應用顱縫薄層CT掃描推斷漢族成人年齡

（四川大學華西基礎(chǔ)醫(yī)學與法醫(yī)學院，四川 成都 610041）

成人年齡推斷是法醫(yī)學研究中的重點和難點之一，是大型災難事故遇難者或刑事案件受害者身份認定的重要方法。顱骨是人體骨骼中最易保存的部位之一，隨著年齡的增長，顱縫愈合程度呈現(xiàn)一定的增齡性變化[1-2]，國內(nèi)外法醫(yī)學者一直在探索顱縫在成人年齡推斷中的應用價值，但是其可靠性、準確性存在爭議。早期顱縫年齡推斷以肉眼觀察顱內(nèi)縫和（或）顱外縫的愈合程度為主，最常用的方法是Meindl-Lovejoy法[3]，即通過肉眼觀察應用四級法評估顱骨外側(cè)10個位點顱縫愈合情況，并分為穹隆顱縫組和前外側(cè)顱縫組將各位點得分相加進行年齡推斷。但此類觀察方法僅能觀察到顱縫的表面變化，無法觀測到顱縫內(nèi)部的閉合情況，愈合分級相對較粗，因此肉眼觀察結(jié)果與年齡的相關(guān)性較差。同時肉眼觀察需完全去除顱骨表面的軟組織，費時費力。

隨著醫(yī)學影像技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是后處理技術(shù)的提升，法醫(yī)學者研究年齡推斷的重點逐漸從尸骨的肉眼觀察延伸擴展至尸骨肉眼觀察與活體影像掃描的兩者并重，除了傳統(tǒng)X線片外，CT、MRI、超聲等影像技術(shù)也開始應用于年齡推斷。CT是近年來應用顱縫推斷成人年齡的主要成像方法[1-2，4]。薄層CT為斷層影像，可全面顯示顱縫內(nèi)部的愈合程度，無需大量前處理，省時省力。但目前有關(guān)中國男女性成人顱縫愈合規(guī)律的研究還較少，僅FAN等[4]研究了我國男性顱縫的愈合規(guī)律。

因此，本研究基于顱縫薄層CT，分析矢狀縫、冠狀縫、人字縫的愈合程度與年齡的相關(guān)性，建立年齡推斷回歸方程，探索顱縫在中國當代成人個體年齡推斷中的應用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象

收集2014年10月—2019年12月在四川大學華西醫(yī)院放射科進行頭部薄層CT掃描的20～70歲健康四川漢族成人的頭部薄層CT樣本220例，其中男性110例、女性110例。在男女性中分別隨機抽取10例作為驗證樣本，其余100例用于建立預測模型。各年齡段樣本分布情況見表1。

納入標準：漢族，身體健康，營養(yǎng)良好，顱縫結(jié)構(gòu)在CT片中顯示良好。

排除標準：存在影響顱縫愈合的疾病史、用藥史、手術(shù)史及外傷史。

本研究收集的對象樣本均來自醫(yī)院，為健康體檢者，按照納入與排除標準收集，同時隱匿個人信息，符合醫(yī)學倫理要求。

表1 各年齡段樣本分布情況Tab.1 Sample distribution of different age groups（例）

1.2 儀器

采用SOMATOM Definition AS+64排128層螺旋CT機（德國Siemens公司）進行掃描，掃描參數(shù)為管電壓120 kV、管電流110 mA、掃描層厚0.6 mm。掃描后將影像學資料傳至工作站，運用Syngo CT 2011A軟件（德國Siemens公司）對原始數(shù)據(jù)進行容積重建（volume reconstruction，VR），之后進行人工顱縫定位，獲取多平面重建（multiplanar reformation，MPR）圖像。運用RadiAnt DICOM Viewer 5.0.2軟件（波蘭Medixant公司）對MPR圖像進行閱片分級。

1.3 分級方法

對原始數(shù)據(jù)進行VR重建后將顱縫等分。將矢狀縫、左右側(cè)冠狀縫、左右側(cè)人字縫分別平均分為兩段，每段再均分成10個層面并獲取對應的MPR圖像，分段示意圖見圖1。參考CHIBA等[5]研究的分級思路，將顱縫愈合程度分為7個等級（表2）。在窗寬1 600 HU、窗位1 000 HU下對MPR圖像進行閱片分級，分別計算每段愈合等級的平均值，再計算矢狀縫、左右側(cè)冠狀縫、左右側(cè)人字縫等級的平均值，以此作為顱縫的愈合等級。

