手腕部骨齡鑒定方法的研究進(jìn)展

沈勛章

（上海體育科學(xué)研究所，上海200030）

運動員生長發(fā)育鑒定是運動員選材中重要的一個環(huán)節(jié)，是篩選擇優(yōu)、百里挑一的基礎(chǔ)[1]。通常，生長發(fā)育鑒定工作采取生物學(xué)年齡而非生活年齡判讀，如果能對生物學(xué)年齡做出客觀科學(xué)的判讀，這將有助于提高運動員選材的年齡評定與預(yù)測運動潛能。

骨骼年齡（skeletal age，SA；bone age，BA）簡稱骨齡，是一種生物學(xué)年齡鑒定方法，一般指兒童青少年骨骼發(fā)育水平同骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)比較而求得的發(fā)育年齡；與生活年齡相對而言，骨齡對于評價兒童少年的生長發(fā)育、疾病診斷、臨床治療的監(jiān)測都有重要的意義。在體育科研領(lǐng)域，骨齡對于運動員選材，特別是運動員生長發(fā)育水平的鑒定是非常重要的指標(biāo)[2-4]。骨齡測定包括手腕部、肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及足等身體部位，其中手腕部因其敏感及攝片方便而最常用。手腕部骨骼數(shù)目諸多，有腕骨8塊，掌骨5塊，指骨14塊，加上尺、橈骨共29塊，此外，拇指內(nèi)側(cè)種籽骨也是骨骼發(fā)育的重要標(biāo)志。隨著各繼發(fā)骨化中心的出現(xiàn)、融合各有不同時間結(jié)點，便于X線片的區(qū)別，易于拍片，易于防護(hù)。

1 手腕部骨齡的測量技術(shù)

通過X線片觀察兒童青少年手腕部諸骨的骨化進(jìn)程。鑒定者依據(jù)各部位骨化中心的始出、形成、大小、發(fā)育以及骺干愈合等進(jìn)程，逐一與標(biāo)準(zhǔn)骨齡樣片相比較，估算長發(fā)育狀況，評定骨齡大小。目前，骨骼年齡的判定主要是依據(jù)X線片的影像學(xué)特征來推斷。主要的骨齡鑒定標(biāo)準(zhǔn)有國外的G-P圖譜、TW骨齡法、國內(nèi)的CHN方法和中華05法等。近年來，超聲技術(shù)出現(xiàn)在骨齡評定領(lǐng)域。采用超聲技術(shù)測試骨齡主要是通過探測橈、尺骨遠(yuǎn)端的骺軟骨的聲速值（sos）值以及一些相關(guān)參數(shù)來實現(xiàn)的。運動生理學(xué)證明，橈、尺骨遠(yuǎn)端骺軟骨生長板的發(fā)育貫穿于兒童青少年整個生長發(fā)育階段，是比較有效地觀察人體骨骼發(fā)生、發(fā)展和成熟的部位。沈勛章等研究表明，骺軟骨聲速值具有年齡特征[5]和青春期特點[6]。但與傳統(tǒng)的X線攝片相比，超聲測試方法尚處在探索階段，系統(tǒng)研究及成果鮮少。2000年有低輻射雙能X線吸收法（DXA）對手腕諸骨進(jìn)行影像掃描，通過骨密度評定骨齡方法[7]。Pludowski 等[8]亦報道了DXA檢測法與X線攝片的骨齡評定結(jié)果之間存在高度一致性，但骨齡值精度超過了0.5歲，標(biāo)準(zhǔn)差大，且檢測成本高、操作過程復(fù)雜，普及應(yīng)用困難。截止現(xiàn)階段，世界各國針對紛紛研發(fā)自動化骨齡判讀系統(tǒng)。

2 手腕部骨齡的評定方法

2.1 早年的計數(shù)法

1926年Todd在開展對1000名兒童手骨橫斷面調(diào)查后，1937年制定并出版了世界上首部手骨成熟圖譜，主要有手、肘、肩、足、膝、踝6個身體部位，第一次利用長骨、短骨的骨骺和腕骨等骨化中心的出現(xiàn)來評定骨的成熟程度。其具有攝片位置簡單、受試者接受射線曝光少等便利，缺點是該圖譜僅適用于學(xué)齡前兒童，應(yīng)用年齡范圍較窄。

