孟 舒

（貴州警察學(xué)院，貴州 貴陽 550005）

一、引言

在法醫(yī)學(xué)司法鑒定實(shí)踐中，審閱影像學(xué)資料是必不可少的基礎(chǔ)工作，可用以確認(rèn)損傷個(gè)體、損傷部位、性質(zhì)、程度及損傷時(shí)間等重要內(nèi)容。工作中經(jīng)常遇到同一案件中，同一個(gè)體的多張影像學(xué)片并非同一時(shí)間拍攝，影像學(xué)片所載患者基本信息錯(cuò)誤等情況。因此鑒定人的實(shí)際工作內(nèi)容會(huì)涉及對(duì)個(gè)體影像資料的身份確認(rèn)及同一認(rèn)定。并且胸部損傷為人體各部位損傷的常見部位，在民事訴訟、人身損害賠償、保險(xiǎn)賠償、刑事案件的偵破等相關(guān)鑒定中，均經(jīng)常涉及胸部損傷的鑒定內(nèi)容。性別判定是身份確認(rèn)及同一認(rèn)定的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)個(gè)體識(shí)別的重要一步。在臨床普及影像學(xué)檢查的今天，通過影像學(xué)資料鑒定性別已經(jīng)變成法醫(yī)工作的一部分，世界各國科研工作者們也在進(jìn)行相關(guān)研究。關(guān)于顱骨形態(tài)學(xué)的研究中，有學(xué)者通過測(cè)量下頜骨CT 預(yù)測(cè)性別[1]，根據(jù)頭部斷層掃描測(cè)量眼窩孔徑以測(cè)定性別[2]，量化男性和女性額骨之間的形態(tài)差異并且用于預(yù)測(cè)性別[3]，通過上頜竇、額竇、枕骨大孔、顱骨CT測(cè)量值預(yù)測(cè)性別[4][5][6][7]。在胸部結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)研究中，有學(xué)者通過CT 掃描鎖骨，并測(cè)量相關(guān)解剖學(xué)的幾何值進(jìn)行性別評(píng)估[8]，有學(xué)者通過測(cè)量人體死后肩胛骨CT 片中相關(guān)幾何值進(jìn)行性別判斷[9]，有學(xué)者通過計(jì)算機(jī)斷層掃描，測(cè)量胸骨形態(tài)學(xué)特征判斷性別[10][11][12][13]。韓國學(xué)者Sheng-Bo Yu 等人，從韓國人影像資料中獲取第12 胸椎三維圖像，建立性別判別函數(shù)，驗(yàn)證了第12 胸椎的性別二向性[14]，日本學(xué)者Shun Tsubaki 等人通過對(duì)臨床胸片上第10 胸椎和第6、7 肋骨的幾何形態(tài)測(cè)量判斷性別，并得出了有利的結(jié)論——從脊柱和肋骨獲得的幾何特征的組合可以用來確定性別[15]。在四肢及關(guān)節(jié)的形態(tài)學(xué)研究中，有學(xué)者根據(jù)股骨CT、膝關(guān)節(jié)CT、髕骨核磁共振中的各項(xiàng)指標(biāo)判斷性別[16][17][18]，埃及學(xué)者Enas M.Mostafa 等人利用股骨近端X光片進(jìn)行性別判定，研究結(jié)果證明在埃及人群中，股骨數(shù)字X 線攝影可以作為一種替代測(cè)量方法用于性別判定[19]。這些研究結(jié)果，不僅可以應(yīng)用于活體檢驗(yàn)中的身份認(rèn)定，也可幫助法醫(yī)在一些特殊情況下，如自然災(zāi)害、嚴(yán)重火災(zāi)、飛機(jī)失事等重大事故時(shí)，利用人體殘骸判斷性別。

本研究聚焦于胸部數(shù)字X 光檢查（以下簡(jiǎn)稱胸片）的評(píng)估，判斷貴州地區(qū)成年人的性別。目前胸片檢查廣泛應(yīng)用于臨床，收集容易。研究目的是檢驗(yàn)是否可以利用不同年齡組的胸片上胸椎的幾何信息確定性別。

