薄層CT掃描技術在鎖骨胸骨端骨齡評估中的應用進展

王亞輝 ，魏 華 ，2，應充亮 ，萬 雷 ，朱廣友

（1.司法部司法鑒定科學技術研究所 上海市法醫(yī)學重點實驗室，上海 200063；2.華東政法大學研究生教育學院，上海 200042）

青少年活體年齡推斷是法醫(yī)人類學研究的熱點之一，也是法醫(yī)學鑒定的難點之一。目前，不同研究領域用以活體年齡推斷的方法較多，但較可靠的仍是利用骨骼發(fā)育程度來推斷活體年齡[1]。軀體不同部位骨骼的發(fā)育時間不盡相同，鎖骨胸骨端繼發(fā)骨化中心的出現(xiàn)與骨骺閉合是全身各大關節(jié)中最晚的一個，可以較好地反映18周歲以上青少年骨骼發(fā)育情況。傳統(tǒng)的骨齡研究方法主要基于X線檢查，但由于鎖骨胸骨端與其鄰近的肺、胸骨、肋骨、支氣管及胸椎橫突等影像結(jié)構(gòu)相互重疊，不利于清晰觀察骨骺發(fā)育情況，影響骨齡鑒定意見的科學性及準確性。近年來，國內(nèi)外已有學者致力于運用薄層CT掃描技術評估鎖骨胸骨端骨齡，可明顯提高鎖骨胸骨端骨齡判斷的準確性和科學性。

1 薄層CT掃描及圖像重組技術與鎖骨胸骨端骨齡

隨著CT設備及CT掃描技術的飛躍發(fā)展，CT技術在骨關節(jié)系統(tǒng)的應用日趨受到重視[2]。CT圖像的顯示是由黑到白的不同灰度來表示的，顯示白的區(qū)域代表高吸收區(qū)，即高密度區(qū)，如骨骼、鈣化灶等；顯示黑的區(qū)域代表低吸收區(qū)，即低密度區(qū)，如水、氣體及脂肪組織等。CT影像不論是橫斷面或冠狀面均沒有結(jié)構(gòu)互相重疊的影像，這也是CT影像相比X線的優(yōu)勢所在[3]。薄層CT掃描技術是指小于5mm的CT掃描，可以觀察到骨骼細微結(jié)構(gòu)的變化，這種技術能彌補常規(guī)CT厚層掃描在遇到細小病灶或組織結(jié)構(gòu)時容易出現(xiàn)遺漏的現(xiàn)象。近年來，由于多層螺旋CT（multi-slice spiral CT，MSCT），特別是64層以上MSCT在臨床的廣泛應用，使短時間、薄層、大范圍容積掃描的信息采集成為可能，可以一次完成胸、腹部掃描，高級圖像重組技術得到了真正的迅速發(fā)展，為臨床診斷帶來了新的多維診斷技術，如多層螺旋CT多平面重組技術（multiple planar reformation，MPR）和容積再現(xiàn)（volume rendering，VR）圖像重組等。MPR能夠從不同角度觀察特定的解剖結(jié)構(gòu)，尤其對于較多重疊的組織器官，其優(yōu)勢更為明顯。目前多層螺旋CT掃描后進行MPR有很多優(yōu)勢，例如短時間的容積掃描，被掃部位因時間短不易移動并且容積數(shù)據(jù)采集完整；CT掃描時可采用特定的掃描層厚，而圖像重組時可采用最薄的重組間隔，任意多次地回顧性重組，但被檢者的CT輻射量并不增加。VR圖像重組可以再現(xiàn)組織器官的立體結(jié)構(gòu)，并可從多方位、多視角任意調(diào)節(jié)組織器官的位置，以利于收集完整的圖像信息，更直觀地顯示掃描圖像的形態(tài)及走行。由于MSCT具有重復性強、檢查時間短、數(shù)據(jù)量大、后處理軟件豐富等特點，為CT圖像重組技術奠定了基礎。因此，近年來MSCT掃描聯(lián)合MPR、VR圖像重組技術已逐漸應用到鎖骨胸骨端骨齡的法醫(yī)學鑒定中。

