Correlation between Bone Density at Different Hip Positions with Muscle Parameters and Physical Performance in Middle-aged and Elderly People in Kunming Area
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摘要:
目的 探讨昆明地区中老年人群髋部不同位置骨密度（BMD）与肌肉参数及躯体功能的相关性。 方法 2021年5月至 2022 年4月于云南省第一人民医院放射科招募中老年志愿者531人，所有志愿者均进行5次坐立实验（FTSST）及髋部定量CT（QCT）检查。使用 QCT PRO工作站测量全髋（TH）、股骨颈（FN）、转子间（IT）BMD。用 OsiriX软件测量髋部臀大肌、臀中小肌和大腿中段肌肉密度及面积。根据FTSST时间≥12 s或 < 12 s将男、女志愿者各分为阳性组和阴性组，分析组间髋部BMD的差异；以 10 岁为 1 个年龄层，将男、女志愿者各分为 3 组（ 50～59 岁，60～69 岁，70 岁及以上），分析不同年龄、性别分层中髋部各部位BMD与肌肉参数的相关性，控制年龄、体重指数（BMI），再对以上指标进行偏相关分析。 结果 女性FTSST阳性组髋部各部位BMD较阴性组低（P < 0.001），男性FTSST阳性组与阴性组髋部各部位BMD差异无统计学意义（ P > 0.05）。校正年龄及BMI后，男性50～59岁及60～69岁年龄组中，FN BMD与臀中小肌密度呈正相关（ P < 0.05），70岁及以上年龄组TH BMD、FN BMD及IT BMD均与臀中小肌密度呈较强的正相关（ P < 0.05）；女性志愿者50～59岁、60～69岁年龄组髋部BMD与肌肉密度相关性较弱，70岁及以上年龄组各部位BMD与髋部肌肉密度均无关（ P > 0.05）；男性50～59岁年龄组TH BMD、FN BMD与臀中小肌面积呈负相关（ P < 0.05）；女性70岁及以上年龄组TH BMD、IT BMD与臀大肌面积呈明显负相关（ P < 0.05） 。 结论 女性FTSST阳性组髋部各部位BMD较阴性组更低；臀中小肌肌肉密度一定程度上能够作为昆明地区中老年男性股骨颈骨强度的预测指标。 Abstract:Objective To investigate the correlation between bone mineral density（BMD） at different hip positions with muscle parameters and physical performance in middle-aged and elderly people in Kunming area. Methods 531 middle-aged and elderly volunteers were recruited from the Radiology Department of the First People's Hospital of Yunnan Province from May 2021 to April 2022. All study subjects completed the five-times-sit-to-stand test（FTSST） and hip quantitative CT （QCT）examinations. Volunteers’ total hip（TH）, femoral neck（FN）, and intertrochanteric（IT） BMD were measured by using QCT PRO workstation and using OsiriX software to measure the area and density of their gluteus maximus muscle, gluteus medius, and minimus muscle and midthigh muscle. Divide male and female volunteers into positive and negative groups respectively based on FTSST time ≥ 12 seconds or < 12 seconds, and analyze the differences in hip BMD between the groups; Also divide male and female volunteers into three groups（50～59 years old, 60～69 years old, 70 years old and above） at the age of 10, and analyze the correlation between hip BMD and muscle parameters in different age and gender stratification. Control for age and BMI, and then perform partial correlation analysis on the above indicators. Results The BMD of the hip in the female FTSST positive group was lower than that in the negative group（P < 0.001）, while there was no statistically significant difference between the male groups（ P > 0.05）. After adjusting for age and BMI, among males, FN BMD was positively correlated with gluteus medius and minimus muscle density in the age groups of 50～59 and 60～69（ P < 0.05）, while TH BMD, FN BMD, and IT BMD were strongly positively