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(yùn)動(dòng)員生長(zhǎng)發(fā)育鑒定是運(yùn)動(dòng)員選材中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是篩選擇優(yōu)、百里挑一的基礎(chǔ)[1]。通常，生長(zhǎng)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(duì)生物學(xué)年齡做出客觀科學(xué)的判讀，這將有助于提高運(yùn)動(dòng)員選材的年齡評(píng)定與預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)潛能。

骨骼年齡（skeletal age，SA；bone age，BA）簡(jiǎn)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(duì)而言，骨齡對(duì)于評(píng)價(jià)兒童少年的生長(zhǎng)發(fā)育、疾病診斷、臨床治療的監(jiān)測(cè)都有重要的意義。在體育科研領(lǐng)域，骨齡對(duì)于運(yùn)動(dòng)員選材，特別是運(yùn)動(dòng)員生長(zhǎng)發(fā)育水平的鑒定是非常重要的指標(biāo)[2-4]。骨齡測(cè)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(shí)間結(jié)點(diǎn)，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(cè)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(zhǎng)發(fā)育狀況，評(píng)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(guó)外的G-P圖譜、TW骨齡法、國(guó)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(píng)定領(lǐng)域。采用超聲技術(shù)測(cè)試骨齡主要是通過探測(cè)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(shí)現(xiàn)的。運(yùn)動(dòng)生理學(xué)證明，橈、尺骨遠(yuǎn)端骺軟骨生長(zhǎng)板的發(fā)育貫穿于兒童青少年整個(gè)生長(zhǎng)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(diǎn)[6]。但與傳統(tǒng)的X線攝片相比，超聲測(cè)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(duì)手腕諸骨進(jìn)行影像掃描，通過骨密度評(píng)定骨齡方法[7]。Pludowski 等[8]亦報(bào)道了DXA檢測(cè)法與X線攝片的骨齡評(píng)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(cè)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(guó)針對(duì)紛紛研發(fā)自動(dòng)化骨齡判讀系統(tǒng)。

2 手腕部骨齡的評(píng)定方法

2.1 早年的計(jì)數(shù)法

1926年Todd在開展對(duì)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(gè)身體部位，第一次利用長(zhǎng)骨、短骨的骨骺和腕骨等骨化中心的出現(xiàn)來評(píng)定骨的成熟程度。其具有攝片位置簡(jiǎn)單、受試者接受射線曝光少等便利，缺點(diǎn)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(píng)價(jià)骨齡主要依據(jù)骨化中心出現(xiàn)與干骺融合時(shí)間，加上骨成熟指征的客觀分級(jí)來實(shí)現(xiàn)的。1950年美國(guó)人Greulich和Pyle依據(jù)Todd 的設(shè)計(jì)發(fā)表了《手腕骨發(fā)育X線圖譜》，簡(jiǎn)稱G-P 圖譜，它以美國(guó)富家子女作為樣本對(duì)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(guó)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(jiǎn)便易行，應(yīng)用廣泛，但尚存在著主觀判讀強(qiáng)、骨成熟組合多等問題。

2.3 綜合的計(jì)分法

計(jì)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(jí)，其次確定各骨、各等級(jí)的賦權(quán)分值，再次將每塊骨的分值累計(jì)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(píng)定出骨齡。

2.3.1 TW1、TW2、TW3法為代表 歷史上Acheson 第一個(gè)提出了評(píng)估骨成熟的記分法，采用該記分法對(duì)學(xué)齡前兒童的手腕部和膝關(guān)節(jié)部骨齡進(jìn)行評(píng)定。1962年Tanner 及其同事修訂并擴(kuò)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(jí)，計(jì)算出骨齡值，在1975年以2000名英國(guó)兒童橫斷面研究的樣本量，Tanner等制定了英國(guó)兒童骨發(fā)育評(píng)價(jià)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(zhǎng)發(fā)育的長(zhǎng)期趨勢(shì)，幾經(jīng)修訂，出版了目前國(guó)際上新版的骨齡評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)TW3法，亦稱RUS評(píng)估法，TW3法對(duì)骨骼發(fā)育過程的評(píng)估細(xì)致量化，充分考慮了年代、社會(huì)、環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)等因素對(duì)兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育的深遠(yuǎn)影響，對(duì)骨骼發(fā)育的影響，采用了手腕部及手掌13塊長(zhǎng)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(dú)的RUS分；同時(shí)剔除了T系列，并重新制訂了R系列標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過對(duì)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(cè)成人身高的身高完成率[10]。