根據(jù)Wang等[4]研究表明，近年來，我國青少年女性鎖骨胸骨端繼發(fā)骨化中心出現(xiàn)年齡提前至16周歲，男性提前至17周歲，是人體各大關節(jié)中繼發(fā)骨化中心出現(xiàn)、閉合年齡最晚的一個部位。對于全身各大關節(jié)，如肩、腕、髖關節(jié)等部位骨骺閉合的18周歲以上青少年人群來說，此時可用于推斷骨骼年齡的指標僅剩鎖骨胸骨端骨骺，因此，對于18周歲以上青少年，尤其是我國《刑法》所規(guī)定的18周歲法定責任年齡的判斷顯得尤為重要。但以往常規(guī)CT掃描，由于層厚較大，一般僅可掃描3～4層鎖骨，顯然不能全面、準確地觀察鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育情況。鑒此，近年來國內(nèi)外已有學者運用薄層CT掃描技術研究鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育狀況。

2 國外研究概況

近年來，隨著向歐美國家跨境遷移人數(shù)的增加，對于青少年年齡正確判定的需求也隨之增加[5]。在國外，大多數(shù)國家法律所關注的年齡點多為14～21歲，若要證明青少年個體的真實年齡，歐洲法醫(yī)學骨齡評估研究組[6]推薦拍攝左手腕關節(jié)X線片，并運用TW計分法進行年齡評估。若被檢者年齡偏大（如超過21周歲），則還需通過掃描鎖骨胸骨端CT圖像，根據(jù)鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育狀況，并綜合個體第二性征及牙齒磨耗度綜合評判[7]。

隨著CT技術的不斷發(fā)展，圖像在空間分辨率的優(yōu)勢更加顯著，將CT掃描技術應用于鎖骨胸骨端的研究始于上世紀90年代末。1997年，Kreitner等[8]首次將CT技術應用于德國白種人群鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育，第一次對鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育狀況進行了系統(tǒng)闡述，為其他學者的研究奠定了理論基礎。

2004年，Schmeling等[9]對德國查立特大學附屬醫(yī)院873名年齡在16～30周歲兩性青少年鎖骨胸骨端X線骨骺發(fā)育狀況進行了回顧性研究，并在Kreitner等[8]的分級基礎上，將鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育分為5個等級（1級：繼發(fā)骨化中心尚未出現(xiàn)；2級：繼發(fā)骨化中心已出現(xiàn)；3級：骨骺部分閉合；4級：骨骺完全閉合；5級：骨骺完全閉合、骺線消失），其中有174例鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育等級由于組織器官相互重疊而無法準確辨別。研究顯示，兩性鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育在1～3級的年齡跨度均不大，約1～2歲；而3～4級年齡跨度高達4～5歲左右，第5級兩性均為26周歲左右。由此可見，鎖骨胸骨端繼發(fā)骨化中心自出現(xiàn)至骨骺部分閉合期間的發(fā)育較為迅速，而骨骺部分閉合至完全閉合并骺線消失則經(jīng)歷時間相對較長。同時，該研究還表明，由于鎖骨胸骨端與其鄰近的組織結(jié)構(gòu)相互重疊，通過X線片不利于清晰觀察骨骺發(fā)育狀況。

2005年，Schulz等[10]采用了Schmeling鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育X線“五級分級標準”，對Unfallkrankenhaus醫(yī)院629名15～30周歲兩性青少年鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育CT影像進行了回顧性研究，CT掃描層厚為7mm。該研究針對性別進行分組比較。研究表明，兩性鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育在第2級的年齡均為15周歲，男、女性第3級年齡分別為17周歲和16周歲，第4級年齡均為21周歲，這與Schmeling等[9]X線研究結(jié)果一致。但男、女性鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育至第5級的最小年齡分別為22周歲和21周歲，較Schmeling傳統(tǒng)X線片研究結(jié)果提前4～5歲，這主要是由于樣本采用非薄層CT掃描（層厚7mm）而產(chǎn)生部分容積效應（partial volume affect），使尚存的骺線“提前”消失，導致實際較低的骨骺發(fā)育等級被高估。同時，該研究還發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)鎖骨胸骨端骨骺中有10.5%的樣本發(fā)育等級不完全相同，但該差異無統(tǒng)計學意義，種族之間的差異也無統(tǒng)計學意義。