correlated with gluteus medius and minimus muscle density in the age group over 70（ P < 0.05）. For females, the correlation between hip BMD and muscle density in the age groups of 50～59 and 60～69 was weak, while BMD in all parts of the hip was not correlated with muscle density in the age group over 70（ P > 0.05）. There was a negative correlation between TH BMD, FN BMD, and gluteus medius and minimus muscle area in the age group of 50～59 years old for males（ P < 0.05）, while there was a significant negative correlation between TH BMD, IT BMD, and gluteus maximus area in the age group of 70 years old and above for females（ P < 0.05）. Conclusion The BMD of various parts of the hip in the female FTSST positive group is lower than that in the negative group. The density of the gluteus medius and minimus muscle can to some extent serve as a predictive indicator of femoral neck bone strength in middle-aged and elderly men in Kunming area. -
Key words:
- Hip /
- Bone mineral density /
- Muscle density /
- Muscle area /
- Quantitative CT
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图 1 髋部骨密度BMD及肌肉参数测量
A：QCT Pro测量髋部BMD示意图；B：臀大肌Osirix软件测量示意图；C：臀中小肌Osirix软件测量示意图；D：大腿中段肌肉Osirix软件测量示意图。红色区域代表脂肪分割后的肌肉组织。
Figure 1. Measurement of hip bone density (BMD) and muscle parameters
表 1 研究人群一般资料特征（ $\bar x \pm s $）
Table 1. General data characteristics of the study population （ $\bar x \pm s $）
项目 总例数（n = 531） 男（n = 161） 女（n = 370） t P 年龄（岁） 59.65 ± 8.23 61.01 ± 8.34 59.06 ± 8.11 2.511 0.012* 身高（cm） 156.84 ± 7.73 164.10 ± 6.39 153.82 ± 5.92 18.201 < 0.001 * 体重（kg） 59.54 ± 9.07 65.03 ± 8.75 57.15 ± 8.12 10.029 < 0.001 * BMI （kg/cm2） 24.17 ± 3.06 24.13 ± 2.87 24.19 ± 3.14 − 0.207 0.836 FTSST时间（s） 9.13 ± 2.32 8.89 ± 2.42 9.23 ± 2.27 − 1.554 0.121 TH BMD （mg/cm3） 297.51 ± 54.85 296.82 ± 55.01 297.82 ± 54.85 − 0.193 0.847 FN BMD （mg/cm3） 342.52 ± 61.24 330.47 ± 61.23 347.77 ± 60.58 − 3.014 0.003* IT BMD （mg/cm3） 350.48 ± 67.47 350.66 ± 65.56 350.40 ± 68.38 0.040 0.968 臀大肌密度（HU） 41.44 ± 5.94 44.27 ± 5.39 40.22 ± 5.75 7.600 < 0.001 * 臀大肌面积（cm2） 39.56 ± 7.15 44.40 ± 7.38 37.46 ± 5.94 10.542 < 0.001 * 臀中小肌密度（HU） 46.24 ± 4.64 48.47 ± 4.28 45.26 ± 4.45 7.728 < 0.001 * 臀中小肌面积（cm2） 35.29 ± 6.94 42.32 ± 6.04 32.23 ± 4.74 18.830 < 0.001 * 大腿中段肌肉密度（HU） 49.95 ± 3.14 51.81 ± 2.75 49.14 ± 2.96 9.774 < 0.001 * 大腿中段肌肉面积（cm2） 88.84 ± 15.60 105.47 ± 13.30 81.60 ± 10.13 20.345 < 0.001 * *P <0.05。 
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表 2 不同FTSST时间组髋部BMD比较（ $\bar x \pm s $）
Table 2. Comparison of hip BMD in different FTSST time groups（ $\bar x \pm s $）