2.2 直觀的圖譜法

采用圖譜法評價骨齡主要依據(jù)骨化中心出現(xiàn)與干骺融合時間，加上骨成熟指征的客觀分級來實現(xiàn)的。1950年美國人Greulich和Pyle依據(jù)Todd 的設(shè)計發(fā)表了《手腕骨發(fā)育X線圖譜》，簡稱G-P 圖譜，它以美國富家子女作為樣本對象建立的骨齡標(biāo)準(zhǔn)。G-P圖譜在1959年的第2版中又作了某些修改，形成后來在我國體育界、醫(yī)學(xué)和法醫(yī)學(xué)使用最為廣泛的G-P骨齡圖譜[9]。該圖譜簡便易行，應(yīng)用廣泛，但尚存在著主觀判讀強、骨成熟組合多等問題。

2.3 綜合的計分法

計分法骨齡標(biāo)準(zhǔn)研制者首先將手腕諸骨的發(fā)育過程劃分為若干發(fā)育等級，其次確定各骨、各等級的賦權(quán)分值，再次將每塊骨的分值累計相加獲得總分，最后依據(jù)性別、年齡的骨成熟度得分的中位數(shù)曲線評定出骨齡。

2.3.1 TW1、TW2、TW3法為代表 歷史上Acheson 第一個提出了評估骨成熟的記分法，采用該記分法對學(xué)齡前兒童的手腕部和膝關(guān)節(jié)部骨齡進(jìn)行評定。1962年Tanner 及其同事修訂并擴充Acheson 的記分法，即把每一塊骨的發(fā)育成熟度用0～100分作為衡量等級，計算出骨齡值，在1975年以2000名英國兒童橫斷面研究的樣本量，Tanner等制定了英國兒童骨發(fā)育評價標(biāo)準(zhǔn)，稱為TW1 法。隨后修訂形成了TW2 法。1997～2001年為了適應(yīng)北美、歐洲兒童的生長發(fā)育的長期趨勢，幾經(jīng)修訂，出版了目前國際上新版的骨齡評定標(biāo)準(zhǔn)TW3法，亦稱RUS評估法，TW3法對骨骼發(fā)育過程的評估細(xì)致量化，充分考慮了年代、社會、環(huán)境、營養(yǎng)等因素對兒童青少年生長發(fā)育的深遠(yuǎn)影響，對骨骼發(fā)育的影響，采用了手腕部及手掌13塊長管狀骨進(jìn)行研究，TW3剔除了TW2中RUS分值和Carpal分值的總分要求，取而代之的是單獨的RUS分；同時剔除了T系列，并重新制訂了R系列標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過對北美地區(qū)3000名受試兒童連續(xù)9年的縱向觀察，結(jié)果令人滿意，且未受種族和地區(qū)的限制，建立了預(yù)測成人身高的身高完成率[10]。

2.3.2 我國骨齡百分計數(shù)法 李果珍骨齡百分計數(shù)法與TW2法研究相類似。李果珍等拍攝了1938個北京地區(qū)0～18歲兒童青少年受試者右手腕X線片，研究了10個骨并進(jìn)行橫向資料判讀。采用Tanner評分法，統(tǒng)計10個骨從始發(fā)育到成熟期所需要的平均年數(shù)，總和為100分，計算出各骨、各期所相應(yīng)百分?jǐn)?shù)即為骨齡發(fā)育指數(shù)。最后將10個骨各期骨齡發(fā)育指數(shù)相加后，再從標(biāo)準(zhǔn)曲線圖查出骨齡。該法首次以骨齡百分計數(shù)法制定了中國兒童青少年骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)，比較適合于青春后期兒童少年。

2.3.3 國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CHN法 20世紀(jì)80年代張紹巖等以我國南北方11個省市的22160例0～19歲兒童、青少年為研究對象，選取左手腕部14塊骨拍攝骨齡片，對照TW2法，參考G-P圖譜法，統(tǒng)計了骨發(fā)育分級及各級分值，建立了中國人骨發(fā)育等級標(biāo)準(zhǔn)。CHN剔除了TW法中尺、三角、舟、月、大小多角骨等權(quán)重指數(shù)接近0的六塊骨，突出對骨化中心出現(xiàn)早、生長發(fā)育期長、等級評定可靠性高的手腕骨給予較高的權(quán)重[11]。CHN法使得手腕骨生長發(fā)育研究由定性達(dá)到了定量分析，特別在13～18歲生長突增期，男青少年年齡判讀方面更為準(zhǔn)確。

2.3.4 醫(yī)學(xué)的葉氏法 葉義言（1985）認(rèn)為如若將TW2法直接用于我國兒童少年的骨齡評估可能存在人種等誤差。20世紀(jì)80年代以長沙市2122例兒童為研究對象[12]對TW2法進(jìn)行了修訂改良，主要是在CHN法14塊骨的基礎(chǔ)上增加了尺骨和5塊腕骨，共20塊手腕骨的評定綜合全面。有學(xué)者把葉氏骨齡評定方法稱謂中國版的TW系列。進(jìn)而在1998年該方法研發(fā)計算機輔助評定骨齡CD-ROM并已在我國各地臨床醫(yī)院推廣應(yīng)用。