2.3.2 我國(guó)骨齡百分計(jì)數(shù)法 李果珍骨齡百分計(jì)數(shù)法與TW2法研究相類似。李果珍等拍攝了1938個(gè)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(gè)骨并進(jìn)行橫向資料判讀。采用Tanner評(píng)分法，統(tǒng)計(jì)10個(gè)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(jì)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(gè)骨各期骨齡發(fā)育指數(shù)相加后，再?gòu)臉?biāo)準(zhǔn)曲線圖查出骨齡。該法首次以骨齡百分計(jì)數(shù)法制定了中國(guó)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(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CHN法 20世紀(jì)80年代張紹巖等以我國(guó)南北方11個(gè)省市的22160例0～19歲兒童、青少年為研究對(duì)象，選取左手腕部14塊骨拍攝骨齡片，對(duì)照TW2法，參考G-P圖譜法，統(tǒng)計(jì)了骨發(fā)育分級(jí)及各級(jí)分值，建立了中國(guó)人骨發(fā)育等級(jí)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(duì)骨化中心出現(xiàn)早、生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)、等級(jí)評(píng)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(zhǎng)發(fā)育研究由定性達(dá)到了定量分析，特別在13～18歲生長(zhǎng)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(guó)兒童少年的骨齡評(píng)估可能存在人種等誤差。20世紀(jì)80年代以長(zhǎng)沙市2122例兒童為研究對(duì)象[12]對(duì)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(píng)定綜合全面。有學(xué)者把葉氏骨齡評(píng)定方法稱謂中國(guó)版的TW系列。進(jìn)而在1998年該方法研發(fā)計(jì)算機(jī)輔助評(píng)定骨齡CD-ROM并已在我國(guó)各地臨床醫(yī)院推廣應(yīng)用。

2.3.5 中華05骨齡的評(píng)價(jià)方法 隨著中國(guó)社會(huì)政治穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，根據(jù)我國(guó)兒童青少年生長(zhǎng)發(fā)育出現(xiàn)的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)，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(guó)人手腕骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)-中華05》，簡(jiǎn)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(guó)家體育總局下文在全國(guó)推廣，旨在開展運(yùn)動(dòng)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(jí)基礎(chǔ)上制定了手腕部橈、尺骨骺線骨齡評(píng)價(jià)方法，將評(píng)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(píng)定范圍。

2.4 圖譜與記分相結(jié)合的方法

縱觀諸種骨齡評(píng)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(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，鑒定者在實(shí)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(qiáng)，隨機(jī)誤差大等弊端[16]。Greulich等[9]在G-P圖譜的使用時(shí)曾強(qiáng)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(shí)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(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了計(jì)分法中各骨發(fā)育等級(jí)劃分過細(xì)，標(biāo)準(zhǔn)掌握難度大，從而降低骨齡評(píng)定可靠性的不足等技術(shù)難點(diǎn)。張紹巖等（2008）在RUS-CHN骨發(fā)育等級(jí)基礎(chǔ)上較好地將計(jì)分法與圖譜法相結(jié)合，為青少年生物學(xué)年齡的推測(cè)提供新建的骨齡評(píng)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(píng)價(jià)方法

