髓FF经单因素方差分析，差异有统计学意义(P<0.05)；两两对比，OP组BMD、PMI低于骨量减少组、骨量正常组，FF高于骨量减少组、骨量正常组(P<0.05)；骨量减少组BMD、PMI低于骨量正常组，FF高于骨量正常组(P<0.05，见表2)。

表2 三组BMD、PMI、腰椎椎体骨髓FF比较

2.2 PMI、腰椎椎体骨髓FF与BMD的相关性 PMI与BMD呈正相关(r=0.654，P<0.001)，腰椎椎体骨髓FF与BMD呈负相关(r=-0.802，P<0.001)。见图1～2。

图1 PMI与BMD间关系

图2 腰椎椎体骨髓FF与BMD间关系

2.3 影响因素分析 将表1中差异有统计学意义的因素及PMI、腰椎椎体骨髓FF纳入自变量，以是否发生骨量减少或OP为因变量，纳入Logistic回归模型，年龄、BMI、PMI、腰椎椎体骨髓FF是骨量减少的影响因素，年龄、PMI、腰椎椎体骨髓FF是OP的影响因素(P<0.05，见表3)。

表3 影响因素分析

2.4 OP的Logistic回归模型的建立及评价 (1)Logistic回归模型的建立：logit(P)=-11.233+1.048×年龄-0.978×PMI+1.456×腰椎椎体骨髓FF。(2)Logistic回归模型总有效性：似然比χ2=323.97，DF=6，P<0.001，证实模型建立有统计学意义。Wald检验结果显示Waldχ2=310.288，DF=3，P<0.001，可见回归方程的系数差异有统计学意义。(3)Logistic回归方程的拟合优度检验：经Hosmer-Lemeshow拟合优度检验显示，χ2=5.069，DF=7，P=0.758，表明该模型拟合度较好(见表4)。

表4 Hosmer-Lemeshow检验的随机性表

2.5 PMI、腰椎椎体骨髓FF对OP的诊断效能 PMI、腰椎椎体骨髓FF联合诊断OP的AUC为0.853，大于单一指标预测值(P<0.05，见图3，见表5)。

图3 PMI、腰椎椎体骨髓FF诊断OP的ROC曲线结果

表5 PMI、腰椎椎体骨髓FF对OP的诊断效能

3 讨 论

OP是在遗传及环境因素共同作用下影响峰值骨量，导致骨量减少并最终进展至OP[10]。OP及相关并发症给患者家庭、社会带来沉重的经济负担。近年有关OP的研究主要集中在相关危险因素方面，相继有研究提出，高龄、存在糖尿病代谢性疾病等是OP发生的独立危险因素[11-13]。本研究发现，年龄、BMI、每天日晒时间、维生素D缺乏情况等均与骨量减少有关。此与上述研究存在一定异同，主要是因OP发生发展机制复杂，涉及机体内部环境及外部环境等，同时不难看出单纯从因素分析方面研究难以为临床诊断OP提供有力证据。而如何早期诊断OP指导临床及时制定干预策略仍是困扰临床的一大难题。

DXA是当前临床诊断OP主要手段，尽管其使得OP的诊断更加准确且更简便，但其检测部位存在一定争议，而多部位检测费用较高，不便于临床筛查及推广[14]。基于成骨细胞、脂肪细胞均起源于骨髓间充质干细胞，成骨-成脂分化稳态失衡是OP主要病机之一[15]，推测骨髓脂肪占比或能侧面客观反应整体骨量变化。腰椎椎体骨髓FF检测是一种快速、无创性MRI定量技术，能直接计算组织内脂肪含量。张鑫涛等[16]提出，OP患者腰椎椎体骨髓FF值显著升高，但所测结果易受患者年龄、L3椎体层面内脏脂肪含量等因素影响，其与BMD呈中度相关。本研究发现，随骨量减少，腰椎椎体骨髓FF呈升高趋势，且腰椎椎体骨髓FF与BMD相关系数达-0.802，呈强负相关。分析主要是因本研究检测中采用mDixon-quant测量腰椎椎体骨髓FF时通过1次屏气连续采集6个回波，并7峰值脂肪模型及T2*校正，得到高质量3D FF图像以直接测量目标组织FF，能进一步确保所测结果的准确性。另外，腰椎椎体骨髓FF可反映骨量变化的机制是OP的发生发展过程始终伴随骨小梁变薄、骨小梁连续中断、间隙增加形成蜂窝样组织，与此同时脂肪逐渐充填蜂窝组织，呈现骨量、脂肪量间负相关关系[17-18]。本研究还进行OP的影响因素分析，结果发现，腰椎椎体骨髓FF与OP呈独立相关(P<0.05)，前期推测得到证实，说明腰椎椎体骨髓FF可用于评估患者骨量变化。继续ROC分析显示，腰椎椎体骨髓FF诊断OP的AUC值为0.714，具有一定诊断价值，但也不难看出，其诊断效能中等，还需联合其他指标提升诊断效能。

近年来随着研究的深入，骨骼肌、骨量、BMD间的关系已被阐明，而骨骼肌被认为是借助收缩肌肉对骨施加机械负荷以促进骨代谢，抑制骨量、BMD的减少来促进骨细胞活化的信号传导途径。腰大肌在腹腔中位置固定，一定程度上能反映全身骨骼肌含量[19-20]。因此，检测PMI不仅在防治骨骼肌减少症中具有重要作用，且对诊断OP或具有同等效力。本研究发现，PMI与BMD呈正相关(P<0.05)，符合上述研究特征。此外，本研究在校正混杂因素后，PMI仍进入OP的危险因素模型，分析可能原因是骨骼、肌肉联系紧密，构成骨骼肌系统，其功能、发育、衰老是一个有机整体，尽管随BMI变化，肌肉量会出现增加或减少等一系列变化，但相似的生理改变可能会同时体现在骨量变化层面[21]；此外，肌肉在收缩过程中所释放的肌因子—鸢尾素，可促使成骨细胞活化并抑制骨吸收[22]，由此说明肌肉对骨骼状态具有直接调控作用。因此，在排除BMI混杂因素后，PMI仍是OP的独立因素。Logistic二元回归对PMI、腰椎椎体骨髓FF诊断OP概率进行拟合，结果发现联合诊断的AUC值0.853大于单一指标诊断(P<0.05)，提示PMI、腰椎椎体骨髓FF联合诊断OP，尤其是年龄达55岁以上时，更应注重二者联合检测，以早期确诊OP，指导临床积极完善干预方案。

综上可知，PMI、腰椎椎体骨髓FF与BMD降低密切相关，PMI、腰椎椎体骨髓FF联合可提升对OP的诊断效能。