寰枢椎形态测量在年龄与性别估计中的应用:一项回顾性锥形束计算机体层成像研究

《The Saudi Dental Journal》:Atlanto-axial morphometric measurements for age and sex estimation: a retrospective cone beam computed tomography study

【字体: 时间:2026年07月03日 来源:The Saudi Dental Journal

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  年龄与性别的准确判定是法医学人类学、考古学和临床诊断中的基础环节。传统方法常受主观性强和精确度较低的限制。锥形束计算机体层成像(Cone Beam Computed Tomography,CBCT)凭借其高分辨率三维成像能力,为颅颌面结构评估提供了一种可靠替代

  
年龄与性别的准确判定是法医学人类学、考古学和临床诊断中的基础环节。传统方法常受主观性强和精确度较低的限制。锥形束计算机体层成像(Cone Beam Computed Tomography,CBCT)凭借其高分辨率三维成像能力,为颅颌面结构评估提供了一种可靠替代方案。本研究旨在评估寰枢椎形态测量参数,尤其是寰齿间距,在基于CBCT的年龄与性别判定中的应用价值。

本研究为一项回顾性观察性研究,共纳入200例全视野CBCT扫描,其中男性100例、女性100例,年龄为20–80岁。符合纳入标准的扫描资料采用标准化流程进行分析。研究人员测量了与寰椎(C1)和枢椎(C2)形态以及寰齿间距相关的8项参数,包括前寰齿间距(AADI)、后寰齿间距(PADI)和侧方寰齿间距(LADI)。统计学分析包括方差分析(ANOVA)、独立样本t检验、效应量估计以及判别函数分析。

多数参数在不同年龄组间未见显著变化,仅后寰齿间距(PADI)显示统计学显著性。基于性别的比较显示,男性的寰椎与枢椎尺寸显著大于女性(p<0.01),提示存在明显的性二态性。效应量分析显示,寰椎测量指标具有极大效应,枢椎参数具有中等至大的效应。判别分析表明,枢椎垂直长度是性别判定中最可靠的预测指标,准确率为82.5%,其次为枢椎前后径长度,准确率为72%。寰齿间距测量的判别价值有限。

寰枢椎参数表现出选择性的年龄相关与性别相关变异,其中枢椎测量在性别估计中的应用价值最高。然而,总体诊断准确性仍属中等,提示这些参数应作为辅助性指标使用。仍需开展进一步的大样本研究,以验证其在法医学与临床环境中的应用价值。
该文发表于《The Saudi Dental Journal》。研究围绕法医学人类学与口腔颌面影像学交叉领域展开,聚焦寰枢椎复合体的形态测量参数在年龄与性别估计中的应用价值。年龄与性别判定是生物学身份识别的核心内容,在法医学个体识别、考古学人群重建以及临床诊断中均具有基础意义。既往传统方法多依赖骨性标志的目测判断、二维影像分析或经验性评估,容易受到观察者主观性、解剖结构重叠以及测量精度不足等因素影响,因此稳定性和可重复性均有限。随着锥形束计算机体层成像(CBCT,三维低剂量影像技术)的广泛应用,颅颌面与上颈椎区域的高分辨率三维定量评估成为可能,为建立更客观的年龄与性别识别指标提供了技术基础。研究人员指出,寰枢椎区域具有重要解剖与功能意义,但在既往文献中,尤其是在CBCT条件下,其法医学形态测量价值仍缺乏系统评价,因此有必要开展本研究,以明确寰椎(C1)与枢椎(C2)相关测量参数能否为年龄和性别估计提供可靠依据。

研究人员开展了一项回顾性观察性研究,对200例全视野CBCT影像进行分析,其中男性100例、女性100例,年龄范围20–80岁,受试者均来自Manipal College of Dental Sciences Mangalore口腔医学与放射学科2019年9月至2024年2月期间的常规检查病例。研究以标准化多平面重建方式,对寰椎和枢椎的形态参数及寰齿间距进行测量,并分析其与年龄、性别之间的关系。研究结果显示,大多数测量指标在不同年龄组间相对稳定,仅少数参数存在统计学差异;而在性别判定方面,枢椎垂直长度与枢椎前后径长度表现出较明显的性二态性,其中枢椎垂直长度的判别效能最高。总体而言,寰枢椎形态测量具有一定的年龄和性别识别潜力,但单独使用时诊断准确性中等,适合作为既有法医学评估体系中的辅助性指标,而非独立判定标准。这一结论对于扩展CBCT在法医学识别与临床影像分析中的应用场景具有现实意义。

就主要技术方法而言,研究纳入符合标准的200例全视野CBCT扫描,样本来源于印度Mangalore及Dakshina Kannada地区的常规牙科影像资料。研究人员采用Planmeca ProMax 3D Mid设备获取影像,并使用Romexis 7软件进行多平面重建测量。测量指标包括C1垂直长度、C1前后径长度、C2垂直长度、C2前后径长度、前寰齿间距(AADI)、后寰齿间距(PADI)及双侧侧方寰齿间距(LADI)。统计学方法包括单因素方差分析(ANOVA)、Welch方差分析、独立样本t检验、效应量分析(η2、Cohen’s d)、逐步判别函数分析以及组内相关系数(ICC,一致性评价)分析。