超聲檢測(cè)技術(shù)的基本原理是利用某種待測(cè)的非聲量（如密度、濃度、強(qiáng)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(cè)量出那些待測(cè)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(jī)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(cè)方法，定量骨齡檢測(cè)的超聲頻率約在750kHz，主要檢測(cè)骺軟骨生長(zhǎng)板內(nèi)的礦物質(zhì)含量（BMD），還能檢測(cè)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(shí)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(zhǎng)，sos值越大。研究發(fā)現(xiàn)，在同一個(gè)介質(zhì)（骺軟骨生長(zhǎng)板）中聲速是固定穩(wěn)定的，但超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離增加由強(qiáng)變?nèi)醯臅?huì)產(chǎn)生聲衰減；在同一介質(zhì)（骺軟骨生長(zhǎng)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(diǎn)，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(cè)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(guó)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(duì)象主要局限于臨床生長(zhǎng)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(guó)人骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)修訂》的分課題，開展《中國(guó)人骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法與超聲方法的相關(guān)性研究》[19]，針對(duì)超聲骨齡儀進(jìn)行中國(guó)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(píng)定方法與中國(guó)人骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)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(duì)儀器和方法等進(jìn)行進(jìn)一步完善。

表1 常用骨齡評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)比較

3 中華05手腕骨發(fā)育評(píng)價(jià)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(qǐng)立項(xiàng)并修訂我國(guó)兒童少年骨齡評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)CHN法。2005年完成了《中國(guó)人手腕骨發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)-中華05》階段成果[13-14，31]，簡(jiǎn)稱中華05法，2006年7月1日該方法作為國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推廣實(shí)施，并由此取代了原有的CHN法。中華05法是我國(guó)當(dāng)代社會(huì)政治經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，廣大兒童青少年群體生長(zhǎng)發(fā)育長(zhǎng)期變化趨勢(shì)日益明顯的時(shí)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(shí)測(cè)量身高、體重；依據(jù)CHN法，采用TW3計(jì)分法修訂的我國(guó)骨齡評(píng)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(guó)兒童少年骨發(fā)育生長(zhǎng)評(píng)價(jià)圖表[33-34]，同時(shí)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(píng)定方法的比較

目前我國(guó)體育界、醫(yī)學(xué)界、法醫(yī)學(xué)常用的骨齡評(píng)價(jià)方法有G-P圖譜法、CHN法、RUS-CHN法（中華05），表1對(duì)這三種常用方法作一個(gè)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(shí)踐意義的問題值得研究和探討：（1）骨齡標(biāo)準(zhǔn)圖譜庫(kù)的建立及計(jì)算機(jī)讀片系統(tǒng)的研究；（2）非放射線骨齡發(fā)育評(píng)價(jià)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(jí)來應(yīng)用于連續(xù)的骨發(fā)育過程存在科學(xué)比對(duì)問題；圖譜整片判讀的主觀性強(qiáng)，存在隨機(jī)誤差問題；骨發(fā)育等級(jí)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(jì)算機(jī)圖象識(shí)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(píng)定盡可能有個(gè)連續(xù)過程，亦使得骨發(fā)育成熟度盡可能避免人眼評(píng)定誤差，是較好地解決上述問題的途徑。骨齡評(píng)定方法必將在信息時(shí)代借助計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代工具建立計(jì)算機(jī)骨齡輔助評(píng)判系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)骨齡自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)。另外，非X線化骨齡發(fā)育評(píng)價(jià)與方法也是今后研發(fā)工作的重點(diǎn)，以達(dá)到高科技測(cè)量、人體非損傷的目的。如超聲骨齡的測(cè)量技術(shù)就是一種很好的嘗試，只是這些方法目前在實(shí)際工作中運(yùn)用尚少，信度和效度檢驗(yàn)仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。 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(yùn)動(dòng)員選材及其他工作實(shí)踐的具體要求，提高骨齡評(píng)判的精確度和客觀性，進(jìn)而為運(yùn)動(dòng)實(shí)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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