본 단면 연구는 제2형 당뇨병 성인을 대상으로 사지 골격근량 대비 내장 지방 면적 비율과 골밀도 사이의 공변량 조건부 연관성을 보고합니다.
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본 단면 연구는 제2형 당뇨병 성인을 대상으로 사지 골격근량 대비 내장 지방 면적 비율과 골밀도 사이의 공변량 조건부 연관성을 보고합니다.
골 취약성은 제2형 당뇨병(T2DM)에서 흔하게 나타나지만, 체질량 지수만으로는 사지 근육과 내장 지방의 균형을 파악할 수 없습니다. 본 후향적 단면 연구에서는 입원한 T2DM 성인 환자를 대상으로 사지 골격근량 대비 내장 지방 면적 비율(SVR)과 골밀도(BMD) 간의 연관성을 조사하였습니다. 기술 통계 분석에는 총 2,820건의 기록이 포함되었으며, 회귀 분석에는 BMD 종점 및 모델 5 공변량이 모두 갖춰진 2,798건의 기록이 포함되었습니다. 사지 골격근량과 내장 지방 면적은 다주파수 생체 전기 임피던스 분석법을 통해 측정하였으며, 요추, 대퇴경부 및 전체 고관절 BMD는 이중 에너지 X선 흡수법으로 측정하였습니다. 완전히 보정된 선형 모델에서 SVR이 1-SD씩 증가할 때마다 요추 BMD(0.017 g/cm2; 95% CI, 0.007–0.027; P = 0.001), 대퇴경부 BMD(0.027 g/cm2; 95% CI, 0.019–0.035; P < 0.001), 그리고 전체 고관절 BMD(0.028 g/cm2; 95% CI, 0.020–0.036; P < 0.001)가 더 높게 나타나는 연관성이 확인되었습니다. 성별 특이적 3분위수 도표에서는 성별 불균형이 심했던 전체 3분위수에서 관찰된 단조 증가 패턴이 재현되지 않았습니다. 자연 3차 스플라인 모델에서는 세 부위 모두에서 비선형성이 감지되었으며(비선형성에 대한 모든 P < 0.001), SVR 값이 높아질수록 예측 BMD의 증가세가 완만해지는 양상을 보였습니다. HC3-강건 신뢰 구간은 1차 추정치와 유사하였습니다. 이러한 결과는 단면적 조건부 연관성을 설명하는 것이며, 인과 관계, 골 강도, 골절 예측 또는 임상적 SVR 임계값을 확립하는 것은 아닙니다.
골다공증은 낮은 골량, 골 미세구조의 악화, 그리고 취성 골절에 대한 민감성 증가가 특징입니다1,2. 골절 위험은 연령, 성별, 유전적 소인, 체성분 및 대사성 질환의 영향을 받습니다3. 제2형 당뇨병(T2DM)의 경우, 골절 위험이 증가함에도 불구하고 면적 골밀도(BMD)가 유지되거나 오히려 상승할 수 있습니다. 따라서 이 환자군에서 BMD는 골 강도나 골절 확률의 직접적인 측정치라기보다 골격 표현형으로 해석해야 합니다4.
근육, 지방 조직 및 뼈는 상호 의존적인 근골격-대사 시스템을 형성합니다. 골격근의 손실은 기계적 부하를 감소시키고 마이오카인 신호 전달을 변화시킬 수 있는 반면, 내장 지방은 뼈 리모델링과 관련된 염증 및 아디포카인 경로에 기여할 수 있습니다5,6. 체질량 지수(BMI)와 허리 둘레 측정값으로는 사지 근육과 내장 지방을 개별적으로 정량화할 수 없으므로, 복합 체성분 비율은 개별적인 생물학적 메커니즘이라기보다는 통계적 노출 지표로서 상보적인 정보를 제공할 수 있습니다7,8.
근육-뼈 상호작용(Muscle–bone crosstalk)은 BMD와 관련된 복합 체성분 측정치를 평가하는 데 추가적인 생물학적 맥락을 제공합니다9. 이전 연구들은 BMD와 SVR의 관계를 직접적으로 조사하였습니다. Liu 등은 일반 성인 인구를 대상으로 사지 골격근량 대비 내장지방 면적 비율(SVR)과 BMD 및 골다공증의 연관성을 평가하였으며, Guo 등은 제2형 당뇨병(T2DM) 환자 422명을 대상으로 연구하여 연령 및 성별에 따른 BMD 및 추정 10년 골절 확률과의 연관성을 보고하였습니다10,11.
