頸椎成熟法評(píng)估下頜骨骨齡的研究進(jìn)展

黎靜文 周力

口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院正畸科 成都 610041

早期功能矯治及矯形治療的原理是利用骨生長(zhǎng)發(fā)育的潛力來(lái)促進(jìn)頜骨生長(zhǎng)，在改善頜骨發(fā)育差異（特別是骨性Ⅱ類錯(cuò)）方面有重要意義，因而通過(guò)骨齡預(yù)測(cè)下頜骨生長(zhǎng)高峰期，以此來(lái)確定矯治開(kāi)始時(shí)間是矯治成功的關(guān)鍵因素。目前用于測(cè)評(píng)骨齡的生物學(xué)指標(biāo)有牙齡、手腕骨骨齡、頸椎成熟（cervical vertebrae maturation，CVM）法、女性初潮、男性變聲、身高變化等[1]，但早期矯治主要關(guān)注下頜骨的發(fā)育，并且骨齡預(yù)測(cè)需要判斷下頜骨發(fā)育高峰起始期才有臨床意義。

CVM法即是根據(jù)頸椎在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段形狀、大小有規(guī)律性的改變來(lái)預(yù)測(cè)下頜骨生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的方法。不同頸椎分期能與下頜骨發(fā)育高峰起始期、高峰期及高峰末期相對(duì)應(yīng)，臨床醫(yī)生也能以此為依據(jù)判斷不同的發(fā)育階段，據(jù)此采取不同的矯治方案。此外，頸椎在頭顱側(cè)位片中的形態(tài)清晰可見(jiàn)，患者不需接受額外的輻射。但該方法主要依靠醫(yī)生對(duì)頸椎形態(tài)的主觀判斷，判斷結(jié)果有隨機(jī)性及可重復(fù)性低等不足。本文將目前CVM法的支持依據(jù)、不足及改進(jìn)方法進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步完善CVM法提供依據(jù)，以便為臨床診斷和方案制定提供更準(zhǔn)確客觀的評(píng)估方法。

1 CVM法簡(jiǎn)介

CVM法由Lamparski于1972年提出，并認(rèn)為該方法與手腕骨法一樣可以精確有效地預(yù)測(cè)骨齡[2]。Baccetti等[1]將原始CVM法進(jìn)行改進(jìn)，將頸椎的形態(tài)改變直接與下頜骨的生長(zhǎng)發(fā)育聯(lián)系起來(lái)，分為6個(gè)階段，各階段頸椎形態(tài)見(jiàn)圖1。CS1：下頜骨生長(zhǎng)高峰期在此階段2年后出現(xiàn)；CS2：下頜骨生長(zhǎng)高峰期在此階段1年后出現(xiàn)；CS3：下頜骨生長(zhǎng)高峰期；CS4：下頜骨生長(zhǎng)高峰期在此階段前1～2年；CS5：下頜骨生長(zhǎng)高峰期結(jié)束至少1年；CS6：下頜骨生長(zhǎng)高峰期結(jié)束至少2年。CVM法的臨床運(yùn)用簡(jiǎn)便、實(shí)用，但存在較多的不確定因素而備受質(zhì)疑。首先，對(duì)頸椎形態(tài)的判定存在主觀性，尚無(wú)客觀判定指標(biāo)；其次，頸椎形態(tài)的改變是連續(xù)的，每個(gè)階段持續(xù)時(shí)間不一，僅僅使用單一的頭側(cè)位片用于骨齡預(yù)測(cè)不一定準(zhǔn)確。

