北京地区近10年骨质疏松症流行病学调查：一项单中心30 599例汉族人群双能X线吸收法骨密度检查结果分析

Epidemiological survey of osteoporosis in Beijing over the past decade: a single-center analysis of dual-energy X-ray absorptiometry scans from 30 599 individuals

摘要

目的 分析本中心DXA检查人群骨量分布及骨量的影响因素。 方法 收集2013年7月~2023年7月在本院行双能X线吸收法（DXA）骨密度检查的30 599例20岁以上汉族人群的骨密度结果，并收集其身高、体质量和性别等一般信息，使用R语言软件进行描述性和相关性统计学分析。 结果 本中心男性腰椎、股骨颈和全髋的骨量峰值分别为1.00±0.12 g/cm²、0.94±0.14 g/cm²、0.99±0.13 g/cm²，女性分别为0.99±0.12 g/cm²、0.79±0.11 g/cm²、0.88±0.11 g/cm²，男性显著高于女性（腰椎P=0.022，股骨颈P<0.001，全髋P<0.001）；成年男性和女性腰椎、股骨骨密度（BMD）值在达到峰值后随着年龄增长而降低；男性和女性各个部位BMD值与体质量指数（BMI）之间存在正向相关关系；2013~2014年男性和女性患者腰椎、髋部、股骨颈BMD值均为近10年最低值，2015~2023年男性和女性患者腰椎、髋部、股骨颈BMD值呈上升趋势。 结论 不同人群的BMD值存在差异。未来需要采用更精准的BMD检测技术，开展多中心有代表性人群的临床研究，以探索人群BMD值随人口统计学的变化特征。

Abstract

Objective To analyze bone mass distribution and the factors affecting bone mass in a general Chinese Han cohort undergoing physical examinations at our center. Methods We retrospectively collected the data of bone mineral density (BMD) measurements from 30 599 healthy Han Chinese adults (age≥20 years) who underwent dual-energy X-ray absorptiometry scans at our hospital from July, 2013 to July, 2023. Basic parameters including height, body weight, and gender were recorded, and descriptive statistics and correlation analyses were performed using R software. Results In this cohort, the male individuals had a mean peak BMD of 1.00±0.12 g/cm² in the lumbar vertebrae, 0.94±0.14 g/cm² in the femoral neck, and 0.99±0.13 g/cm² in the total hip, significantly higher than the values in the female individuals [0.99±0.12 g/cm² in the lumbar vertebrae (P=0.022), 0.79±0.11 g/cm² in the femoral neck (P<0.001), and 0.88±0.11 g/cm² in the total hip (P<0.001)]. In the overall cohort, the BMD values of the lumbar spine and femur decreased with age after reaching their peak levels. There was a positive correlation between BMD value and body mass index (BMI) in both male and female individuals. The 2013-2014 period recorded the lowest BMD values in the lumbar, hip, and femoral neck, which tended to increase steadily in the following years (2015-2023). Conclusion Our data suggest that the BMD values vary among different populations, and future multi-center studies using more accurate BMD detection technology are warranted to capture the variation patterns of BMD with demographic characteristics of specific populations.

Graphical abstract

关键词

骨密度 / 骨质疏松 / 双能X射线吸收 / 流行病学

Key words

bone mineral density / osteoporosis / dual-energy X-ray / epidemiology

骨质疏松症（OP）是一种以骨矿盐密度减低、骨的微结构破坏，进而导致脆性骨折发生的疾病^［1］。随着人口老龄化进程的加速，OP 的患病率明显上升，OP和骨质疏松性骨折已成为影响全球老年人群的健康问题^［2］。据既往研究报道，我国OP患病率估计为13%，截止至2035年，骨质疏松相关骨折人数预计可达483万人，每年产生约199.2亿元的医疗费用^［3］，严重影响患者的生活质量，增加了社会医疗经济负担^［4］

