서 론
평균 수명과 함께 골다공증 척추 압박 골절(osteoporotic verte- bral compression fracture, OVCF) 사례가 점차 증가하고 있다.
이러한 척추 골절은 개인 및 사회적 비용을 증가시킬 뿐만 아니 라 노인 인구의 건강에 부정적인 영향을 미쳐 선진국조차 큰 사 회적, 경제적 부담을 안고 있다.
척추 골절에 대한 최근의 검토 기사에 따르면 연령 표준 발생
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The Journal of the Korean Orthopaedic Association Volume 55 Number 4 2020 Received August 22, 2019 Revised September 17, 2019
Accepted November 12, 2019
Correspondence to: Jong-Min Baik, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Gil Medical Center, Gachon University College of Medicine, 21 Namdong-daero 774beon-gil, Namdong-gu, Incheon 21565, Korea TEL: +82-32-460-3384 FAX: +82-32-460-3114 E-mail: bbaik@hanmail.net ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6646-2449
골다공증성 척추 압박 골절 환자에서 다열근과 척추기립근의 지방 침투율과 골다공증 관련 인자의 상관 관계 분석
전득수 • 백종민 • 최지욱
가천대학교 의과대학 길병원 정형외과학교실
Correlation Analysis between the Factors Associated with Osteoporosis and the Fat Infiltration Rate of the Multifidus and Erector Spinae Muscles in Osteoporotic Vertebral Compression
Fracture Patients
Deuk Soo Jun, M.D., Ph.D., Jong-Min Baik, M.D. , and Ji Uk Choi, M.D.
Department of Orthopedic Surgery, Gil Medical Center, Gachon University College of Medicine, Incheon, Korea
Purpose: To examine the relationship between total fat infiltration (TFI) rate, which quantifies the reduction of muscles around the spine
and is an important factor for sarcopenia, and the factors affecting osteoporotic vertebral compression fracture.Materials and Methods: Patients treated for osteoporotic compression fractures of the lumber spine from January 2012 to December
2016 were analyzed retrospectively. Among them, this study included ninety-eight patients who were 1) diagnosed with osteoporosis with a bone mineral density (BMD) T score of less than 2.5 g/cm2, 2) received vertebroplasty or kyphoplasty for lumbar fractures, 3) involved one segment of the lumbar spine, and 4) were followed-up for more than one year. The TFI rate confirmed by analyzing magnetic resonance imagings with the Image J program was studied. Based on this, the relationship between the TFI of the multifidus and erector spinae muscles and the factors of osteoporosis were analyzed.Results: The mean TFI of the multifidus and erector spinae was 14.66±10.16. The spine BMD showed a positive correlation with the hip
BMD, but a negative correlation with the TFI. A positive correlation was observed between the hip BMD and body mass index. In addition, vitamin D was positively correlated with both the hip and spine BMD but negatively correlated with the TFI rate.Conclusion: Muscle growth helps treat osteoporosis, and can prevent fractures that occur frequently in osteoporosis patients. Increasing
the vitamin intake can also slow the progression of muscle atrophy.Key words: osteoporotic vertebral compression fracture, sarcopenia, total fat infiltration, osteoporosis, vitamin D
률은 한국에서 가장 높았으며, 그 다음 미국과 홍콩이 그 뒤를 따 르고 있다.1) 최근 이러한 OVCF의 증가에 골밀도(bone mineral density, BMD)의 감소뿐 아니라 근육량 및 근력 감소 또한 영향 을 끼친다고 보고되며 근감소증(sarcopenia)에 대한 관심이 높 아지고 있다.2)
2017년 초 세계보건기구는 근감소증을 새로운 질병으로 분류 했으며, 2017년 Woo3)의 논문에 따르면 근감소증은 근육 질량, 근력 및 신체 성능 측정의 조합을 사용하여 정의된 연령 관련 근 육 손실을 나타내는 질환으로, 병인은 근육 성장의 양성 및 음성 조절제 사이의 균형에 달려 있다고 하였다. 또한 근감소증은 낙 상, 골절, 의존성, 병원 서비스 사용, 제도화, 열악한 삶의 질 및 사 망의 위험을 증가시킨다고 하였는데, 2016년 Tarantino 등2)에 따르면 골다공증은 골절 전후의 근감소증과 밀접한 관련이 있다 고 보고했으며, 뼈의 재형성은 근육 형태 및 기능적 장애에 의해 영향을 받는다고 하였다.
