超声评估骨龄研究现状及临床应用前景.pdf
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1、协 和 医 学 杂 志 ,基金项目:中国医学科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费项目();中央引导地方科技发展资金项目();中央高水平医院临床科研专项()引用本文:赵泽庆,潘慧,张莉,等 超声评估骨龄研究现状及临床应用前景 协和医学杂志,():综 述超声评估骨龄研究现状及临床应用前景赵泽庆,潘 慧,张 莉,王凤丹,陈 适,杨 筱,李建初中国医学科学院北京协和医院超声医学科内分泌科放射科,北京 通信作者:杨 筱,:李建初,:【摘要】骨龄是了解儿童生长发育最常用且有效的指标,在多种生长发育障碍性疾病的诊断与疗效评估中发挥重要作用。临床上最常拍摄左手和腕部 线片进行骨龄评估,但其存在一定辐射风险
2、。超声可清晰显示骨骺及次级骨化中心,进行多部位扫查、动态测量,无辐射且便捷。近年来,利用超声进行骨龄评估的相关研究及临床应用取得了较大进展。本文通过回顾最新文献,探讨肌骨超声以及定量超声在骨龄评估中的价值,并提出超声评估骨龄研究中的问题及改进方向。【关键词】超声;骨龄;评估;线【中图分类号】;【文献标志码】【文章编号】():,:,:,:【】,【】;:();();(),():超声评估骨龄研究现状及临床应用前景 儿童发育水平受基因、激素、营养、环境等多种因素的影响,相同日历年龄儿童的发育水平往往存在一定差异。骨龄()是与儿童身体测量数据无关的、可靠的发育评价指标,其在家族性身材矮小、性早熟等表现为
3、生长发育障碍性疾病的诊断、治疗与监测以及儿童终身高预测等方面发挥重要作用。左手和腕部 线是目前临床上广泛采用的骨龄检查手段,但 线辐射风险一直为人们所担忧。超声可清晰观察骨骺及发育过程中的次级骨化中心,无辐射且便捷。近年来,在放射学评估骨龄工作的基础上,超声评估骨龄相关临床研究取得了诸多进展。本文简要回顾传统放射学骨龄评估方法,着重介绍超声在骨龄评估中的研究现状,探讨其在骨龄评估中的价值及相关问题。传统放射学评估骨龄放射学评估骨龄的研究迄今已有百余年历史,其发展历经计数法、图谱法、计分法、计算机辅助识别 个重要阶段。左手和腕部 线检查因易获取,不易对性腺产生放射剂量、稳定性好,同时可观察到较多
4、的长骨和短骨而成为最常用的评估部位,评估方法则以 ()图谱法和 ()计分法应用最为广泛,。图谱是为追踪记录 世纪 年代美国中上阶层白人儿童从出生到成年的纵向研究结果,根据不同年龄儿童青少年手腕部骨化中心和干骺的出现、形态变化、消失顺序,建立男女骨龄的标准图谱。图谱法使用过程中依赖于对手和腕部 线片的整体观察,简单省时,但存在随机误差大、主观性强等弊端。计分法对 块手腕骨骨骺进行分析,根据各骨骺发育程度赋予分数,并按照不同的权重加和为骨成熟度总分,随后可依据总分与年龄曲线评定骨龄。法对各骨骺的发育阶段分别评估,更加客观可靠,但缺点是较为费时。针对长短骨的发育差异,最新修订的 法中分别设立桡骨、尺
5、骨、掌骨(,)和腕骨(,)两种评分方法。人工智能(,)自动化评估骨龄是目前放射学评估骨龄的主流发展方向,是基于机器学习的 骨龄评估程序,研究证实相比于人工评估,其更加准确、稳定和省时,在欧洲地区已被广泛使用。近年来,深度学习算法的出现为自动化骨龄评估带来了新的可能,有学者利用公开数据集测试了多个深度学习框架如、评估骨龄,在全年龄、性别、种族范围内平均误差为 年。骨龄评估在效率、准确率上的表现已经十分优异,但应用于临床仍存在时效与经济不平衡、缺乏统一评价标准、对非标准骨龄片难以评价等问题。肌骨超声评估骨龄生长发育期内骨骺的规律变化是放射学评估骨龄的主要依据,超声除可显示强回声的骨化融合过程外,亦