目前，美国已建立白人脊柱和股骨骨密度（BMD）参考数据库并逐步扩展完善^{［5， 6］}，世界卫生组织也建议通过参考美国白人女性骨密度参考曲线计算T值来诊断OP，但考虑不同种族的BMD值及据此估算的OP患病率存在差异^［7］，故针对特定种族建立BMD数据库和参照值，对提高不同地域精准诊断OP具有重大意义。我国OP生物样本库的建立尚处于起步阶段，存在质量参差、样本单一等问题。有研究调查北京地区人群的骨量情况发现，我国北京地区老年女性OP患病率较高、且有逐年上升的趋势，但这些研究主要基于数百至千例老年女性样本得出结论，且研究随访时间较短，多为2~5年，研究结论较局限难以进行大范围推广^［8-12］。因此，仍需进行长期、大样本、覆盖各年龄段人群的骨量情况调查研究。

有效筛选OP高危人群，进行早期干预并降低骨折发生风险，是临床关注的难点。已有研究发现年龄、性别、身高、体质量、体质量指数（BMI）等因素对骨量有影响^{［4， 13-17］}，但较少有研究综合纳入上述影响因子对骨量变化进行全面分析报道。基于此现状，本研究收集本中心近10年30 599例汉族人群BMD结果，观察本中心进行骨密度检查人群的原发性OP患病情况，为我国BMD数据库建立提供依据；同时收集人群性别、年龄、身高、体质量、BMI等信息并分析其对BMD的影响，以更好指导OP的临床防治。

1 资料和方法

1.1 研究对象

本研究为单中心横断面观察性研究，调查分析2013年7月~2023年7月于我院行骨密度检查人群骨密度测量结果，以及性别、年龄、身高、体质量、BMI等相关因素。

纳入标准：20岁以上汉族人群；所有患者均完成腰椎及髋部骨密度检查；签署知情同意书者。

排除标准：患有甲状旁腺疾病、血液系统疾病、结缔组织病、恶性肿瘤等影响骨代谢及影响钙吸收从而引发继发性骨质疏松症的疾病；问卷调查中6个月内曾使用影响骨代谢药物的患者；怀孕；脊柱畸形或脊柱有内固定患者；资料不完整者。

本研究通过了解放军总医院第四医学中心临床试验医学伦理委员会审查（伦理批号：2024KY030-KS001）。

1.2 方法

本研究为观察性研究，未设立对照组。活动实施前由研究者向受试者讲解活动方案，受试者同意并签署知情同意书。

1.2.1 资料收集

获得患者的一般人口学信息，包括性别、出生日期、身高、体质量、出生地。年龄为检查时间与出生日期的差值，保留1位小数。BMI计算公式为：BMI=体质量/身高²。根据我国发布的“肥胖症中国诊疗指南（2024年版）”^［18］，在我国成年人群中，BMI<18.5 kg/m²为低体质量状态，18.5 kg/m²≤BMI<24 kg/m²为正常体质量，24 kg/m²≤BMI<28 kg/m²为超重，BMI≥28 kg/m²为肥胖症。

1.2.2 BMD测量

所有受试者均采用双能X线吸收法（DXA）进行骨密度测量，使用仪器为美国Hologic公司生产的型号为Discovery Mi 的双能X 线骨密度仪。按照标准操作规程测量受试者腰椎（L₁-L₄）后前位和非优势侧股骨近端骨密度。根据操作手册每日进行仪器校准。

1.2.3 骨质疏松症和骨量减少的诊断及标准

根据中国骨质疏松与骨矿盐协会诊断标准^［19］，对于绝经后女性、50 岁及以上男性，DXA 测量的中轴骨（腰椎1-4、股骨颈或全髋部）骨密度或桡骨远端1/3骨密度的T-值≤-2.5 诊断为骨质疏松症，-1.0>T-值>-2.5为骨量低下；对于儿童、绝经前女性和50岁以下男性，其骨密度水平的判断建议用同种族的Z-值表示，将Z-值≤-2.0视为“低于同年龄段预期范围”或低骨量。

1.2.4 质量控制

实验开始前，由专门的骨质疏松专家、统计学专家对数据收集、数据分析人员进行专门的培训，反复练习后进行考核，考核通过者方可参与实验。为防止测量偏倚，每日进行骨密度仪校准，骨密度测量和分析由一名有经验的骨密度检查室技师进行。