이전 논문들에서 골다공증과 근감소증에 대해 상관성에 대해 서는 보고했으나 근감소증 요소와 골다공증의 관계에 대한 수치 적인 보고가 부족했다. Newman 등4)은 근감소증을 골격근 질 량의 감소로 정의하고, 골격근 질량 지수(skeletal muscle mass index, SMI)는 사지근육량/키2(kg/m2)으로 구하였으며, 환자가 젊은 성인의 평균보다 2 표준 편차 이상의 상대 SMI를 나타낼 때 근감소증이 존재하는 것으로 간주하였다. 본 연구는 OVCF 환자 를 대상으로 하였으므로 척추 주위근의 근육 감소를 근감소증의 중요한 요소로 보았다. 따라서 근감소증 및 OVCF에 중요한 요 소인 척추 주변 근육 감소를 수치화한 총 지방 침윤율(total fat infiltration rate, TFI rate)과 골다공증 인자 및 수치와의 상관 관계를 찾는 것을 목표로 하였다.
대상 및 방법
1. 연구대상
2012년 1월부터 2016년 12월까지 가천대학교 길병원 척추센터 에서 요추의 압박 골절로 진단된 환자를 대상으로 진행하였다.
그 중 1) BMD T score -2.5 g/cm2 미만으로 골다공증을 진단받 고, 2) 요추 골절로 경피적 척추성형술(vertebroplasty) 또는 경 피적 풍선척추성형술(kyphoplasty)을 받았으며, 3) 요추의 한 분 절만 골절된, 4) 1년 이상 추시한 환자 98명을 대상으로 후향적 연구를 시행하였다(IRB No. 2018-311).
코호트는 남성 16명, 여성 82명으로 전체 평균 연령은 76.09
±8.62세였다. 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)로 각 분절의 골절을 확인하였다.
추가적으로 이전에 골다공증 치료를 받았던 군(n=55)과 받지 않았던 군(n=43)을 하위 그룹으로 나누어서 각각을 다시 비교하 였다.
2. 방법
연령을 포함한 피험자의 통계적 특성이 고려되었고, 다열근 (multifidus)과 척추기립근(erector spinae)의 TFI가 근감소증을 결정하는 데 사용되었다. TFI는 치료 전에 시행한 요추 MRI에 기 초하여 계산되었다. Image J 프로그램을 사용하여 요추 부분당 상단 추골종판(endplate) 및 하단 추골종판(총 10개 slice)에서 촬영한 L1-L5 영역의 T2 강조 영상의 단면 MRI를 분석했다. 환 자당 총 10개의 샘플을 통해 각 환자의 다열근 및 척추기립근의 TFI가 계산되었다. 각 샘플에서 임계값이 0-120인 grey scale을 사용하여 지방을 식별했고, 이것을 통해 지방으로 변형된 부분 과 그렇지 않은 부분을 구별하였다(Fig. 1).5) OVCF의 요소들로
Figure 1. The patient was an 82-year-old female and diagnosed with osteoporotic compression fracture L1 (bone mineral density T score: -3.9 g/
cm2). A L2 body upper endplate with total fat infiltration rate (22.49%) is shown. Region of interest to calculate the functional cross sectional area (grey scale threshold 0=minimum and 120=maximum) of the erector spinae (longissimus and iliocostalis) and lumbar multifidus. Formula of total fat infiltration rate (%)=converted white area (fat infiltration)/area of whole erector spinae and lumbar multifidus.
는 BMD를 척추(spine)에서의 값과 고관절(hip)에서의 값을 각 각 분리했으며, 이외에도 체질량지수(body mass index, BMI), 비타민 D 수치를 조사하였다. 상기 영상학적 검사 및 골다공증과
관련된 수치들은 경피적 척추성형술 또는 경피적 풍선척추성형 술 시술 전 진단과 동시에 측정되었다.
