定量CT结合回归模型分析新疆地区维吾尔族与汉族成年女性腰椎骨密度

时间：2024-07-28

赵圆 ZHAO Yuan

代永亮 DAI Yongliang

马华 MA Hua

刘文亚 LIU Wenya

杨文 YANG Wen

王海涛 WANG Haitao

定量CT结合回归模型分析新疆地区维吾尔族与汉族成年女性腰椎骨密度

赵圆 ZHAO Yuan

代永亮 DAI Yongliang

马华 MA Hua

刘文亚 LIU Wenya

杨文 YANG Wen

王海涛 WANG Haitao

目的测量新疆地区维吾尔族及汉族成年女性腰椎骨密度（BMD），研究新疆地区成年女性骨密度现状，建立该地区两民族定量CT（QCT）腰椎BMD数据库，探讨两种民族女性腰椎BMD随年龄变化的规律及差异。资料与方法使用16排多层螺旋CT机和QCT 3000骨密度分析系统对17~87岁的937名符合健康标准的乌鲁木齐及周边地区维吾尔族及汉族成年女性进行腰椎BMD QCT测量，用8种回归模型拟合成年女性腰椎BMD随年龄的变化曲线，找出最佳拟合模型方程建立参考数据库，按不同民族5岁分为1个年龄组，比较两组BMD的差异。结果三次回归模型拟合程度均优于其他回归模型，拟合曲线的决定系数为0.593~0.626（P<0.001）。维吾尔族女性腰椎出现峰值骨密度的年龄为25~29岁，早于汉族女性的30~34岁。随年龄增大，两种民族女性BMD均逐渐下降，50岁以后，骨量丢失有加速下降的趋势，65岁以上维吾尔族女性骨量丢失明显。结论本研究建立新疆地区维吾尔族及汉族女性腰椎BMD的QCT参考数据库，两种民族女性腰椎骨密度变化规律相似，50岁以后骨量丢失均显示有加速趋势。

骨密度；年龄因素；体层摄影术，螺旋计算机；数据库；维吾尔族；汉族；成年人；女（雌）性；新疆[维吾尔自治区]

骨密度（bone mineral density, BMD）是反映骨质疏松症可测量的重要骨表型，它是单位面积或体积的骨矿物质含量，不仅反映骨量的变化，还可以预测骨质疏松性骨折的风险。BMD受多种因素的影响，其中遗传因素占60%~80%，因此同年龄段不同民族人群的BMD可能存在差异[1-3]。新疆地处中国西部，维吾尔族和汉族是主要民族，遗传背景、生活方式、饮食习惯等均不同。本文通过分析新疆地区维吾尔族和汉族成年女性BMD定量测量结果，探讨两种民族成年女性BMD的变化规律及特点，建立该地区两种民族女性腰椎BMD定量CT（QCT）参考数据库，分析其年龄对BMD的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象收集2005-09~2011-09在新疆医科大学第一附属医院进行体格检查的1145名成年女性，排除糖尿病、严重肝肾疾病、既往有骨折史者，共纳入937名健康成年女性，其中维吾尔族335名，汉族602名，年龄17~87岁。排除标准：①各种可能影响骨代谢的主要疾病，如内分泌异常、严重的肝肾疾病、糖尿病、胶原病、骨肿瘤或骨关节疾病等；②曾经发生过骨折及长期服用影响骨骼代谢药物，如钙剂、激素等。937名女性按照年龄共分为<20岁组、20~24岁组、25~29岁组、30~34岁组、35~39岁组、40~44岁组、45~49岁组、50~54岁组、55~59岁组、60~65岁组、>65岁组。1.2 仪器与测量方法

1.2.1 临床资料调查 ①研究对象个体因素：年龄、民族、职业、学历；②生活方式、饮食习惯等；③临床资料：身高、体重、体重指数、初潮年龄、生育哺乳史、骨折发生部位及次数等。

1.2.2 BMD QCT测量 QCT检查采用GE LightSpeed plus 16排多层螺旋CT机和QCT 3000骨密度分析系统。按照常规腰椎检查方法，将标准参考体模置于腰椎下方，在扫描定位像上，设置穿过L2~4椎体中央并平行于椎间隙的3条扫描线，扫描结束后，测量并记录各椎体中央松质骨的CT值和相应层面参考体模中4个不同药物浓度区域的CT值，将数据输入QCT 3000系统，自动得到BMD分析结果。

