人体测量学参数与定量CT QCT腹部脂肪分析测量 腹部脂肪的相关性与预测误差+
成都华西华科研究所分析人体测量学参数与定量CT QCT腹部脂肪分析测量 腹部脂肪的相关性与预测误差+
[摘要]目的通过比较人体测量学方法与定量cr(Qcr)方法,探讨人体测量方法与qct(QCT腹部脂肪分析)测量腹内脂肪的相关性及预测 误差。方法测量568名中国成人(男234人,女334人)身高、体质量、腰围、臀围,并进行腰椎CT扫描。采用QCT 软件的体质成分测量功能定量测量腹部脂肪分布,测得丁12丄1丄2丄3丄4丄5椎体下缘水平及脐层面的腹内脂肪面积(¥?八)和 总脂肪面积(TFA),计算出皮下脂肪面积(SFA)、总腹内脂肪体积(TVFV)、总皮下脂肪体积(TSFV)、总脂肪体积。采用线性回 归分析体质量指数(BMI)、腰围、臀围和腰臀比同VFA的相关性,用标准估计误差(SEE)预测VFA同实际脂肪面积的误差值。 结果腰围与不同解剖位置的VFA相关性均优于臀围、BMI和腰臀比,其相关系数记分别为0.48〜0. 64(男)、0. 53〜0.66 (女),P〈0. 01。腰围预测VFA同实际脂肪面积的SEE分别为25. 36〜31. 57 cm2 (男),23. 64〜25. 31cm2 (女)。达均值为 23. 13%〜27. 78%(男),5. 44%〜36. 03%(女)。结论人体测量学参数预测VFA的SEE较显著,而QC丁可以更精确地测量 VFA,具有临床应用潜力。
[关键词]人体测量学;复部脂肪;定量计算机断层扫描
腹部脂肪测量中人体测量指标与定量CT的相关性及预测误差
3;[目的]探讨定量CT(QCT)测量人体体表指标和腹部内脏脂肪的相关性和标准估计误差。方法测量北京的身高、体重、体重。AIST周长(WC),
中国成年人568例(男234例,女334例)臀围(HC)。应用QCT扫描数据,通过MQueQ-QCT软件的组织组成模块定量测量腹部脂肪组织。在T12、L1、L2、L3、L4、L5椎体和脐部下切片测量总脂肪面积(TFA)和内脏脂肪面积(VFA)。根据测量结果计算皮下脂肪面积(SFA)、总腹部脂肪体积、总内脏脂肪体积(TVFV)和总皮下脂肪体积(TSFV)。BMI,WC,HC,WHR和VFA之间的相关性进行了评估。计算了QCT预测VFA时BMI、WC、HC、WHR的标准估计误差(见)。结果不同解剖部位WC与VFA的相关性优于BMI、HC和WHR,相关系数R2为0。48—0。男性64例,女性0例。53—0。女性66人
p〈0〉。01。WC在QCT测得的VFA中的预测值为25。36—31。57厘米2(男性),23。64—25。31厘米2(Fe男性),或23.13% - 27.78%(男性),25。44%—36。03(女性)。结论活体参数在VFA预测中的标准估计误差是显著的,QCT是一种更准确的VFA测量方法,具有潜在的临床应用价值。
应用。
[关键词]人体测量;内脏脂肪;定量计算机断层扫描
近年来随着生活水平的提高,肥胖问题越来越受到人们的 关注与重视。大量临床和流行病学研究证实肥胖正变成一个 严重的社会公共卫生问题,其同多种代谢相关疾病存在关联, 例如高血压,糖尿病,血脂异常,以及心血管疾病等[—3]。肥胖 分为多种类型,其中腹型肥胖即内脏型肥胖,已经作为代谢综 合征一个独立组成部分,腹内脂肪的异常积累会增加心血管疾 病的患病率[—5]。因而腹部脂肪精确测量能够实现更精准全面 的评估和预测各种心血管疾病事件。目前临床工作中采用人 体测量学方法来预测腹部脂肪,例如体质量指数(BMI )、腰围、
臀围或者腰臀比。指标简易经济,而腰围被认为是优于BMI 和腰臀比的指标[]。但是这些方法只能间接反映腹内脂肪,对 于真实脂肪的评价缺乏准确性。由于脂肪自身的低衰减、易在
图像上识别的特征,使得定量CT(quanitaivecomputedtomo- graphy,QCT)能够测量出横断面图像上腹内脂肪面积(visceral fatarea,VFA)和皮下脂肪面积(subcutaneous fatarea,SFA)。 但是考虑到辐射剂量、精确性和经济性等问题,许多研究者建 议使用单一横截面脂肪面积来代表总腹内脂肪[7]。Kobayashi 等[8]认为男女脐层面均能够很好地代表腹内脂肪,而另有研究
*