圖1 頸椎分期示意圖Fig 1 Schematic representation of the stages of cervical vertebrae

2 CVM法的依據(jù)

下頜骨并非均勻生長(zhǎng)，在不同時(shí)期生長(zhǎng)量有所差異[3]。Mellion等[4]將青春前期下頜骨生長(zhǎng)的最小量定義為起始期，生長(zhǎng)的最大量定義為高峰期，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：下頜生長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)期及生長(zhǎng)高峰期有時(shí)間差，分別為10～12歲和12～14歲。不同學(xué)者應(yīng)用CVM法預(yù)測(cè)生長(zhǎng)發(fā)育高峰期的結(jié)論有所不同。有研究[2,5-6]發(fā)現(xiàn)：CS3—CS4期間下頜骨的生長(zhǎng)量最大。另有研究[7]認(rèn)為：下頜骨的生長(zhǎng)高峰出現(xiàn)在CS4期。而Perinetti等[8]則發(fā)現(xiàn)：近11%成年人的頸椎分期仍為CS4期，而CS4期代表著青春期。還有研究[9-11]認(rèn)為：下頜骨與頸椎分期并無(wú)明顯相關(guān)性。雖然下頜骨的生長(zhǎng)高峰與CVM分期的關(guān)系有一定爭(zhēng)議，但頸椎形態(tài)的改變確實(shí)有其規(guī)律性，符合CVM法的分期描述[9]。即使有個(gè)別研究[9]發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)高峰出現(xiàn)在其他分期，但多數(shù)研究[2,5-7]還是認(rèn)同下頜骨生長(zhǎng)高峰期多出現(xiàn)在CS3和CS4期，在確定骨性Ⅱ類患者的功能性治療時(shí)機(jī)方面具有可重復(fù)性[12]。

3 關(guān)于CVM法的爭(zhēng)議

目前臨床醫(yī)生及研究者對(duì)CVM法評(píng)估下頜生長(zhǎng)高峰期的可靠性存在較多的爭(zhēng)議。

3.1 主觀性較大

多位學(xué)者[9,13-15]認(rèn)為：CVM法中對(duì)頸椎形態(tài)分類多依靠視覺(jué)直觀評(píng)估，缺乏客觀的判斷指標(biāo)，存在較大的主觀性。

3.2 可重復(fù)性較差

在相同條件下，試驗(yàn)者使用CVM法重復(fù)測(cè)定的結(jié)果一致性較低，不同研究的觀察者內(nèi)一致性及觀察者間一致性結(jié)果也有較大差異。Engel等[11]的研究中，評(píng)分者內(nèi)部一致性的平均Kappa值僅0.36。Zhao等[13]發(fā)現(xiàn)：2次測(cè)量觀察者間的一致性不超過(guò)50%，而且觀察者內(nèi)的一致性范圍很廣（40.7%～79.1%）。Gabriel等[16]和Nestman等[17]發(fā)現(xiàn)：觀察者間一致性低于50%，觀察者內(nèi)一致性僅62%。為明確CVM法評(píng)估中容易出現(xiàn)的意見(jiàn)分歧，Nestman等[17]作了進(jìn)一步研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：測(cè)試者們?cè)谂袛嗟谌i椎和第四頸椎的形態(tài)時(shí)，頸椎形態(tài)判斷為梯形、水平矩形、正方形還是垂直矩形的不一致比例最大，導(dǎo)致CVM法可重復(fù)性差。Perinetti等[15]認(rèn)為：第二頸椎至第五頸椎的形態(tài)有個(gè)體差異，不完全符合傳統(tǒng)CVM分級(jí)法，也是可重復(fù)性差的原因之一。