본 연구의 참신함은 T2DM 환자의 대규모 성인 코호트를 대상으로 SVR을 종합적으로 평가했다는 점에 있습니다. 임상적으로 유의미한 세 곳의 골격 부위에서 골밀도를 검사하고, 순차적 공변량 조정, 성별 표준화 및 성별 층화 분석, 근육 및 내장지방 성분의 동시 평가, 비선형 스플라인 모델링, 그리고 강건한 민감도 분석을 통합함으로써, 본 연구는 T2DM에서 체성분 균형과 골격 건강 사이의 연관성을 더욱 엄격하고 임상적 맥락에 맞게 특성화하였습니다. 본 연구는 더 큰 단일 센터 내분비내과 입원 환자 데이터셋(2,820건의 기록), 세 곳의 부위별 BMD 결과, 순차적 공변량 조정, 성별 표준화 및 성별 층화 분석, 사지 골격근량(ASM)/내장지방 면적(VFA) 성분 동시 모델, 그리고 사전 정의된 하위 그룹 상호작용 테스트를 사용하여 기존 문헌을 확장하였습니다. 저자들은 현재의 코호트와 해당 연구들에서 보고된 데이터셋 사이에 중복이 없음을 확인하였습니다. 본 연구에서는 SVR이 높을수록 요추, 대퇴골 경부 및 전체 고관절 BMD와 양의 상관관계가 있을 것이라고 가설을 세웠습니다.
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본 후향적 연구는 창저우 제2인민병원 윤리심의위원회의 승인을 받았으며(승인 번호 KY017-01), 헬싱키 선언에 따라 수행되었습니다. 익명화된 임상 기록을 분석에 사용하였으므로 서면 동의서 작성 요구 사항은 면제되었습니다. 본 연구에는 2017년부터 2022년까지의 기록이 포함되었습니다.
연구 설계 및 기록
본 후향적 단면 분석에서는 난징 의과대학교 제3부속병원 겸 창저우 제2인민병원의 내분비과 입원 기록을 사용하였습니다. 예비 정제 후 스크리닝 파일에는 3,495건의 기록이 포함되었으며, 분석 단위는 입원 기록으로 설정하였습니다. T2DM은 전자 의무 기록에 기재된 입원 진단명을 기준으로 정의하였습니다.
18세 미만 또는 80세 초과인 경우, alanine aminotransferase 또는 aspartate aminotransferase가 120 U/L 이상인 경우, eGFR이 30 mL/min/1.73 m2 미만인 경우, 헤모글로빈이 90 g/L 미만인 경우, thyroid-stimulating hormone이 0.3 µIU/L 미만 또는 10 µIU/L 이상인 경우, 또는 활성 만성 감염, 염증성 질환, 악성 종양, 극심한 신체적 부동 상태, 혹은 체성분 또는 BMD 평가를 실질적으로 왜곡할 것으로 예상되는 기타 상태가 기록된 경우의 레코드는 제외되었습니다. 주요 실험실 검사 또는 체성분 정보가 불완전하여 총 366개의 레코드가 제거되었으며, 사전 정의된 임상 또는 데이터 품질 기준에 의해 309개가 제거되어, 기술 분석을 위해 2,820개의 레코드가 남았습니다. 22개의 레코드는 세 가지 BMD 엔드포인트를 모두 누락하여 회귀 분석에서 제외되었으며, 결과적으로 각 골격 부위 모델에 대해 2,798개의 완전한 레코드가 남았습니다.
전자 의료 기록에서 정형 변수를 추출하여 큐레이션하였습니다. 변수 정의와 데이터 품질 요약본을 독립적으로 검토하였으며, 통계 분석 전 모든 불일치 사항을 합의를 통해 해결하였습니다.
임상 및 실험실 측정
연령, 성별, 당뇨병 유병 기간, 흡연 상태, 알코올 섭취량, 혈압 및 신체 계측값은 전자 의무 기록에서 추출하였습니다. 체중과 신장은 참가자가 가벼운 옷을 입고 신발을 벗은 상태에서 교정된 장비로 측정하였습니다. BMI는 체중(kg)을 신장(m)의 제곱으로 나누어 계산하였습니다. 허리둘레는 배꼽 수준에서, 엉덩이둘레는 둔부의 최대 돌출 부위에서 측정하였으며, 허리-엉덩이 비율은 허리둘레를 엉덩이둘레로 나누어 산출하였습니다. 안정 시 혈압은 자동 혈압계를 사용하여 10분간 앉아서 휴식을 취한 후 측정하였습니다.
