《Frontiers in Endocrinology》：Nonlinear associations of bone age and basal luteinizing hormone with uterine volume in girls with central precocious puberty: a segmented regression analysis
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背景：在临床实践中，性早熟女童基础促黄体生成素（LH）、骨龄（BA）与子宫体积之间的关系通常被按线性处理。这些关联是否呈现非线性、阈值依赖性模式，尚未得到正式研究。方法：本回顾性横断面研究纳入1 617例8岁前出现乳房发育的女童，其中1 008例为中枢性性早熟
背景：在临床实践中，性早熟女童基础促黄体生成素（LH）、骨龄（BA）与子宫体积之间的关系通常被按线性处理。这些关联是否呈现非线性、阈值依赖性模式，尚未得到正式研究。方法：本回顾性横断面研究纳入1 617例8岁前出现乳房发育的女童，其中1 008例为中枢性性早熟（CPP），609例为单纯性乳房早发育（PT）。采用限制性立方样条回归检验BA及经自然对数转换的基础LH与经自然对数转换的子宫体积之间关联的非线性。在确认存在非线性之处，采用分段线性回归识别子宫增长加速的转折点。随后按所识别的阈值对CPP女童进行交叉分类，以评估其互补价值。结果：CPP女童的骨龄提前程度显著大于PT女童（1.87 ± 1.11岁 vs. 1.58 ± 1.02岁，P < 0.001）。在CPP女童中，BA与基础LH均与子宫体积呈显著非线性关联（均P < 0.0001）。BA转折点确定为10.6岁：低于此阈值时，每增加1岁，ln(子宫体积)增加0.067单位；高于10.6岁时，斜率增至0.550（加速8.2倍，P < 0.001）。基础LH转折点确定为0.67 IU/L：低于此值时，斜率每ln单位增加0.107；高于此值时升至0.421（加速3.9倍，P < 0.001）。在PT女童中未发现具有临床意义的转折点。当按双阈值对CPP女童分层时，"双高"亚组（16.5%）子宫体积中位数为2.76 mL（47.6%超过3.0 mL），而"双低"亚组（58.6%）为1.22 mL（1.4%）。结论：CPP中BA和基础LH与子宫体积的关联呈明显的非线性，且存在可识别的阈值，超过该阈值后子宫增长显著加速。这些转折点被提出作为子宫成熟节律的定量描述指标，而非诊断截断值；其特异性高但敏感性有限，数值低于阈值的女童需临床随访。这两项指标为刻画子宫成熟节律提供了互补信息。
中枢性性早熟（central precocious puberty，CPP）是儿科内分泌门诊常见的转诊原因之一，近年来发病率呈上升趋势。该病可导致骨骺提前闭合而损害成年身高，并引起心理社会困扰及潜在的不良长期心血管代谢结局，因此理解下丘脑-垂体-性腺（hypothalamic-pituitary-gonadal，HPG）轴激活的节律及其对靶器官成熟的下游影响具有重要临床意义。在CPP雌激素暴露的下游效应中，子宫成熟与骨骼提前是两个易于测量的表型。盆腔超声可通过直接显示子宫对内源性雌激素刺激的反应，为HPG轴活性提供无创观察窗口；CPP中子宫径线随轴激活的持续时间和强度成比例增大，使子宫体积成为有生物学意义的青春期进展标志物。骨龄（bone age，BA）是反映雌激素暴露的另一关键指标，体现性类固醇对骨骼成熟的累积效应。已有研究建立了基于BA的子宫体积参考范围，凸显了骨骼成熟与子宫生长之间的发育耦联，但这些关系的具体函数形式——尤其是否为线性或具有阈值效应——尚未得到正式研究。基础促黄体生成素（luteinizing hormone，LH）经敏感免疫测定法检测，是HPG轴活性简便易得的生化指标，其用于鉴别CPP与自限性变异型的诊断价值已被广泛研究，但其与子宫成熟的定量、连续关系尚未采用非线性建模方法加以刻画。