大數(shù)據(jù)骨齡平臺(tái)在青少年生長(zhǎng)發(fā)育評(píng)價(jià)中應(yīng)用的理論研究

摘要：本文運(yùn)用文獻(xiàn)資料法、對(duì)比分析法對(duì)比國(guó)外常用五種骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)（G-P圖譜法、RWT法、FELS法、TW2、TW3），國(guó)內(nèi)常用六種骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)（吳恩慧標(biāo)準(zhǔn)骨齡、顧光寧顧氏圖譜、李果珍骨齡百分計(jì)數(shù)法、葉義言葉氏骨齡評(píng)分法、張紹巖、紹偉東等CHN法、張紹巖中華05法）的方法基礎(chǔ)和樣本情況；對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外圖譜法和計(jì)分法不同測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)間的差異；確定支持“骨齡等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，骨齡評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)地域化，生長(zhǎng)發(fā)育評(píng)估動(dòng)態(tài)化”的技術(shù)原理，最終，確定建立大數(shù)據(jù)骨齡平臺(tái)評(píng)價(jià)青少年生長(zhǎng)發(fā)育的評(píng)價(jià)方法，提高兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育評(píng)估的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字骨齡；青少年；生長(zhǎng)發(fā)育

骨齡是骨發(fā)育成熟度年齡的簡(jiǎn)稱，是以特定人群骨骼發(fā)育的共有特征評(píng)測(cè)個(gè)體骨骼發(fā)育成熟程度的方法和技術(shù)。這些特征具有普遍性和不可逆的特性，是目前臨床測(cè)評(píng)個(gè)體發(fā)育偏離程度最準(zhǔn)確、最客觀的方法。兒童青少年骨齡的鑒定，可以有效的對(duì)青少年生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。近年來，隨著骨齡研究的不斷深入和數(shù)字化影像技術(shù)在骨齡測(cè)試中的應(yīng)用，使得骨齡測(cè)評(píng)方法在實(shí)踐中得到廣泛推廣。

一、國(guó)外常用骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的概述

國(guó)外常用骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)主要有以下五種：G-P圖譜法、RWT法、FELS法、TW2、TW3。G-P圖譜法是對(duì)美國(guó)白人兒童少年縱向的跟蹤，通過對(duì)橈骨、尺骨、腕骨、掌指骨及籽骨隨年齡增長(zhǎng)出現(xiàn)的規(guī)律性的骨性變化特征的觀察和分類，最終篩選出男31張，女27張的骨齡標(biāo)準(zhǔn)片作為標(biāo)準(zhǔn)圖譜。該圖譜對(duì)不同年齡階段的標(biāo)準(zhǔn)片分別進(jìn)行了說明和描述，詳細(xì)列出了手腕各骨的成熟度指征，并明確標(biāo)示出樣片中各骨的骨齡，為該圖譜的廣泛使用提供了穩(wěn)定的評(píng)價(jià)基礎(chǔ)。RWT法是美國(guó)FELS研究所經(jīng)過多年研究提出的膝部骨齡評(píng)價(jià)法。該方法通過縱向追蹤拍攝20世紀(jì)30年代至70年代美國(guó)俄亥俄州的279名男性和273名女性兒童少年的左側(cè)膝關(guān)節(jié)前后正位的X線片。根據(jù)膝關(guān)節(jié)部位股骨下端、脛骨上端、腓骨上端的不同骨性成熟指征和部分可以測(cè)量的指標(biāo)建立起來的評(píng)價(jià)體系。FELS法也是美國(guó)FELS研究所經(jīng)過多年研究提出的用于手腕部骨評(píng)價(jià)骨齡的方法。該方法依據(jù)7塊腕骨、橈骨、尺骨和掌指骨的骨性成熟指征和部分可以測(cè)量的指標(biāo)建立起來的評(píng)價(jià)體系。TW系列評(píng)分法是對(duì)英國(guó)和西歐2000多名兒童青少年手腕部X線片的長(zhǎng)期縱向研究，于1962年提出了一套骨發(fā)育評(píng)分系統(tǒng)。該方法選取橈骨、尺骨、第Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ掌、指骨和其他腕骨共20塊骨作為參評(píng)骨，并對(duì)每塊骨進(jìn)行了分級(jí)，依據(jù)不同骨間成熟度得分總方差和最小化的計(jì)算方法，確定了不同等級(jí)的得分。TW2、TW3都是在這同一種方法基礎(chǔ)上建立的骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，只是兩者使用的樣本人群發(fā)生了更新。在總結(jié)國(guó)外的骨齡研究發(fā)現(xiàn)中，國(guó)外的骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)多使用縱向追蹤研究或橫斷面調(diào)查與縱向追蹤研究相結(jié)合的方法?？v向追蹤研究能夠記錄骨發(fā)育過程中的各個(gè)指征變化，不至于因?yàn)闄M斷面調(diào)查而丟失部分指征信息。國(guó)外針對(duì)FELS法的研究遠(yuǎn)沒有G-P圖譜法和TW系列的多，國(guó)外學(xué)者對(duì)G-P圖譜法和TW系列使用更加廣泛。