也指出L2/L3间隙腹内脂肪面积能更好地预测腹内总脂 肪[9]。本研究采用单一横截面积预测总腹内脂肪,进而探讨人 体测量学方法与QCT测得VF八的相关性,来观察前者是否 能较好地预测腹内脂肪含量。
1资料与方法
[4] _般资料选取2014年6月至2015年10月于北京积 水潭医院参与骨科退行性疾病的病因学研究项目募集者568 名,均为健康成人,年龄21〜73岁,其中,男234名,女334名, 作为研究观察内容,需进行腰椎CT扫描。这些募集者均排除 了已知的糖尿病,可能的库欣综合征,服用大量类固醇激素。 本研究在北京积水潭医院完成,经该院伦理委员会批准,所有 募集者在参与前均已签署知情同意书。只是对这些募集者的 腰椎CT图像数据进行分析。
[5] 方法
1.2.1人体测量学通过问卷调查的方式获得参与者的年 龄、籍贯、既往史,所有参与者均在身着内衣和赤足的情况下, 测量身高、体质量、腰围和臀围。4种不同的测量指标如下:按 体质量(kg)/身高(m2)计算体质量指数(BMI)、腰围(cm)选取 脐平面、臀围(cm)选取在耻骨联合与臀肌突出的广泛层面、腰 臀比即腰围(cm)/臀围(cm)。
1.2.2腹部脂肪的CT扫描CT扫描设备采用Toshiba Aq- uilion 80排CT。采用美国Mindways公司5样本固体QCT 体模。QCT测量前均用QA进行常规校准。扫描技术参数为 120 kV、125 mAs,像素 0.78 mm2,扫描视野(SFOV) 500 mm, 床高120 cm,螺距0. 8 mm,矩阵512X512。受检者仰卧于检 查床,QCT体模垫于腰部下方,双手抱头,扫描范围从T12椎 体上缘螺旋扫描(层厚1.00 mm,层间距1.0 mm)至S1椎体下 缘水平。
2. QCT脂肪测量将获得的CT图像数据传输至Mind- ways公司的QCT骨密度测量分析软件(QCT PRO)工作站。 采用该公司QCT骨密度测量中体脂分析软件测量脂肪面积, 以椎间隙为解剖标志,以下解剖区域为测量位置(图1):(1) T12椎体下缘水平层面;(2)L1椎体下缘水平层面;(3)L2椎 体下缘水平层面;4) L3椎体下缘水平层面;(5)脐水平层面;
186.0 L4椎体下缘水平层面;(7)L5椎体下缘水平层面:分别获 得每个层面的VF八和总脂肪面积(total fatarea,TFA), SFA = TFA—VFA。D1 代表丁12/L1 到 L1/L2 之间的距离; C2代表L1/L2到L2/L3之间的距离;D3即L2/L3到L3/L4 之间的距离;D4即L3/L4到L4/L5之间的距离;D5即L4/ L5到L5/S1之间的距离。腹部总脂肪体积(TTFV)= TFAl1/L2 XD1 + TFAl2/L3 X D2 + TFAl3/L4 X D3 + TFAl4/L5 X D4 +TFAL5/S1 X D5 ;总腹部内脏脂肪体积(total visceral fat volume,TVFV) =VFAl1,l2 XD1 +VFAl2/l3 XD2 +VFAl3/l4 X D3 +VFAM/l5 XD4 +VFAl5/s1 XD5 ;腹部皮下脂肪总体积(total subcutaneous fat area, TSFV) =TTFV—TVFV。 所有测量 操作均由1名有经验的放射科医生完成,以往研究已经说明该 测量方法有着良好的重复性[10],横断面的体脂组成成分见 图2。
1.3统计学处理采用SPSS 20.0软件进行统计学分析。正 态分布计量资料以王表示,组间比较采用独立样本r检验; 用线性回归分析BMI、腰围、臀围和腰臀比同VFA的相关性,
标准估计误差(standard estimate error,来得出预测腹内 脂肪面积同实际脂肪面积的误差大小。此外,也对所有个体的 人体测量值和每个解剖位置层面的VFA与TVFV间进行线
性回归分析。以_P<0. 01为差异有统计学意义。
2结 果
2.1人群男女基本资料比较本研究中纳入对象平均年龄
(2.87±11. 00)岁,身高(1. 65 ±0. 08) m,体质量(68.01 土 12.69)kg,腰围(85.65 ± 10.55) cm,臀围(98.89 ± 6.64)cm,腰 臀比(0.86±0.07),BMI(24.93±3.52)kg/m2,男性与女性一 般情况见表1。在男性和女性中从L5/S1至L1/L2 VFA均逐 渐增大,L1/L2至丁12/L1 VFA呈下降趋势,TVFV男性明显 多于女性,而TSFV则相反。