从生理学角度看，HPG轴呈脉冲式、非线性动力学，提示促性腺激素与靶器官之间的剂量-反应关系可能并不符合简单线性模型，识别子宫增长加速的阈值可为刻画青春期进展节律提供有价值的信息。分段回归分析是检测生物医学数据中此类拐点的成熟统计技术，但极少应用于儿科内分泌研究；此外，这些关系在CPP与无持续性HPG轴激活的自限性疾病单纯性乳房早发育（premature thelarche，PT）之间是否存在差异仍不清楚。本研究为同一队列（2018—2024年）系列分析的一部分，既往发表分别考察了体质量指数（body mass index，BMI）对基础LH的影响及按体重分层的CPP诊断截断值，另一篇在审稿中的稿件评估不完全性CPP的骨骼风险；本研究在研究问题（骨龄/LH与子宫体积的非线性关系）、靶器官结局（子宫）和分析方法（限制性立方样条与分段回归）上均与之不同。据此，本研究旨在：（1）在大型青春期提早发育女童队列中刻画BA、基础LH与子宫体积关联的形态；（2）采用分段线性回归识别子宫增长加速的转折点；（3）评估联合BA与基础LH阈值是否可为刻画子宫成熟节律提供互补信息。
方法部分，本研究为单中心回顾性横断面研究，纳入2018年1月至2024年4月因乳房早发育就诊的女童，所有数据（人体测量、BA、基础LH、促性腺激素释放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）激发试验结果及盆腔超声）均于初次就诊时单次采集。纳入标准为8岁前出现乳房发育且上述资料完整；按GnRH激发试验结果分为CPP（峰值LH ≥ 5.0 IU/L）与PT（峰值LH < 5.0 IU/L）；排除外周性性早熟、颅内病变、先天性肾上腺皮质增生症、甲状腺功能减退及既往GnRH激动剂治疗者。研究经福建医科大学附属福州儿童医院医学伦理委员会批准（批准号201927），并遵循《赫尔辛基宣言》。数据采集方面，记录初诊时实足年龄、身高、体重，BMI标准差评分（standard deviation score，SDS）采用年龄和性别特异性全国参考数据计算；BA由一名经验丰富的儿科内分泌医师采用Tanner-Whitehouse 3（TW3）法评定；基础LH由单次空腹血样经化学发光法测定；子宫体积由一名经验丰富的儿科超声医师经腹部超声测量，按0.523 × 长径 × 前后径 × 横径公式计算。统计分析中，连续变量按正态性以均数 ± 标准差或中位数（四分位距）表示，组间比较采用Student t检验或Mann-Whitney U检验；鉴于基础LH与子宫体积呈右偏分布，对二者均行自然对数转换；由于CPP与PT病因学不同、HPG轴动力学存在本质差异，所有分析均按组分别进行而非合并建模，组内计算BA、ln(LH)与ln(UV)之间的Pearson相关及偏相关系数（校正实足年龄与BMI SDS）。采用三节点（置于预测变量分布的第10、50、90百分位数）的限制性立方样条回归检验各组内BA及ln(LH)与ln(UV)关系的非线性，校正实足年龄与BMI SDS；在确认显著非线性后行分段线性回归识别转折点，候选转折点在生物学合理范围内逐一评估（BA：9.0~11.0岁，步长0.2；ln[LH]：-0.5~0.5，步长0.1），于每个候选阈值处拟合两段线性模型，允许转折点两侧具有不同回归斜率并校正实足年龄与BMI SDS，最优转折点取在校正R2最大且斜率变化显著为正（P < 0.05）的约束下。为评估两项指标的互补价值，按所识别转折点（BA > 10.6岁；基础LH > 0.67 IU/L）对CPP女童交叉分类，并采用Kruskal-Wallis检验比较各亚组子宫体积。绘制Loess平滑散点图以可视化各组BA及ln(LH)与ln(UV)的关系；全部分析采用R 4.6.0版完成，双侧P < 0.05视为有统计学意义。