모든 임상, 실험실, 체성분 및 BMD 측정치는 동일한 지표 입원 기간 동안 얻었습니다. 정맥혈은 입원 후 24시간 이내에 밤샘 금식 후 채취하였습니다.
혈액 분석
입원 후 24시간 이내에 하룻밤 금식 후 정맥혈 샘플을 채취하였습니다. 헤모글로빈은 자동 혈액 분석기를 사용하여 측정하였습니다. 알라닌 아미노전이효소, 아스파르트산 아미노전이효소, 감마-글루타밀 전이효소, 혈청 요산, 크레아티닌, 중성지방, 총 콜레스테롤, 고밀도 지질단백질 콜레스테롤 및 저밀도 지질단백질 콜레스테롤은 자동 화학 분석기를 사용하여 측정하였습니다. 당화헤모글로빈(HbA1c)은 고성능 액체 크로마토그래피로 측정하였습니다. 갑상선 자극 호르몬, 유리 트리요오티로닌 및 유리 티록신은 화학발광 면역분석법을 사용하여 정량하였습니다. 추정 사구체 여과율(eGFR)은 2021년 만성 신장 질환 역학 협력(CKD-EPI) 크레아티닌 식을 사용하여 계산하였습니다.
골밀도 및 신체 구성
이중 에너지 X선 흡수 측정법(dual-energy X-ray absorptiometry) 시스템을 사용하여 요추, 대퇴골 경부 및 왼쪽 고관절 전체의 면적 골밀도를 측정하였으며, 결과값은 g/cm2로 표기하였다. 요추 및 근위 대퇴골의 표준 전후방 획득 프로토콜을 적용하였다. 스캔 전, 참여자는 금속성 물체를 제거하였으며 숙련된 방사선사에 의해 앙와위로 배치되었다. 요추 획득 시에는 요추 전만을 줄이기 위해 하퇴부를 지지하였으며, 요추 척추뼈가 미리 정의된 분석 영역 내에 포함되도록 하였다. 근위 대퇴골 획득 시에는 표준화된 대퇴골 경부 및 고관절 전체 영역을 얻기 위해 왼쪽 다리를 내회전시키고 제조사에서 제공한 위치 지정 장치를 사용하여 고정하였다.
모든 스캔 결과는 훈련된 운영자가 환자의 움직임, 금속 간섭, 불완전한 획득, 해부학적 위치 선정 및 관심 영역(ROI) 배치를 검토하였습니다. BMD 추정치에 영향을 줄 수 있는 상당한 움직임, 위치 선정 오류 또는 아티팩트가 있는 스캔은 임상적으로 가능한 경우 재촬영하거나 분석 데이터 세트에서 제외하였습니다. 매일 팬텀 교정과 일상적인 품질 관리 점검을 제조사 지침 및 병원의 표준 작업 절차에 따라 임상 스캔 전에 수행하였습니다. 이미지는 제조사에서 제공하는 분석 소프트웨어를 사용하여 분석하였습니다.
체성분 분석은 다주파수 생체 전기 임피던스 분석기를 사용하여 평가하였다. 이 장치는 8점 촉각 전극 시스템과 1, 5, 50, 250, 500, 1,000 kHz에서의 임피던스 측정값을 이용한 직접 분절 다주파수 생체 전기 임피던스 분석법을 사용한다. 측정은 아침 식사 전, 격렬한 신체 활동 전, 밤사이 공복 및 배뇨 후에 수행되었다. 대상자는 맨발에 가벼운 옷을 입은 상태로 측정되었다. 적절한 전극 접촉을 위해 측정 전 손바닥과 발바닥을 세척하였다. 대상자는 발뒤꿈치를 발 전극에 정확히 맞추어 똑바로 섰으며, 엄지손가락을 지정된 접촉 부위에 대고 손 전극을 잡았고, 팔을 몸통에서 멀리 뻗은 상태를 유지하며 측정 전 과정 동안 움직이지 않고 침묵을 유지하였다.
