李瑩瑩1 李鵬2 汪露1 萬光耀 崔虹飛2 杜運智2 李輝2 段峰 郝大鵬

(1 青島大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，山東 青島 266071； 2 青島市公安局嶗山分局； 3 青島大學(xué)附屬醫(yī)院放射科)

年齡推斷是法醫(yī)學(xué)個體識別中非常重要的內(nèi)容[1]。顱骨因其具備諸多特殊結(jié)構(gòu)，對個體識別至關(guān)重要[2-7]，顱骨中的解剖結(jié)構(gòu)如眼眶、額竇、蝶鞍等可以作為法醫(yī)學(xué)個體識別的輔助工具[7-9]。人類學(xué)研究表明，骨性眼眶在種族及性別判別方面發(fā)揮了重要作用[4]，甚至少數(shù)研究表明眼眶發(fā)育情況能為個體年齡推斷提供參考。CHEN等[10]指出男性大約于17.5歲、女性12.5歲平均眼眶容積達(dá)到正常成人眶容積的95%；NAGASAO等[11]研究發(fā)現(xiàn)眼眶底部形態(tài)在不同年齡組間呈現(xiàn)不同的規(guī)律。本研究參考NAGASAO等[11]的測量指標(biāo)，利用多層螺旋CT檢查結(jié)合后處理技術(shù)觀測眼眶的三維形態(tài)，在獲得測量值的基礎(chǔ)上建立推斷個體是否年滿12、14、16及18歲的回歸方程，探究能否根據(jù)眼眶形態(tài)指標(biāo)推斷年齡，為法醫(yī)學(xué)年齡推斷提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料來源

對2010—2020年青島大學(xué)附屬醫(yī)院影像科的PACS系統(tǒng)中的華北地區(qū)322例行頭顱CT平掃(軸位)者的影像資料進(jìn)行回顧性分析。男221例，其中8～11歲者74例，12～13歲者37例，14～15歲者32例，16～17歲者28例，18～20歲者50例；女101例，其中8～11歲者28例，12～13歲者14例，14～15歲者19例，16～17歲者11例，18～20歲者29例。納入及排除標(biāo)準(zhǔn)參照相關(guān)文獻(xiàn)[12-13]。

1.2 檢查方法和測量方法

均采用美國GE Revolution 256排螺旋CT對顱面部進(jìn)行掃描，受試者取仰臥位，掃描方式為：以聽眶線為橫斷面基線并與臺面垂直，額定電壓為120 kV，額定電流250 mAs，準(zhǔn)直0.625 mm×64，螺距0.984，旋轉(zhuǎn)時間0.5 s。對CT的原始圖像行骨算法重建，重建層厚0.625 mm，間隔0.625 mm。然后對重建圖像通過后處理工作站(GE Advanced workstation 4.7)進(jìn)行多平面重組(MPR),獲得冠狀面及矢狀面圖像。

由一名影像科醫(yī)師和一名法醫(yī)師在不了解受檢者信息的情況下共同閱片，對雙側(cè)眼眶進(jìn)行測量，具體包括如下5項指標(biāo)：眶底水平深度(X1)、眶底垂直深度(X2)及眶底角1～3(X3～X5)。矢狀面上選擇視神經(jīng)最大截面，在此平面上對眶骨進(jìn)行觀測，確定眶緣最低點及眶底最高點，眶緣最低點為眼眶下緣最下方的點，眶底最高點為眼眶底部最高的一點(圖1A)，眶緣最低點與上頜竇后壁之間的距離即為眶底水平深度(X1)，眶底最高點和眶緣最低點所在水平線之間的垂直距離為眶底垂直深度(X2)(圖1B)；在軸位上選擇視神經(jīng)最大截面作為定位層面(圖2C)，定義前、中、后三個冠狀平面A、M、P(圖2D～F),在上述3個冠狀平面上分別測量眶下壁所在的平面與水平面所成夾角的大小，即眶底角1～3(X3～X5)(圖2G～I(xiàn))。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)評估觀察者間測量結(jié)果的一致性，ICC值越接近于1，說明觀察者間一致性越高。采用Kolmogorov-Smirnov法對眼眶的5項指標(biāo)進(jìn)行正態(tài)性檢驗，判斷其正態(tài)性；采用Pearson相關(guān)系數(shù)法評價雙側(cè)相應(yīng)指標(biāo)的相關(guān)性；各項指標(biāo)進(jìn)行共線性檢驗；各年齡組組間比較采用單因素方差分析；使用樣本數(shù)據(jù)建立推斷兩性個體是否滿12、14、16及18歲的Logistic回歸方程；采用ROC曲線來分析眼眶5項指標(biāo)預(yù)測年齡的效能，AUC的范圍0.5～1.0，值越大預(yù)測效果越好。取約登指數(shù)最大值點作為年齡段判別界值。采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件對研究數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，檢驗水準(zhǔn)為α=0.05。