二、材料與方法

（一）研究對(duì)象及胸片質(zhì)量控制

1.研究對(duì)象

本研究收集男、女正常胸部正位DR 片（PA，后前位）共107 張，經(jīng)過篩選，排除脊柱成像效果不清晰、體位不端正的胸片，最終挑選出62 張，男性組31 張，年齡范圍18～79 歲；女性組31 張，年齡范圍20～68 歲。

2.胸片質(zhì)量控制

研究所用胸片均來自同一家三甲醫(yī)院，拍攝要求符合正位胸片拍攝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[20]，拍攝距離（SID）180cm，曝光度、曝光時(shí)間等參數(shù)均一致。影像片均帶有拍攝系統(tǒng)自動(dòng)校準(zhǔn)的比例尺，可用于測(cè)量長(zhǎng)度的校準(zhǔn)。其中，SID 為放射源距離接收器距離，是拍攝中的首要控制因素，可以控制被照物體尺寸和形狀在投影時(shí)的變化，180cm 的SID，減少了心臟以及胸腔其他結(jié)構(gòu)的放大效應(yīng)[21]。

（二）儀器與軟件

胸片拍攝設(shè)備為佳能公司生產(chǎn)的CCR2。測(cè)量胸片中相關(guān)幾何長(zhǎng)度指標(biāo)應(yīng)用圖像處理軟件（Image J）在戴爾筆記本電腦上進(jìn)行測(cè)量。電腦操作系統(tǒng)為WIN10 系統(tǒng)。測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用IBM SPSS Statistics22 軟件完成。

（三）研究方法

有學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，上胸椎節(jié)段，由于通常較下胸椎節(jié)段骨質(zhì)缺乏，在X 線上清晰度不佳，因此選擇在胸4 椎體（T4）及以下胸椎節(jié)段進(jìn)行形態(tài)測(cè)量研究[22]。并且在胸椎的12 節(jié)椎體中，位置較低的椎體（胸11、12 椎體），可能由于其承重更大而發(fā)生更大的變異率；而位置靠上的胸椎由于心臟、肺臟軟組織影及肋骨成像的遮擋，在胸片中不易于觀察其形態(tài)，容易造成觀察者的失誤[23]。T9 椎體位置中下，變異率不高，與氣管、食管或膈肌的重疊較少，更易于觀察者目測(cè)評(píng)估；同時(shí)，由于其較其它靠下的胸椎而言（胸10—胸12 椎體）更接近X射線的投射中心，幾何畸變和放大的影響較小。綜合上述因素，研究者選擇T9 椎體作為最終研究對(duì)象。

臨床胸片為二維灰階平面圖形，提供了椎體解剖結(jié)構(gòu)的二維圖像。圖像上顯示的不同灰度的投影表示了被檢查組織的密度和原子序數(shù)。研究正是基于平面圖像中骨組織和周圍軟組織放射對(duì)比度差異（灰度不同）進(jìn)行觀測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，女性椎體的整體橫斷面積比男性小25%，椎體尺寸存在明顯性別差異[24]，因此本研究共選取能夠反應(yīng)T9 椎體尺寸大小的6 項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo)，分別為：T9 椎體上緣寬度（T9-1），測(cè)量T9 椎體上緣左右兩端點(diǎn)之間的直線距離；T9 椎體下緣寬度（T9-2），測(cè)量T9 椎體下緣左右兩端點(diǎn)之間的直線距離；T9 椎體左側(cè)緣高度（T9-3），T9 椎體左側(cè)緣上下兩端點(diǎn)之間直線距離；T9 椎體右側(cè)緣高度（T9-4），T9 椎體右側(cè)緣上下兩端點(diǎn)之間直線距離；T9 椎體右上-左下對(duì)角線長(zhǎng)度（T9-5），測(cè)量T9 椎體一條對(duì)角線的長(zhǎng)度；T9 椎體左上-右下對(duì)角線長(zhǎng)度（T9-6），測(cè)量T9 椎體另一條對(duì)角線的長(zhǎng)度。各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量方法如圖1 所示。

