劉紅敏 程曉光 王玲 杜霞 焦俊*

1．貴州醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，貴州 貴陽550004

2．北京積水潭醫(yī)院放射科，北京100035

隨著人口老齡化，動(dòng)脈粥樣硬化和骨質(zhì)疏松癥是導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)病率和死亡率的常見疾病，越來越受到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。骨質(zhì)疏松癥是一種骨骼疾病，其特征是骨密度降低，骨微結(jié)構(gòu)破壞，骨折幾率增加。動(dòng)脈粥樣硬化的特點(diǎn)是鈣化斑塊沉積于血管床，動(dòng)脈鈣化是其終末階段，也是亞臨床心血管疾病的一個(gè)標(biāo)志物和繼發(fā)的與心血管相關(guān)的發(fā)病率和死亡率的預(yù)測(cè)指標(biāo)［1］。在基礎(chǔ)和臨床研究中已有學(xué)者提示骨質(zhì)疏松和動(dòng)脈粥樣硬化具有共同的發(fā)病機(jī)制。研究表明血管鈣化是類似于骨礦化的一個(gè)調(diào)節(jié)過程，心血管鈣化與骨代謝在分子機(jī)制方面存在潛在的聯(lián)系，包括在骨和動(dòng)脈粥樣斑塊中表達(dá)的蛋白質(zhì)(基質(zhì)蛋白，骨橋蛋白)以及調(diào)節(jié)骨和血管代謝物的細(xì)胞因子［骨保護(hù)素，骨形態(tài)發(fā)生蛋白(主要是BMP －2)，白介素-6 或腫瘤壞死因子-α］［2］。盡管有證據(jù)表明在校正年齡和兩者其他共同的臨床危險(xiǎn)因素后，心血管鈣化與BMD呈負(fù)相關(guān)關(guān)系［3］，但目前國內(nèi)外學(xué)者主要研究慢性腎臟病患者人群或絕經(jīng)后女性的動(dòng)脈鈣化與骨密度之間的關(guān)系［4-6］，且并未得出一致的結(jié)論。既往研究多為雙能X線吸收法(dual energy X-ray absorptiometry，DXA)測(cè)量的骨密度(bone mineral density，BMD)與腹主動(dòng)脈鈣化(abdominal aortic calcification，AAC)的關(guān)系，而 DXA在測(cè)量腰椎骨密度時(shí)可能將動(dòng)脈鈣化測(cè)量為骨密度，這會(huì)一定程度影響B(tài)MD和動(dòng)脈鈣化關(guān)系的探討。而本研究人群為中老年健康志愿者，且采用定量 CT(quantitative computed tomography，QCT)測(cè)量腰椎三維松質(zhì)骨骨密度，同時(shí)應(yīng)用Image J軟件測(cè)量腹主動(dòng)脈鈣化面積比，探討骨質(zhì)疏松、腹主動(dòng)脈鈣化發(fā)生的特點(diǎn)、規(guī)律及其之間的相關(guān)關(guān)系。

1 材料和方法

1.1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn):①年齡40～80歲的身體、精神和社會(huì)等方面均處于良好狀態(tài)者;②具有北京戶籍或北京市常住人口(居住年限≥5年)。排除標(biāo)準(zhǔn):①先天性或腫瘤、結(jié)核所致的脊柱或膝關(guān)節(jié)損傷;②有過嚴(yán)重頸椎、腰椎或膝關(guān)節(jié)外傷史或頸椎、腰椎、膝關(guān)節(jié)手術(shù)史;③因伴有高血壓、心肌缺血、腦出血等其他嚴(yán)重合并癥或懷孕的婦女而不能配合研究者;④體內(nèi)安裝心臟起搏器、心臟支架、骨釘、女性子宮腔內(nèi)放有金屬材料節(jié)育環(huán)者［7］。經(jīng)過倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有募集者在參與前均簽署知情同意書，現(xiàn)只對(duì)這些募集者的CT圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.2 方法