2006年，Kaur等[11]基于鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育X線分級標準，將傳統(tǒng)X線與CT掃描兩種檢查方法同時運用于鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育并進行比較，研究表明，有99名青少年鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育在這兩種方法中存在差異，但通過薄層CT掃描技術推斷青少年骨齡與其生活年齡更為接近，結(jié)果更為準確。因此，有學者提出鎖骨胸骨端骨齡的CT研究應基于骨骺發(fā)育的CT分級標準制定，不宜直接引用鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育的X線分級標準[12]。

同年，德國學者Schulze等[13]對Freiburg大學附屬醫(yī)院100名年齡為16.0～25.9周歲男、女性（男、女性各50名）鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育CT掃描（層厚5～7mm）圖像及三維重組圖像進行分析，并提出了鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育CT分級的四級標準（1級：繼發(fā)骨化中心尚未出現(xiàn)；2級：繼發(fā)骨化中心已出現(xiàn)，尚未開始閉合；3級：繼發(fā)骨化中心開始閉合；4級：繼發(fā)骨化中心完全閉合），結(jié)果顯示，鎖骨胸骨端骨骺4級中約95%青少年已超過21周歲，而骨骺3級的人群約75%小于21周歲，這與Kreitner等[8]首次研究結(jié)果完全一致，但該研究顯示骨骺2～3級的年齡約為18周歲，4級的最小年齡為19周歲，較Kreitner等[8-9]的研究結(jié)果均提前2歲左右。研究還表明，層厚較厚（7mm左右）的CT掃描僅適應于年齡在21周歲左右的青少年鎖骨胸骨端的骨齡研究，對于年齡超過21周歲的青少年鎖骨胸骨端骨骺CT掃描來說，應選擇更薄的層厚進行掃描，這樣更便于觀察鎖骨胸骨端骨骺完全閉合后骺線是否殘留。

2008 年，Schulz等[12]又對柏林 Charité醫(yī)院放射學研究所于2003年至2005年收集的57名青少年胸鎖關節(jié)X線片與CT片（層厚1mm）進行了回顧性分析，并采用Schmeling等制定的鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育分級標準進行閱片，僅有2例閱片結(jié)果等級不同，其中CT閱片結(jié)果均為5級，而X線片閱片結(jié)果為4級，其余55例骨骺等級完全一致。雖然上述兩種攝片方法的閱片結(jié)果一致性高達96%，但由于鎖骨胸骨端與其臨近組織器官在X線片的重疊效應，會出現(xiàn) “低估”骨齡的結(jié)果，建議對于鎖骨胸骨端骨齡研究首選CT掃描。同時建議，為了避免CT掃描出現(xiàn)部分容積效應導致的誤讀現(xiàn)象，鎖骨胸骨端CT掃描的層厚應越薄越好（以1mm為宜），這樣可獲得相對真實的發(fā)育分級以正確評估骨齡。

2010 年，Kellinghaus等[5]對 Münster大學附屬醫(yī)院503名年齡為10～35周歲男、女性青少年鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育進行了統(tǒng)計分析，其中3例掃描層厚為0.6 mm，301例為 1.0 mm，122例為 1.25 mm，77例為1.5mm。根據(jù)Schmeling等制定的鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育分級標準進行閱片，男、女性鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育第2級的年齡分別為14和13周歲，兩性差異有統(tǒng)計學意義；而第3～5級的年齡分布在兩性間的差異無統(tǒng)計學意義，第3級在男、女性間對應的年齡分別為17、16周歲，第4級均為21周歲，第5級均為26周歲，這與Schmeling等[9，12]的研究結(jié)果基本一致。同時，由于該研究的CT掃描厚度較薄，所以，均未見部分容積效應。因此，Kellinghaus等提出鎖骨胸骨端骨齡研究的層厚在0.6～1.5 mm可以最大程度避免CT掃描部分容積效應對判讀結(jié)果的影響。