圖1 第9 胸椎椎體各項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)

（四）統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析基本原理，首先對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析及正態(tài)性檢驗(yàn)，對(duì)于符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，做方差齊性分析（Levene測(cè)試），隨后采用獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)的方法，對(duì)男、女各指標(biāo)進(jìn)行比較，檢驗(yàn)是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的性別差異。接下來對(duì)男、女6 項(xiàng)指標(biāo)做單因素方差分析、組間協(xié)方差矩陣齊性檢驗(yàn)，判斷數(shù)據(jù)是否可用于建立判別函數(shù)。最后檢驗(yàn)判別函數(shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，以及對(duì)其進(jìn)行交叉驗(yàn)證，檢驗(yàn)其判別的正確率。

三、研究結(jié)果

（一）描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，T9 椎體6 項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)的均數(shù)男性均大于女性，差值最大為T9-6，相差4.36cm，最小為T9-4，相差2.04 cm。K-S 檢驗(yàn)與Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)結(jié)果顯示各測(cè)量值P＞0.05，男、女不同性別的6 個(gè)測(cè)量指標(biāo)符合正態(tài)分布；方差分析Levene 測(cè)試P＞0.05，各組方差齊。獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)結(jié)果顯示P＜0.05，測(cè)量值性別間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 各項(xiàng)指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果

對(duì)測(cè)量值進(jìn)行Wilks' Lambda單因方差分析，P＜0.05，證實(shí)各變量在組間存在差異；Box's M協(xié)方差矩陣齊性檢驗(yàn)中，P＞0.05，協(xié)方差矩陣齊同，可進(jìn)行判別分析。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 單因素方差分析及組間協(xié)方差矩陣齊性檢驗(yàn)結(jié)果

（二）判別函數(shù)

1.多指標(biāo)典型判別函數(shù)

運(yùn)用SPSS 創(chuàng)建了一個(gè)典型判別函數(shù)，該函數(shù)同時(shí)包含了實(shí)驗(yàn)所測(cè)量的6 項(xiàng)指標(biāo)，其典型相關(guān)性為0.767（見表3）。對(duì)該判別函數(shù)進(jìn)行威爾克Lambda 檢驗(yàn)，P＜0.05，此典型判別函數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表3）。判別函數(shù)式表達(dá)為D=-21.533+0.529×T9-1+0.658×T9-2+0.89×T9-3+0.296×T9-4 -0.673×T9-5 -0.448×T9-6，其中-21.533 為未標(biāo)準(zhǔn)化典型判別函數(shù)的系數(shù)；群組中心組函數(shù)女=-1.176，男=1.176。利用未標(biāo)準(zhǔn)化典型判別函數(shù)求出未知分組的個(gè)案判別得分，該案例的散點(diǎn)離群中心組函數(shù)中哪一個(gè)重心最近，即得到判別結(jié)果。

表3 特征值與Wilks' Lambda 檢驗(yàn)結(jié)果

對(duì)所得函數(shù)D，針對(duì)分析中的觀察值進(jìn)行交叉檢驗(yàn)。在交叉驗(yàn)證中，每一個(gè)觀察值都會(huì)依據(jù)其余N-1個(gè)觀察值得到的判別函數(shù)進(jìn)行分類，再用該觀察值的正確分類進(jìn)行驗(yàn)證。本研究所得函數(shù)交叉驗(yàn)證的正確率達(dá)82.25%（見表4）。利用正判率臨界值計(jì)算公式計(jì)算，（100%÷2）×1.25=62.5%。顯然，用本研究6 項(xiàng)指標(biāo)所建立的判別函數(shù)對(duì)新案例的判別效果令人滿意。