1.2.1 定量CT掃描:QCT掃描設(shè)備為Toshiba Aquilion 80排CT，掃描技術(shù)參數(shù)為120kV，125mAs，掃描視野(scan field of view，SFOV)500 mm，床高120 cm，螺距1.0 mm。受檢者仰臥于檢查床，QCT體模墊于腰部下方，雙手抱頭，采用吸氣后屏氣呼吸控制，掃描范圍從T12至S1椎體水平。將原始圖像傳至圖像后處理工作站，采用Mindways QCT pro軟件測(cè)量骨密度，在重建的3個(gè)平面圖像上以L1-3椎體中心層面選擇感興趣區(qū)，測(cè)量時(shí)避開骨皮質(zhì)及椎體后中央靜脈溝。最后取L1-3椎體骨密度的平均值作為本研究的研究數(shù)據(jù)。

1.2.2 腹主動(dòng)脈鈣化的測(cè)量方法:診斷醫(yī)師采用Image J軟件測(cè)量T12-L4水平之間的椎間盤及椎體中心層面等共計(jì)8個(gè)層面的腹主動(dòng)脈鈣化面積比:例如，T12/L1椎間盤層面鈣化面積比的測(cè)量，首先勾畫腹主動(dòng)脈的面積，其次將CT閾值下限調(diào)整為130HU，最后將自動(dòng)生成腹主動(dòng)脈鈣化部分與整個(gè)腹主動(dòng)脈面積比，以此類推，最后取其8個(gè)層面鈣化面積比之和作為本研究的研究數(shù)據(jù)。如圖1、2。

圖1 手動(dòng)圈定腹主動(dòng)脈并測(cè)量面積Fig．1 Measurement of abdominal aortic area

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組樣本均數(shù)比較采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn);對(duì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的指標(biāo)分別與BMD及AAC進(jìn)行Pearson相關(guān)分析;采用偏相關(guān)分析腰椎BMD與AAC的相關(guān)性。

圖2 自動(dòng)測(cè)量腹主動(dòng)脈鈣化面積比Fig．2 Measurement abdominal aortic calcification area ratio

2 結(jié)果

2.1 腹主動(dòng)脈鈣化患病率的人群特點(diǎn)

納入對(duì)象中男性230名，其中105人有腹主動(dòng)脈鈣化。AAC患病率約45.65%。AAC組與無AAC組的年齡、身高、體重指數(shù)(body mass index，BMI)與BMD的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);女性363名，其中103人有腹主動(dòng)脈鈣化，AAC患病率約28.37%，AAC組與無AAC組的年齡、身高、BMI及BMD的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。如表 1、2。

表1 男性腹主動(dòng)脈鈣化患病率特點(diǎn)Table 1 Characteristics of men by the presence of abdominal aortic calcification

表2 女性腹主動(dòng)脈鈣化患病率特點(diǎn)Table 2 Characteristics of women by presence of abdominal aortic calcification

2.2 腰椎BMD、AAC與體質(zhì)參數(shù)的相關(guān)性

腰椎BMD與年齡呈負(fù)相關(guān)(r=－0.670，P＜0.05)，男性BMD與年齡呈負(fù)相關(guān)(r=－0.49，P＜0.05)，女性BMD也與年齡呈負(fù)相關(guān)(r=－0.73，P＜0.05)，男女性BMD與BMI均無明顯相關(guān)性(r=0.02，r=0.01，P均＞0.05);男女AAC與年齡呈正相關(guān)(r=0.39，r=0.42，P均＜0.05)，男女AAC與BMI均無明顯相關(guān)性(r=－0.03，r=－0.03，P均 ＞0.05);男性 BMD與 AAC無明顯相關(guān)性(r=－0.14，P=0.15)，女性BMD與AAC呈負(fù)相關(guān)(r= －0.32，P ＜0.05)。如表3。