3.3 評(píng)估與矯治實(shí)施存在時(shí)間差

CVM的每個(gè)階段持續(xù)時(shí)間并非是均勻的1年，這對(duì)矯治開(kāi)始時(shí)間的判定有一定影響。Franchi等[18]報(bào)道：CS2—CS5每個(gè)階段持續(xù)1年。Ball等[7]的研究則發(fā)現(xiàn)：CVM每個(gè)階段持續(xù)時(shí)間并非是均勻的1年，CS4的持續(xù)時(shí)間平均為3.79年。Perinetti等[15]發(fā)現(xiàn)：22例樣本中，從CS2—CS5每個(gè)階段持續(xù)1年的樣本僅為4例。Perinetti等[19]在另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)：CS2、CS3、CS4的持續(xù)時(shí)間從1～3年不等。此外，不同錯(cuò)類型CVM的持續(xù)時(shí)間也有所差異。以安氏Ⅰ類錯(cuò)為參照，安氏Ⅱ類錯(cuò)的CS3—CS4持續(xù)時(shí)間會(huì)更短；安氏Ⅲ類錯(cuò)的CS3—CS4持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)[20]。這些研究的不足之處在于，選擇的樣本均為橫斷面樣本，尚未見(jiàn)對(duì)縱向樣本進(jìn)行的研究。由于頸椎形態(tài)的改變是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，每個(gè)階段的形態(tài)變化與下一個(gè)階段有所融合，而頸椎形態(tài)評(píng)估時(shí)，每年拍攝1次X線片，這種離散的評(píng)估數(shù)據(jù)很難對(duì)頸椎的形態(tài)改變進(jìn)行精確描述，因此這些針對(duì)CVM階段持續(xù)時(shí)間的研究結(jié)果有待進(jìn)一步驗(yàn)證，也使得僅靠單一的頭側(cè)位片評(píng)估很難用于預(yù)測(cè)治療開(kāi)始時(shí)間。

4 針對(duì)CVM法的改進(jìn)

4.1 主觀性問(wèn)題的改進(jìn)

為解決CVM法評(píng)估存在較大主觀性的問(wèn)題，一些學(xué)者[9,14-15]在研究中納入客觀的頸椎形態(tài)描述指標(biāo)。Chen等[14]將不同的描述參數(shù)與手腕骨法進(jìn)行相關(guān)性分析，選出相關(guān)性高的參數(shù)形成量化的CVM分級(jí)系統(tǒng)，結(jié)果可見(jiàn)：形態(tài)學(xué)變量中，第四頸椎高度與寬度的比值（H4/W4）、第三頸椎前面高與后面高的比值（AH3/PH3）、第二頸椎底端曲線最高點(diǎn)和最低點(diǎn)間連線的角度（@2）與手腕骨法相關(guān)性最高（測(cè)量線段及角度見(jiàn)圖2），結(jié)合骨齡公式（CVM階段=-4.13+3.57×H4/W4+4.07×AH3/PH3+0.03×@2）計(jì)算出CVM分期。該方法稱為頸椎骨齡定量分期法（quantitative cervical vertebral maturation method，QCVM），較以往的評(píng)估法更客觀且簡(jiǎn)單有效。Gray等[9]的研究采用幾何形態(tài)測(cè)量學(xué)（點(diǎn)分布模型）來(lái)評(píng)估頸椎形態(tài)，定量分析頸椎形態(tài)的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：頸椎形態(tài)的改變僅在生長(zhǎng)高峰期結(jié)束后才出現(xiàn)，因此可用于評(píng)估生長(zhǎng)高峰期是否已經(jīng)結(jié)束，并不能精確識(shí)別下頜生長(zhǎng)高峰期。此外，Perinetti等[21]發(fā)現(xiàn)：頸椎成熟法依靠視覺(jué)評(píng)估，約1/3存在分類錯(cuò)誤，主要見(jiàn)于CS4和CS5期。由于頸椎形態(tài)存在較大的個(gè)體差異，并非所有個(gè)體的頸椎形態(tài)均適用于Baccetti等[1]提出的CVM分級(jí)方法，存在例外分類情況[15]。在此基礎(chǔ)上，Perinetti等[15]提出CVM編碼法：對(duì)第二至第四頸椎的形態(tài)歸類，并分別用字母編碼，由5個(gè)字母組成，前3個(gè)字母分別代表第二、三、四頸椎底邊形態(tài)，第4個(gè)字母代表第三頸椎的形狀，最后一個(gè)字母代表第四頸椎的形狀。F代表平坦，C代表凹陷，T代表梯形，H代表水平矩形，S代表正方形，V代表垂直矩形。CVM法分別對(duì)應(yīng)的編碼為：CS1包括FFF-TT，CS2包括CFF-TT，CS3包括CCF-TT、CCF-TH、CCF-HT、CCF-HH，CS4包括CCC-HT、CCC-TH、CCC-HH，CS5包括CCCHS、CCC-SH、CCC-SS，CS6包 括CCC-VS、CCC-SV和CCC-VV。例如，CCF-TH表示C2、C3底邊凹陷，C4底邊平坦，C3為梯形，C4為水平矩形，此時(shí)為CS4階段。CVM編碼能更客觀地描述第二至第四頸椎每個(gè)頸椎的形態(tài)。馮筱妍[22]利用計(jì)算機(jī)輔助定點(diǎn)來(lái)規(guī)避人視覺(jué)評(píng)估的主觀性，并使用QCVM法的骨齡公式計(jì)算分期。