A:眶底最高點和眶緣最低點,B:眶底水平深度和垂直深度圖1 眶底水平深度和垂直深度測量示意圖Fig.1 Schematic diagram of horizontal and vertical orbital floor depth measurement

2 結(jié) 果

雙側(cè)眼眶各指標(biāo)測量值一致性較高，觀察者間ICC為0.786～0.930。眼眶的5項指標(biāo)均服從正態(tài)分布。左右眼眶間5項指標(biāo)呈正相關(guān)(r=0.432～0.887，P<0.05)。

男性人群不同年齡組間5項指標(biāo)比較，差異有顯著性(F=3.90～19.26，P<0.05)。女性人群不同年齡組間眶底水平深度、眶底垂直深度、眶底角3三項指標(biāo)比較，差異有顯著性(F=4.66～14.42，P<0.05)；而眶底角1、眶底角2比較，差異無顯著性(P>0.05)。見表1。

共線性診斷結(jié)果顯示，5項指標(biāo)的方差膨脹因子均在1附近，因此指標(biāo)間不存在共線性，將左右眼眶對應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行算數(shù)平均，將5項指標(biāo)均值作為自變量納入模型。圖3、4顯示年齡推斷ROC曲線，兩性12、14、16及18歲的年齡推斷方程及AUC值如表2所示。

3 討 論

活體年齡推斷是法醫(yī)學(xué)實踐的主要任務(wù)之一，目前主要是利用X線片和CT三維成像觀察四肢六大關(guān)節(jié)、鎖骨胸骨端、髂嵴、坐骨結(jié)節(jié)等骨骼的發(fā)育情況[14-21]。關(guān)于眼眶的法醫(yī)學(xué)研究多集中在性別判定方面[4,22-23]，少有將眼眶發(fā)育情況用于活體年齡推斷的研究。眼眶作為顱面部的特殊結(jié)構(gòu)，位于顱骨矢狀面的兩側(cè)，顱骨與面部骨骼之間。在個體5～7歲左右就已完成85%～90%以上的發(fā)育，之后發(fā)育減緩，12歲后顱面部及眼眶的發(fā)育狀況已十分接近成人[12-13]，然而隨著增齡眶骨會發(fā)生骨質(zhì)吸收和移行改變，眼眶在發(fā)育完成后仍然能夠持續(xù)緩慢地增大[24]。

C:軸位定位圖像，D～F:前、中、后冠狀面，G～I(xiàn):對應(yīng)冠狀面的眶底角1～3圖2 眶底角測量示意圖Fig.2 Schematic diagram of orbital floor angle measurement

表1 各個年齡段的眼眶5項指標(biāo)比較Tab.1 Comparison of five orbital indices among different age groups

圖3 男性12、14、16及18歲年齡推斷的ROC曲線Fig.3 The ROC curves for estimation of the male aged 12, 14, 16, and 18 years

圖4 女性12、14、16及18歲年齡推斷的ROC曲線Fig.4 The ROC curves for estimation of the female aged 12, 14, 16, and 18 years

表2 年齡推斷方程及其預(yù)測效能Tab.2 Equations for age estimation and their efficiency

國內(nèi)外對眼眶發(fā)育情況與年齡的關(guān)系進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，不同年齡段人群的的眼眶維度值不同[25],然而多數(shù)研究僅分析眼眶發(fā)育與年齡增長的關(guān)系，并未建立詳細(xì)的數(shù)學(xué)方程。PESSA等[26]通過兩項研究表明，骨性眼眶形態(tài)隨著年齡的增長而改變，尤其是眼眶的垂直傾斜高度及眼眶下緣的改變，前者會隨著年齡的增長而增加，后者則明顯向外側(cè)后退；KAHN等[27]通過CT掃描面部骨骼，進(jìn)一步證明骨性眼眶的線性維度、大小和體積都隨著年齡的增長而變化。YANG等[13]在研究兒童的眼眶容積發(fā)育規(guī)律時得出眼眶容積與年齡關(guān)系的線性回歸方程，但僅對0～6歲樣本進(jìn)行觀測，也沒有對方程效能進(jìn)行驗證。本研究針對我院影像科PACS系統(tǒng)中的華北地區(qū)322例樣本，選取5項指標(biāo)進(jìn)行觀測，建立年齡推斷方程并對其效能進(jìn)行驗證。測量結(jié)果與NAGASAO等[11]對眶底形態(tài)的研究結(jié)果相近，在男性及女性中均觀察到眶底水平深度、垂直深度兩2項線性指標(biāo)與年齡增長呈正相關(guān)，提示眶底水平深度和垂直深度均隨著年齡增長逐漸加深；前、中冠狀面上的眶底角均與年齡增長呈負(fù)相關(guān)，而眶底角3則隨著年齡增長逐漸變大，分析原因可能是其最接近眶底面，而眶底最低點隨年齡增長逐漸向后下方移動[27]。研究顯示，眶底角的改變是上頜骨向上改建因素和整個上頜骨向下移位兩個因素綜合作用的結(jié)果[24]。同時，本研究結(jié)果顯示，在男性人群不同年齡組間5項指標(biāo)比較，差異有顯著性。女性人群不同年齡組間眶底水平深度、眶底垂直深度、眶底角3三項指標(biāo)比較，差異有顯著性；而眶底角1、眶底角2比較，差異無顯著性。這可能與兩性眼眶發(fā)育趨勢不同有關(guān)，即男性在大約17.5歲、女性在大約12.5歲時平均眼眶容積達(dá)正常成年人眼眶容積的95%[10]。