사지골격근량과 내장지방면적은 장치에서 생성된 체성분 보고서에서 얻었습니다. 내장지방면적은 생체 전기 임피던스 측정값과 대상자의 특성을 기반으로 독자적인 알고리즘을 통해 도출된 추정치이며, 컴퓨터 단층촬영, 자기공명영상 또는 이중 에너지 X선 흡수법으로 직접 정량화한 것이 아닙니다. SVR은 사지골격근량(kg)을 생체 전기 임피던스 분석(BIA)으로 추정한 VFA(cm2)로 나누어 계산하였으며, 단위는 kg/cm2입니다. 2,820건의 기록이 포함된 기술적 코호트에서 SVR의 원시 값은 0.207 ± 0.090 kg/cm2(중앙값 0.195, 범위 0.063–0.766)였으며, 전체 삼분위수 절단점은 0.1518 및 0.2361 kg/cm2였습니다. VFA의 범위는 18.9에서 270.6 cm2였으며, 0 또는 음수의 VFA 값은 없었습니다. 매우 낮은 VFA에 대한 사전 설정 임계값, 윈저화(winsorization) 규칙 또는 추가적인 극단적 비율 제외 기준은 적용하지 않았으며, 모든 유한한 값을 분석하였습니다. SVR은 독립적인 생물학적 기전이 아니라 내장 지방 대비 근육량을 반영하는 복합 비율 노출로 해석되었습니다. 코호트 표준화 SVR은 (SVR − 코호트 평균)/코호트 SD로 계산하였습니다.
통계 분석
연속형 변수는 평균으로 요약되었다. ± 표준 편차(SD) 또는 중앙값(사분위간 범위), 그리고 범주형 변수는 n(%)으로 표시하였다. SVR 삼분위수 전반에 걸쳐, 정규 분포를 보이는 연속 변수는 분산 분석으로, 왜곡된 변수는 Kruskal-Wallis 검정으로, 범주형 변수는 카이제곱 검정으로 비교하였다. 각 BMD 엔드포인트에 대한 기본 선형 모델은 다음과 같다: BMD = β0 + β1(SVR z 점수) + β2(연령) + β3(성별) + β4(체질량지수) + β5(허리-엉덩이 비율) + β6(당뇨병 유병 기간) + β7(헤모글로빈) + β8(추정 사구체 여과율) + β9(알라닌 아미노전이효소 [ALT]) + β10(아스파르테이트 아미노전이효소 [AST]) + ε순차적 모델 1-5는 다음의 정의를 유지했다. 표 2. 연령과 성별은 인구통계학적 교란변수로 처리되었다. 체질량지수(BMI)와 허리-엉덩이 비율은 신체 크기 및 중심성 비만 공변량으로 포함되었으나, 신체 구성과 골밀도(BMD)를 연결하는 경로상에 부분적으로 위치할 수 있다. 당뇨병 유병 기간, 헤모글로빈, eGFR, ALT 및 AST는 임상 상태 공변량으로 포함되었으며, 이 또한 하위 상관관계일 수 있다. 따라서 모델 5는 전체 인과 효과가 아닌 공변량 조건부 연관성을 추정한다.
VIF 값이 5 미만인 경우 수용 가능한 것으로 간주하였습니다. 세 가지 주요 모델이 동일한 2,798개의 기록과 동일한 설계 행렬을 사용했기 때문에, BMD 엔드포인트 전반에 걸쳐 VIF 값은 동일하게 나타났습니다: 당뇨병 유병 기간 1.25, 헤모글로빈 1.57, eGFR 1.64, BMI 2.01, 연령 2.13, 허리-엉덩이 비율 2.50, 성별 2.51, AST 2.80, ALT 3.05, 그리고 표준화된 SVR 3.48.
하위 그룹 모델은 층화 변수를 제거한 후 Model 5 공변량 세트를 사용하였다: 성별 층화 모델에서는 성별을, 연령 층화 모델에서는 연령을, BMI 층화 모델에서는 BMI를, 당뇨병 기간 층화 모델에서는 당뇨병 기간을, 그리고 신기능 층화 모델에서는 eGFR을 제거하였다. 혈당 조절 범주는 Model 5 공변량이 아니었으므로, 해당 분석에서는 Model 5 공변량들이 그대로 유지되었다. 성별 층화 모델과 성별 상호작용 분석에는 성별 특이적 SVR z 점수를 사용하였으며, 그 외 모든 하위 그룹 분석에는 코호트 표준화 SVR을 사용하였다. 각 상호작용 모델에는 하위 그룹 지표와 SVR-하위 그룹 곱 항이 추가되었으며, 중첩 F 검정을 통해 해당 주효과 모델과 비교되었다. 18개의 상호작용 검정 전체 집합(3개의 BMD 엔드포인트 × 6개의 하위 그룹 요인)에 대해 Benjamini-Hochberg 보정을 적용하였다.