3 國內(nèi)研究概況

目前，我國法醫(yī)學、體育科學以及臨床醫(yī)學等領域所開展的骨齡研究主要是基于軀體單關節(jié)（以手腕關節(jié)為主）或多關節(jié)（以肩、肘、腕、髖、膝、踝關節(jié)以及胸鎖關節(jié)為主）X線片進行的[14]。然而，對于18周歲以上青少年來說，軀體各大關節(jié)骨骺基本趨于閉合，能準確、客觀地反映該年齡組個體骨骺發(fā)育狀況的觀察指標趨于減少，而鎖骨胸骨端骨骺，不論其出現(xiàn)時間還是閉合時間均是全身諸多關節(jié)中最后一個部位。結(jié)合我國《刑法》第十七條（三）規(guī)定，已滿14周歲不滿18周歲的人犯罪，應當從輕或者減輕處罰。由此可見，18周歲作為從輕或減輕刑事責任的年齡結(jié)點，在法庭審判中具有重要意義。而且，在法醫(yī)學骨齡鑒定實踐中，遇到的骨齡鑒定案件一般分為兩大類，一類是犯罪嫌疑人被刑事拘留后距骨齡鑒定時間較短，一般為數(shù)日至數(shù)月內(nèi)；另一類是由于種種原因，經(jīng)過數(shù)年后犯罪嫌疑人才被要求進行骨齡鑒定，以推斷其作案時年齡是否已經(jīng)滿法定責任年齡。由此，不論從青少年骨骺發(fā)育的客觀規(guī)律分析，還是從我國法律規(guī)定的法定責任年齡結(jié)點來看，鎖骨胸骨端骨齡對于我國18周歲以上青少年的年齡推斷都具有舉足輕重的意義。

2003年，田利新等[15]對我國東北地區(qū)695名（男性380名、女性315例）30周歲以下青年胸鎖關節(jié)進行常規(guī)胸部CT掃描（層厚不詳），根據(jù)Kreitner等[8]提出的CT分級標準進行閱片。研究顯示，CT測定的鎖骨胸骨端繼發(fā)骨化中心出現(xiàn)和骨骺閉合的時間與青春期發(fā)育的時間規(guī)律基本吻合，鎖骨胸骨端骨骺非常適合作為青少年骨骼年齡發(fā)育的評定指標之一。此外，全部被檢者中有一半以上的骨骺已完全閉合，年齡均在19周歲以上，說明測定鎖骨胸骨端骨齡，對排除未成年具有較可靠的法醫(yī)學價值。

2011年，趙歡等[16]對四川大學華西醫(yī)院影像中心的565名15～26周歲健康四川漢族青少年鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育狀況進行胸部薄層CT掃描（層厚1mm），并對Schmeling等[9]制定的鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育分級標準進行了細化，最終將鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育程度分為4個等級。各級經(jīng)驗分布函數(shù)圖顯示，1級人群100%小于18周歲，2級人群75%小于18周歲，3級人群94.5%大于18周歲，4級人群100%大于20周歲，兩性之間差異無統(tǒng)計學意義。研究結(jié)果顯示，鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育第3級最早出現(xiàn)于16周歲，這與Kreitner等[8]研究結(jié)果一致，但在第4級，最小年齡為20周歲，比Kreitner等研究結(jié)果小2周歲，比Schulz等[12]研究結(jié)果小1周歲，這可能與種族差異有關。

4 總結(jié)與展望

薄層CT掃描聯(lián)合圖像重組技術應用于青少年鎖骨胸骨端骨骺發(fā)育狀況的評估，是目前國內(nèi)外法醫(yī)學骨齡研究中使用的較為先進的技術手段。隨著三維影像技術的發(fā)展以及幾何測量學在法醫(yī)人類學中應用的普及，對于鎖骨胸骨端骨骺大小、形態(tài)以及出現(xiàn)部位等測量變得更為簡單、精確，克服了鎖骨胸骨端骨骺在X線片上顯影不清的缺陷，通過對骨骺圖像的二維、三維重組，利于總結(jié)骨骺的分型、觀察骨骺發(fā)育的細微變化與立體結(jié)構(gòu)特征，對閱片具有重要的指導作用，這將使骨齡鑒定更加客觀、準確。

（本課題得到司法部司法鑒定科學技術研究所資助。）參考文獻：

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