基于便攜式骨齡檢測儀對杭嘉湖地區(qū)兒童及青少年骨齡調(diào)查研究

錢琦 高鋮鋮 徐宏亮 曹黎明 馬慧娟

骨齡是主要的生物年齡評價指標，在眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用價值，骨齡評估對于判斷兒童及青少年生長發(fā)育和疾病的診治具有重要意義[1-2]。骨齡發(fā)育情況受種族、地理位置、環(huán)境、遺傳等因素的影響，因此尋找適宜的區(qū)域性骨齡評估方法并建立診斷標準，對于個體化診療具有臨床指導意義[1,3]。目前對于浙江地區(qū)的骨齡研究數(shù)量尚且不足，并且人工檢測耗時久。本研究主要選擇近5年杭嘉湖地區(qū)3～18歲兒童及青少年作為研究對象，分別采用Greulich-Pyle 圖譜法（GP）、Tanner WhitehouseⅢ（TW3）計分法R 系列（Radius，ulna，and short finger bones，TW3-R）和C 系列（Carpals，TW3-C）兩種以及《中國人手腕骨發(fā)育標準——中華05》法（簡稱中華05法），包括中華05-R 系列、中華05-C 系列共5 種評估方法進行骨齡檢測，比較分析研究對象骨齡與生活年齡的差異，同時根據(jù)不同身高和BMI進行分組并比較，為浙江區(qū)域兒童及青少年的手腕部骨骼發(fā)育標準提供參考。

1 對象和方法

1.1 對象 回顧性收集2018 年1 月至2022 年12 月浙江中醫(yī)藥大學附屬第三醫(yī)院446 名、平湖市中醫(yī)院220 名、德清縣人民醫(yī)院388 名進行骨齡檢測的兒童及青少年共1 054 名，男501 例，女553 例，年齡3～18歲。納入標準：（1）基于便攜式骨齡檢測儀進行左手腕部X 線檢查；（2）研究對象均出生及長期生活于浙江地區(qū)。排除標準：（1）手腕部畸形、扭曲、骨折及有結(jié)構(gòu)性損傷者；（2）手腕部有金屬植入物；（3）有影響骨骼發(fā)育的藥物服用史；（4）影像圖模糊、偽影，無法用于骨齡評估。本研究經(jīng)浙江中醫(yī)藥大學附屬第三醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審查通過（批準文號：ZSLL-KY-2020-002-01），所有研究對象家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法 采用智能微劑量X 線骨齡儀（杭州滄瀾醫(yī)療科技有限公司YTJ-01）進行影像拍攝及骨齡診斷。采用左手后前位片，五指稍微分開，掌面貼緊成像板，第三掌骨頭置于成像板中心，中心線對準第三掌骨頭射入，管電壓為40～45 kV，管電流為1.0～3.2 mAs，焦片距固定為800 mm。影像閱片界面見圖1A。

圖1 影像閱覽頁面（A：影像區(qū)域；B：骨骼等級；C：兒童身高百位曲線圖）

1.2.2 骨齡評估系統(tǒng) 該骨齡評估系統(tǒng)采用X 線圖像預(yù)處理技術(shù)、手腕部骨骺關(guān)鍵點檢測網(wǎng)絡(luò)以及深度殘差網(wǎng)絡(luò)的骨骺等級回歸網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)20 塊手腕骨感興趣區(qū)域的檢測和手腕骨骨發(fā)育等級評價[4]。遵循中華05 行業(yè)標準（TY/T 3001-2006《中國青少年兒童手腕骨成熟度及評價方法》），分別給出GP 圖譜法、TW3 計分法（R/C 系列）以及中華05 法（R/C 系列）骨骺等級及骨齡評估結(jié)果（精確到月份），其最終評估結(jié)果區(qū)見圖1B、1C。

1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 25.0 統(tǒng)計軟件。計量資料以表示，同一年齡段的骨齡和生活年齡比較采用配對t檢驗，5 種評估方法間比較采用單因素方差分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計意義。

2 結(jié)果

2.1 1 054 名對象年齡及性別分布情況 1 054 名對象按照不同性別及生活年齡分組，以2 歲為一個年齡區(qū)間進行統(tǒng)計，分布情況見圖2，主要在≥5～＜7 歲年齡段內(nèi)，男273 名，女333 名，其余≥3～＜5 歲、≥9～＜11 歲年齡段男女數(shù)量接近。