6、可清晰显示低回声骨骺,在评估骨龄方面具有独特优势。肌骨超声评估骨龄的研究按照评估部位可分为手腕骨和非手腕骨,其中超声扫查手腕骨又可分为超声图谱法和测量骨骺骨化率法。超声图谱法评估骨龄 图谱提供了生长期内男女左手及腕部骨顺序发生的 线解剖变化,多项研究利用超声来评估这些解剖变化从而进行骨龄评定。等纳入 名 岁健康儿童,对其左手及腕部分别进行 线和超声检查评估骨龄,根据 图谱确认目标评估的骨化中心,并制作了超声扫查手和腕部的报告单。两种方法所测骨龄结果高度相关(男:;女:),的男孩和 的女孩两种检查方法间的差异小于 个月。另一项研究则纳入 月龄健康儿童,利用超声观察手和腕部骨化中心,结果显示,超声
7、观察到的骨化中心萌出顺序与放射学图谱的描述基本相同,且超声可测量骨化中心大小,结论认为超声对早期诊断发育异常疾病可能具有较高的灵敏度,并可作为生长发育异常患儿治疗的无害随访工具。等对比了 名疑诊生长发育障碍儿童的 线和超声骨龄评估结果,发现二者高度相关(男:;女:),以放射学评估骨龄为金标准,超声诊断异常骨龄的灵敏度(男:;女:)和 特 异 度(男:;女:)均达到优异水平,认为超声可替代 线评估异常骨龄。一项研究纳入 名 岁青少年,利用超声扫查左手和腕部第 指的近中远节指骨、桡骨以及拇指掌指关节籽骨,并对骨骺的发育状态分类计分,比较超声和 线观察分类的一致性,结合 图谱与超声扫查图像得到超声骨
8、龄。结果显示,除第、指近节指骨和桡骨骨骺外,其余 块骨的评分均无显著差异,超声骨龄与放射学骨龄(男:;女:)以及日历年龄(男:;女:)的相关性均较协 和 医 学 杂 志 ,好,研究认为超声能提供干骺端发育变化的详细信息,在评估骨龄和青春期生长方面可作为传统放射学的替代方法,但对异常形态骨骺常难以全面显示形态而诊断困难。年一项研究利用便携平板式超声对偏远地区儿童进行骨龄筛查,参考 图谱记录的骨化中心萌出时间设计扫查方案,结果发现生长发育迟缓的儿童骨龄较低且与饮食相关。虽然超声图谱法参考 图谱评估骨龄,比对结果方便快捷,但实际操作时常无法完全匹配图谱,而需要主观决定患者的骨龄,后续研究可扩大样本群
9、体及年龄范围,针对超声观察到的骨骺生长发育规律,进一步建立更加完善的超声骨龄图谱标准。测量骨骺骨化率评估骨龄骨的生长发育在干骺端有着规律性的表现:骨骺内次级骨化中心萌出并不断扩大,骨化中心与骨干融合伴生长板消失为发育终点。超声可清晰显示和测量骨化中心与骨骺,计算骨化中心与骨骺的直径比值为骨骺骨化率。年,等纳入了 岁共 名疑诊生长发育障碍的儿童,对 包含的桡骨、尺骨、第 掌骨及近 中 远节指骨的 种骨骨骺骨化率进行研究,超声探头于冠状面放置在桡骨和尺骨茎突上进行桡骨和尺骨骨骺测量,在矢状面上从掌侧扫查掌骨和指骨,测量骨骺与骨化中心直径计算骨骺骨化率,根据 权重总和得到骨成熟度,分析各参数与放射学
10、骨龄的关系。结果发现超声所测 块骨成熟度分数与放射学骨龄高度相关(),且桡骨和尺骨骨骺骨化率与放射学骨龄同样高度相关(),提示桡骨和尺骨骨骺骨化率用于骨龄评估具有潜在价值,但尺骨次级骨化中心的萌出时间较晚(岁),用于评估低年龄儿童仍有困难。年,等在原研究基础上继续纳入股骨内上髁、胫骨内侧髁等下肢的骨化中心,超声测量计算骨骺骨化率,分析其与放射学骨龄的相关性。结果显示,以桡骨、尺骨、股骨内侧髁(,)的骨骺骨化率与放射学骨龄相关性最好(男:;女:),扫查过程简单省时(),认为测量 的骨骺骨化率可快捷有效地连续定量评估骨龄。年,等继续探究了正常人群不同年龄 的骨骺骨化率并测试其对异常骨龄的诊断效能,
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