图1 CT图像矢状位与冠状位椎体上的不同解剖
位置下测量标识
蓝色区域:脂肪组织;黄色区域:肌肉软组织;点状绿色套锁外:皮 下脂肪;点状绿色套锁内:腹内脂肪;绿色和紫色区域:椎体及附件。
图2 横断面的体脂组成成分
表1 人群男女基本资料比较(玉±5)
项目 |
男(n=234) |
女(n=334) |
P |
年龄(岁) |
42 68±10. 60 |
4299±1129 |
0.738 |
身高(m) |
1 72±0. 06 |
160±006 |
<0.01 |
体质量(kg) |
77 10±11.10 |
6164±945 |
<0.01 |
BMI(kg/m2) |
26 07±3 14 |
2413±355 |
<0.01 |
腰臀比 |
0 91±0.06 |
084±006 |
<0.01 |
腰围(cm) |
91.24±8.64 |
8171±999 |
<0.01 |
臀围(cm) |
100.75±5.81 |
9759±688 |
<0.01 |
脐层面VFA(cm3) |
127.25±47.75 |
9687±3977 |
<0.01 |
T12/L1 VFA(cm3) |
170. 36±71 80 |
9820±5933 |
<0.01 |
L1/L2 VFA(cm3) |
179. 59±71 80 |
11106±5956 |
<0.01 |
L2/L3 VFA(cm3) |
170. 50+65. 66 |
11113±5687 |
<0.01 |
L3/L4 VFA(cm3) |
141. 43±55.16 |
10283±4762 |
<0.01 |
L4/L5 VFA(cm3) |
119. 53+41. 88 |
9718±3848 |
<0.01 |
L5/S1 VFA(cm3) |
104.71+35.03 |
9285±3446 |
<0.01 |
TVFV(cm3) |
2 505. 21 + 999. 84 |
167969±73099 |
<0.01 |
TSFVCcm3) |
2 330. 74±1 049.11 |
2 648. 96±1 004 59 <0.01 |
|
TTFVCcm3) |
4 835. 95 ±1 833.40 |
4 328. 65 ±1 579.63 <0.01 |
86
表2 男性中不同解剖位置腹内脂肪面积与人体测量值的相关性和SEE
人体测量 |
脐层面 |
T12/L1 |
L1/L2 |
L2/L3 |
L3/L4 |
L4/L5 |
L5/S1 |
|||||||
指标 |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
腰围 |
0. 57* |
31 57* |
0. 60* |
47. 32* |
0. 63* |
43. 96* |
0. 64* |
39 44* |
0 57* |
36 26* |
0 57* |
27. 60* |
0. 48* |
25. 36* |
BMI |
0. 47* |
34. 75* |
0. 55* |
50. 29* |
0 56* |
47. 68* |
0. 55* |
44 17* |
0 44* |
41 52* |
0. 43* |
31 64* |
0. 33* |
28. 72* |
臀围 |
0. 25* |
41 49* |
0. 30* |
62. 76* |
0. 30* |
60. 11* |
0. 29* |
55. 45* |
0 22* |
48 87* |
0. 23* |
36. 74* |
0. 22* |
31 07* |
腰臀比 |
0. 42* |
36. 42* |
0. 41* |
57. 44* |
0. 44* |
53. 84* |
0. 47* |
47. 95* |
0 46* |
40 47* |
0. 44* |
31 39* |
0. 35* |
28. 38* |
* P<0. 01。 |
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表3 |
女性中不同解剖位置内脏腹内脂肪面积与人体测量值的相关性和SEE |