圖2 頭影測(cè)量分析中使用的測(cè)量點(diǎn)線角Fig 2 Measuring points,linesand angle used in the cephalometric analysis

4.2 可重復(fù)性問(wèn)題的改進(jìn)

針對(duì)可重復(fù)性差的問(wèn)題，學(xué)者們從試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)者選擇、數(shù)據(jù)分析方法、使用錐形束CT（conebeamcomputed tomography，CBCT）獲取頸椎影像及采用計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)化定點(diǎn)等方面進(jìn)行改進(jìn)。

在試驗(yàn)設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)可靠性檢驗(yàn)時(shí)，為盡量規(guī)避記憶偏倚，多數(shù)研究的2次測(cè)試時(shí)間一般間隔3或4周[9,16,23]。還有一些研究的試驗(yàn)設(shè)計(jì)者直接參與試驗(yàn)，使得試驗(yàn)者對(duì)CVM法在研究層面上有更深的理解，在一定程度上增加了CVM法重復(fù)檢測(cè)的一致性程度[16,18]。Gabriel等[16]和Nestman等[17]的研究中，只選擇有豐富臨床經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生作為檢測(cè)者，不參與試驗(yàn)設(shè)計(jì)，規(guī)避了試驗(yàn)設(shè)計(jì)者直接參加試驗(yàn)。

在數(shù)據(jù)分析方面，肯德?tīng)枀f(xié)調(diào)系數(shù)是可計(jì)算多個(gè)等級(jí)變量相關(guān)程度的一種相關(guān)量，而皮爾遜相關(guān)系數(shù)是度量2個(gè)變量X、Y關(guān)系的線性相關(guān)參數(shù)。在評(píng)估CVM法可重復(fù)研究中，多采用分級(jí)順序數(shù)據(jù)，有多個(gè)等級(jí)變量，因此肯德?tīng)枀f(xié)調(diào)系數(shù)較皮爾遜相關(guān)系數(shù)更具優(yōu)勢(shì)，有多個(gè)研究[13,16-17]采用。此外，還有一些研究納入了敏感性、特異性、精確性、陽(yáng)性相關(guān)比例（下頜骨高峰期與CS3、CS4同時(shí)出現(xiàn)的比例）、陰性相關(guān)比例（CS3、CS4出現(xiàn)時(shí)下頜骨高峰期未出現(xiàn)的比例）等分析指標(biāo)[5,10]，以便更客觀全面地評(píng)估CVM法的診斷可靠性。

有研究[24]發(fā)現(xiàn)：拍攝頭顱側(cè)位片時(shí)，頭位旋轉(zhuǎn)會(huì)影響CVM評(píng)估結(jié)果，建議臨床拍攝頭顱側(cè)位片時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)頭位或自然頭位，在制定治療計(jì)劃時(shí)也應(yīng)考慮到X線片定位誤差導(dǎo)致CVM分期被高估的趨勢(shì)。CBCT圖像使得醫(yī)生可以通過(guò)調(diào)整角度來(lái)獲得自然頭位的頸椎矢狀截面數(shù)據(jù)，可以采用CBCT獲取頸椎影像進(jìn)行骨齡評(píng)估。Tek?n等[25]將CBCT獲取的頸椎影像最大矢狀截面與頭顱側(cè)位片進(jìn)行骨齡評(píng)估比較，分析2種方式所得結(jié)果的相關(guān)性，結(jié)果認(rèn)為CBCT可用于評(píng)估骨齡；同時(shí)提出通過(guò)CBCT影像分析頸椎形態(tài)來(lái)確定骨骼發(fā)育狀況與評(píng)估手腕X線片一樣可靠。Byun等[26]通過(guò)CBCT識(shí)別第二頸椎，發(fā)現(xiàn)第二椎體和齒狀突的比例與骨骼成熟狀態(tài)高度相關(guān)，但并未研究識(shí)別第二頸椎是否較識(shí)別第三、四頸椎更簡(jiǎn)易客觀。