表4 分類結(jié)果交叉驗(yàn)證

2.單項(xiàng)指標(biāo)典型判別函數(shù)

除以上函數(shù)D 之外，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果表明，6項(xiàng)指標(biāo)也均可單獨(dú)用于性別的判定，其函數(shù)式可以表述為：

D1=-14.262+0.468×（T9-1），群組中心組函數(shù)女=-0.846，男=0.846；

D2=-16.283+0.473×（T9-2），群組中心組函數(shù)女=-0.980，男=0.980；

D3=-20.485+0.888×（T9-3），群組中心組函數(shù)女=-0.985，男=0.985；

D4=-19.017+0.831×（T9-4），群組中心組函數(shù)女=-0.846，男=0.846；

D5=-18.640+0.468×（T9-5），群組中心組函數(shù)女=-1.012，男=1.012；

D6=-19.050+0.481×（T9-6），群組中心組函數(shù)女=-1.050，男=1.050。

經(jīng)過交叉驗(yàn)證，以上函數(shù)單一指標(biāo)判別率最高為83.9%，最低為72.6%（見表5）?？梢钥闯觯薚9-4 外，其余單一指標(biāo)判別率均超過80%，均能有效進(jìn)行判別。

表5 6 個(gè)單一指標(biāo)判別函數(shù)及交叉驗(yàn)證正確率匯總表

四、結(jié)果討論

（一）研究結(jié)果分析

本研究對(duì)貴州地區(qū)漢族成年人胸片中第9胸椎二維灰度圖像進(jìn)行測(cè)量，在男性和女性之間發(fā)現(xiàn)了顯著的差異。目前發(fā)現(xiàn)的男性T9 的寬度、長(zhǎng)度、對(duì)角線長(zhǎng)度均大于女性。據(jù)報(bào)道，我國18 歲及以上成年男性和女性的平均身高分別為167.1cm 和155.8cm，平均體重分別為66.2kg 和57.3kg，代表著通常情況下成年男性體型大于成年女性，提示脊柱影像學(xué)資料性別差異的研究?jī)r(jià)值。B Lawrence Riggs 等人研究表明，成年男性的骨骼面積比女性大35-42%[25]，本研究中，T9 椎體的6 項(xiàng)指標(biāo)測(cè)量結(jié)果均值男性都大于女性，與以上事實(shí)相互印證。本研究中，當(dāng)6 項(xiàng)指標(biāo)共同用于性別判定，女性正確率為83.9%，男性正確率為80.6%，平均正確率為82.25%，判別效果較好，在缺乏其它有用的判斷性別的方法時(shí)，是可用的性別判定的變量。在6 項(xiàng)指標(biāo)中，T9-5、T9-6 為第9 胸椎二維投影的對(duì)角線長(zhǎng)度，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果提示此兩項(xiàng)指標(biāo)與判斷結(jié)果的典型相關(guān)性均高于其它4 項(xiàng)指標(biāo)，并且單項(xiàng)指標(biāo)判別函數(shù)的交叉驗(yàn)證正確率也高于其它4 項(xiàng)指標(biāo)，均為82.3%，分析認(rèn)為對(duì)角線長(zhǎng)度與胸椎二維投影平面四邊形的面積呈現(xiàn)出高度相關(guān)性，提示椎體二維投影面積、椎體體積等指標(biāo)可能是更為準(zhǔn)確的變量，因此，應(yīng)用三維CT 重建人體骨骼三維模型，應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)個(gè)體識(shí)別的研究是今后研究的方向之一。

最終我們可以得出結(jié)論，利用貴州地區(qū)漢族成年人胸部數(shù)字X 光片，可以幫助法醫(yī)在特定情況下判斷性別。研究結(jié)果也證實(shí)了第9 胸椎椎體存在性別二向性，在僅發(fā)現(xiàn)尸體部分遺骸的情況下，有助于判斷遺骸的性別。研究證實(shí)了胸部X 光片在圖像同一認(rèn)定中的價(jià)值，為研究應(yīng)用人工智能-圖像識(shí)別領(lǐng)域進(jìn)行法醫(yī)學(xué)個(gè)體識(shí)別提供理論支撐。