圖2 1 054 名對象年齡及性別分布情況

2.2 生活年齡與5 種骨齡評估方法結(jié)果的比較分析

2.2.1 男性組 ≥3～＜11 歲年齡段中華05-R 系列所測骨齡均明顯高于生活年齡（均P＜0.05），其中在≥3～＜5 歲年齡段TW3-R 系列所測骨齡高于生活年齡，而GP 圖譜法所測骨齡低于生活年齡。對于≥5～＜7 歲區(qū)間，中華05-R 系列、TW3-R 系列所測骨齡高于生活年齡，而TW3-C 系列、中華05-C 系列與GP 圖譜法所測骨齡低于生活年齡。GP 圖譜法在≥7～＜9歲人群得出與中華05-R 系列相反結(jié)果，并且其在≥11～＜13 歲年齡段所測骨齡明顯高于生活年齡。除此之外，中華05-C 系列評估結(jié)果在≥13～＜15 歲和≥15～＜18 歲年齡段骨齡明顯低于生活年齡，并且其和TW3-C 系列所測結(jié)果在≥9～＜11 歲明顯高于生活年齡。≥3～＜9歲年齡段及≥13～＜18歲年齡段5種評估方法的骨齡結(jié)果差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）?！?～＜13歲年齡段間不同評估方法結(jié)果差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05），見表1。

表1 男性不同年齡段5種評估方法骨齡結(jié)果（歲）

2.2.2 女性組 ≥3～＜11 歲年齡段中華05-R 系列和TW3-R 系列所測骨齡均明顯高于生活年齡（均P＜0.05）。中華05-C 系列和TW3-C 系列評估結(jié)果在≥5～＜11 歲區(qū)間，GP 圖譜在≥9～＜11 歲區(qū)間也得到相同結(jié)果。5 種評估方法均提示女性骨齡成熟較早，在早期普遍高于生活年齡。除此之外，TW3-C 系列提示≥13～＜15 歲年齡段的女性骨齡明顯低于生活年齡（中華05-R、中華05-C 也是低于生活年齡），其余年齡段的差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）。從≥3～＜5歲到≥13～＜15 歲的所有年齡段5 種評估方法的結(jié)果差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），見表2。

表2 女性不同年齡段5種評估方法骨齡結(jié)果（歲）

2.3 不同年齡段5 種骨齡評估方法的差異分析 5 種骨齡評估方法所測骨齡值與生活年齡的差值見表3，男性組的差值范圍略大于女性組。相較于其他方法，TW3-R 系列在所有年齡段骨齡測量結(jié)果均比較接近實際生活年齡，中華05-C 系列和TW3-C 系列在中間層年齡段的骨齡測量結(jié)果更為準確。

表3 各年齡段骨齡和生活年齡差值

2.3.1 男性組 中華05-R 系列在≥3～＜11 歲和≥13～＜15 歲年齡段所得骨齡和生活年齡有較大差值（-0.49～1.28），其余年齡段差值較?。?.12～0.19）。中華05-C 系列僅在≥13～＜18 歲年齡段所得骨齡與生活年齡差值較大（-2.57～-0.92）。TW3-R 系列在≥3～＜7歲年齡段所得骨齡略高于實際年齡，其余年齡段所得骨齡結(jié)果與生活年齡無較大差異。TW3-C 系列和GP圖譜在≥3～＜9 歲年齡段所得骨齡均低于生活年齡，而在≥9～＜15 歲年齡段所得骨齡和生活年齡無較大差異，變化范圍分別為0.15～0.34和-0.04～0.34。見圖3A。

圖3 不同性別各年齡段不同評估方法下骨齡與生活年齡的差值變化趨勢（A：男性；B：女性）

2.3.2 女性組 在≥3～＜5 歲年齡段，中華05-C 系列和TW3-C 系列所測結(jié)果與生活年齡相差較小。在≥5～＜11 歲年齡段，5 種評價方法所得骨齡和生活年齡較接近。在≥11～＜15 歲年齡段，中華05-R 系列和TW3-R 系列測量結(jié)果更加接近生活年齡。見圖3B。

2.4 不同身高和BMI 兒童及青少年的生活年齡和骨齡比較 男性身高小于第3 百分位數(shù)（P3）有4 例，其中華05-C 系列、TW3-C 系列和GP 圖譜系列方法所測骨齡均落后于生活年齡。BMI＜P3有7 例，采用5 種評估方法所測平均骨齡均落后于平均生活年齡。女性身高＜P3有2 例，5 種評估方法所測骨齡均落后于生活年齡。BMI＜P3有10 例，與男性所測結(jié)果相反，5 種評估方法得出骨齡均提前于生活年齡，見表4、5。

表4 不同身高和BMI男性兒童及青少年的生活年齡和骨齡比較（歲）

表5 不同身高和BMI女性兒童及青少年的生活年齡和骨齡比較（歲）

3 討論

骨齡與生活年齡不同，是生長發(fā)育情況的評價指標。兒童及青少年處于生長發(fā)育階段，并且存在一定程度的個體差異，生活年齡通常無法反映出其真實發(fā)育水平[1]。骨齡檢測可以評估兒童的發(fā)育狀況、性成熟度和預(yù)測最終身高。骨齡評估通過檢測骨齡和實際生活年齡之間的差異，在診斷和監(jiān)測兒童生長障礙和內(nèi)分泌異常的治療方面發(fā)揮著重要作用[2]。