二、國(guó)內(nèi)常用骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的概述

國(guó)內(nèi)常用六種骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)主要有以下六種：吳恩慧標(biāo)準(zhǔn)骨齡、顧光寧顧氏圖譜、李果珍骨齡百分計(jì)數(shù)法、葉義言葉氏骨齡評(píng)分法、張紹巖、紹偉東等CHN法、張紹巖中華05法。我國(guó)學(xué)者早在上個(gè)世紀(jì)50年代，就已經(jīng)開始了骨齡方面的研究，吳恩慧標(biāo)準(zhǔn)骨齡是我國(guó)最早出現(xiàn)的骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。盡管該標(biāo)準(zhǔn)在方法選擇和標(biāo)準(zhǔn)骨齡圖繪制上略顯粗糙，但這樣多關(guān)節(jié)的研究卻為后來手腕骨骨齡研究和“六關(guān)節(jié)”法醫(yī)成年人年齡推測(cè)提供了參考依據(jù)和方法學(xué)的基礎(chǔ)。顧光寧顧氏圖譜、李果珍骨齡百分計(jì)數(shù)法、葉義言葉氏骨齡評(píng)分法均是以我國(guó)不同地區(qū)的青少年為樣本而制定的骨齡標(biāo)準(zhǔn)，盡管三者在樣本選擇上都有樣本量過少，來源單一的缺點(diǎn)，但是作為方法學(xué)的探討，只要方法本身是穩(wěn)定的，有規(guī)律的，那么在衡量個(gè)體或群體兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育還是具有一定的區(qū)分度的，仍然是值得推崇的。CHN法和中華05法均是使用我國(guó)城市兒童樣本而制定的骨齡標(biāo)準(zhǔn)，二者樣本量大，且在定標(biāo)后，都使用檢驗(yàn)樣本驗(yàn)證該方法的有效性，相對(duì)的提高了評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)的骨齡研究中，基本使用的是橫斷面調(diào)查研究，結(jié)合縱向追蹤的研究相對(duì)較少，這兩種方法同樣使用的是橫斷面調(diào)查法。除了取樣年代有區(qū)別外，這兩種方法最主要區(qū)別是：選擇參評(píng)骨和賦分方法計(jì)算上的區(qū)別。也就是說，同是等級(jí)計(jì)分法的方法學(xué)基礎(chǔ)，但是，參評(píng)骨選擇和賦分計(jì)算方面卻出現(xiàn)了明顯的不一樣。

三、不同測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析

對(duì)比相同年代下不同種族的骨發(fā)育特征，我們發(fā)現(xiàn)：腕部骨化中心出現(xiàn)的先后順序不受年代、性別和種族的影響；橈-尺-掌指骨骨化中心出現(xiàn)的先后順序和愈合順序不受年代、性別和種族的影響；不同種族之間（中外）相比：女童腕骨骨化中心出現(xiàn)時(shí)間相差不大；而中國(guó)男童腕骨骨化中心和尺骨骨化中心的出現(xiàn)明顯遲于外國(guó)兒童。特別是舟骨、大多角骨、小多角骨和尺骨之間的差異非常明顯。

