Aging and chronic disease are often accompanied by changes in body composition that lead to decreased muscle mass and increased fat mass, even in weight-stable individuals. Both obesity and sarcopenia are important causes of frailty, disability, morbidity, and mortality. Diminished skeletal muscle and expanded visceral fat can act synergistically, which might maximize their effects on physical impairments and metabolic disorders. Dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA) was regarded as one of the most versatile imaging techniques for evaluation of sarcopenia and obesity as well as osteoporosis. Whole-body DEXA allows total and regional assessment of the three compartments for fat mass, non-bone lean mass, and bone mineral content. Moreover, DEXA is accurate, reproducible, fast, relatively inexpensive, and involves very low radiation dose to the patient. Developments in DEXA equipment and software allow an accurate and differential estimate of visceral adipose tissue. This review summarizes the clinical practical application of whole-body DEXA values, with use of muscle and fat mass indices in the diagnostic workup of low muscle mass, sarcopenia, and sarcopenic obesity according to the most recent studies and guidelines.
비만과 인구의 고령화 문제는 우리나라만의 문제가 아니라 21세기 전 세계의 화두이다. 중년 이후 연령 증가와 비만은 각각 신체구성성분의 변화와 이로 인한 만성질환의 이환과 악화에도 중요한 역할을 하고 있다[
비만은 건강을 위해할 정도의 과도한 지방축적으로 정의하고 있으나[
비만 정도를 평가하기 위한 방법의 신뢰도와 타당도를 평가할 때 신체의 구조적 틀을 구획별로 나누어 평가하는 신체구획모델개념을 적용하게 된다[
Methods for assessing the degree of obesity
Anthropometric index | Equipment measurement | |
---|---|---|
Adiposity | Body mass index | Bioelectrical impedance analysis |
Skin fold thickness | Dual-energy X-ray absorptiometry | |
Air displacement plethysmography | ||
Isotope dilution | ||
Whole body potassium count | ||
Distribution of adiposity | Waist circumference | Computed tomography |
Waist-to-hip ratio | Magnetic resonance imaging | |
Waist-to-height ratio | Ultrasonography |
X선 영상은 특정한 에너지에 해당하는 광자(photon)가 시작단(X-ray source)으로부터 방출되어 장애물에 의해 흡수 혹은 산란된 후 최종 검출단에 도달하는 광자의 양에 대응되는 밝기 값으로 표현되는 영상이다(
Assessment of global skeletal health with evaluation of bone mineral density (BMD). Both BMD and body composition can be derived from a single, whole-body scan.
DEXA가 전신 또는 부위별 지방량, 제지방량 및 골무기질 함량을 제공하지만, 세 가지 구성요소를 모두 직접 측정하지는 않는다. 전신 스캔의 경우, pixel의 약 40~45%가 뼈에 포함되어 있는데, 뼈에 인접한 연조직도 포함할 수 있다. DEXA 로 측정된 영상에서 pixel은 연조직 pixel과 뼈 pixel로 분류하여 골밀도 값과 체지방량을 계산하며, 뼈 pixel은 연조직량과 골량의 조합으로 이루어져 있다고 가정한다. 연조직 pixel의 구성성분은 지방조직과 뼈를 제외한 제지방조직으로 이루어져 있다고 전제로 하고, 일차적으로 연조직 pixel의 체지방량을 구한다. 뼈 pixel의 연조직량 또한 연조직 pixel 과 같은 체지방량을 가진다고 가정하고, 이차적으로 뼈 pixel 에서 연조직 pixel의 특정 감쇠 성분량을 이용해 골량을 구하고, 연조직량 또한 구할 수 있다.
Body composition analysis software enables evaluation of the total and regional distributions of fat mass, lean mass, and bone mineral content.
체성분의 정확한 측정은 생리적 또는 다양한 임상 상황에서의 에너지대사를 이해하는 데 도움을 주기에 유용하다. 만성질환과 악화는 뼈와 근육을 포함한 체성분에 영향을 미치며, 이론적으로 이러한 변화는 모든 질병에서 나타날 수 있다. 따라서 전신 DEXA 검사를 통한 포괄적인 체성분분석은 다양한 임상연구 및 실제 임상에 활용할 수 있는 매력적인 방법이다. 체성분분석의 적용대상 및 상황에는 운동선수 또는성장 및 노화과정(근감소증)과 같은 생리학적 및 이상생리학적 상태뿐만 아니라 다양한 인구 및 질병(예: 비만, 섭식장애, 내분비계, 위장관계, 신장 및 감염성 질환)이 포함된다[
2013 International Society for Clinical Densitometry (ISCD) 공식 입장 가이드라인은 체성분분석에서 DEXA 의 보다 실질적인 사용을 승인하고 공개했으며, 특히 세 가지 병리학적 상태에서 전신 DEXA 검사의 활용을 제안했다.