表3 男、女性vBMD及AAC分別與體質(zhì)參數(shù)的相關(guān)性Table 3 The Correlation between vBMD，AAC and physical parameters in males and females

2.3 控制年齡因素

采用偏相關(guān)分析男性、女性AAC與腰椎BMD的相關(guān)性，結(jié)果顯示男女AAC與腰椎BMD均無明顯相關(guān)性(r=0.06，r= －0.03，P ＞0.05)。

3 討論

眾所周知，血管壁鈣化主要是由與骨代謝相似的細(xì)胞機(jī)制參與的主動(dòng)調(diào)節(jié)過程。低BMD除了與心血管事件相關(guān)，還與心血管疾病的替代標(biāo)志物(血管鈣化)有關(guān)。血管鈣化和骨質(zhì)疏松癥是兩種常見的與年齡相關(guān)的過程。無創(chuàng)性檢出、定量評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化可以有效識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體，從而采用相應(yīng)的措施預(yù)防心血管疾病和評(píng)估延緩鈣化治療的效果。QCT測(cè)量腰椎椎體骨密度可以有效評(píng)估骨量減少情況，應(yīng)用相關(guān)臨床藥物可以有效延緩骨量減少速度并預(yù)防嚴(yán)重的椎體骨折，從而減輕疾病給患者帶來的痛苦和減少經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

在這一以男性和女性為人群基礎(chǔ)的大樣本研究中，我們用CT圖像來測(cè)量腰椎BMD及腹主動(dòng)脈鈣化面積比，我們發(fā)現(xiàn):①男女AAC的患病率分別約為45.65%，28.37%。②與無AAC組比較，AAC患者年齡更大，BMD更低(P＜0.05)。③腰椎BMD、AAC均僅與年齡顯著相關(guān)。④未校正年齡時(shí)，男性BMD與AAC無明顯相關(guān)性，女性BMD則與AAC呈負(fù)相關(guān)，但校正年齡后兩者并無明顯相關(guān)，表明這一相關(guān)性依賴于年齡。

目前已有很多相似的文章研究中老年人不同種族背景下主動(dòng)脈鈣化的患病率［8-10］。在這些研究中的AAC患病率一般為60% ～70%，無種族的顯著差異。而本研究AAC患病率均低于國外，并且女性患病率更低，出現(xiàn)這一結(jié)果差異的原因需要進(jìn)一步研究。老年人兩大常見疾病為心血管疾病和骨質(zhì)疏松，兩者的患病率均隨著年齡的增長而增加，近年來的研究證據(jù)表明共同的危險(xiǎn)因素(運(yùn)動(dòng)、吸煙、雌激素缺乏、慢性炎癥、維生素D缺乏)及發(fā)病機(jī)制支持血管鈣化和骨生物學(xué)存在直接關(guān)系［11］。BMD與BMI的關(guān)系存在較大爭議，張曉東等［12］采用 QCT測(cè)量男性、女性BMD，提示男、女性BMI與BMD均無相關(guān)性;Siao-pin Simon等［13］采用 DXA 測(cè)量BMD，認(rèn)為絕經(jīng)后女性BMD與BMI呈正相關(guān)。本研究結(jié)果與前者一致，導(dǎo)致結(jié)果差異的原因可能是兩種BMD測(cè)量方法(DXA和QCT)本身的特點(diǎn)決定的，從而得出應(yīng)用QCT測(cè)量BMD受身高、體重的影響更小，測(cè)量結(jié)果更精確。