為改善可重復(fù)性差的問(wèn)題，采用計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)化定點(diǎn)來(lái)識(shí)別并分析頸椎數(shù)據(jù)，以便更客觀地評(píng)估骨齡。有研究[27-28]將計(jì)算機(jī)輔助定點(diǎn)與正畸專家手動(dòng)定點(diǎn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，顯示無(wú)明顯差異。Chen等[27]提出：計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)化定點(diǎn)有更高的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性，并減少了工作量。馮筱妍[22]的研究中，將CBCT數(shù)據(jù)通過(guò)最小二乘法原理計(jì)算出矢狀截面，使用計(jì)算機(jī)輔助定點(diǎn)，將測(cè)量指標(biāo)代入QCVM法中的骨齡公式計(jì)算分期，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：自動(dòng)化頸椎識(shí)別可較準(zhǔn)確地進(jìn)行頸椎形態(tài)捕捉及自動(dòng)定點(diǎn)，與人工識(shí)別有較強(qiáng)的一致性。

目前有關(guān)頸椎自動(dòng)化定點(diǎn)準(zhǔn)確性判定研究的本質(zhì)是將自動(dòng)化定點(diǎn)與有豐富經(jīng)驗(yàn)的，即在正畸界有權(quán)威的醫(yī)生手動(dòng)定點(diǎn)進(jìn)行一致性評(píng)估，因此自動(dòng)化定點(diǎn)要獲得更高的準(zhǔn)確性，應(yīng)該采取更優(yōu)的算法模型并訓(xùn)練出更智能的機(jī)器人。目前自動(dòng)化輔助定點(diǎn)在頭影測(cè)量中應(yīng)用更多，試驗(yàn)研究中使用較多的是深度學(xué)習(xí)算法，其中多數(shù)研究使用了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[29-30]。通過(guò)在臨床的不斷應(yīng)用，深度學(xué)習(xí)算法可以使機(jī)器學(xué)習(xí)更多的經(jīng)驗(yàn)，變得更智能，從而提高定點(diǎn)的準(zhǔn)確性。學(xué)習(xí)算法性能的優(yōu)化依賴于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的質(zhì)量、大小及變異[31]。筆者認(rèn)為，在后期頸椎自動(dòng)化定點(diǎn)研究中，可參考使用深度學(xué)習(xí)算法，不斷提升定點(diǎn)準(zhǔn)確性。

5 小結(jié)

綜上所述，CVM法在骨齡預(yù)測(cè)中具有一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在一定爭(zhēng)議。一些研究者對(duì)CVM法進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn)，但尚未在臨床上推廣。目前的多數(shù)研究均存在樣本量小、納入人種不同、數(shù)據(jù)來(lái)源陳舊等問(wèn)題，而當(dāng)代人類的發(fā)育受營(yíng)養(yǎng)環(huán)境等因素的影響，青春期和生長(zhǎng)高峰期均有所提前[32-33]，所以在參考這些研究結(jié)果時(shí)應(yīng)客觀看待。筆者認(rèn)為：在臨床使用CVM法預(yù)測(cè)骨齡時(shí)，使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化定點(diǎn)分析是未來(lái)的趨勢(shì)，可以避免不同醫(yī)生的主觀判斷帶來(lái)的誤差，并可提高臨床效率；此外，臨床應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合身高、第二性征等不同生長(zhǎng)指標(biāo)綜合考慮，以便更準(zhǔn)確地評(píng)估青少年功能矯治和頜骨矯形治療的干預(yù)時(shí)機(jī)，預(yù)測(cè)治療后的穩(wěn)定性，判斷正頜外科介入的時(shí)機(jī)。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。