薄层CT扫描技术在锁骨胸骨端骨龄评估中的应用进展

王亚辉 ，魏 华 ，2，应充亮 ，万 雷 ，朱广友

（1.司法部司法鉴定科学技术研究所 上海市法医学重点实验室，上海 200063；2.华东政法大学研究生教育学院，上海 200042）

青少年活体年龄推断是法医人类学研究的热点之一，也是法医学鉴定的难点之一。目前，不同研究领域用以活体年龄推断的方法较多，但较可靠的仍是利用骨骼发育程度来推断活体年龄[1]。躯体不同部位骨骼的发育时间不尽相同，锁骨胸骨端继发骨化中心的出现与骨骺闭合是全身各大关节中最晚的一个，可以较好地反映18周岁以上青少年骨骼发育情况。传统的骨龄研究方法主要基于X线检查，但由于锁骨胸骨端与其邻近的肺、胸骨、肋骨、支气管及胸椎横突等影像结构相互重叠，不利于清晰观察骨骺发育情况，影响骨龄鉴定意见的科学性及准确性。近年来，国内外已有学者致力于运用薄层CT扫描技术评估锁骨胸骨端骨龄，可明显提高锁骨胸骨端骨龄判断的准确性和科学性。

1 薄层CT扫描及图像重组技术与锁骨胸骨端骨龄

随着CT设备及CT扫描技术的飞跃发展，CT技术在骨关节系统的应用日趋受到重视[2]。CT图像的显示是由黑到白的不同灰度来表示的，显示白的区域代表高吸收区，即高密度区，如骨骼、钙化灶等；显示黑的区域代表低吸收区，即低密度区，如水、气体及脂肪组织等。CT影像不论是横断面或冠状面均没有结构互相重叠的影像，这也是CT影像相比X线的优势所在[3]。薄层CT扫描技术是指小于5mm的CT扫描，可以观察到骨骼细微结构的变化，这种技术能弥补常规CT厚层扫描在遇到细小病灶或组织结构时容易出现遗漏的现象。近年来，由于多层螺旋CT（multi-slice spiral CT，MSCT），特别是64层以上MSCT在临床的广泛应用，使短时间、薄层、大范围容积扫描的信息采集成为可能，可以一次完成胸、腹部扫描，高级图像重组技术得到了真正的迅速发展，为临床诊断带来了新的多维诊断技术，如多层螺旋CT多平面重组技术（multiple planar reformation，MPR）和容积再现（volume rendering，VR）图像重组等。MPR能够从不同角度观察特定的解剖结构，尤其对于较多重叠的组织器官，其优势更为明显。目前多层螺旋CT扫描后进行MPR有很多优势，例如短时间的容积扫描，被扫部位因时间短不易移动并且容积数据采集完整；CT扫描时可采用特定的扫描层厚，而图像重组时可采用最薄的重组间隔，任意多次地回顾性重组，但被检者的CT辐射量并不增加。VR图像重组可以再现组织器官的立体结构，并可从多方位、多视角任意调节组织器官的位置，以利于收集完整的图像信息，更直观地显示扫描图像的形态及走行。由于MSCT具有重复性强、检查时间短、数据量大、后处理软件丰富等特点，为CT图像重组技术奠定了基础。因此，近年来MSCT扫描联合MPR、VR图像重组技术已逐渐应用到锁骨胸骨端骨龄的法医学鉴定中。

根据Wang等[4]研究表明，近年来，我国青少年女性锁骨胸骨端继发骨化中心出现年龄提前至16周岁，男性提前至17周岁，是人体各大关节中继发骨化中心出现、闭合年龄最晚的一个部位。对于全身各大关节，如肩、腕、髋关节等部位骨骺闭合的18周岁以上青少年人群来说，此时可用于推断骨骼年龄的指标仅剩锁骨胸骨端骨骺，因此，对于18周岁以上青少年，尤其是我国《刑法》所规定的18周岁法定责任年龄的判断显得尤为重要。但以往常规CT扫描，由于层厚较大，一般仅可扫描3～4层锁骨，显然不能全面、准确地观察锁骨胸骨端骨骺发育情况。鉴此，近年来国内外已有学者运用薄层CT扫描技术研究锁骨胸骨端骨骺发育状况。

2 国外研究概况

近年来，随着向欧美国家跨境迁移人数的增加，对于青少年年龄正确判定的需求也随之增加[5]。在国外，大多数国家法律所关注的年龄点多为14～21岁，若要证明青少年个体的真实年龄，欧洲法医学骨龄评估研究组[6]推荐拍摄左手腕关节X线片，并运用TW计分法进行年龄评估。若被检者年龄偏大（如超过21周岁），则还需通过扫描锁骨胸骨端CT图像，根据锁骨胸骨端骨骺发育状况，并综合个体第二性征及牙齿磨耗度综合评判[7]。