圖1 顱縫VR圖像定位及分段圖Fig.1 Location and segmentation of VR images of cranial sutures

表2 顱縫愈合等級Tab.2 Grading of cranial sutures closure

顱縫的閱片分級由1位法醫(yī)臨床學碩士研究生完成，并隨機選取20例樣本于2個月后重新閱片分級進行組內(nèi)一致性檢驗，同時由另1位法醫(yī)臨床學博士研究生閱片分級進行組間一致性檢驗。

1.4 統(tǒng)計方法

一般描述性分析以最小值、最大值、表示。應用加權(quán)Kappa檢驗對同一觀察者及觀察者間的一致性進行分析。對年齡、矢狀縫愈合等級、左側(cè)冠狀縫愈合等級、右側(cè)冠狀縫愈合等級、左側(cè)人字縫愈合等級、右側(cè)人字縫愈合等級分別運用Kolmogorov-Smirnov（KS）檢驗判斷數(shù)據(jù)是否滿足正態(tài)分布。應用秩和檢驗對各顱縫及其分段進行兩兩比較，各顱縫的性別差異比較采用Mann-WhitneyU檢驗。年齡與矢狀縫愈合等級、左側(cè)冠狀縫愈合等級、右側(cè)冠狀縫愈合等級、左側(cè)人字縫愈合等級、右側(cè)人字縫愈合等級間的相關(guān)性采用Spearman相關(guān)性檢驗。運用多元逐步回歸法建立年齡（y）與矢狀縫愈合等級（x1）、左側(cè)冠狀縫愈合等級（x2）、右側(cè)冠狀縫愈合等級（x3）、左側(cè)人字縫愈合等級（x4）、右側(cè)人字縫愈合等級（x5）的多元線性回歸方程，以決定系數(shù)（R2）判定方程的解釋力。

用20例驗證樣本對本研究所建方程及HARTH等[6]、CHIBA等[5]所建方程進行檢驗，計算預測年齡與實際年齡的平均誤差（mean error，ME）及平均絕對誤差（mean absolute error，MAE）。以MAE判定年齡推斷方程的準確性，MAE越小，方程準確性越高。ME＜0，表示低估年齡；ME＞0，表示高估年齡；ME=0，表示低估和高估等效。應用配對t檢驗分析本研究方程所得預測年齡與實際年齡間的差異。所有統(tǒng)計分析均采用SPSS 20.0軟件，檢驗水準α=0.05。

2 結(jié) 果

一致性檢驗結(jié)果顯示，矢狀縫、左側(cè)冠狀縫、右側(cè)冠狀縫、左側(cè)人字縫、右側(cè)人字縫的觀察者間一致性Kappa值分別為0.766、0.740、0.758、0.808、0.757，同一觀察者的一致性Kappa值分別為0.869、0.805、0.819、0.834、0.831，提示各顱縫在同一觀察者及觀察者間的一致性均較強。

矢狀縫、左側(cè)冠狀縫、右側(cè)冠狀縫、左側(cè)人字縫、右側(cè)人字縫的愈合等級分布情況見表3。KS檢驗結(jié)果顯示年齡、矢狀縫愈合等級、左側(cè)冠狀縫愈合等級、右側(cè)冠狀縫愈合等級、左側(cè)人字縫愈合等級、右側(cè)人字縫愈合等級均符合正態(tài)分布。冠狀縫、人字縫左右側(cè)愈合等級間差異均無統(tǒng)計學意義。矢狀縫與冠狀縫愈合等級間差異無統(tǒng)計學意義，冠狀縫與人字縫愈合等級間差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；矢狀縫與人字縫愈合等級間差異在男性和總體具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），在女性差異無統(tǒng)計學意義。矢狀縫分段愈合等級間差異無統(tǒng)計學意義，人字縫分段愈合等級間差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；冠狀縫分段愈合等級間差異在男性及總體具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），在女性差異無統(tǒng)計學意義。除右側(cè)冠狀縫外，其余各顱縫愈合等級在男女性間差異無統(tǒng)計學意義。

年齡與矢狀縫愈合等級、左側(cè)冠狀縫愈合等級、右側(cè)冠狀縫愈合等級、左側(cè)人字縫愈合等級、右側(cè)人字縫愈合等級的相關(guān)性見表4。男性年齡與左側(cè)冠狀縫愈合等級的相關(guān)性最高，系數(shù)為0.611；女性年齡與矢狀縫愈合等級的相關(guān)性最高，系數(shù)為0.737；總體年齡與矢狀縫愈合等級的相關(guān)性最高，系數(shù)為0.673。