目前，在國際上最常用的骨齡評價方法主要是GP法[5]和TW3 法[6]。GP 圖譜法是依據(jù)20 世紀30～40 年代的美國中產(chǎn)階級社會家庭的正常兒童所制定的圖像合集，將待檢測的X 線圖像與標準圖譜進行逐一比較，取最為相似的數(shù)值作為其骨齡。這種方法簡單、便捷、直觀，易于掌握，但是其主觀影響大，檢測結(jié)果偏差大。如果拍攝的手腕部圖像狀態(tài)正處于兩個標準圖譜之間，則難以精確評價骨齡所處的月份[5]。TW3 法是Tanner 等[6]研究者以20 世紀90 年代的歐洲白人兒童為樣本，將20 塊手腕骨分別進行成熟度評分，在加權(quán)計算總分得到相應(yīng)的骨齡評估結(jié)果。與GP 法不同，TW3 法是一種計分法，該方法又分為R 系列和C 系列兩種，R系列骨齡觀察手腕部及手掌13 塊管狀骨：橈骨、尺骨遠端骨骺，第一掌骨的近端骨骺，第三、五掌骨的遠端骨骺，第一、三、五近節(jié)指骨的近端骨骺，第三、五中節(jié)指骨的近端骨骺，第一、三、五遠節(jié)指骨的近端骨骺，C 系列包含頭狀骨、鉤骨、舟骨、月骨、三角骨、大多角骨、小多角骨共7塊腕骨[6]。TW3法通過骨骼的發(fā)育分期揭示兒童的成熟標志，具有準確度高的優(yōu)點，但步驟繁瑣、耗時較長，在實際工作中學習門檻較高。近年來，中國兒童骨發(fā)育表現(xiàn)出加速的長期趨勢，Zhang 等[7]研究者參照TW3 方法并增加了評價等級，以我國當代兒童樣本修訂骨發(fā)育標準，制定了適用于我國兒童及青少年骨齡評估的中華-05 法。研究樣本包含了國內(nèi)5 座城市的17 401 名正常漢族兒童及青少年，其R 系列和C 系列的評價準確性已經(jīng)得到進一步研究證實[7]。全國骨齡評定尚未確立統(tǒng)一的方法，不同評估方法得到的骨齡數(shù)值差距較大，對疾病的診斷和治療會造成不良影響[3,8-10]。本研究通過比較5 種常用不同的骨齡評估方法，確定適合杭嘉湖地區(qū)各個年齡段兒童的骨發(fā)育標準，為兒童內(nèi)分泌學臨床應(yīng)用骨齡提供參考。

