基于便攜式骨齡檢測儀對杭嘉湖地區兒童及青少年骨齡調查研究

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，在眾多領域都有應用價值，骨齡評估對于判斷兒童及青少年生長發育和疾病的診治具有重要意義[1-2]。骨齡發育情況受種族、地理位置、環境、遺傳等因素的影響，因此尋找適宜的區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]。目前對于浙江地區的骨齡研究數量尚且不足，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，同時根據不同身高和BMI進行分組并比較，為浙江區域兒童及青少年的手腕部骨骼發育標準提供參考。

1 對象和方法

1.1 對象 回顧性收集2018 年1 月至2022 年12 月浙江中醫藥大學附屬第三醫院446 名、平湖市中醫院220 名、德清縣人民醫院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。排除標準：（1）手腕部畸形、扭曲、骨折及有結構性損傷者；（2）手腕部有金屬植入物；（3）有影響骨骼發育的藥物服用史；（4）影像圖模糊、偽影，無法用于骨齡評估。本研究經浙江中醫藥大學附屬第三醫院醫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 該骨齡評估系統采用X 線圖像預處理技術、手腕部骨骺關鍵點檢測網絡以及深度殘差網絡的骨骺等級回歸網絡來實現20 塊手腕骨感興趣區域的檢測和手腕骨骨發育等級評價[4]。遵循中華05 行業標準（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果（精確到月份），其最終評估結果區見圖1B、1C。

1.3 統計學處理 采用SPSS 25.0 統計軟件。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 為差異有統計意義。

2 結果

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 歲為一個年齡區間進行統計，分布情況見圖2，主要在≥5～＜7 歲年齡段內，男273 名，女333 名，其余≥3～＜5 歲、≥9～＜11 歲年齡段男女數量接近。

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 系列所測結果在≥9～＜11 歲明顯高于生活年齡?！?～＜9歲年齡段及≥13～＜18歲年齡段5種評估方法的骨齡結果差異均有統計學意義（均P＜0.05）?！?～＜13歲年齡段間不同評估方法結果差異均無統計學意義（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 系列評估結果在≥5～＜11 歲區間，GP 圖譜在≥9～＜11 歲區間也得到相同結果。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 種評估方法的結果差異均有統計學意義（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（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，是生長發育情況的評價指標。兒童及青少年處于生長發育階段，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育水平[1]。骨齡檢測可以評估兒童的發育狀況、性成熟度和預測最終身高。骨齡評估通過檢測骨齡和實際生活年齡之間的差異，在診斷和監測兒童生長障礙和內分泌異常的治療方面發揮著重要作用[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20 世紀30～40 年代的美國中產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，檢測結果偏差大。如果拍攝的手腕部圖像狀態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，在加權計算總分得到相應的骨齡評估結果。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、五近節指骨的近端骨骺，第三、五中節指骨的近端骨骺，第一、三、五遠節指骨的近端骨骺，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法通過骨骼的發育分期揭示兒童的成熟標志，具有準確度高的優點，但步驟繁瑣、耗時較長，在實際工作中學習門檻較高。近年來，中國兒童骨發育表現出加速的長期趨勢，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得到進一步研究證實[7]。全國骨齡評定尚未確立統一的方法，不同評估方法得到的骨齡數值差距較大，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各個年齡段兒童的骨發育標準，為兒童內分泌學臨床應用骨齡提供參考。

骨骼的生長發育具有長期變化的趨勢，受種族基因、社會經濟等影響，骨齡標準具有一定的時限性。隨著物質水平的提升和對生活習慣的改變，骨骼發育的成熟程度呈現加速的趨勢[11]。在一項基于北京農村區域兒童的調查研究中顯示，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節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 法均呈現高估的結果[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濟情況有關。本研究基于杭嘉湖地區的兒童及青少年左手腕部X 線圖像，結果顯示5 種骨齡評價方式的結果多大于實際生活年齡，與文獻觀點一致。

本研究發現，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不同年齡段的兒童及青少年所獲得的結果均隨生活年齡的增長而增加，表明該區域的兒童及青少年骨發育程度與生長規律相吻合，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果更為準確。蔡廣等[15]研究者發現，GP 法和中華05 法骨齡結果與生活年齡一致性較低，在男性10 歲、女性9 歲前GP 法骨齡結果小于中華05 法骨齡結果，女性9 歲時2 種方法評估結果一致，之后年齡段的GP 法骨齡結果大于中華05法骨齡結果。有研究團隊招募了252 名年齡8.0～16.5歲的兒童，發現無論由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計學意義[16]。筆者團隊前期基于浙江地區學齡前兒童的研究發現，TW3 法和中華05 法骨齡結果傾向于高估男性和女性樣本實際年齡，而GP 法應用于3 歲男性和4 歲女性樣本時的骨齡結果最接近于實際年齡[17]。本研究結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育情況和內分泌紊亂的關鍵指標，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、生長發育延遲、過度肥胖等異常均有重要意義[12]。臨床醫師在判斷兒童的發育狀態時，通常將骨齡與生活年齡進行比較，同時結合身高、BMI 等指標情況綜合分析。在一項基于太原地區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育正常者相比較，相同年齡段的骨骼發育提前與體重超重具有相關性，結果提示骨骼發育是身體各系統提前發育的一部分[18]。王婷等[19]調查了840 例矮身材兒童的骨齡情況，研究發現骨齡結果與BMI、體重、身高均呈正相關，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＜3%骨齡結果普遍落后于平均生活年齡，與上述研究結果一致。女性樣本身高＜P3的5 種骨齡評估結果均落后于生活年齡，而BMI＜P3的5 種骨齡評估結果均提前于生活年齡，這可能與女性青春發育較男性提前有關。

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

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，但已經無法精確反映當代杭嘉湖地區兒童及青少年的骨骼發育實際情況。放射科醫師在進行骨齡評價時，需結合多種評價方式及臨床資料進行綜合分析，得到可靠結果。此外，建立地區骨齡數據庫，乃至全國多中心骨齡標準數據庫，制定適合當代青少年及兒童的骨齡評價新標準勢在必行。