基于定量CT分析維持性血液透析患者腰椎骨密度與體質成分的相關性

呂磊,翟建,李培,劉奇峰,方世武

隨著各種血液凈化技術的不斷涌現和發展,維持性血液透析(maintenance hemodialysis,MHD)患者的數量明顯增加,其骨質疏松的發病率也逐漸增高,不僅嚴重影響患者生活質量,而且也已成為透析患者死亡的獨立危險因素[1]。骨密度(bone mineral density,BMD)值作為當前診斷骨質疏松癥的首要指標,其影響因素有很多,也一直是研究的熱點。體質成分指的是身體內各種成分的含量,主要由骨骼、肌肉和脂肪3部分組成[2],能反映人體的體質情況、形體特征,維持性血液透析患者體成分對骨密度影響的研究并不多,其關系并未明確。體質成分的測量方法有很多,包括生物電阻抗法、雙能X線法、磁共振成像法、定量CT(quantitative computed tomography,QCT)法及水下稱重法等。QCT因其獨特的技術優勢,現在已經成為體成分(肌肉、骨骼、脂肪)測量的“金標準”[3-4]。本研究利用QCT法測量維持性血液透析患者的體成分信息,分析其與骨密度的關系,發現骨量異常的危險因素,旨在為MHD患者骨質疏松的防治提供依據,現報道如下。

材料與方法

1.研究對象

回顧性分析我院2014年7月-2022年8月MHD患者共106例。入組標準:①所有患者影像資料完整,最低掃描層面要達到L3中心層面;②患者每周透析2～3次,每次透析4h,最低透析齡為3個月;③年齡>25歲,病史資料完整。排除標準:①影像及臨床資料不全;②惡性腫瘤,白血病,淋巴瘤等其他惡性血液系統疾病患者,長期糖皮質激素治療及免疫抑制劑者;③嚴重急慢性炎癥,外傷、骨折、內分泌系統疾病患者等。本研究為回顧性研究,已通過本院倫理委員會批準,免除患者知情同意。

2.研究方法

一般資料及臨床實驗室指標:入院后搜集患者的一般資料,包括年齡、性別、透析時長;臨床實驗室指標包括血清鈣(calcium,Ca)、磷(phosphorus,P)、血清總膽固醇(Total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇( low- density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、血清白蛋白(Albumin,ALB)等。

QCT測量患者的體成分:Philips Brilliance 64 CT機上獲得影像資料傳送至美國Mindways軟件公司開發研制的QCT骨密度檢測軟件(QCT-PRO),半自動進行骨、肌及脂肪的測量。CT掃描參數:管電壓120 kV ,管電流250 mA,螺距1.375 ,FOV 500 mm×500 mm,矩陣512×512。以下測量均由2位住院醫師在主任醫師的指導下完成的,為了減少偏移,在仔細勾畫的同時,所有測量結果均取兩位醫師測量的平均值視為最終測量結果。

骨密度的測量:利用骨密度分析模塊,測量L1及L2松質骨骨密度,ROI放置在松質骨的中心,注意避開血管、硬化及皮質骨(圖1)。依據QCT骨質疏松診斷標準[5],將入組的106例患者按照骨密度測量結果分為骨量正常組及骨量異常組(骨量減低者及骨質疏松者)。

圖1 腰椎骨密度測量示意圖。a)于L1椎體中部層面椎體中心勾畫ROI(黃圈); b) 在矢狀面重組圖像上確定L1椎體中部水平(黃線); c) 于L2椎體中部層面椎體中心勾畫ROI(黃圈); d) 在矢狀面重組圖像上確定L2椎體中部水平(黃線)。

腹部脂肪含量的測量(圖2):L2/L3層面為評估全腹部脂肪含量的最佳層面[6],本研究選用L3中心層面;利用“tissue composition”模塊軟件對脂肪組織自動染色,自動得出皮下脂肪(subcutaneous adipose tissue,SAT)、腹內脂肪(visceral adipose tissue,VAT)及腹部總脂肪(total adipose tissue,TAT)。

圖2 綠色光圈外藍色代表皮下脂肪含量,光圈內則代表腹腔內脂肪含量。 圖3 實測圖。a) 綠色光圈內的區域面積即為腹壁肌群面積,綠色光圈內的藍色脂肪面積即為腹壁肌群脂肪含量; b) 椎旁肌群面積和肌肉內脂肪含量的測量。