정해진 회고적 기간 내의 모든 적격 기록을 분석하였으므로 사전 검정력 계산은 수행하지 않았다. 정밀도는 양측 95% 신뢰구간을 사용하여 평가하였다. 선형 모델 가정은 잔차-적합도(residual-versus-fitted), 분위수-분위수(Q–Q) 도표, 척도-위치(scale-location), Cook의 거리, Breusch–Pagan 및 학생화 잔차(studentized-residual) 진단을 통해 평가하였다. 민감도 분석으로서 HC3 이분산성 일관 신뢰구간을 계산하였다. 비선형성은 부분 F 검정을 통해 모델 5와 3자유도(df)의 자연 3차 스플라인 노출 항을 비교하여 테스트하였다. 또한 4-df 및 중앙 2nd–98th 백분위수 분석을 통해 형태 민감도를 평가하였다. 모집단 평균 예측값은 raw SVR의 2nd–98th 백분위수에 걸쳐 표시되었다.
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기록 선택 및 분석 샘플
예비 정제 후 사용 가능한 3,495건의 입원 제2형 당뇨병(T2DM) 기록 중, 주요 실험실 검사 또는 신체 구성 항목이 불완전한 366건이 제외되었으며, 사전 정의된 임상 또는 데이터 품질 기준에 따라 309건이 제외되어 기술 분석을 위해 2,820건의 기록이 남았습니다. 이 코호트 내에서 3가지 BMD 엔드포인트가 모두 누락된 22건의 기록은 회귀 분석에서 제외되었습니다. 동일한 2,798건의 기록이 각 골격 부위별 모델 5 분석에 사용되었습니다. 주요 변수의 결측값은 다음과 같습니다: 연령 0/2,820 (0%), 성별 0 (0%), BMI 2 (0.071%), 허리-엉덩이 비율 0 (0%), 당뇨병 유병 기간 0 (0%), 헤모글로빈 0 (0%), eGFR 0 (0%), ALT 0 (0%), AST 0 (0%), SVR 0 (0%), 그리고 각 BMD 엔드포인트 22 (0.78%). 누락된 2개의 BMI 값은 BMD가 누락된 22건의 기록 내에서 발생했으...
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본 후향적 단면 분석에서, 공변량 보정 후 SVR이 높을수록 요추, 대퇴경부 및 전체 고관절의 면적 BMD가 더 높게 나타났다. 겉으로 드러난 전역 3분위 패턴은 현저한 성별 불균형과 일치했으며, 성별 특이적 비보정 도표에서는 재현되지 않아 연속적 보정 분석의 중요성이 강조되었다. 스플라인 분석 결과, SVR 값이 높아질수록 연관성이 증가하다가 평탄해지는 양상을 보였으며, HC3-강건 추정치는 일차 결과와 유사했다. 이러한 추정치는 공변량 조건부 연관성이며, SVR의 변화가 BMD의 변화를 유도한다는 증거로 해석되어서는 안 된다.
결과는 당뇨병성 골격 취약성이 단순히 면적 BMD만으로 결정되는 것이 아니라는 보다 광범위한 개념과 일치합니다4. 또한 이는 일반 인구 및 당뇨병 환자군에서 ASM-to-VFA 비율과 BMD 간의 연관성을 밝힌 이전 연구들과도 부합합니다10,
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저자들은 상충하는 이해관계가 없음을 선언합니다.
본 연구는 난징 의과대학교 창저우 의료 센터의 임상 연구 프로젝트(지원 번호 CMCB202407)의 지원을 받아 수행되었습니다.
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| 신장 및 체중계 | Hengqi Inc. | RGZ-120-RT | 신체 계측 측정 |
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| 다주파수 생체 전기 임피던스 분석기 | Biospace | InBody 720 | 사지 골격근량 및 내장지방 면적 측정 |
| R 통계 소프트웨어 | R Foundation for Statistical Computing | Version 4.6.0 | 통계 분석 및 도표 생성 |
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