• HIV 양성 환자에서 지방위축(lipoatrophy) 위험과 관련한 항레트로바이러스제 사용 시 지방분포 평가
• 비만수술(또는 상당한 체중감소가 예상되는 약물, 식단 또는 체중감소요법) 시행 환자에서 체중감소가 10%를 초과할 때 지방과 제지방량을 평가
• 근력이 저하되거나 신체기능이 좋지 않은 환자의 지방 및 제지방량을 평가
ISCD 공식 가이드라인에 따라 골밀도, 골무기질함량, 총 질량, 총 제지방량, 총 지방량 및 체지방률은 체성분분석 연구와 보고서에 기본 변수로 나타내야 한다[
최근 몇 년 동안 근육량과 비만도에 대해 보다 구체적으로 평가하는 DEXA 지표와 측정이 확립되었지만, 아직 임상적 유용성은 불확실한 상황이다. 지방량과 근육량의 DEXA 측정지표에는 체지방지수(fat mass index [FMI] =total fat mass/height2), 내장지방조직(visceral adipose tissue, VAT), 피하지방조직(subcutaneous adipose tissue, SAT), 남성형(android, A) 대 여성형(gynoid, G) 지방량비(A/G 지방량비), 몸통 대 다리 지방량, 제지방량 지수(lean mass index: total lean mass/height2), 사지 제지방량(appen-dicular lean mass [ALM] =arms LM + legs LM) 및 사지근육량을 키의 제곱으로 보정한 ALM/height2, 체중으로 보정한 ALM/weight과 BMI로 보정한 ALM/BMI 등이 있다[
비만지표에 있어서는 BMI와 상관 없이 총 지방량, FMI, 체지방률 또는 총지방/근육비는 심혈관대사질환 발병위험 증가와 관련이 높다고 밝혀졌다[
Diagnosis of sarcopenia by evaluating skeletal muscle mass by dual-energy X-ray absorptiometry.
Abdominal visceral adipose tissue (VAT) and subcutaneous adipose tissue (SAT) results are obtained with details including volume, mass, and area for each by dual-energy X-ray absorptiometry analysis.
최근 전신 DEXA 기술의 발전 중 하나는 VAT 평가가 가능하다는 것이다(
DEXA를 이용해서 측정한 ALM (DEXA-ALM)은 low muscle mass의 중요한 지표이고, CT로 측정한 VAT (CT-VAT)는 내장비만평가기준으로 활용해 왔다. 근감소증과 내장비만은 서로 대사적으로도 악영향을 끼쳐 대사질환과 죽상동맥경화증에 상당한 부정적인 영향을 미칠 수 있지만, 지금까지 대부분의 연구는 DEXA-ALM과 CT-VAT를 이용해서 근감소증과 내장비만의 역할을 별도로 조사하거나 각각의 장비로 측정한 DEXA-ASM과 CT-VAT의 비율을 근감소성 비만지표로 활용해 왔다[
DEXA를 이용한 체성분분석은 정확도에 있어 CT와 MRI 와 근접한 수준이고 다른 검사장비들과 비교하여도 여러 장점이 있어 활용이 증가하고 있다. 전신 DEXA는 과거에 체지방률을 평가할 때 제한적으로 사용한 경험이 있었고, 최근의 기술은 부위별 체성분분석의 정확도가 향상되어 복부의 VAT와 SAT를 구별하여 평가하고 있다. 무엇보다 2019년에는 근감소증을 진단하고 치료효과를 모니터링하는 데 신의료기술로 인정받아 근감소증 환자 및 의심 환자를 대상으로 근육량을 평가하는 데 활용되고 있다. 또한 DEXA는 CT 와 MRI에 비해 장비 가격이나 검사비가 낮고 덜 침습적이며, 무엇보다도 낮은 방사선양에도 불구하고 비슷한 정확도를 제공하고 있다. 노인에 있어 쇠약(frailty), 근감소증 또는 비만이 의심되는 경우 진단 및 중재 효과 판정 등 여러 목적으로 DEXA를 활용할 수 있겠고, 고령이 아니더라도 만성질환으로 인한 신체구성의 변화를 모니터링하거나 예후를 평가하는 데도 도움을 줄 수 있을 것이다. DEXA를 이용한 신체구성요소와 기존의 임상지표들(예: 내분비, 대사 및 염증성 지표)과 결합한 연구들과 그 결과들은 향후 근감소성 비만의 정의와 진단기준 확립에 중요한 기초자료가 될 것이다.