用20例驗證樣本（女性10例、男性10例）對本研究所建立的年齡多元逐步回歸方程及HARTH等[6]、CHIBA等[5]所提出的年齡推斷方程進行檢驗，相應方程及驗證結(jié)果見表5。結(jié)果顯示，本研究方程所得男性MAE為6.39歲，女性MAE為6.16歲，總體MAE為6.29歲。HARTH等、CHIBA等提出的方程所得MAE均高于本研究方程所得MAE。

對本研究方程所得的預測年齡與實際年齡進行配對t檢驗，結(jié)果顯示預測年齡與實際年齡間差異無統(tǒng)計學意義（男性P=0.720，女性P=0.402，總體P=0.730）。

表3 各顱縫愈合等級的分布情況Tab.3 The distribution of the grading of each cranial sutures closure

表4 年齡與顱縫愈合等級的Spearman相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)ρ）Tab.4 Spearman rank correlation coefficient（ρ）between age and cranial sutures closure grading

表5 方程及驗證檢驗結(jié)果Tab.5 Equations and verification test results

3 討 論

2012年，GARVIN等[7]調(diào)查了全球145位法醫(yī)人類學者常用的成人尸骨年齡推斷方法，結(jié)果顯示，有61.2%的學者選擇顱縫愈合程度作為首選指標，且只在沒有其他年齡指標的情況下才謹慎使用顱縫進行年齡推斷。在某些特定的情況下，顱骨是唯一保存下來可以進行年齡推斷的樣本，因此有必要研究應用顱縫推斷成人年齡的指標和方法。本研究基于薄層CT的成像優(yōu)勢，將顱縫愈合程度細分為7個等級，并篩選不同顱縫段的多個斷層影像進行閱片分級，探討應用顱縫薄層CT推斷成人年齡的準確性。

在本研究中，同時選擇矢狀縫、冠狀縫、人字縫作為研究對象，冠狀縫、人字縫左右側(cè)愈合程度差異均無統(tǒng)計學意義。2015年，BOYD等[8]通過CT掃描將顱縫愈合程度劃分為1～3級，評估矢狀縫、左右側(cè)冠狀縫及左右側(cè)人字縫的愈合程度，結(jié)果提示左右側(cè)顱縫不存在愈合差異。而印國樑[9]通過肉眼觀察顱縫，發(fā)現(xiàn)左右側(cè)顱縫愈合程度不一致。此外，本研究中矢狀縫與冠狀縫愈合等級間無差異，冠狀縫與人字縫愈合等級間存在差異，在男性和總體中矢狀縫與人字縫間也存在愈合差異。同時，矢狀縫分段間不存在愈合差異，人字縫分段間存在愈合差異，在男性和總體中冠狀縫分段間也存在愈合差異。NIKOLOVA等[2]研究表明，男性矢狀縫各分段、分層之間存在強和極強的相關(guān)性且愈合程度存在差異。RUENGDIT等[1]研究結(jié)果提示，多顱縫組合相較于單顱縫或單分段具有更好的年齡預測值，運用逐步回歸等方法可以避免信息重復。因此，若只針對單一顱縫愈合程度進行年齡推斷，或?qū)⒛骋欢物B縫的愈合程度視為整條顱縫愈合程度進行年齡推斷，預測結(jié)果準確率較低。在顱縫愈合程度研究中，應綜合、整體分析不同顱縫及同一顱縫不同分段的愈合程度進行推斷年齡。

本研究結(jié)果表明，除右側(cè)冠狀縫外，其余顱縫愈合情況無明顯的性別差異，右側(cè)冠狀縫在女性較男性更早愈合。KUMAR等[10]通過肉眼觀察將顱縫愈合程度劃分為0～4級，結(jié)果顯示女性矢狀縫、冠狀縫、人字縫均較男性更早愈合；CHIBA等[5]運用多排CT進行蒙古人群矢狀縫愈合程度的研究，結(jié)果也表明矢狀縫在女性比男性更早愈合，這可能與女性雌激素影響骨代謝有關(guān)。而ALHADI等[11]運用改良反向全景X線片將顱縫愈合程度劃分為0～4級，研究結(jié)果表明人字縫在男女性間愈合程度不存在差異；HARTH等[6]在德國人群中運用平板CT掃描將顱縫愈合等級劃分為0～6級，研究結(jié)果也支持男女性顱縫愈合情況無顯著差異。此外，也有研究[12-14]結(jié)果顯示男性顱縫較女性更早愈合。雖然目前這些性別差異的具體原因尚不清楚，但可能與男女性樣本年齡范圍、人群以及激素水平的差異有關(guān)。