（二）研究的局限性

法醫(yī)學(xué)性別鑒定作為身份認(rèn)定的重要內(nèi)容早已被學(xué)界廣泛研究，其采用的手段之一，是借助人類學(xué)的方法，通過測(cè)量已知性別遺骸的骨骼尺寸大小、形狀等判定性別。隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，影像檢查日益普及，影像學(xué)資料目前也被廣泛應(yīng)用于身份認(rèn)定，在某些情況下可以替代對(duì)遺骸的直接測(cè)量，這主要得益于影像檢查方法的無創(chuàng)性、客觀性、簡(jiǎn)便性以及資料的易保存性。法醫(yī)學(xué)家通過測(cè)量已知性別的X 光片、CT 片、MRI 片（Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像）等常見影像資料上人類骨骼二維影像的幾何信息，篩選出具備性別特征的指標(biāo)，建立判別函數(shù)，判斷未知性別的影像片的性別歸屬。此方法易于研究，容易掌握，在實(shí)踐中便于推廣，但也有其局限性。它會(huì)受到一些因素的干擾，比如被鑒定者的年齡、疾病或損傷、醫(yī)療行為所帶來的后果、影像資料的質(zhì)量和拍攝條件及閱片鑒定人的經(jīng)驗(yàn)等[26]。這使得我們的研究亦有一定的局限性?，F(xiàn)將本研究的局限性總結(jié)如下：

1.研究對(duì)象的局限性

本研究?jī)H針對(duì)貴州地區(qū)漢族成年人開展。一些報(bào)告顯示，不同種族人群中骨骼的性別二向性是不同的，因此由于研究對(duì)象的種族不同，得到的結(jié)果可能會(huì)有差異，本研究未涉及到不同種族同一特征的性別二向性問題，限制其應(yīng)用范圍。

2.對(duì)胸片拍攝質(zhì)量要求較高

胸部X 光片的拍攝質(zhì)量會(huì)影響鑒定人的實(shí)際測(cè)量結(jié)果，但胸片的質(zhì)量好壞取決于臨床放射科醫(yī)生的拍攝經(jīng)驗(yàn)，在研究中也無法得到有效控制。我們?cè)谘芯繒r(shí)，必須選擇成像清晰度、對(duì)比度好，體位端正的胸片，對(duì)于拍攝效果差的胸片，就失去了應(yīng)用價(jià)值。另外，臨床胸片的拍攝目的并非用于法醫(yī)學(xué)研究測(cè)量中，因此胸椎顯示不清導(dǎo)致無法測(cè)量的情況還是時(shí)有發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致鑒定無法進(jìn)行。

此外，鑒定時(shí)的檢材和樣本在拍攝時(shí)的SID、投照中心的位置、OID（物體距接收器距離）和等關(guān)鍵參數(shù)不一致，將會(huì)導(dǎo)致X 光片上的被拍物影像形狀和大小發(fā)生不一致的改變，直接影像判別的結(jié)果。

3.受鑒定人的閱片經(jīng)驗(yàn)的影響

本研究閱片測(cè)量過程始終由一名有經(jīng)驗(yàn)的鑒定人完成，雖然采用的是多次測(cè)量后取平均值的方法來控制測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，卻沒有研究不同鑒定人測(cè)量對(duì)結(jié)果的影響。另一方面，雖然實(shí)際情況中被拍攝者的年齡、是否患有疾病或曾遭受損傷，以及是否存在醫(yī)療后果等影響是可以控制的因素，但在閱片過程中，仍然要求鑒定人注意觀察骨骺的愈合情況、排除存在代謝性疾病或骨骼存在陳舊性損傷、先天畸形等情況，這些都要求測(cè)量者需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，具備一定的閱片經(jīng)驗(yàn)和鑒定經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)鑒定者提出了更高的要求。