肌肉含量及肌肉內脂肪含量的測量(圖3):同樣利用“tissue composition”模塊進行測量。研究證實第三腰椎椎體水平骨骼肌面積(skeletal muscle area at the third lumbar vertebral plane,L3-SMA)最能反映全身肌肉質量[7]。本研究為確保測量結果的準確性,分別測量L3水平椎旁肌群及腹壁肌群面積和肌內的脂肪含量,兩者相加得到L3-SMA,L3層面肌肉內的脂肪含量(L3-intramuscular fat,L3-IMAT)。

3.統計學分析

結 果

1.維持性血液透析患者骨量狀況

106例MHD患者中骨量正常者占57.55%(61例),骨量異常者占42.45%(45例),其中骨量減低者占26.41%(28例),骨質疏松者占16.04%(17例)。在17例骨質疏松患者中女性占比70.59%(12例)高于男性29.41%(5例)。

2.骨量正常組和骨量異常組體成分及臨床資料的比較

骨量正常組的BMD高于骨量異常組的BMD,差異具有統計學意義(t=14.927,P<0.001),而兩組間的性別(χ2=1.892,P=0.169)、透析齡(Z=-0.363,P=0.717)、TG(Z=-0.022,P=0.982)、HDL-C(Z=-1.218,P=0.223)、ALB(t=0.307,P=0.759)及Ca(t=0.372,P=0.711)水平差異無統計學意義。骨量異常組的年齡(t=-4.46,P<0.001)、TC(t=-2.215,P=0.029)、LDL-C(t=-2.191,P=0.031)及P(t=-2.175,P=0.032)水平均高于骨量正常組,差異具有統計學意義。在兩組的體成分信息對比方面,骨量異常組的VAT(Z=-3.714,P<0.001)、SAT(Z=-2.010,P=0.044)、TAT(Z=-3.327,P<0.001)、L3-SMA(t=2.335,P=0.021)及L3-IMAT(Z=-5.085,P≤0.001)高于骨量正常組,差異具有統計學意義(表1)。

表1 骨量正常組和骨量異常組體質成分及臨床資料的比較

3.腰椎BMD與體成分及各指標的相關性分析

表2所示MHD患者的腰椎BMD與L3-SMA呈正相關(r=0.264,P=0.006),與年齡(r=-0.514,P<0.001)、VAT(r=-0.413,P<0.001)、SAT(r=-0.268,P=0.006)、TAT(r=-0.392,P<0.001)、L3-IMAT(r=-0.515,P<0.001)及TC(r=-0.208,P=0.032)呈負相關。透析齡、TG、HDL-C、LDL-C、ALB、Ca及P與腰椎BMD無明顯相關性(P>0.05)。

表2 腰椎BMD與體成分及各指標的相關性分析

4.維持性血液透析患者骨量異常危險因素的Logistic回歸分析

將年齡、L3-IMAT、VAT、P納入多因素Logistic回歸。結果顯示高血磷(OR=3.393,95%CI:1.405～8.196,P=0.007)、高齡(OR=1.071,95%CI:1.026～1.118,P=0.002)及高L3-IMAT(OR=1.080,95%CI:1.025～1.138,P=0.004)是MHD患者發生骨量異常的危險因素(表3)。

表3 維持性血液透析患者骨量異常危險因素的Logistic回歸分析

討 論

骨質疏松癥是指因各種原因導致的骨質流失,BMD下降的全身性代謝性疾病[8],在除外外傷等誘發骨折的因素后,骨質疏松是最常見的骨折原因。骨質疏松性骨折是MHD患者的常見并發癥,不僅增加患者的痛苦感,而且因為一系列連鎖反應,加重患者生存負擔,增加患者的死亡率[9]。因此,探索MHD患者BMD與各個指標的關系,發現BMD下降的危險因素具有重要的臨床意義。

肥胖與骨強度下降和骨質疏松有千絲萬縷的聯系,以往常常用臀圍、腰圍、體重及body mass index來評價肥胖,均有一定的片面性,因其反映的是整體肥胖情況?，F普遍認為測量不同部位的脂肪含量具有更加重要的臨床意義,高水平VAT比SAT具有更大的危害性。本研究利用QCT測量MHD患者L3層面的腹部脂肪組織,顯示VAT、SAT、TAT與BMD呈負相關,這與Wang[10]研究結果相一致,不僅僅是MHD患者,在健康的人群中也有學者認為BMD與腹部脂肪組織存在負相關性,Wang[11]研究了320名女性,發現L4層面VAT、SAT、TAT與BMD呈負相關。脂肪組織的過度蓄積不僅影響形體美觀,增加骨骼及肌肉的機械負荷,而且對骨代謝有不利影響,脂肪組織具有重要的內分泌功能,能分泌多種激素及脂肪因子,如瘦素、脂聯素、雌激素、腫瘤壞死因子α及白細胞介素6等,這些物質通過多種復雜的途徑影響骨的形成和吸收,參與骨質疏松的形成與發展[12]。各種脂肪因子的合成及分泌紊亂將會破壞骨平衡,破骨細胞活性相對增加,最終導致骨質流失、骨質疏松[13]。