项目 TH BMD （mg/cm3） FN BMD （mg/cm3） IT BMD （mg/cm3） 男 FTSST阳性（n = 15） 287.81 ± 43.98 315.69 ± 64.60 338.81 ± 49.48 FTSST阴性（n = 146） 297.74 ± 56.07 331.99 ± 60.90 351.88 ± 67.01 t 0.664 0.982 0.734 P 0.507 0.328 0.464 女 FTSST阳性（n = 37） 259.14 ± 49.34 307.54 ± 61.83 305.00 ± 60.89 FTSST阴性（n = 333） 302.11 ± 53.80 352.24 ± 58.86 355.45 ± 67.37 t 4.646 4.360 4.360 P < 0.001 * < 0.001 * < 0.001 * *P <0.05。
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表 3 男性组髋部BMD与肌肉参数相关性分析及控制年龄、BMI后偏相关分析
Table 3. Correlation analysis and partial correlations analysis after control for age and BMI between hip BMD and muscle parameters in male groups
项目 TH BMD （mg/cm3） FN BMD （mg/cm3） IT BMD （mg/cm3） r r’ r r’ r r’ 50～59岁（n = 79） 臀大肌密度（HU） 0.13 0.17 0.17 0.21 0.15 0.18 臀大肌面积（cm2） 0.00 − 0.08 0.09 0.02 − 0.03 − 0.09 臀中小肌密度（HU） 0.19 0.20 0.22* 0.23* 0.16 0.16 臀中小肌面积（cm2） − 0.18 − 0.23* − 0.25* − 0.30** − 0.16 − 0.19 大腿中段肌肉密度（HU） 0.14 0.14 0.20 0.20 0.15 0.15 大腿中段肌肉面积（cm2） 0.02 − 0.09 0.08 − 0.01 0.01 − 0.07 60～69岁（n = 55） 臀大肌密度（HU） 0.05 0.16 0.07 0.16 0.07 0.17 臀大肌面积（cm2） 0.23 − 0.01 0.21 0.04 0.16 − 0.05 臀中小肌密度（HU） 0.27 0.24 0.31* 0.30* 0.28* 0.26 臀中小肌面积（cm2） 0.11 − 0.06 − 0.05 − 0.20 0.11 − 0.04 大腿中段肌肉密度（HU） − 0.01 0.07 0.02 0.08 0.04 0.11 大腿中段肌肉面积（cm2） 0.36** 0.15 0.34* 0.18 0.33* 0.14 ≥70岁（n = 27） 臀大肌密度（HU） 0.16 0.27 0.13 0.24 0.23 0.33 臀大肌面积（cm2） 0.27 0.13 0.25 0.14 0.26 0.16 臀中小肌密度（HU） 0.43* 0.49* 0.34 0.39* 0.48* 0.53** 臀中小肌面积（cm2） 0.29 0.17 0.19 0.08 0.30 0.21 大腿中段肌肉密度（HU） 0.31 0.37 0.24 0.29 0.37 0.43* 大腿中段肌肉面积（cm2） 0.35 0.23 0.33 0.23 0.35 0.26 r及r’分别表示校正年龄、BMI前后的相关系数。*P <0.05，**P <0.01。
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表 4 女性组髋部BMD与肌肉参数相关性分析及控制年龄、BMI后偏相关分析
Table 4. Correlation analysis and partial correlations analysis after control for age and BMI between hip BMD and muscle parameters in female groups
项目 TH BMD（mg/cm3） FN BMD（mg/cm3） IT BMD（mg/cm3） r r’ r r’ r r’ 50～59岁（n = 228） 臀大肌密度（HU） 0.11 0.17* 0.07 0.11 0.09 0.15* 臀大肌面积（cm2） 0.20** 0.05 0.13 0.01 0.14* − 0.00 臀中小肌密度（HU） 0.17* 0.21** 0.13 0.15* 0.14* 0.17* 臀中小肌面积（cm2） 0.13* 0.06 0.06 − 0.00 0.10 0.03 大腿中段肌肉密度（HU） 0.16* 0.18** 0.09 0.10 0.14* 0.16* 大腿中段肌肉面积（cm2） 0.27*** 0.13 0.17** 0.06 0.23*** 0.11 60～69岁（n = 99） 臀大肌密度（HU） − 0.10 0.02 − 0.13 − 0.05 − 0.11 0.02 臀大肌面积（cm2） 0.21* 0.00 0.15 0.00 0.22* − 0.00 臀中小肌密度（HU） 0.15 0.20* 0.13 0.17 0.10 0.15 臀中小肌面积（cm2） 0.03 − 0.09 − 0.04 − 0.12 0.03 − 0.09 大腿中段肌肉密度（HU） − 0.09 − 0.04 − 0.16 − 0.12 − 0.10 − 0.04 大腿中段肌肉面积（cm2） 0.12 − 0.11 0.04 − 0.14 0.16 − 0.07 ≥70岁（n = 43） 臀大肌密度（HU） 0.09 0.02 0.13 − 0.01 0.12 0.06 臀大肌面积（cm2） − 0.17 − 0.37* − 0.11 − 0.10 − 0.19 − 0.40* 臀中小肌密度（HU） 0.13 0.03 0.14 0.04 0.20 0.12 臀中小肌面积（cm2） − 0.05 − 0.17 − 0.23 − 0.23 0.03 − 0.09 大腿中段肌肉密度（HU） 0.18 0.08 0.18 0.05 0.20 0.11 大腿中段肌肉面积（cm2） − 0.11 − 0.25 − 0.15 − 0.18 − 0.14 − 0.29 r及r’分别表示校正年龄、BMI前后的相关系数。*P <0.05，**P <0.01，***P <0.001。
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