Pearson correlation 분석법을 통해 다열근 및 척추기립근의 TFI와 OVCF의 요소들과의 연관성을 분석하였다. 그리고 이전에 골다공증 치료를 받았던 군과 받지 않았던 군을 하위그룹으로 나 누어 두 군 간의 나이(age), 성별(sex), BMI, 흡연력, BMD, 비타 민 D 수치, TFI를 Student
’
s t-검정을 통해 비교 분석하였다. 통 계 분석은 IBM SPSS ver. 21 (IBM Corp., Armonk, NY, USA).The Student
’
s t-검정과 일원 분산 분석을 사용하여 통계적 MRI 변수를 분석했다. 변수는 유의 수준이 0.05 미만일 때 통계적으 로 유의한 것으로 간주하였다.결 과
98명의 환자의 BMI의 평균값은 21.93 kg/m2 (16.4–30.3 kg/
m2)였다. BMD 평균값은 척추에서 -3.55 g/cm2 (-1.9 to -5.6 g/
cm2), 고관절에서 -2.86 g/cm2 (-0.8 to -4.3 g/cm2)였다. 골절 부위에 따라 제1 요추부가 53건으로 제일 많았고, 제2 요추부가 21건, 제3 요추부가 16건, 제4 요추부가 6건, 제5 요추부가 2건 이었다. 다열근 및 척추기립근의 평균 TFI는 14.66±10.16이었 다(Table 1).
척추 BMD는 고관절 BMD와 통계적으로 유의한 양의 상관 관 계를 보였으나 TFI와 음의 상관 관계를 보였다. 고관절 BMD는 BMI와 유의한 양의 상관 관계를 보였다. 또한 비타민 D 수치는 척추 BMD와 고관절 BMD에서 모두 양의 상관 관계를 보였으나 TFI와는 음의 상관 관계를 보였다(Table 2).
마지막으로 골다공증 치료를 받은 43명의 환자와 치료를 받지 않은 55명의 환자를 하위 그룹으로 나누어 비교했다. 두 그룹에 서 BMI와 비타민 D 수치가 통계적으로 유의한 차이를 보였으나 나머지 요인들에서는 유의한 차이를 보이지 못하였다(Table 3).
Table 2. Correlation of Various Factors in Patients with Osteoporosis
Variable Category Spine BMD Hip BMD BMI Vitamin D TFI rate
Spine BMD Correlation 1 0.306 0.190 0.419 -0.313
p-value 0.022* 0.161 0.032* 0.019*
Hip BMD Correlation 1 0.371 0.352 0.084
p-value 0.005* 0.031* 0.539
BMI Correlation 1 0.111 -0.372
p-value 0.823 0.005*
Vitamin D Correlation 1 -0.398
p-value 0.005*
TFI rate Correlation 1
p-value
*Asterisked on the table show statistically significant results (p<0.05). BMD, bone mineral density; BMI, body mass index; TFI, total fat infiltration.
Table 1. Demographics
Variable Value
Age (yr) 76.09±8.62
Sex
Male 16 (16.3)
Female 82 (83.7)
BMI (kg/m2) 21.93±3.18
Smoking 5 (5.1)
BMD (T-score, g/cm2)
Spine -3.55±0.80
Hip -2.86±0.80
Previous osteoporosis medication 43 (43.9)
Calcium 26 (26.5)
SERM 0 (0)
BP 25 (25.5)
PTH 18 (18.4)
Fracture level 98 (100)
L1 53 (54.1)
L2 21 (21.4)
L3 16 (16.3)
L4 6 (6.1)
L5 2 (2.0)
TFI rate (%) 14.66±10.16
Values are presented as mean±standard deviation or number (%). BMI, body mass index; BMD, bone mineral density; SERM, selective estrogen receptor modulator; BP, bisphosphonate; PTH, parathyroid hormone; TFI, total fat infiltration.
고 찰
근감소증은 현재 연령과 관련된 골격근의 감소와 낮은 근력, 신 체적 특성을 특징으로 하는 만성질환으로 간주되어 많은 관심이 기울여지고 있으며, 연구 또한 활발히 진행되고 있다.6)
더욱이 노인 세대의 많은 사람들이 겪고 있는 OVCF에 대한 연구는 많이 수행되었지만 근감소증과 연관되어 있는 실질적은 근육량 감소와 OVCF의 관계에 대한 연구는 현재 거의 없는 실 정이다. 본 연구에서는 다열근과 척추기립근의 TFI를 계산하여 OVCF로 진단된 환자와 관련된 다양한 요인들을 비교하였다. 이 를 통해 TPI와 위에서 언급한 일부 요인 간의 통계적으로 유의한 상관 관계를 밝히고자 하였다.