骨骼和肌肉在解剖及功能上聯系緊密,它們共同參與機體的運動行為,肌肉產生的機械刺激可促進成骨細胞的活動,增加BMD,學者發現肌肉可產生多種化學物質來提高BMD[14],骨密度下降往往伴有肌肉的丟失。骨質疏松癥與肌肉減少癥常常相伴發生,有學者將二者的異常作為“活動功能障礙綜合征”(dysmobility syndrome)[15]進行研究,這些都表明骨骼和肌肉存在正相關性。本研究發現L3-SMA與BMD存在正相關性,這與以上觀點相一致。Cherif[16]發現了全身肌肉與骨密度正相關,肌肉是影響骨密度的關鍵積極因素。

IMAT也是目前研究的熱點,QCT在測出SMA的同時,自動計算出了IMAT。對肌進行評價時測量IMAT比肌肉的大小更有意義[17],本研究發現L3-IMAT與BMD之間存在負相關性,且是MHD患者骨量異常的獨立危險因素。IMAT組織過量浸潤對BMD有不良影響。IMAT對骨密度的影響是多方面的,更多的是通過對肌肉的不利影響來間接導致BMD的下降。日本的一項研究學者發現IMAT對肌肉功能的影響甚至要大于肌肉含量對肌肉功能的影響[18],也有研究指出IMAT的增加也會導致肌肉質量的降低[19]。IMAT的過度蓄積會導致機體炎癥狀態,增加胰島素抵抗程度,同腹部脂肪組織一樣,IMAT組織也具有內分泌功能,這些都可能是其導致BMD下降原因。因此MHD患者在保證自身安全的同時,應該積極參與適量運動,合理的膳食,這些都可減少腹部脂肪及肌肉內脂肪的蓄積對BMD產生的不良影響。

本研究分析了BMD與MHD患者的臨床資料及血液生化指標的關系,發現年齡與BMD呈負相關,多因素Logistic回歸顯示高齡是MHD患者骨量異常的獨立危險因素,可能是由于高齡患者活動減少,體內激素水平下降及營養吸收不良有關。年齡作為MHD患者骨質疏松的傳統危險因素,以往很多研究已經得到證實。關于血脂與BMD的關系一直有很大爭議存在,本研究發現透析患者的BMD與TC呈負相關,而與其他血脂指標無相關性。GO[20]發現腰椎BMD與TC、LDL-C及HDL-C無關;有研究報道TC、TG、LDL-C及HDL-C呈負相關,這也是目前多數研究所支持的觀點[21-22];少數研究認為血脂與BMD正相關[23]。血脂對骨密度的影響是多方面的,之所以出現多種不同的結果,可能是由于納入研究的人群特征不同所導致的。MHD患者血脂與BMD的關系還需要更加深入的研究。

本研究結果顯示MHD患者血清P、Ca與BMD無相關性,與其他學者研究結果一致[24],但是多因素Logistic回歸分析發現血磷是MHD患者骨量異常的獨立危險因素,可見高磷血癥是MHD患者發生骨量異常的非傳統危險因素,這與LU[25]研究結果相一致。血磷在骨代謝中扮演著極其重要的角色,高磷血癥是腎性骨營養不良進展的中心環節,高血磷刺激甲狀旁腺細胞產生過多的甲狀旁腺激素,甲狀旁腺激素導致骨溶解加速,釋放出更多血磷,從而形成惡性循環,導致骨代謝紊亂,骨質疏松。因此,MHD患者要注意高磷血癥的發生。

本研究存在一些不足。首先,本研究是一個單中心研究,納入樣本量不足。其次,利用QCT測量的只是最能代表全身體成分的單個層面的信息,并不能完全反映整體的體成分。最后,利用L3-SMA診斷肌肉減少癥的標準并未統一,以往有大樣本(2115例)研究提出L3-SMI(L3-SMA除以身高的平方)診斷肌少癥的標準為男性<52.4 cm2/m2,女性38.5 cm2/m2[26],得到了一定的認可,但本研究未能分析肌肉減少癥與骨量異常的關系。

綜上所述,本研究基于QCT技術,發現MHD患者BMD與體成分密切相關,并分析骨量異常的相關危險因素,QCT體成分分析具有重要的臨床意義,尤其是在骨質疏松癥的早期發現方面。