本研究結(jié)果顯示，年齡與各顱縫之間均存在中等或強的正相關(guān)關(guān)系，女性較男性具有更強的相關(guān)性，這也有力地支持了顱縫愈合程度可以作為年齡推斷的指標。本研究所得男性、女性及總體回歸方程的R2分別為 0.419、0.589、0.522，與 HARTH 等[6]所得的0.298、0.712、0.483及CHIBA等[5]的0.50、0.74、0.63較為接近，表明40%～60%樣本的顱縫愈合程度可以用年齡多元逐步回歸方程解釋。

本研究驗證檢驗結(jié)果顯示，多元逐步回歸方程在男性和總體傾向于低估年齡，在女性傾向于高估年齡。在其他研究中，也存在個體年齡被高估或低估的現(xiàn)象[1]。RUENGDIT等[15]的研究結(jié)果表明高估了男性小于50歲的年齡，低估了大于50歲的年齡，女性年齡高估和低估的分界點為40歲。WOLFF等[16]的研究則是高估了小于30歲的年齡，低估了大于40歲的年齡。在NIKOLOVA等[2]的研究中，男性年齡高估和低估的分界點為40歲。此差異可能是由于年齡分組不同或各年齡組中樣本數(shù)量不同所致。

應用Meindl-Lovejoy法的研究中：2018年，XANTHOPOULOU等[17]研究雅典人群，結(jié)果顯示男性MAE為16.55歲，女性MAE為21.21歲；RUENGDIT等[15]研究泰國人群，結(jié)果顯示男性MAE為18.7歲，女性MAE為22.0歲，總體MAE為20.3歲。應用CT觀察顱縫愈合進行年齡推斷的研究中：NIKOLOVA等[2]研究結(jié)果顯示MAE小于6歲；FAN等[4]的研究中，男性最小MAE為7.73歲，最大MAE為9.81歲。從以上研究可以發(fā)現(xiàn)，應用CT預測年齡較肉眼觀察法具有更高的準確性。在本研究中，男性、女性及總體預測年齡與實際年齡間差異均無統(tǒng)計學意義，男性MAE為6.39歲，女性MAE為6.16歲，總體MAE為6.29歲，較上述研究結(jié)果略小，具有較高的準確性，提示該方法可用于法醫(yī)學年齡推斷，但在實際案件中最好結(jié)合其他骨骼影像學資料綜合分析。

此外，對HARTH等[6]、CHIBA等[5]提出的回歸方程進行驗證檢驗，結(jié)果顯示男性MAE分別為7.10、9.50歲，女性MAE分別為9.69、12.58歲，總體MAE分別為7.10、10.48歲。HARTH等、CHIBA等提出的方程所得MAE均高于本研究方程所得MAE，這表明在某個人群中建立的年齡推斷方程可能不適合與其起源不同的人群。因此，其他人群應用本研究結(jié)果進行年齡推斷時，可能也存在一定的局限性。今后，若要利用顱縫進行年齡推斷，均應建立本民族、本地區(qū)的年齡推斷特異性方程。

傳統(tǒng)的肉眼觀察顱縫愈合程度，需要進行組織剔除、顱骨切除以及干燥等，費時費力且準確性較差。運用X線片觀察，則不能觀測顱內(nèi)縫的愈合情況，且部分顱縫由于陰影疊加而不能準確觀測。應用CT技術(shù)，可以在觀察橫斷面的同時觀察顱內(nèi)縫以及顱外縫的愈合情況，得到更多顱縫愈合的信息。de FROIDMONT等[18]的研究結(jié)果也顯示多排CT比X線片具有更好的觀察結(jié)果。需要注意的是，在實際運用中應充分考慮CT層厚，CT層厚較厚時階梯偽影明顯，可能導致信息丟失，無法清晰地觀察顱縫。本研究采用0.6 mm薄層CT具有更高的分辨率，獲得更清晰的圖像，提供了更多顱縫愈合的細節(jié)，可以提高應用顱縫推斷年齡的準確性和科學性。因此，本研究結(jié)果表明應用顱縫薄層CT技術(shù)進行成人年齡推斷具有較高的準確性，可根據(jù)顱縫愈合程度推斷漢族成人年齡。

除了傳統(tǒng)分析方法外，有學者[17，19-20]還使用過渡分析法（transition analysis）作為分析手段，避免了訓練樣本因年齡分布導致的平均誤差，更適合未知人群的年齡推斷[1]。也有研究[4]結(jié)果表明，應用線性支持向量機的統(tǒng)計分析方法進行年齡推斷具有更高的準確性。因此，未來研究可進一步關(guān)注其他統(tǒng)計分析方法在顱縫推斷年齡中的應用，以提高顱縫作為年齡推斷指標的科學性、準確性。