본 연구 결과에서 볼 수 있듯이 척추 주변을 감싸고 있는 다열 근 및 척추기립근의 TPI 증가가 척추 BMD 감소와 관련이 있다 는 것은 골다공증과 골격근 위축 사이의 명확한 상관 관계를 보 여준다. 이전 연구에 따르면, 골격근 위축은 낮은 BMD 수치 및 골다공증과 관련이 있었다.5,7) 병태생리학적으로 명확하지 않지 만 척추골격근 위축으로 인한 시상 불안정성과 관련이 있을 것으 로 보여지며 근감소증에 따른 활동력 부족이 척추 및 골격계에 가해지는 부하가 떨어지는 결과로 작용함으로써 골다공증으로 연결되는 인자로 생각된다.
또한 본 연구에서 비타민 D 수치는 BMD뿐만 아니라 골격 근 질량과도 명확한 상관 관계가 있는 것으로 밝혀졌다. 이것 은 비타민 D가 골다공증뿐만 아니라 근 위축과 연관된 인자로 서의 중요성을 다시 한 번 시사하는 결과이다. 비타민 D와 근감 소증의 관계에 대한 상관 관계에 대한 연구가 몇몇 발표가 있으
며,8-10) 비타민 D의 역할로서 칼슘 항상성을 조절하며, 1,25-Di-
hydroxyvitamin D3 [1,25(OH)2D3]-induced calcium flux 및 칼슘 신호의 변화는 분화된 근육 섬유에서 근육 수축력을 조절하 는 역할을 할 수 있다는 것이었다.10) 그리고 비타민 D는 근모세
포(myoblast)의 증식과 분화를 자극하고 근육의 지방변성에 영 향을 줄 수 있다. 낮은 비타민 D 수치가 회전근 개에서 근육의 지 방 변성과 관련이 있다는 연구도 있었는데, 비타민 D 결핍이 있 는 노인에서 골격근 위축 및 근육 내의 지방변성이 근육의 기능 을 손상시킨다고 하였다.11)
본 연구는 골다공증 치료를 받았는지 여부에 따라 두 군으로 나눠 비교를 하였으며 비타민 D 수치는 이전에 골다공증을 치료 한 그룹에서 더 높았다. 수치적으로도 골다공증 치료를 받은 군 이 치료를 받지 않은 군보다 TFI 수치가 낮기는 하지만 두 군 간 에 유의한 차이는 보이지 않았다. 그러나 이 결과는 표본 수가 많 아진다면 통계적으로 유의한 차이를 보일 가능성이 있을 것으로 생각된다.
본 연구의 한계점으로는 OVCF를 앓고 있는 환자에서만 연구 가 시행되어 골다공증이 없는 환자는 포함되지 못했다는 것이다.
또한 단일 연구소에서 연구를 수행했기 때문에 표본 크기가 상대 적으로 작다. 따라서 추후 미래에 다른 기관과 협력하여 더 큰 표 본 크기로 연구를 수행하면 더 나은 결과를 얻을 수 있을 것으로 보이며, 특히 두 하위 그룹 간에 TFI가 유의한 차이를 볼 수 있을 것으로 생각된다.