對(duì)比不同年代下同一種族的骨發(fā)育特征，我們發(fā)現(xiàn)：無論男女，除了頭狀骨、鉤骨、第Ⅰ掌骨的出現(xiàn)時(shí)間大致相同外，其他的腕骨和橈-尺-掌指骨多數(shù)有一定程度的提前。另外，掌指骨的愈合年齡也均有提前。經(jīng)過40年的發(fā)展，國(guó)外男童橈尺骨開始愈合的年齡由原來的18.1歲降為16.5歲，女童橈尺骨開始愈合的年齡由原來的15.9歲降為15歲；而腕骨發(fā)育完全的年齡男女兒童均降了0.4歲。也就表明骨齡有提前發(fā)育的長(zhǎng)期趨勢(shì)，這也要求研究者要建立動(dòng)態(tài)的生長(zhǎng)發(fā)育評(píng)估方法。

對(duì)比CHN與RUS-CHN的有效評(píng)價(jià)年齡，我們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過20年的發(fā)展，我國(guó)男童橈尺骨完全愈合的年齡由原來的18.4歲降為18歲，女童橈尺骨完全愈合的年齡由原來的17.3歲降為17歲。這里需要明確的是，國(guó)內(nèi)CHN和RUS-CHN法的終止年齡以橈尺骨完全愈合為標(biāo)準(zhǔn)，而國(guó)外TW2和TW3法的終止年齡以橈尺骨開始愈合為標(biāo)準(zhǔn)。正是因?yàn)閲?guó)內(nèi)外計(jì)分法判別等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不一致，從而導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外的骨齡研究成果不能實(shí)現(xiàn)橫向的對(duì)比，以至于當(dāng)國(guó)內(nèi)外同一年齡組別的兒童骨齡值不一致時(shí)，我們不能直接通過橫向?qū)Ρ热ヅ袛噙@種生長(zhǎng)發(fā)育的差異究竟是由種族、地域造成的，還是由測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的不一致造成的。

四、骨齡平臺(tái)在青少年生長(zhǎng)發(fā)育評(píng)價(jià)中的應(yīng)用原理

骨齡測(cè)評(píng)方法從圖譜法到等級(jí)計(jì)分法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了骨齡測(cè)評(píng)由定性研究到半定量研究的轉(zhuǎn)變。如今，數(shù)字骨齡片的出現(xiàn)及影像圖片的處理技術(shù)為骨齡的定量研究提供了可行的方法。從而避免了半定量研究中，骨骺形狀在變大，但是不足以發(fā)展到下一個(gè)等級(jí)而忽略骨齡增長(zhǎng)的問題。以往國(guó)內(nèi)骨齡標(biāo)準(zhǔn)制定使用的都是傳統(tǒng)的X光膠片，在大量X光片的保存、管理及與個(gè)人資料的一一對(duì)應(yīng)中，會(huì)出現(xiàn)一系列的麻煩，特別是在實(shí)現(xiàn)大批量X光片資源共享的問題上有很多局限性。同時(shí)，膠片的不斷老化和丟失也會(huì)使骨齡研究失去重要的資源。數(shù)字化骨齡片的出現(xiàn)及圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展為骨齡的定量研究提供了方法學(xué)基礎(chǔ)。數(shù)字骨齡片的出現(xiàn)可以輕松實(shí)現(xiàn)X光片的保存、管理及維護(hù)等問題，可以輕松實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息與數(shù)字X光片的一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)方便不同研究者之間實(shí)現(xiàn)資源共享，解決以往骨齡研究碎片化、地區(qū)化、斷層化的問題，降低骨齡研究者的共有成本，同時(shí)可以豐富研究成果。