随着CT技术的不断发展，图像在空间分辨率的优势更加显著，将CT扫描技术应用于锁骨胸骨端的研究始于上世纪90年代末。1997年，Kreitner等[8]首次将CT技术应用于德国白种人群锁骨胸骨端骨骺发育，第一次对锁骨胸骨端骨骺发育状况进行了系统阐述，为其他学者的研究奠定了理论基础。

2004年，Schmeling等[9]对德国查立特大学附属医院873名年龄在16～30周岁两性青少年锁骨胸骨端X线骨骺发育状况进行了回顾性研究，并在Kreitner等[8]的分级基础上，将锁骨胸骨端骨骺发育分为5个等级（1级：继发骨化中心尚未出现；2级：继发骨化中心已出现；3级：骨骺部分闭合；4级：骨骺完全闭合；5级：骨骺完全闭合、骺线消失），其中有174例锁骨胸骨端骨骺发育等级由于组织器官相互重叠而无法准确辨别。研究显示，两性锁骨胸骨端骨骺发育在1～3级的年龄跨度均不大，约1～2岁；而3～4级年龄跨度高达4～5岁左右，第5级两性均为26周岁左右。由此可见，锁骨胸骨端继发骨化中心自出现至骨骺部分闭合期间的发育较为迅速，而骨骺部分闭合至完全闭合并骺线消失则经历时间相对较长。同时，该研究还表明，由于锁骨胸骨端与其邻近的组织结构相互重叠，通过X线片不利于清晰观察骨骺发育状况。

2005年，Schulz等[10]采用了Schmeling锁骨胸骨端骨骺发育X线“五级分级标准”，对Unfallkrankenhaus医院629名15～30周岁两性青少年锁骨胸骨端骨骺发育CT影像进行了回顾性研究，CT扫描层厚为7mm。该研究针对性别进行分组比较。研究表明，两性锁骨胸骨端骨骺发育在第2级的年龄均为15周岁，男、女性第3级年龄分别为17周岁和16周岁，第4级年龄均为21周岁，这与Schmeling等[9]X线研究结果一致。但男、女性锁骨胸骨端骨骺发育至第5级的最小年龄分别为22周岁和21周岁，较Schmeling传统X线片研究结果提前4～5岁，这主要是由于样本采用非薄层CT扫描（层厚7mm）而产生部分容积效应（partial volume affect），使尚存的骺线“提前”消失，导致实际较低的骨骺发育等级被高估。同时，该研究还发现，双侧锁骨胸骨端骨骺中有10.5%的样本发育等级不完全相同，但该差异无统计学意义，种族之间的差异也无统计学意义。

2006年，Kaur等[11]基于锁骨胸骨端骨骺发育X线分级标准，将传统X线与CT扫描两种检查方法同时运用于锁骨胸骨端骨骺发育并进行比较，研究表明，有99名青少年锁骨胸骨端骨骺发育在这两种方法中存在差异，但通过薄层CT扫描技术推断青少年骨龄与其生活年龄更为接近，结果更为准确。因此，有学者提出锁骨胸骨端骨龄的CT研究应基于骨骺发育的CT分级标准制定，不宜直接引用锁骨胸骨端骨骺发育的X线分级标准[12]。

同年，德国学者Schulze等[13]对Freiburg大学附属医院100名年龄为16.0～25.9周岁男、女性（男、女性各50名）锁骨胸骨端骨骺发育CT扫描（层厚5～7mm）图像及三维重组图像进行分析，并提出了锁骨胸骨端骨骺发育CT分级的四级标准（1级：继发骨化中心尚未出现；2级：继发骨化中心已出现，尚未开始闭合；3级：继发骨化中心开始闭合；4级：继发骨化中心完全闭合），结果显示，锁骨胸骨端骨骺4级中约95%青少年已超过21周岁，而骨骺3级的人群约75%小于21周岁，这与Kreitner等[8]首次研究结果完全一致，但该研究显示骨骺2～3级的年龄约为18周岁，4级的最小年龄为19周岁，较Kreitner等[8-9]的研究结果均提前2岁左右。研究还表明，层厚较厚（7mm左右）的CT扫描仅适应于年龄在21周岁左右的青少年锁骨胸骨端的骨龄研究，对于年龄超过21周岁的青少年锁骨胸骨端骨骺CT扫描来说，应选择更薄的层厚进行扫描，这样更便于观察锁骨胸骨端骨骺完全闭合后骺线是否残留。

2008 年，Schulz等[12]又对柏林 Charité医院放射学研究所于2003年至2005年收集的57名青少年胸锁关节X线片与CT片（层厚1mm）进行了回顾性分析，并采用Schmeling等制定的锁骨胸骨端骨骺发育分级标准进行阅片，仅有2例阅片结果等级不同，其中CT阅片结果均为5级，而X线片阅片结果为4级，其余55例骨骺等级完全一致。虽然上述两种摄片方法的阅片结果一致性高达96%，但由于锁骨胸骨端与其临近组织器官在X线片的重叠效应，会出现 “低估”骨龄的结果，建议对于锁骨胸骨端骨龄研究首选CT扫描。同时建议，为了避免CT扫描出现部分容积效应导致的误读现象，锁骨胸骨端CT扫描的层厚应越薄越好（以1mm为宜），这样可获得相对真实的发育分级以正确评估骨龄。