결 론
근감소증은 골다공증 환자의 및 진단 및 예후에 있어서 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 다열근과 척추기립근의 TFI를 계산하여 OVCF로 진단된 환자와 관련된 다양한 요인들을 비교 하였으며, 이로써 골격근 위축과 낮은 BMD 수치 및 골다공증 간 의 관련성을 밝혔다. 또한 비타민 D 수치가 BMD뿐 아니라 골격 근 질량과도 연관성이 있음을 확인하였다. 따라서 골다공증 환자 에서 근육의 변화 및 감소를 골다공증과 연관된 중요한 요인으로 생각하여야 하며, 이와 더불어 골다공증성 골절 및 근감소를 줄 Table 3. Comparison of the Subgroups That Were Previously Treated and Untreated for Osteoporosis
Variable Previous osteoporosis medication (-) (55 patients)
Previous osteoporosis medication (+)
(43 patients) p-value
Age (yr) 75.59±7.67 76.75±9.88 0.624
Sex (male/female) 9/46 7/36 0.622
BMI (kg/m2) 22.89±3.30 20.65±2.56 0.008*
Smoking (yes) 3 2 0.252
Spine BMD (T-score, g/cm2) -3.58±0.82 -3.51±0.77 0.752
Hip BMD (T-score, g/cm2) -2.85±0.82 -2.88±0.78 0.898
Vitamin D 11.11±6.37 15.16±7.36 0.032*
TFI rate (%) 15.48±11.57 13.57±7.91 0.085
Values are presented as mean±standard deviation or number only. *Asterisked on the table show statistically significant results (p<0.05). BMI, body mass index; BMD, bone mineral density; TFI, total fat infiltration.
일 수 있는 방법으로 비타민 D의 투여를 항상 고려해야 할 것으 로 생각된다.
CONFLICTS OF INTEREST
The authors have nothing to disclose.
ORCID
Deuk Soo Jun, https://orcid.org/0000-0001-6244-4828 Jong-Min Baik, https://orcid.org/0000-0002-6646-2449 Ji Uk Choi, https://orcid.org/0000-0002-0728-5198
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골다공증성 척추 압박 골절 환자에서 다열근과 척추기립근의 지방 침투율과 골다공증 관련 인자의 상관 관계 분석
전득수 • 백종민 • 최지욱
가천대학교 의과대학 길병원 정형외과학교실
목적:
근감소증에 중요한 요소인 척추 주변 근육 감소를 수치화한 총 지방 침윤율(total fat infiltration rate, TFI rate)과 골다공증 성 척추 압박 골절(osteoporotic vertebral compression fracture) 및 관련 수치와의 상관 관계를 찾는 것을 목표로 하였다.대상 및 방법:
2012년 1월부터 2016년 12월까지 요추의 압박 골절 진료를 본 환자들 중 1) 골밀도(bone mineral density, BMD) T score -2.5 g/cm2 미만으로 골다공증을 진단받고, 2) 요추 골절로 경피적 척추성형술(vertebroplasty) 또는 경피적 풍선척추성 형술(kyphoplasty)을 받았으며, 3) 요추의 한 분절만 골절된 4) 1년 이상 추시한 환자 98명을 대상으로 후향적 연구를 시행하였 다. TFI는 Image J 프로그램으로 자기공명영상을 분석하여 확인하였다. 이를 바탕으로 다열근(multifidus) 및 척추기립근(erector spinae)의 TFI와 골다공증 요소들과의 연관성을 분석하였다.결과:
다열근및 척추기립근의 평균 TFI는 14.66±10.16이었다. 척추 BMD는 고관절 BMD와 통계적으로 유의한 양의 상관 관계를 보였으나 TFI와 음의 상관 관계를 보였다. 고관절 BMD는 체질량지수(body mass index)와 유의한 양의 상관 관계를 보였다. 또 한 비타민 D 수치는 척추 BMD와 고관절 BMD에서 모두 양의 상관 관계를 보였으나, TFI와는 음의 상관 관계를 보였다.결론:
근육량은 근감소증 환자뿐만 아니라 골다공증 환자의 치료에 있어서도 도움이 되므로 주의깊게 보아야 할 것이다. 또한 비 타민 D를 증가시키는 것은 근육 위축의 진행을 늦출 수 있으므로 이로써 골절을 예방하는 효과를 가져올 수 있다.색인단어: 골다공증성 척추 골절, 근감소증, 총 지방 침윤율, 골다공증, 비타민 D
접수일 2019년 8월 22일 수정일 2019년 9월 17일 게재확정일 2019년 11월 12일 책임저자 백종민
인천시 남동구 남동대로 774번길 21, 가천대학교 의과대학 길병원 정형외과학교실
TEL 032-460-3384, FAX 032-460-3114, E-mail bbaik@hanmail.net, ORCID https://orcid.org/0000-0002-6646-2449
Copyright © 2020 by The Korean Orthopaedic Association
“This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.”