2.3.5 中華05骨齡的評價方法 隨著中國社會政治穩(wěn)定、經(jīng)濟發(fā)展，根據(jù)我國兒童青少年生長發(fā)育出現(xiàn)的長期發(fā)展趨勢，2006年張紹巖等參照CHN法和TW3 方法，依據(jù)百分位數(shù)法先后制訂了TW3-C RUS、TW3-C腕骨、RUS-CHN 骨齡標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)稱為《中國人手腕骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)-中華05》，簡稱中華05法[13-14]。該標(biāo)準(zhǔn)作為體育行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，由國家體育總局下文在全國推廣，旨在開展運動員生物學(xué)年齡和發(fā)育程度的鑒定。其后張紹巖等[15]又在RUS-CHN骨發(fā)育等級基礎(chǔ)上制定了手腕部橈、尺骨骺線骨齡評價方法，將評定年齡范圍男子延伸到20歲、女子延伸到19 歲，有效地拓展了中華05方法的骨齡評定范圍。

2.4 圖譜與記分相結(jié)合的方法

縱觀諸種骨齡評定方法均以骨發(fā)育成熟度指征為基礎(chǔ)。雖說圖譜法具有直觀、簡便的優(yōu)點，鑒定者在實際操作中還是以整張X線片進(jìn)行比較與判讀，容易產(chǎn)生主觀性強，隨機誤差大等弊端[16]。Greulich等[9]在G-P圖譜的使用時曾強調(diào)，要以塊骨的排列順序逐一判讀和比較，如諸骨出現(xiàn)了不匹配時可采取插片判讀（取兩張靠近年齡的標(biāo)準(zhǔn)片前后年齡段比較）。尤其在青春發(fā)育期的中晚期，14～18歲成熟骨塊數(shù)少，完全可以采用逐塊骨插片判讀方式，既增添了骨發(fā)育成熟度指征，又有效地利用了圖譜法直觀、簡便的優(yōu)點，彌補了計分法中各骨發(fā)育等級劃分過細(xì)，標(biāo)準(zhǔn)掌握難度大，從而降低骨齡評定可靠性的不足等技術(shù)難點。張紹巖等（2008）在RUS-CHN骨發(fā)育等級基礎(chǔ)上較好地將計分法與圖譜法相結(jié)合，為青少年生物學(xué)年齡的推測提供新建的骨齡評定方法，稱為RC圖譜法[17]。后者顯著地增加了男少年16～17歲、女少年15～16歲骨齡讀數(shù)間距，拉開了骨齡關(guān)鍵期發(fā)育程度的分辨能力，提高了男少年18歲、女少年17歲年齡組，大部分骨齡讀數(shù)之間的間隔。

2.5 超聲骨齡評價方法

超聲檢測技術(shù)的基本原理是利用某種待測的非聲量（如密度、濃度、強度、彈性、硬度、黏度、溫度、流量、液面、厚度、缺陷等）與某些描述媒質(zhì)聲學(xué)特性的超聲量（如聲速、衰減、聲阻抗等）之間存在著直接或間接關(guān)系，通過超聲量的技術(shù)測量出那些待測的非聲量，以探索超聲量與非聲量的關(guān)系和規(guī)律性。聲波（sound wave）是聲音的傳播形式，屬于一種機械波，人耳能聽到的聲波的頻率一般在20～20000Hz之間。超聲波（ultrasonic）屬于高頻率，聲波頻率大于20000Hz，超過人耳聽覺感受范圍。超聲骨齡技術(shù)屬于定量超聲檢測方法，定量骨齡檢測的超聲頻率約在750kHz，主要檢測骺軟骨生長板內(nèi)的礦物質(zhì)含量（BMD），還能檢測骨內(nèi)微細(xì)結(jié)構(gòu)的變化，譬如聲速、距離、厚度、壓力和波形等指標(biāo)參數(shù)，最主要的功能單位有sos值。sos是聲波在介質(zhì)中單位時間內(nèi)傳播的距離，sos的大小與距離正相關(guān)，即為距離越長，sos值越大。研究發(fā)現(xiàn)，在同一個介質(zhì)（骺軟骨生長板）中聲速是固定穩(wěn)定的，但超聲波在介質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離增加由強變?nèi)醯臅a(chǎn)生聲衰減；在同一介質(zhì)（骺軟骨生長板）中超聲能量的吸收主要與超聲頻率和傳播距離有關(guān)。超聲儀器利用超聲波在不同介質(zhì)（橈骨遠(yuǎn)端骺軟骨）中傳導(dǎo)速度不同的特點，超聲換能器從骺軟骨的一側(cè)向另一側(cè)發(fā)射超聲波，根據(jù)接收到的超聲波通過骺軟骨組織和其他軟組織的幅度衰減，分別測算出sos和超聲振幅衰減（BUA）以及距離。因此不同的組織其聲速值大小不同的。以色列、波蘭、韓國等學(xué)者曾開展了一些超聲骨齡的臨床醫(yī)學(xué)研究[18]，其對象主要局限于臨床生長發(fā)育不良的病孩，系統(tǒng)化的研究鮮見。2004年沈勛章等根據(jù)《中國人骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)修訂》的分課題，開展《中國人骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)評價方法與超聲方法的相關(guān)性研究》[19]，針對超聲骨齡儀進(jìn)行中國模式的二次研究。課題研究小組獲得了大量研究結(jié)果[20-30]。研究發(fā)現(xiàn)，超聲骨齡評定方法與中國人骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)評價方法具有很高的相關(guān)性，但也存在精確性與重復(fù)性欠缺的缺陷，需要對儀器和方法等進(jìn)行進(jìn)一步完善。