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|||||||||
人体测量 |
脐层面 |
T12/L1 |
L1/L2 |
L2/L3 |
L3/L4 |
L4/L5 |
L5/S1 |
|||||||
指标 |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
R2 |
SEE |
腰围 |
0. 60* |
25. 31* |
0. 65* |
35. 38* |
0. 66* |
34. 61* |
0. 64* |
34 07* |
0 63* |
29 09* |
0 59* |
24. 72* |
0. 53* |
23. 64* |
BMI |
0. 45* |
29. 47* |
0 52* |
41 04* |
0. 53* |
41 09* |
0. 50* |
40 13* |
0 49* |
34 11* |
0. 44* |
28. 82* |
0. 33* |
28. 30* |
臀围 |
0 44* |
29. 83* |
0 50* |
42. 03* |
0. 50* |
42. 26* |
0. 47* |
41 35* |
0 47* |
34 86* |
0. 44* |
28. 81* |
0. 38* |
27. 13* |
腰臀比 |
0 40* |
30. 82* |
0. 41* |
45. 57* |
0. 44* |
44. 75* |
0. 43* |
42 96* |
0 42* |
36 41* |
0 39* |
30 16* |
0. 36* |
27. 54* |
* :P<0. 01。 |
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表4 |
在男女中不同解剖位置下VFA与人体测量值同TVFV的相关性 |
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||||||||
项目 |
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|
VFA |
|
|
|
|
腰围 |
臀围 |
腰臀比 |
BMI |
|
T12/L1 |
L1/L2 |
L2/L3 |
L3/L4 |
L4/L5 L5/S1 |
脐层面 |
||||||||
TVFV(男) |
|
0 715* |
0 790* |
0. 858* |
0 833* |
0 822 |
* 0 738 |
* |
0. 803* |
0. 565* |
0. 248* |
0 422* |
0. 473* |
|
TVFV(女) |
|
0 820* |
0 914* |
0. 952* |
0. 951* |
0 921 |
* 0 835 |
* |
0 913* |
0. 643* |
0. 485* |
0 421* |
0. 495* |
* :P<0. 01。
2.2各人体测量值与不同解剖位置层面VFA的相关性及 例如腰围、臀围、腰臀比和BMI等,其中,BMI广泛用于描述诊 SEE在男性和女性中腰围与不同解剖位置下的VFA的相 断肥胖,根据世界卫生组织标准:BMI>25kg/m2视为超重, 关性均优于臀围、腰臀比及BMI,其相关系数只2值分别为男 BMI>30kg/m2为肥胖。然而BMI并不能够很好区分个体质
性0 48〜0. 64(表2),女性:0. 53〜0. 66(表3),所有P< 量偏瘦及肥胖个体的质量,同时也难以区分皮下脂肪与腹内脂
[6] 01。在男性和女性的腰围中,预测VFA同实际脂肪面积的 肪。腰围能够同时反映皮下脂肪组织含量和腹内脂肪组织含 SEE分别为男性:25. 36〜31. 57 cm2 (表2),女性:23. 64〜 量,而臀围被认为可反映皮下脂肪组织含量,而腰臀比同QCT
25. 31cm2 (表3 )。达均值的23. 13%■〜27. 78% (男性), 所测得VFA/SFA比值有着一定的相关性,但是Ashwell 25.44%~36.03%(女性)。 等[14]指出内脏脂肪组织/皮下脂肪组织(VAT/SAT)比值和肥
2.3在两性中人体测量值和不同解剖位置层面的VFA与 胖机制的相关性尚无确凿证据存在。而大量研究发现,将腰围