腰椎定位像及L2~4BMD扫描，总的辐射剂量平均低于60 μSv。对BMD值的测定有良好的质量控制，每次检查前均校正X线球管状态，并做CT值校正（以水膜为标准扫描），BMD测量操作由专门技术人员进行，操作规范，包括扫描条件、体位、体模的摆放、测量部位及范围确定等，减少人为因素引起的误差，将精确度误差严格控制在3%以下。选10名志愿者，对L2~4测定3次BMD值精确度误差分别为1.62%、1.75%和1.98%。

骨量累积丢失率：为不同年龄段的丢失骨量与峰值BMD的比值。

1.3 统计学方法采用SPSS 17.0软件，计量资料行正态性检验，并进行两样本间t检验。用8种回归模型拟合937名健康女性人群L2~4平均BMD随年龄的变化，并分别用回归模型拟合维吾尔族和汉族女性BMD与年龄的改变，找出最佳拟合模型的方程建立参考数据库，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 L2~4BMD年龄分布新疆地区维吾尔族和汉族成年女性L2~4峰值骨量均在35岁以前达到，维吾尔族女性峰值骨密度（peak bone density, PBD）在25~29岁，较汉族女性的30~34岁早，维吾尔族女性在20~24岁组的BMD和PBD非常接近，比同年龄段汉族女性BMD高（t=2.598, P<0.05）。至50岁后，维吾尔族和汉族女性都有骨丢失加速的趋势，其中以维吾尔族女性骨丢失加速明显。见图1、2。

图2 937名新疆地区维吾尔族和汉族成年女性各年龄段腰椎骨密度变化趋势

2.2 腰椎骨量丢失情况新疆地区维吾尔族和汉族成年女性40岁后腰椎BMD均随年龄增加而下降，50岁以后BMD下降明显，50~54岁和55~59岁年龄段维吾尔族女性BMD较峰值BMD下降了22.54%~31.34%，汉族女性BMD较峰值BMD下降了20.94%~28.49%，骨量累计丢失近1/3。55~59岁年龄段腰椎BMD下降趋缓，65岁后，BMD下降明显，其中以维吾尔族女性骨丢失加速更为明显。见图3。

2.3 腰椎BMD与年龄的关系分别采用回归模型并拟合新疆地区937名成年女性L2~4BMD随年龄的变化关系，以及335名维吾尔族、602名汉族女性L2~4BMD随年龄的变化，结果显示8种回归模型差异均有统计学意义（P<0.001），均以Cubic（3次模型）决定系数（R2）最高，L2~4分别为0.626（全部成年女性）、0.613（维吾尔族）、0.593（汉族）。3次模型的回归方程表示为：BMD=b0+b1*age+b2*age2+b3*age3。维吾尔族和汉族成年女性腰椎BMD随年龄变化的回归曲线见图4~6。由图4~6可见，全部女性L2~4BMD在20~40岁达到骨峰值，维吾尔族成年女性在20~30岁BMD较高，达峰年龄较汉族略提前，在PBD之后两种民族BMD均呈现逐渐下降趋势，50~60岁年龄段BMD下降幅度（曲线斜率）明显，维吾尔族和汉族老年女性在75~85岁以后拟合曲线尾部上翘。

图3 新疆地区维吾尔族和汉族中老年女性腰椎骨量累积丢失率变化趋势

图4 新疆地区937名成年女性腰椎BMD随年龄变化的散点图和3次回归曲线。回归方程为：L2~4BMD=－10.125+14.872*age－0.342age2+0.002*age3

图5 新疆地区335名维吾尔族成年女性腰椎BMD随年龄变化的散点图和3次回归曲线。回归方程为L2~4BMD=－29.238+16.970*age－0.402*age2+0.003*age3

图6 新疆地区602名汉族成年女性腰椎BMD随年龄变化的散点图和3次回归曲线。回归方程为：L2~4BMD=－13.273+14.731*age－0.333*age2+0.002*age3

3 讨论

PBD是人骨质生长期获得的最大骨矿物质含量，其数值可以预测中老年时期骨质丢失程度以及骨质疏松症的发病率。本研究显示新疆地区维吾尔族和汉族成年女性L2~4PBD均在35岁以前达到，维吾尔族女性达PBD较汉族女性略早，汉族BMD达峰年龄段在30~34岁组，与国内相关报道相似[4-6]。国内报道年龄分组跨度较大，多数以10岁为1个年龄组，汉族达PBD在30~39岁，少数民族相关报道较少，故无法比较。维吾尔族女性达PBD年龄早，可能与遗传及种族差异有关，遗传背景不同所致不同人种间的骨骼生长、发育、PBD的达到与维持均有其各自的特点，相关研究显示PBD遗传力度大于50%[1]。