1.3 统计学分析

使用R 3.4.4软件进行数据的分析。连续性变量以均数±标准差表示，分类变量以百分比表示。所有结果通过性别和年龄进行分层。对于纳入人群的基本信息使用单因素方差分析进行组间比较。BMD随年龄、BMI、测量年份的变化趋势，由三次多项式曲线和图形进行表示；采用多元线性回归模型评估BMD和年龄、身高、体质量、BMI及年龄×BMI之间的相关关系并建立回归方程。P<0.05被认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 人口学信息

本研究共纳入32 672名参与者，排除1729名数据缺失的参与者、374名BMI<10 kg/m²或>40 kg/m²的参与者，本研究共分析了30 599名参与者。

所有参与者中，年龄为57.80±25.13岁，63.3%为女性，38.8%超重或肥胖，超过一半（31.7%）在过去4年内进行了BMD测量（表1）。

2.2 BMD随年龄的变化情况

将人群根据每5岁一层进行横断面分析，受试者的身体特征（身高、体质量和BMI）以及腰椎、股骨颈和全髋的BMD情况（表2~4）。使用R语言描绘的BMD随年龄组变化的三次多项式曲线（图1）。

全人群的腰椎BMD值在40岁以后随着年龄增长而降低，股骨近端BMD值在20岁以后随着年龄增长而降低。但是，对于80岁以上人群，男性腰椎BMD和女性腰椎、股骨颈和全髋的BMD值随着年龄增长而增加。

调整人口学变量后，与20岁以下人群相比，50岁以上男性腰椎、股骨颈和全髋的BMD值分别减少0.126±0.021 g/cm²、0.125±0.020 g/cm²、0.125±0.025 g/cm²，50岁以上女性腰椎、股骨颈和全髋的BMD值分别减少0.128±0.020 g/cm²、0.096±0.019 g/cm²、0.097±0.024 g/cm²（表5）。

2.3 BMD随BMI变化趋势

我们将人群按照BMI分组并进行横断面分析，受试者的腰椎和股骨近端的BMD（表5），BMD随BMI变化的三次多项式曲线（图2），本中心研究数据中，男性和女性各个部位BMD值均随BMI水平的增加而升高。在多变量分析中，BMD值和BMI水平之间仍存在正向相关关系（表6）。

2.4 BMI与年龄的交互作用

单因素分析结果显示，年龄、BMI、绝经年龄对人群不同部位的BMD值的影响差异有统计学意义（P<0.05，表1）。考虑变量之间的共线性，将年龄、BMI、绝经年龄及BMI与年龄的交互项一同纳入多变量回归分析模型，结果显示，年龄、BMI、绝经年龄及BMI与年龄的交互项对人群不同部位BMD值的影响差异有统计学意义（P<0.05，表6）。

2.5 BMD随着测量年份变化趋势

不同测量年份的BMD分布（图3、表7）显示，2013~2014年我中心男性和女性患者腰椎、髋部、股骨颈BMD值均为近10年最低值，2015~2023年男性和女性患者腰椎、髋部、股骨颈BMD值呈上升趋势。其中，2013、2014、2023年腰椎骨密度值增加0.04 g/cm²，髋部骨密度值增加0.03 g/cm²，股骨颈骨密度值增加0.04 g/cm²。

2.6 BMD峰值分布

我中心男性腰椎、股骨颈和总股骨的骨量峰值分别为25~29岁、20~24岁和20~24岁年龄组，其骨密度值分别为1.00±0.12、0.94±0.14、0.99±0.13 g/cm²。我中心女性腰椎、股骨颈和总股骨骨量的峰值分别为40~44岁、40~44岁和20~24岁年龄组，其骨密度值分别为0.99±0.12、0.79±0.11、0.88±0.11 g/cm²。且男性峰值骨量高于女性（腰椎P=0.02186，股骨颈P<0.001，总股骨P<0.001）。此外，男性峰值骨量高于女性（表8）。