TVFV相关性比较在两性中腰围、臀围、腰臀比、BMI同 作为代谢综合征人群的腹内脂肪预测指标较可靠[6]。
TVFV均有相关性,而且腰围同TVFV相关性最好只2 = 0. 565 本研究结果显示,腰围在预测VFA方面优于BMI、腰臀
(男),只2 =0. 643 (女)。在男性中不同层面的VFA与TVFV 比和臀围,与上述结论较吻合。但是当笔者用腰围预测腹内脂
的均有较高的相关性CR2:0. 715〜0. 858),女性中也具有较高 肪含量与QCT测得真实腹内脂肪含量进行比较,发现在脐层 的相关性(只2 :. 820〜0. 952),所有P<0. 01,见表4。 面男性和女性中误差值分别为24. 81%、26. 13%,而L2/L3层
3讨 论 面男女性腰围预测面积同实际面积的误差也达到23. 13%,
目前,肥胖已成为高血压、高脂血症、糖尿病等疾病的独立 30. 66%。上文结果提示,L2/3腹内脂肪面积可以较好地评估 危险因素,而腹部脂肪的异常堆积不仅是心血管疾病重要的危 总腹内脂肪含量。总体来看,腰围预测不同解剖位置腹内脂肪
险因素,还会增加胰岛素抵抗和其他代谢性疾病的发生 含量同实际值在男性和女性中误差分别为23. 13%〜27. 78%, 率[3,’11]。这与腹部脂肪的自身代谢密切相关,首先随着腹型 25.44%〜36.03%。可见在临床中仅依靠腰围来评估腹内脂
肥胖的形成,脂肪细胞脂肪水解能力增强,大量游离脂肪酸由 肪存在较大误差。且会造成内脏型肥胖的误诊或漏诊。
门静脉系统汇入肝脏,形成胰岛素抵抗,另一方面腹内脂肪组 随着内脏型肥胖越来越被认为是代谢疾病的独立高危因
织本身也能释放激素,例如脂联素、炎性因子等,进一步引起上 素[11],对于肥胖的精确诊断显得尤为重要。虽然人体测量学
述代谢性疾病[12—13]。所以,预测腹型肥胖和是否有腹部脂肪 指标例如腰围等能够简单易行地预测内脏型肥胖,但这些指标
的异常堆积,在防治以上代谢相关疾病中具有重要作用。 同真实VFA存在较大误差,无法实现精确诊断。目前,MRI
目前,临床工作中更多的是采用简易的人体测量学方法, 和CT均能在既定的解剖位置下较好地描绘出皮下脂肪和腹内脂肪分布[15],然而MRI测量腹内脂肪时存在以下不足:腹 内脂肪与肠管及肌肉相邻,且受肠腔内容物移动影响,易引起 部分容积效应,且扫描时间长,而QCT测量腹腔腹内脂肪不 易受腹部肠腔内容物的影响,且能够直接测量腹内脂肪,但 QCT受到辐射剂量的限制,为了降低辐射剂量,更多研究者选 取单一横截面积图像来代替总腹内脂肪。在本次试验中所体 现任意层面VF八同TVFV都有着很好地相关性,在男性中 VF八与TVFV相关系数记为0. 715〜0.858,在女性中记为
[7] 820〜0.952,其中对于L2/L3椎间隙下测得VF八同TVFV 相关性在两性均是最好。在表1中看出腹内脂肪更多是积累 于上腹部即L1/L2到L3/L4的区域,而该区域内大网膜和肠 系膜的腹内脂肪细胞相较于腹膜后的脂肪细胞更加活跃,会释 放更多的游离脂肪酸导致脂质代谢紊乱,那么相较于下腹部, 上腹部的腹内脂肪组织同代谢紊乱更加密切[16],这也与本实 验的结果符合。Shen等「17]研究中也指出,在男性中高于肚脐 层面10 cm和在女性中高于肚脐层面5 cm的位置VAT与 TVFV有着很好的相关性,与本研究中L2/L3椎间隙位置相 仿,但每次测量过程中精确至脐平面上多少距离是困难的,而 用每个椎间隙下缘的层面当做测量标识,既能保证精确,也能 缩短测量时间。本研究不足之处在于未能纳入上述提及代谢 性疾病的危险因素指标,故在以后研究中,笔者会结合这些因 素指标,确定是否在上述的L2/L3椎间隙下测得VFA能够评 估与腹型肥胖相关疾病的发生风险。
综上所述,本研究发现腰围较BMI、腰臀比和臀围能更好 地预测腹内脂肪,但存在较大误差。而QCT能够准确定位、 精确定量腹部任意一层面的VFA,而且这些层面的VF八同 TVFV的相关性均明显优于人体测量学指标。所以,建议临 床工作中在确定腰围的基础之上,结合QCT的方法对腹部脂 肪达到更加精细化的评价,而为了降低CT辐射剂量,建议对 L2/L3椎间隙的水平层面扫描即可。
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