隨著年齡的增加，方程推斷效能逐漸降低，在大多數(shù)年齡推斷的研究中都能觀察到此趨勢[28-30]。本研究通過AUC值的大小評估各模型推斷年齡的效能，AUC值越接近1.0，說明模型推斷年齡的效能越好。結(jié)果顯示，男性12、14、16、18歲年齡ROC曲線下面積分別為0.89、0.84、0.78、0.74；女性12、14、16、18歲年齡ROC曲線下面積分別為0.85、0.83、0.66、0.65。在男性和女性中，隨年齡增加，ROC曲線下面積均逐漸減小，意味著方程判斷效能降低。男性各個年齡節(jié)點的AUC值均高于女性，同一年齡男性推斷準(zhǔn)確率高于女性，這可能與指標(biāo)測量值在性別間表現(xiàn)出差異相似,與顱骨(眼眶)發(fā)育的性別差異有關(guān)。建議在實踐中進(jìn)行年齡推斷時，結(jié)合其他相關(guān)年齡研究，進(jìn)一步提高推斷準(zhǔn)確率。

本研究結(jié)果顯示，基于顱腦三維CT檢查影像及后處理技術(shù)測量眼眶指標(biāo)，進(jìn)行青少年年齡推斷具有較高的準(zhǔn)確性，可根據(jù)眼眶發(fā)育程度推斷華北地區(qū)漢族青少年人群年齡。既往對眼眶的法醫(yī)學(xué)研究大多利用顱骨標(biāo)本或X線平片進(jìn)行測量，但眶區(qū)面積較小且解剖學(xué)標(biāo)志較多[31-32]，手動測量易產(chǎn)生誤差，眼眶區(qū)域骨骼與周圍組織結(jié)構(gòu)重疊也會影響觀察。本研究采用0.625 mm薄層CT掃描，具有較高分辨率，可獲得更清晰的圖像，應(yīng)用MPR后處理技術(shù)對眼眶CT軸位圖像進(jìn)行處理，能全面展示眼眶骨性結(jié)構(gòu)，得到所需方位圖像[33]，獲得較準(zhǔn)確的測量值，最大可能減少了測量誤差，以此提高應(yīng)用眼眶發(fā)育情況推斷年齡的準(zhǔn)確性。

研究存在一定的局限性：①本研究的測量是基于CT影像技術(shù)進(jìn)行的，未來可以考慮使用圖像采集時間更短、輻射劑量更低的錐束計算機(jī)斷層掃描進(jìn)行研究[34]。②所建方程以華北漢族人口眼眶數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，受地區(qū)因素限制，未在其他地區(qū)進(jìn)行驗證，后續(xù)可擴(kuò)大地域范圍，納入更多樣本進(jìn)行觀測。

綜上所述，本研究應(yīng)用CT成像及后處理技術(shù)，對眼眶5項指標(biāo)進(jìn)行測量并建立年齡推斷方程，可以作為年齡估計的補充方案，為法醫(yī)學(xué)年齡推斷提供一定參考依據(jù)。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。

ConflictsofInterest： All authors disclose no relevant conflicts of interest.

倫理批準(zhǔn)和知情同意：本研究涉及的所有試驗均已通過青島大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會的審核批準(zhǔn)(文件號QYFYWZLL26888)。受試對象或其親屬已經(jīng)簽署知情同意書。

EthicsApprovalandPatientConsent： All experimental protocols in this study were reviewed and approved by The Medical Ethics Committee of The Affiliated Hospital of Qingdao University (Approval Letter No. QYFYWZLL26888).Consent letters have been signed by the research participants or their relatives.

作者貢獻(xiàn)：李瑩瑩、段峰、郝大鵬參與了研究設(shè)計；李瑩瑩、汪露、萬光耀、李鵬、崔虹飛、杜運智、 李輝參與了論文的寫作和修改。所有作者均閱讀并同意發(fā)表該論文。

Contributions： The study was designed byLIYingying,DUANFeng, andHAODapeng. The manuscript was drafted and revised byLIYingying,WANGLu,WANGuangyao,LIPeng,CUIHongfei,DUYunzhi, andLIHui. All the authors have read the last version of the paper and consented submission.