结果部分。基线特征：共纳入1 617例8岁前乳房发育女童，其中CPP 1 008例（62.3%），PT 609例（37.7%）。CPP组就诊时年龄略大于PT组（P < 0.001），BA更提前、骨龄提前程度（BA ? 实足年龄）更大、基础LH更高、子宫体积更大（均P < 0.001）；两组BMI SDS差异无统计学意义（0.49 ± 1.19 vs. 0.51 ± 1.27，P = 0.672）。BA、基础LH与子宫体积的关联：CPP组BA（粗r = 0.531，校正r = 0.305，均P < 0.001）与ln(LH)（粗r = 0.583，校正r = 0.490，均P < 0.001）均与ln(UV)正相关；PT组相应相关性较弱，BA（粗r = 0.308，校正r = 0.236，均P < 0.001）、ln(LH)（粗r = 0.345，校正r = 0.316，均P < 0.001）。CPP关键转折点的识别：限制性立方样条回归证实CPP组BA（非线性F = 111.01，P < 0.0001）与ln(LH)（非线性F = 41.41，P < 0.0001）均呈非线性关系；PT组非线性较弱（BA：F = 15.17，P = 0.0001；ln[LH]：F = 7.05，P = 0.008）。经校正实足年龄与BMI SDS的分段线性回归显示，BA最优转折点为10.6岁，低于此阈值子宫增长平缓，高于10.6岁后增长速率加速8.2倍（P < 0.001）；基础LH最优转折点为0.67 IU/L，低于此值增长平缓，高于此值后速率加速3.9倍（P < 0.001）；两个分段模型拟合均显著优于相应线性模型。PT组BA与基础LH均未识别出显著转折点，其子宫增长呈大致线性轨迹。联合评估的互补价值：按双阈值（BA > 10.6岁；LH > 0.67 IU/L）交叉分类后，"双高"亚组（n = 166，16.5%）子宫体积中位数2.76 mL（四分位距1.73~4.66），47.6%子宫体积>3.0 mL；"任一高"亚组（n = 251，24.9%）中位数1.61 mL（1.25~2.34），14.3%超过3.0 mL；"双低"亚组（n = 591，58.6%）中位数1.22 mL（0.98~1.51），仅1.4%超过3.0 mL；三层间子宫体积差异显著（P < 0.0001）。
讨论部分，研究人员在本项纳入1 617例青春期提早发育女童的大型横断面研究中，运用限制性立方样条回归结合分段回归证明，CPP中基础LH和BA与子宫体积的关联呈明显非线性，而PT中则不然；据研究人员所知，这是首项应用非线性剂量-反应模型刻画子宫成熟随这两项易得临床指标进展的研究。所识别的两个转折点为BA 10.6岁和基础LH 0.67 IU/L，超过后子宫增长分别加速8.2倍和3.9倍，为HPG轴驱动的CPP进展期子宫成熟节律提供了新的定量认识。研究者强调，这些转折点刻画的是子宫增长速率沿骨龄和LH连续谱在何处及多突然地发生变化，并非用于鉴别CPP与PT的诊断截断值，而是CPP进展期子宫成熟节律的定量描述指标。基础LH与子宫体积的非线性阈值型关系在生物学上合理，反映促性腺激素分泌的脉冲特性：低于0.67 IU/L时LH水平可能反映早期激活的低振幅分泌模式，高于此阈值则代表能够驱动进行性子宫增长的持续性脉冲分泌，这与Argente等描述的青春期进展分子框架一致；值得注意的是，??mlek等独立报道基础LH截断值0.67 IU/L（与本研究转折点相同）与青春期GnRH反应显著相关，提供了跨研究的印证。BA转折点10.6岁凸显了骨骼成熟与子宫生长的发育耦联；骨龄提前虽是CPP公认特征，但其与子宫径线的定量关系此前未用非线性方法刻画；超过BA 10.6岁后子宫增长率增加8.2倍，提示该骨骼年龄标志着外周雌激素作用节律的转变点；Chu等发表的基于BA的参考范围显示正常发育女童子宫体积-骨龄曲线在约10岁后亦出现类似陡增，提示本研究所观察到的CPP加速可能是对生理轨迹的放大而非性质不同的现象。