在研究结果部分,论文首先报告了不同年龄组间参数比较的结果。

3.1 Comparison of parameters across age groups and post hoc analysis
研究人员将样本按20–35岁、36–50岁、51–65岁和66–80岁分为4组,对寰枢椎各项形态参数进行年龄组间比较。结果显示,寰椎前后径长度、后寰齿间距(PADI)及右侧侧方寰齿间距(right LADI)在不同年龄组间存在统计学显著差异。其中,寰椎前后径长度在36–50岁组均值最高,在51–65岁组最低;PADI在36–50岁组略高,在51–65岁组较低;右侧LADI在51–65岁组最高,在36–50岁组最低。相比之下,寰椎垂直长度、枢椎垂直长度、枢椎前后径长度、前寰齿间距(AADI)及左侧LADI在各年龄组间均未见统计学显著差异,提示这些指标在成年阶段总体较为稳定。

3.2 Comparison between male and female groups
在性别比较方面,研究人员发现枢椎垂直长度与枢椎前后径长度在男性与女性之间差异显著。男性的枢椎垂直长度和枢椎前后径长度均明显大于女性,且对应效应量较大,提示枢椎相关指标存在明确的性二态性。另一方面,寰椎垂直长度、寰椎前后径长度、AADI、PADI以及左右LADI在男女之间未见统计学显著差异。虽然寰椎前后径长度的Cohen’s d值相对较大,但差异未达到统计学显著水平。总体上,研究结果表明,较之寰椎及寰齿间距相关指标,枢椎形态参数更适合用于性别估计。

3.3 Effect size interpretation for age categories
效应量分析进一步显示,年龄因素对各项测量值的影响总体有限。寰椎前后径长度与右侧LADI的η2值最大,表现为中等效应;PADI表现为小到中等效应,提示其可能存在一定年龄相关变化。相反,寰椎垂直长度、枢椎垂直长度、枢椎前后径长度、AADI以及左侧LADI的效应量较小或可忽略,说明这些参数在不同年龄组间的实际差异并不明显。该结果与前述组间比较一致,即成年后多数寰枢椎结构尺寸随年龄变化并不显著。

3.4 Effect size interpretation for sex (independent samples t-test, cohen’s d)
在性别效应量分析中,枢椎垂直长度、枢椎前后径长度和寰椎前后径长度显示出最大的Cohen’s d值,其中前两者提示显著的性别差异。寰椎垂直长度表现为小到中等效应,PADI为小效应,而AADI及双侧LADI效应量接近可忽略水平。这说明,性别对枢椎形态的影响强于对寰齿间距的影响,也支持枢椎指标在法医学性别判定中的优先价值。

3.5 Discriminant function analysis for sex discrimination
逐步判别函数分析用于评估各参数的性别判别能力。结果显示,枢椎垂直长度的性别分类准确率最高,达到82.50%;其次为枢椎前后径长度,准确率为72%。其余参数,包括左侧LADI、AADI、PADI、寰椎前后径长度、寰椎垂直长度和右侧LADI,分类准确率均接近随机水平,仅约为51%–54.5%。这一结果表明,尽管个别寰枢椎指标具有一定区分能力,但真正具备较高判别价值的主要仍是枢椎相关长度参数。

3.6 Interobserver reliability
观察者间一致性分析显示,所有测量指标均具有良好至极佳的一致性,ICC范围为0.672–0.996,且均达到统计学显著性。其中特别是枢椎垂直长度的重复性最高,ICC为0.996;枢椎前后径长度也具有很高可靠性。寰椎垂直长度、寰椎前后径长度及AADI表现出良好一致性,PADI和左侧LADI为中等至良好一致性,右侧LADI一致性相对最低但仍属可接受范围。该结果说明,基于CBCT的寰枢椎形态测量方法具有较好的可重复性和操作可靠性,适合用于法医学和临床影像评估。

在讨论部分,研究人员综合指出,本研究证实寰枢椎参数并非均可作为稳定的年龄与性别判定标志。多数指标在成年不同年龄段间变化不明显,仅寰椎前后径长度、PADI及右侧LADI显示有限的年龄相关差异,说明在成年群体中,寰枢椎骨性尺寸大多已趋于稳定。与年龄相比,性别因素对枢椎形态的影响更为突出,尤其是枢椎垂直长度和前后径长度,提示枢椎在骨骼性别识别中可能具有更高应用价值。研究人员将结果与既往文献进行比较后认为,本研究与部分先前关于齿突或枢椎形态存在性二态性的报道相一致,但在年龄估计方面支持度较弱。对于寰齿间距参数,研究显示其性别与年龄判别能力有限,与部分既往CT研究结论相近。讨论还指出,寰枢关节在创伤、关节病及肿瘤等病变中具有重要临床意义,PADI尤其与神经功能状态相关,因此相关形态参数除法医学用途外,也具有一定的临床评估意义。

同时,研究人员强调,本研究存在若干局限,包括未采用真正随机抽样、样本来源局限于单一地区、年龄变化依据横断面分组比较而非纵向追踪,以及缺乏外部验证模型等。因此,研究结论应视为探索性发现,不能直接外推至更广泛人群。未来仍需在更大样本、更多样化且平衡的人群中开展进一步验证,以建立更稳健、标准化的判定框架。

研究结论部分可译为:本研究表明,仅有少数寰枢椎参数与年龄和性别呈现统计学显著关联,提示其在年龄与性别估计中的应用潜力有限。与此同时,整体判别准确率仅属中等,说明单凭这些参数尚不足以实现可靠的个体识别。因此,本研究结果应作为探索性证据加以解读。未来仍需在样本量更大、群体构成更多样且分布更均衡的人群中进一步研究,以验证这些观察结果并提高其适用性。通过此类研究建立更稳健且标准化的指南,对于提升寰枢椎测量在法医学和临床环境中的可靠性具有重要意义。
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