2010 年，Kellinghaus等[5]对 Münster大学附属医院503名年龄为10～35周岁男、女性青少年锁骨胸骨端骨骺发育进行了统计分析，其中3例扫描层厚为0.6 mm，301例为 1.0 mm，122例为 1.25 mm，77例为1.5mm。根据Schmeling等制定的锁骨胸骨端骨骺发育分级标准进行阅片，男、女性锁骨胸骨端骨骺发育第2级的年龄分别为14和13周岁，两性差异有统计学意义；而第3～5级的年龄分布在两性间的差异无统计学意义，第3级在男、女性间对应的年龄分别为17、16周岁，第4级均为21周岁，第5级均为26周岁，这与Schmeling等[9，12]的研究结果基本一致。同时，由于该研究的CT扫描厚度较薄，所以，均未见部分容积效应。因此，Kellinghaus等提出锁骨胸骨端骨龄研究的层厚在0.6～1.5 mm可以最大程度避免CT扫描部分容积效应对判读结果的影响。

3 国内研究概况

目前，我国法医学、体育科学以及临床医学等领域所开展的骨龄研究主要是基于躯体单关节（以手腕关节为主）或多关节（以肩、肘、腕、髋、膝、踝关节以及胸锁关节为主）X线片进行的[14]。然而，对于18周岁以上青少年来说，躯体各大关节骨骺基本趋于闭合，能准确、客观地反映该年龄组个体骨骺发育状况的观察指标趋于减少，而锁骨胸骨端骨骺，不论其出现时间还是闭合时间均是全身诸多关节中最后一个部位。结合我国《刑法》第十七条（三）规定，已满14周岁不满18周岁的人犯罪，应当从轻或者减轻处罚。由此可见，18周岁作为从轻或减轻刑事责任的年龄结点，在法庭审判中具有重要意义。而且，在法医学骨龄鉴定实践中，遇到的骨龄鉴定案件一般分为两大类，一类是犯罪嫌疑人被刑事拘留后距骨龄鉴定时间较短，一般为数日至数月内；另一类是由于种种原因，经过数年后犯罪嫌疑人才被要求进行骨龄鉴定，以推断其作案时年龄是否已经满法定责任年龄。由此，不论从青少年骨骺发育的客观规律分析，还是从我国法律规定的法定责任年龄结点来看，锁骨胸骨端骨龄对于我国18周岁以上青少年的年龄推断都具有举足轻重的意义。

2003年，田利新等[15]对我国东北地区695名（男性380名、女性315例）30周岁以下青年胸锁关节进行常规胸部CT扫描（层厚不详），根据Kreitner等[8]提出的CT分级标准进行阅片。研究显示，CT测定的锁骨胸骨端继发骨化中心出现和骨骺闭合的时间与青春期发育的时间规律基本吻合，锁骨胸骨端骨骺非常适合作为青少年骨骼年龄发育的评定指标之一。此外，全部被检者中有一半以上的骨骺已完全闭合，年龄均在19周岁以上，说明测定锁骨胸骨端骨龄，对排除未成年具有较可靠的法医学价值。

2011年，赵欢等[16]对四川大学华西医院影像中心的565名15～26周岁健康四川汉族青少年锁骨胸骨端骨骺发育状况进行胸部薄层CT扫描（层厚1mm），并对Schmeling等[9]制定的锁骨胸骨端骨骺发育分级标准进行了细化，最终将锁骨胸骨端骨骺发育程度分为4个等级。各级经验分布函数图显示，1级人群100%小于18周岁，2级人群75%小于18周岁，3级人群94.5%大于18周岁，4级人群100%大于20周岁，两性之间差异无统计学意义。研究结果显示，锁骨胸骨端骨骺发育第3级最早出现于16周岁，这与Kreitner等[8]研究结果一致，但在第4级，最小年龄为20周岁，比Kreitner等研究结果小2周岁，比Schulz等[12]研究结果小1周岁，这可能与种族差异有关。

4 总结与展望

薄层CT扫描联合图像重组技术应用于青少年锁骨胸骨端骨骺发育状况的评估，是目前国内外法医学骨龄研究中使用的较为先进的技术手段。随着三维影像技术的发展以及几何测量学在法医人类学中应用的普及，对于锁骨胸骨端骨骺大小、形态以及出现部位等测量变得更为简单、精确，克服了锁骨胸骨端骨骺在X线片上显影不清的缺陷，通过对骨骺图像的二维、三维重组，利于总结骨骺的分型、观察骨骺发育的细微变化与立体结构特征，对阅片具有重要的指导作用，这将使骨龄鉴定更加客观、准确。

（本课题得到司法部司法鉴定科学技术研究所资助。）参考文献：

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