依據(jù)數(shù)字骨齡片方便儲(chǔ)存和共享的特點(diǎn)，我們可以建立一個(gè)公用的數(shù)據(jù)平臺(tái)，不同研究者之間可以建立協(xié)議，共同維護(hù)、管理、共享所有的資源。數(shù)字骨齡片的應(yīng)用及云技術(shù)和大數(shù)據(jù)理念的發(fā)展第一種研究思路為：延續(xù)先前國(guó)內(nèi)外半定量研究（等級(jí)計(jì)分法）的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過專家論證，業(yè)內(nèi)使用統(tǒng)一的骨齡等級(jí)判別標(biāo)準(zhǔn)，不再通過具體算法確定各骨權(quán)重和不同等級(jí)的賦分值，只需人工判斷參評(píng)骨的發(fā)育等級(jí)，然后輸入電子系統(tǒng)，同時(shí)記錄個(gè)人身高、體重、出生年月、測(cè)試時(shí)間、種族、生活所在地等個(gè)人信息，通過大樣本量數(shù)據(jù)的不斷收集和積累，可以輕松實(shí)現(xiàn)某個(gè)年齡段、某個(gè)地區(qū)骨齡發(fā)育的基本情況，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)個(gè)體與同齡人的橫向?qū)Ρ龋贸鰝€(gè)體在同齡人中的發(fā)育情況?？梢詫?shí)現(xiàn)不同種族、不同地域之間骨齡發(fā)育情況的對(duì)比，也可以縱向?qū)Ρ炔煌甏环N族人的骨齡發(fā)育情況。從而可以實(shí)現(xiàn)“骨齡等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，骨齡評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)地域化”，方便不同地域、不同種族之間數(shù)據(jù)的對(duì)比，從而判斷地域差異、種族差異對(duì)兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育的影響。同時(shí)，方便推出針對(duì)不同地區(qū)、不同民族的骨齡評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而使得骨齡評(píng)價(jià)更有針對(duì)性和有效性，可以實(shí)現(xiàn)青少年生長(zhǎng)發(fā)育的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。

另一種研究思路為：目前X光機(jī)拍攝出來的數(shù)字圖像，其格式一般為DICOM，該文件中不僅僅包含了數(shù)字圖像普遍包括的像素點(diǎn)的顏色或灰度信息，實(shí)際使用中可以把它當(dāng)中包含的圖像信息提出來，利用圖像處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行濾波降噪、邊緣識(shí)別、量算等，然后通過計(jì)算機(jī)智能判斷所有參評(píng)骨骨骺是否出現(xiàn)，計(jì)算骨骺的長(zhǎng)度、寬度、面積、骨骺與骨干比值、骨骺帽的面積、角度、干骺之間的距離及融合過程中的愈合程度，并對(duì)此量化信息進(jìn)行擬合。使數(shù)字骨齡片的圖像信息完全數(shù)字化，通過大樣本量數(shù)據(jù)的收集，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能判斷個(gè)體骨齡。不過，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)數(shù)字醫(yī)學(xué)影像的應(yīng)用還基本處在人工判斷和識(shí)別數(shù)字影像，完全的智能識(shí)別還在進(jìn)一步的研究中，這是數(shù)字骨齡智能化評(píng)判的難點(diǎn)，也會(huì)是智能識(shí)別、自動(dòng)化測(cè)評(píng)研究的重點(diǎn)。

五、結(jié)論與建議

數(shù)字骨齡片的應(yīng)用、影像圖片處理技術(shù)及云技術(shù)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展可以滿足建立動(dòng)態(tài)化的骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)“骨齡等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，骨齡評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)地域化，生長(zhǎng)發(fā)育評(píng)估動(dòng)態(tài)化”，從而實(shí)現(xiàn)青少年生長(zhǎng)發(fā)育的及時(shí)評(píng)價(jià)，確保兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育評(píng)估的準(zhǔn)確性?？梢詫?shí)現(xiàn)建立動(dòng)態(tài)化的骨齡測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)青少年生長(zhǎng)發(fā)育的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。同時(shí)，也為計(jì)算機(jī)智能評(píng)判個(gè)體骨齡提供了理論依據(jù)。

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（作者單位：許昌學(xué)院體育學(xué)院）