2.7 骨质疏松和骨量低下发病情况

本研究中，我中心近10年男性骨质疏松发病率男性骨质疏松发病率在12.42%~19.38%之间，整体呈下降趋势，女性骨质疏松发病率30.48%~36.47%，发病率高于男性，女性、全人群骨质疏松发病率均未见明显增高或下降趋势。近10年男性骨量低下发病率在62.92%~76.54%，发病率高、但整体呈下降趋势，女性骨量低下发病率在77.04%~82.98%，全人群发病率在72.61%~81.22%，发病率高无明显增高或下降趋势（表9）。

3 讨论

本研究是一项包含近10年来本中心30 599例受试者的大规模骨量观察性研究，我们发现我中心成年人的BMD值因人口统计学特征而存在差异。我们使用标准化体模进行规范校准，数据可靠，结果较为客观反映了北京地区近10年人群骨量的分布和变化趋势，能较好反映人群BMD分布情况。对建立中国BMD参考数据库具有重要意义。

骨密度是指单位面积（面积密度，g/cm²）或单位体积（体积密度，g/cm²）所含的骨量。目前国内、外公认的骨质疏松症诊断标准是基于DXA测量的面积骨密度的结果。本中心数据结果提示，25~45岁男性和女性不同部位骨密度开始随着衰老而逐渐减低，而在80岁及以上女性的腰椎BMD值随着年龄的增长而增加。我们的研究证明了人群随着衰老而发生的众所周知的和预期的骨密度变化。先前的研究表明，峰值骨量（PBM）时的BMD、骨质流失率和PBM后的时间长度共同决定正常的BMD流失是否会导致骨折风险增加和骨质疏松^{［20， 21］}。

尽管发现BMD值与年龄呈负相关，且绝经后妇女腰椎骨质流失率很快^［21］，但出乎意料的是，80岁及以上女性的腰椎BMD值随着年龄的增长而增加，这导致80至84岁女性腰椎骨质疏松症的患病率较低，文献中也有报道^［20］。夏维波等人的研究发现，我国80岁以上老年女性脊柱骨折发生率为38.1%^［22］，腰椎压缩性骨折造成DXA检测的二维的ROI描画区域骨骼影像重叠，进而导致测量结果偏高^［23］；此外，Ichchou等^［24］证明，在X光片图像上，对于腰椎间盘退化患者，BMD的增加与椎间盘狭窄严重程度的增加相关。腰椎发生骨赘增生、骨桥形成、腰椎管狭窄等退行性改变，也是导致老年女性测量结果偏高的另一个重要原因。在这种情况下，股骨颈和股骨总的BMD值在骨质流失评估方面优于腰椎BMD值。

本研究中，男性的腰椎、股骨颈和全髋的BMD峰值分别出现在25~29岁、20~24岁和20~24岁年龄组，其BMD值分别为1.00±0.12、0.94±0.14、0.99±0.13 g/cm²。女性的BMD峰值均在35~39岁年龄组，其BMD值分别为0.99±0.12、0.79±0.11、0.88±0.11 g/cm²。本研究结果与韩国和美国人群的峰值 BMD 值不尽相同^［25-27］。韩国男性的腰椎、股骨颈和全髋的BMD峰值分别为1.00±0.11、0.96±0.12、0.91±0.13 g/cm²，女性的腰椎、股骨颈和全髋的BMD峰值分别为0.99±0.11、0.77±0.10、0.90±0.11 g/cm²，均低于我中心人群峰值骨量。美国白人女性腰椎、股骨颈和全髋的总骨密度峰值分别为1.18、0.98、1.00 g/cm²，高于我中心女性患者峰值骨量。在本研究中所有骨骼部位体质量明显都 与BMD相关，据此推测这种差异可能与体质量对骨量的影响密切相关，这也表明需要特定国家或特定种族的BMD参考数据库、来评估特定国家的骨质疏松症患病率。

本研究中，男性和女性的腰椎、髋部和股骨颈的BMD值均随BMI增高而增高。本研究结果显示BMI与骨量呈正相关关系，BMI对骨量影响有显著交互作用，年龄越高、BMI对骨量的影响作用越大，与国内外多项研究结果相一致^{［28， 29］}。BMI的骨保护作用机制，可能是因为体质量作为机械负荷、转化为机械应力刺激成骨细胞和破骨细胞表面机械感受器，从而产生成骨效应，提高骨密度^{［30，31］}。先前研究表明，宇航员长期暴露于微重力下会导致骨骼中体积骨密度每月流失1~1.5%^［32］；运动锻炼作为骨骼有效的力学刺激，也对骨质疏松的防治有重要意义^［33］。因此，尤其对于老年人群，应注意增加肌肉含量、提高体质量，开展适当的运动以增加对骨骼的力学刺激，进而有效的预防和改善骨质疏松^［34］。