骨骼的生長發(fā)育具有長期變化的趨勢，受種族基因、社會經(jīng)濟等影響，骨齡標準具有一定的時限性。隨著物質(zhì)水平的提升和對生活習慣的改變，骨骼發(fā)育的成熟程度呈現(xiàn)加速的趨勢[11]。在一項基于北京農(nóng)村區(qū)域兒童的調(diào)查研究中顯示，除4～6 歲年齡段男性兒童的GP 圖譜法，11～12 歲年齡段女性兒童的TW3-C 系列及TW3-R 系列測得骨齡結(jié)果較真實年齡偏小外，其余年齡段的各類骨齡評價方法均較真實年齡結(jié)果相似或偏大[12]。2015 年，2 位韓國研究者對212 名7～12歲的健康兒童的左手腕關(guān)節(jié)X 線圖像進行了分析，并且證實了TW3 法評價骨齡與生活年齡之間一致性較好，在男女兩個性別的各個年齡段TW3 法均呈現(xiàn)高估的結(jié)果[13]。Alshamrani 等[14]利用BoneXpert 平臺對392例左腕部骨齡影像進行TW3 法檢測分析，證實在3 歲以上的女性兒童群體中生活年齡與骨齡結(jié)果存在差異，生活年齡被低估約0.43 年，這可能與她們的社會經(jīng)濟情況有關(guān)。本研究基于杭嘉湖地區(qū)的兒童及青少年左手腕部X 線圖像，結(jié)果顯示5 種骨齡評價方式的結(jié)果多大于實際生活年齡，與文獻觀點一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，基于便攜式骨齡檢測儀的深度學習算法進行骨齡評估，采用5 種不同的骨齡評估方法對杭嘉湖地區(qū)不同年齡段的兒童及青少年所獲得的結(jié)果均隨生活年齡的增長而增加，表明該區(qū)域的兒童及青少年骨發(fā)育程度與生長規(guī)律相吻合，而不同的評估方法具有一定的差異?？傮w而言，相較于其他骨齡評估方法，運用TW3-R 系列法在所有年齡段的結(jié)果均更接近實際生活年齡，而TW3-C 系列和中華05-C 系列在7.0～12.9 歲年齡段的骨齡測量結(jié)果更為準確。蔡廣等[15]研究者發(fā)現(xiàn)，GP 法和中華05 法骨齡結(jié)果與生活年齡一致性較低，在男性10 歲、女性9 歲前GP 法骨齡結(jié)果小于中華05 法骨齡結(jié)果，女性9 歲時2 種方法評估結(jié)果一致，之后年齡段的GP 法骨齡結(jié)果大于中華05法骨齡結(jié)果。有研究團隊招募了252 名年齡8.0～16.5歲的兒童，發(fā)現(xiàn)無論由GP 法或TW3 法進行骨骼成熟度的評估，男孩和女孩的骨齡結(jié)果GP 法[（11.5±2.8）歲和（11.5±2.1）歲]或TW3 法[（11.8±2.5）歲和（11.8±2.1）歲]和生活年齡[（12.2±2.4）歲和（11.7±1.9）歲]結(jié)果相似。在男孩中，使用GP 法時，骨齡比生活年齡低0.76 年（95%CI：-0.95～-0.57），使用TW3 法時比生活年齡低0.43 年（95%CI：-0.61～-0.24）。在女孩中，GP法[-0.19 歲（95%CI：-0.40～0.03）]或TW3 法[0.07 歲（95%CI：-0.16～0.29）]的骨齡和生活年齡無統(tǒng)計學意義[16]。筆者團隊前期基于浙江地區(qū)學齡前兒童的研究發(fā)現(xiàn)，TW3 法和中華05 法骨齡結(jié)果傾向于高估男性和女性樣本實際年齡，而GP 法應(yīng)用于3 歲男性和4 歲女性樣本時的骨齡結(jié)果最接近于實際年齡[17]。本研究結(jié)果進一步細分了骨齡評價的方法，將R 系列骨齡和C系列骨齡分別計算，且擴大樣本的年齡段進行亞組分析，與上述研究成果具有較好的一致性。

骨齡是評價兒童及青少年生長發(fā)育情況和內(nèi)分泌紊亂的關(guān)鍵指標，有研究表明，兒童處于病理情況下的掌指骨和腕骨發(fā)育情況是不平衡的[17]。采用不同的骨齡評價標準對于青春期早熟、生長發(fā)育延遲、過度肥胖等異常均有重要意義[12]。臨床醫(yī)師在判斷兒童的發(fā)育狀態(tài)時，通常將骨齡與生活年齡進行比較，同時結(jié)合身高、BMI 等指標情況綜合分析。在一項基于太原地區(qū)217 例青少年兒童手腕部分析的研究中，骨齡大于生活年齡1 歲以上的兒童與骨齡發(fā)育正常者相比較，相同年齡段的骨骼發(fā)育提前與體重超重具有相關(guān)性，結(jié)果提示骨骼發(fā)育是身體各系統(tǒng)提前發(fā)育的一部分[18]。王婷等[19]調(diào)查了840 例矮身材兒童的骨齡情況，研究發(fā)現(xiàn)骨齡結(jié)果與BMI、體重、身高均呈正相關(guān)，并且矮身材患兒的平均骨齡均落后于平均生活年齡。在本研究中，男性樣本的身高和BMI 百分位數(shù)＜3%骨齡結(jié)果普遍落后于平均生活年齡，與上述研究結(jié)果一致。女性樣本身高＜P3的5 種骨齡評估結(jié)果均落后于生活年齡，而BMI＜P3的5 種骨齡評估結(jié)果均提前于生活年齡，這可能與女性青春發(fā)育較男性提前有關(guān)。

本研究存在不足之處：（1）該研究為回顧性研究，樣本量較??；（2）每個地區(qū)僅納入一家醫(yī)院作為研究對象，存在一定的偏倚。后續(xù)團隊將進一步開展前瞻性研究，繼續(xù)擴大樣本量證實，以更好地應(yīng)用于臨床。

綜上所述，目前基于便攜式骨齡檢測儀所采用的5種骨齡評價方法具有一定的準確度，但已經(jīng)無法精確反映當代杭嘉湖地區(qū)兒童及青少年的骨骼發(fā)育實際情況。放射科醫(yī)師在進行骨齡評價時，需結(jié)合多種評價方式及臨床資料進行綜合分析，得到可靠結(jié)果。此外，建立地區(qū)骨齡數(shù)據(jù)庫，乃至全國多中心骨齡標準數(shù)據(jù)庫，制定適合當代青少年及兒童的骨齡評價新標準勢在必行。