本研究中维吾尔族女性PBD在25~29岁，而20~24岁组的BMD和PBD非常接近，究其原因发现维吾尔族女性多数在这个年龄段处于生育期、哺乳期，尤其多数维吾尔族女性常为2次或多次妊娠，其年龄区间常在PBD年龄段及其前后，而妊娠期和哺乳均会伴有骨量减少及骨钙丢失[7,8]，因此维吾尔族女性相对于汉族女性在育龄期间可能更需补充钙的摄入。

尽管新疆地区维吾尔族和汉族成年女性BMD达峰年龄段不同，但达峰后椎体BMD均随增龄而减低的趋势与多数研究一致[9]，50岁以后，维吾尔族和汉族女性骨量丢失加速，在50~54岁和55~59岁，汉族女性BMD较峰值PBD下降了20.94%~28.49%，维吾尔族女性BMD较PBD下降了22.54%~31.34%，骨量累计丢失近1/3。55~59岁年龄段腰椎BMD有下降趋缓，尤其65岁后，BMD下降显著，提示由于女性绝经后雌激素水平下降，从而影响骨矿含量吸收及代谢[10,11]，由于绝经所致的骨质疏松，常以松质骨密度减低为主，因此绝经后女性是骨质疏松的好发人群，同时也是骨质疏松防治的重点。维吾尔族女性65岁后的骨丢失加速明显，可能与文化、饮食、教育等因素有关，汉族中老年人保健意识普遍较强，多数注意饮食、运动等，因此针对不同人群进行预防骨质疏松的宣教也有一定的意义。

本研究中分别建立了维吾尔族和汉族成年女性应用QCT测量BMD 参考数据库，采用8种回归模型拟合，均发现3次回归模型拟合曲线的决定系数最大，最能反映女性BMD随年龄的变化趋势，而且腰椎BMD随年龄变化的散点图和3次回归曲线能较为直观地显示出这种变化趋势。此外，3次回归曲线在两民族老年女性（75~85岁）拟合曲线尾部上翘，与双能X线所得曲线类似。由于QCT检查利用CT断层解剖定位的特点，能在三维立体空间上区分松质骨和皮质骨，选择性测量松质骨并排除了皮质骨的增生硬化和邻近组织钙化对测量的影响，因此这种拟合曲线尾部上翘，推测可能与骨小梁压缩，但尚未引起椎体形态明显改变时对BMD测量数据准确性的干扰，也可能与终板炎影响邻近松质骨测量引起的BMD假性增高有关。由于本研究中20岁以下的样本量相对较少，故回归方程适用于20岁以上人群。

目前，国内关于不同地区正常人群的BMD测量工作，主要以双能X线为主，对于运用QCT测量BMD的研究相对较少。此外，由于不同地区地理环境和遗传背景差异较大，所测量的正常值可能只作为本地区正常参考值，因此建立新疆地区成年女性BMD参考数据库具有现实意义。同时，本研究选用腰椎作为测量BMD的部位，是因为腰椎富含松质骨，是承载负荷的重要部位，松质骨代谢活跃，能够较好地反映骨量变化，又是骨质疏松最早、最常见的累及部位之一。在临床工作中常见到腰椎伴骨质疏松性骨折的患者，由于骨量减低、骨质疏松能导致椎体变形，加速脊柱退变，相关研究认为骨量异常也是椎间盘突出和诱发骨折的危险因素[12,13]。因此，有必要在腰椎CT检查的同时测量BMD，做到一站式检查，综合评价腰椎椎体骨量及椎间盘的情况。

总之，本研究通过对新疆地区维吾尔族和汉族女性各年龄组腰椎BMD定量测量与分析，结合回归模型拟合成年女性腰椎BMD随年龄变化的曲线，找出最佳拟合模型方程并建立参考数据库，初步探索两民族成年女性腰椎BMD随年龄增长而变化的规律、特征和差异，为新疆两民族女性BMD、骨质疏松相关研究提供了定量CT基础数据。

[1] Obermayer-Pietsch B. Genetics of osteoporosis. Wien Med Wochenschr, 2006, 156(5-6): 162-167.

[2] Mitchell BD, Yerges-Armstrong LM. The genetics of bone loss: challenges and prospects. J Clin Endocrinol Metab, 2011, 96(5): 1258-1268.