目前國內(nèi)基于包括男性和女性大樣本量并采用CT評(píng)估骨密度和AAC研究其相關(guān)性的文章報(bào)道較少，我們的研究結(jié)果與國外的基本一致［14-17］。與我們的研究結(jié)果一致的是，Rochester流行病學(xué)項(xiàng)目［14］和 Amish 的一項(xiàng)研究［15］，兩者均報(bào)道了男女松質(zhì)BMD與AAC均無顯著相關(guān)性。Aoyagi等［16］應(yīng)用腰椎側(cè)位X線片研究了在夏威夷居住的524名日裔美國女性BMD與AAC的關(guān)系，雖然未經(jīng)校正的BMD在所有女性中顯著降低，校正年齡后，有無AAC的兩組女性其BMD與AAC兩者間差異不再存在。同樣，F(xiàn)lipon等［17］對(duì)骨質(zhì)疏松流行病學(xué)隊(duì)列(the epidemiology of osteoporosis，EPIDOS)的 667名門診老年女性的研究并未發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈鈣化積分與BMD之間有任何相關(guān)性。與此相反，動(dòng)脈粥樣硬化的多種族研究(themulti-ethnicstudyof atherosclerosis，MESA)得出男女松質(zhì)vBMD與AAC均呈負(fù)相關(guān)［18］?；谂曰颊叩难芯恐校ㄈ珖鴭D女健康研究(study of women’s health across the nation，SWAN)也發(fā)現(xiàn)松質(zhì) BMD越低者發(fā)生 AAC的幾率越高［19］。王瑋琪等［20］發(fā)現(xiàn)老年患者骨量丟失與腹主動(dòng)脈鈣化嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，患者的腹主動(dòng)脈鈣化評(píng)分越高骨量丟失越嚴(yán)重;隨著年齡增長，骨量丟失及腹主動(dòng)脈鈣化程度均會(huì)加重。研究結(jié)果之間存在差異的原因并不十分明確，可能以下原因在某種程度上解釋結(jié)果的差異:各項(xiàng)研究參與者人群特點(diǎn)不同，包括樣本量不同、地域、種族、飲食差異等;圖像成像方式不同，測(cè)量BMD可采用DXA和QCT，評(píng)估主動(dòng)脈鈣化有DXA半定量積分分析法，鈣化積分法等;以及其他一些因素的差異。例如，Amish研究采用電子束CT評(píng)估鈣化積分和DXA評(píng)估面積骨密度;多個(gè)學(xué)者采用DXA測(cè)量BMD，應(yīng)用半定量積分分析鈣化嚴(yán)重程度［16，17，20］;另外的學(xué)者采用QCT測(cè)量BMD與鈣化積分評(píng)估腹主動(dòng)脈鈣化［14，17-19］，以上學(xué)者測(cè)量數(shù)據(jù)方法大部分采用 DXA法，與采用CT研究結(jié)果大相徑庭。

我們的研究有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，我們用CT圖像測(cè)量鈣化和BMD，測(cè)量BMD時(shí)受身高、體重及增生骨贅的影響較小，也避免將血管鈣化測(cè)量為BMD。其次，我們控制了重要的混雜因素，包括骨質(zhì)疏松和心血管疾病的危險(xiǎn)因素，使用十分標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)采集方式。最后，我們的研究樣本量大，包括男性和女性人群，所有參與者均來自同一地區(qū)，這使得我們能夠給相似的人群推廣研究結(jié)果。本研究的局限性是觀察設(shè)計(jì)。第一，另外一些不可控的混雜因素可能會(huì)影響研究結(jié)果并且不能可靠的推斷BMD與AAC的因果關(guān)系。第二，本研究對(duì)象主要是中國人群，因此，我們的研究結(jié)果可能不直接適用于其他種族人群。最后，本研究僅研究了松質(zhì)BMD，未對(duì)皮質(zhì)BMD做進(jìn)一步研究，需要進(jìn)一步研究皮質(zhì)骨與AAC的關(guān)系。

綜上所述，我們進(jìn)一步證實(shí)了AAC與BMD之間的年齡依賴關(guān)系。在校正年齡后，在相對(duì)健康的整體樣本研究中，并未得出兩者具有顯著相關(guān)性，因此我們需要進(jìn)一步研究闡明血管鈣化與骨結(jié)構(gòu)之間可能存在的共同的病理生理機(jī)制以及皮質(zhì)骨與血管鈣化的關(guān)系。