在本研究中，2013~2014年我中心患者腰椎、髋部、股骨颈BMD值均为近10年最低值，2015~2023年腰椎、髋部、股骨颈整体呈上升趋势。2016年的一项荟萃分析检索了2003年~2015年间我国骨质疏松症患病率的人群研究，报告指出^［35］，过去十年男性腰椎和股骨颈的BMD值分别下降0.023 g/cm²和0.041 g/cm²，女性分别下降0.063 g/cm² 和0.054 g/cm^{2 ［36］}。另一项研究中，从2012~2018年，男性股骨颈和股骨总处的BMD 值分别下降了0.016 g/cm²和0.018 g/cm²，女性分别下降了0.014 g/cm²和0.019 g/cm^2［15］。本研究与既往研究结果不完全一致。2013年我国发布最新版骨质疏松诊疗指南^{［37， 38］}，中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会/中华医学会（CSOBMR/CMA）以及卫生部的医疗管理部门联合发表骨质疏松症的诊断标准、治疗和质量监控，我院开展骨质疏松症科普教育和规范化诊疗临床路径。随着人群对骨质疏松症认知的提高和骨质疏松症防治的推广开展，骨质疏松症防治初见成效，我中心患者骨密度整体提高。

同样，我中心近10年男性骨质疏松发病率呈下降趋势，这一积极变化可能与近年来公众健康意识提升、生活方式改善尤其是骨质疏松专病诊疗工作开展相关^［39］。相比之下，女性骨质疏松的发病率始终维持在30.48%~36.47%之间，显著高于男性，这与既往研究一致，一方面反映了性别差异在骨质疏松发病中的重要作用，另一方面也提示-2.5SD的诊断标准对于对男性并不完全适合^［5］，其诊断标准需进一步探索。然而，即便是发病率最低的年份，仍超过12%的男性和30%的女性受骨质疏松症影响，骨质疏松症的防治工作仍有较大挑战。至于骨量低下，男性和女性的发病率均处于较高水平，这提示了骨量低下作为骨质疏松前期状态的普遍性，以及尽早采取干预措施的重要性^［40］，合理管理体重、增加肌肉含量、科学补钙、控制吸烟、口服激素等危险因素，以预防或延缓骨质疏松的发生。

本研究尽管纳入了多年龄层次、长期随访的较大样本量，发现年龄、BMI骨量之间存在相关性，但也存在一些不足。第一，本研究未纳入具有不同遗传特征和生活方式的非汉族人群，结论无法推广至其他种族人群。第二，本研究的参与者主要来自城市地区，缺乏农村人群数据。第三，DXA测量技术本身的局限性，提供的是二维图像的面积骨密度，可能会受到骨骼退行性变、脂肪等软组织阻挡等影响其准确性。未来研究应分析特定种族骨量分布情况、建立针对特定种族的参考数据，进一步分析不同人口学及临床因素对不同地区、不同患者人群的影响。此外，定量计算机断层扫描、高分辨率外周定量CT、超声等也是同样可以进行准确的骨密度测量，可显示骨骼微观结构方面，未来应研究可进一步探索如何将其有效合理应用与患者的筛查诊断和随访，优化OP的预防、评估和管理。

综上，本研究纳入近10年来本中心30 599例受试者骨密度情况，对建立中国骨质疏松数据库有重要意义；本研究发现我中心DXA检查人群的BMD值因人口统计学特征而变化，提示我们临床应及早开展对中青年人群的骨质疏松防治工作、同时注重骨质疏松患者体质量的科学管理。未来需要采用更精准的BMD检测技术进行更有代表性的多中心研究，探索人群BMD值随人口统计学的变化特征。

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基金资助

国家重点研发项目(2023YFC3604905)

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