LH-子宫体积与BA-子宫体积关系在CPP与PT间差异显著：PT女童未识别出LH相关转折点，子宫增长呈大致线性轨迹，这种缺失在很大程度上源于该病本身的定义与自然史——PT定义为无持续性HPG轴激活的孤立性乳房发育，因而缺乏产生阈值型子宫增长加速所需的进行性促性腺激素驱动，一旦出现持续性中枢激活，女童即被重新归类为进入真性青春期而不再属于PT，故PT中缺乏LH驱动的增长加速凸显了非线性模式对进展性青春期的特异性。双阈值分类方案为CPP子宫成熟节律分期提供了实用框架，三层系统以子宫体积中位数2.76 mL、1.61 mL、1.22 mL清晰区分女童，表明BA与基础LH提供互补信息：BA反映雌激素对骨骼与子宫组织的累积暴露，基础LH则提供当前中枢驱动的快照；所有模型均校正BMI SDS，确保所观察关联独立于肥胖相关混杂。研究者强调所识别转折点并非诊断阈值：从诊断角度看其特异性高但敏感性有限，数值低于转折点的女童不能视为无CPP，仍需临床随访以明确诊断并鉴别CPP与PT；这些转折点的价值在于刻画已确诊CPP女童的子宫成熟节律，而非区分CPP与PT。既往研究多聚焦于以二分类终点构建CPP与PT鉴别诊断模型，本研究则回答不同问题——刻画CPP确立后子宫成熟节律，所描述的转折点或有助于区分已诊断CPP女童中进展较快与较慢者，与现有诊断工具互补而非竞争。研究优势包括样本量大（N = 1 617，为该临床问题已报道的最大队列之一）、严谨的分析框架（结合限制性立方样条检测非线性与分段回归识别转折点，此前未在此背景下应用）以及采用对数转换处理基础LH与子宫体积分布的明显右偏。局限性包括：第一，回顾性单中心设计限制外推性，需在独立队列中外部验证；第二，PT组平均骨龄较低（8.78 ± 1.48岁），限制了对该人群10.6岁以上转折点的确定性排除，需纳入年龄更大PT女童或纵向随访至向CPP过渡的研究以确定非线性模式出现的时间点；第三，横断面设计无法进行因果推断，需前瞻性纵向研究证实跨越LH阈值在时间上先于子宫增大加速；第四，基础LH仅由单次空腹样本测定，可能无法充分反映脉冲式促性腺激素分泌；第五，缺乏雌二醇水平，无法直接评估LH升高与子宫增长之间的中间激素环节；最后，经腹部超声评估子宫体积可能受膀胱充盈和操作者变异影响，但由单一经验丰富超声医师操作减轻了此顾虑。
结论译文：总之，本研究为CPP女童基础LH、BA与子宫体积之间存在非线性、阈值依赖关系提供了证据，转折点分别为BA 10.6岁和基础LH 0.67 IU/L。两项易得临床指标联合使用可捕捉CPP进展的互补维度，并为子宫成熟节律分期提供定量框架。这些转折点被提出作为CPP子宫成熟节律的定量描述指标而非诊断标准；其特异性高但敏感性有限，数值低于阈值的女童需临床随访以明确诊断；这些阈值在应用于临床实践前需经外部验证。未来研究应聚焦于在独立人群中外部验证这些转折点、开展纵向研究以确立阈值跨越与子宫增长加速的时间动力学，并评估基于这些阈值的进展分期能否指导临床监测。
本研究采用的主要关键技术方法包括：（1）限制性立方样条回归（三节点置于预测变量分布第10、50、90百分位数），用于检验BA及ln(LH)与ln(UV)关系的非线性，并校正实足年龄与BMI SDS；（2）分段线性回归，在预设生物学范围内逐点拟合两段线性模型，以校正R2最大且斜率变化显著为正为准则识别转折点；（3）偏相关分析，校正实足年龄与BMI SDS评估指标间关联；（4）Loess平滑散点图可视化非线性轨迹；（5）按双阈值交叉分类结合Kruskal-Wallis检验评估两指标的互补价值。样本队列来源为单中心2018年1月至2024年4月收治的8岁前乳房发育女童，共1 617例（CPP 1 008例、PT 609例），数据来自福建医科大学附属福州儿童医院。