表1 常用骨齡評定標(biāo)準(zhǔn)比較

3 中華05手腕骨發(fā)育評價標(biāo)準(zhǔn)

2002年，由河北省體育科學(xué)研究所張紹巖等牽頭，申請立項并修訂我國兒童少年骨齡評定標(biāo)準(zhǔn)CHN法。2005年完成了《中國人手腕骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)-中華05》階段成果[13-14，31]，簡稱中華05法，2006年7月1日該方法作為國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推廣實施，并由此取代了原有的CHN法。中華05法是我國當(dāng)代社會政治經(jīng)濟迅猛發(fā)展，廣大兒童青少年群體生長發(fā)育長期變化趨勢日益明顯的時期、大連、石家莊、上海、溫州和廣州等代表性城市中年齡介于0～20歲男女共17401名健康兒童為樣本，通過拍攝左手腕后前位X線片，同時測量身高、體重；依據(jù)CHN法，采用TW3計分法修訂的我國骨齡評定新標(biāo)準(zhǔn)[32]。標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)Tanner等的方法擬合骨成熟度得分曲線，制定了我國兒童少年骨發(fā)育生長評價圖表[33-34]，同時推出了適用于體育領(lǐng)域的RUS-CHN法[17，35]。

4 幾種常用的手腕骨骨齡評定方法的比較

目前我國體育界、醫(yī)學(xué)界、法醫(yī)學(xué)常用的骨齡評價方法有G-P圖譜法、CHN法、RUS-CHN法（中華05），表1對這三種常用方法作一個詳細(xì)的比較。

5 展望

目前，在骨齡研究領(lǐng)域中存在著兩大有理論意義、具深遠(yuǎn)實踐意義的問題值得研究和探討：（1）骨齡標(biāo)準(zhǔn)圖譜庫的建立及計算機讀片系統(tǒng)的研究；（2）非放射線骨齡發(fā)育評價與方法的研究。

在青少年手腕骨骨齡的各類鑒定方法中，劃分不連續(xù)骨發(fā)育等級來應(yīng)用于連續(xù)的骨發(fā)育過程存在科學(xué)比對問題；圖譜整片判讀的主觀性強，存在隨機誤差問題；骨發(fā)育等級標(biāo)準(zhǔn)的文字描述不清，不便記憶，存在操作應(yīng)用復(fù)雜、系統(tǒng)誤差問題。而采用新型的計算機圖象識別與智能化技術(shù)，結(jié)合引進(jìn)數(shù)學(xué)方法，尋求方法學(xué)突破，使手腕諸骨的發(fā)育程度評定盡可能有個連續(xù)過程，亦使得骨發(fā)育成熟度盡可能避免人眼評定誤差，是較好地解決上述問題的途徑。骨齡評定方法必將在信息時代借助計算機、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代工具建立計算機骨齡輔助評判系統(tǒng)和計算機骨齡自動評判系統(tǒng)。另外，非X線化骨齡發(fā)育評價與方法也是今后研發(fā)工作的重點，以達(dá)到高科技測量、人體非損傷的目的。如超聲骨齡的測量技術(shù)就是一種很好的嘗試，只是這些方法目前在實際工作中運用尚少，信度和效度檢驗仍需進(jìn)一步加強。 骨齡科研工作者在今后的工作中要更加努力的完善各類方法和技術(shù)，適應(yīng)運動員選材及其他工作實踐的具體要求，提高骨齡評判的精確度和客觀性，進(jìn)而為運動實踐和其他相關(guān)行業(yè)提供更廣泛、更高效的服務(wù)。

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