[3] 赵圆, 李晖, 刘文亚, 等. 新疆汉族、维吾尔族正常男性人群定量CT骨密度的差异性. 中国医学影像学杂志, 2011, 19(12): 899-902.

[4] 周薇, 毛旭东, 徐伟民, 等. 上海市区女性峰值骨密度的探讨. 中华医药杂志, 2007, 7(4): 302-304.

[5] 区品中, 邓力平, 沈怀亮, 等. 广州地区骨量峰值的调查研究. 中国骨质疏松杂志, 2002, 8(1): 78-81.

[6] 李白艳, 贾文霄, 张鹏, 等. 乌鲁木齐市汉族、维吾尔族正常人群骨密度DXA测量. 中国骨质疏松杂志, 2008, 14(7): 486-491.

[7] Lenora J, Lekamwasam S, Karlsson KM. Effects of multiparity and prolonged breast-feeding on maternal bone mineral density: a community-based cross-sectional study. BMC Womens Health, 2009, 7(9): 19.

[8] Iwamoto J, Sato Y, Uzawa M, et al. Five-year follow-up of a woman with pregnancy and lactation-associated osteoporosis and vertebral fractures. Ther Clin Risk Manag, 2012, 8: 195-199.

[9] 伍贤平, 廖二元, 刘忠厚. 不同国家和地区各种族人群骨密度参考值及其相互比较. 中国骨质疏松杂志, 2007, 13(1): 1-21, 36.

[10] Schnatz PF, Marakovits KA, O'sullivan DM, et al. Response to an adequate dietary intake of vitamin D-3 modulates the effect of estrogen therapy on bone density. J Womens Health (Larchmt), 2012, 21(8): 858-864.

[11] Gallet M, Saïdi S, Haÿ E, et al. Repression of osteoblast maturation by ER-α accounts for bone loss induced by estrogen defciency. PLoS One, 2013, 8(1): e54837.

[12] 崔伟, 阮学广, 王慧明, 等. 老年骨质疏松症与腰椎间盘突出症的相关性研究. 放射学实践, 2012, 27(4): 444-446.

[13] Papadakis M, Papadokostakis G, Stergiopoulos K, et al. Lumbar lordosis in osteoporosis and in osteoarthritis. Eur Spine J, 2009, 18(5): 608-613.

（本文编辑冯婕）

Bone Mineral Density of Lumbar Vertebra in Adult Females of the Uygur and Han Nationalities in Xinjiang: A Quantitative CT Study Combined with Regression Model

PurposeTo measure bone mineral density (BMD) of lumbar vertebra in adult females of the Uygur and Han nationalities for an understanding of BMD status in Xinjiang area, to establish BMD reference data of lumbar vertebra based on a quantitative CT (QCT) study, and to explore the change of BMD with age in different nationalities.Materials and MethodsA total of 935 healthy women aged 17-87 years of Han and Uygur nationalities in Xinjiang area underwent CT scan for BMD of lumbar vertebra by 16-slice spiral CT and QCT 3000 System. BMD of lumbar vertebra with age-related changes was fitted in the whole healthy women population by 8 kinds of regression models for the best model equations. The mean BMD values were expressed as mean and standard deviation (SD) according to different nationality and age (population was grouped according to 5-year gap).ResultsA cubic regression model was better fitted with age-related changes as compared with the other regression models, and the coeffcients of determination (R2) of ftting curve were 0.593-0.626 (P<0.001). The peak of BMD of lumbar vertebra appeared earlier in Uygur females (25-29 years old) than that in Han females (30-34 years old). The BMD declined gradually with age, and it showed a sharp decrease after 50 years old, In particular, it dropped sharply in Uygur females after they became 65 years old.ConclusionThe QCT reference database of BMD of lumbar vertebra in females of Uygur and Han nationalities in Xinjiang area suggests that BMD of female adults in both nationalities has similar change and both show a sharp decline after 50 years old.

Bone density; Age factors; Tomography, spiral computed; Database; Uygur Nationality; Han Nationality; Adult; Female; Xinjiang

新疆医科大学第一附属医院影像中心新疆乌鲁木齐 830054

刘文亚

Imaging Center, First Affliated Hospital, Xinjiang Medical University, Urumqi 830054, China

Address Correspondence to: LIU Wenya

E-mail: wenyaliu2002@163.com

新疆维吾尔自治区自然基金项目（2014211C030）。

R33；R814.42

2014-02-09

修回日期：2014-07-20

中国医学影像学杂志

2014年第22卷第8期：613-616