李春琳，占夢軍，張 奎，李真林，劉文勇，鄧振華△

1.四川大學(xué) 華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院(成都 610041)；2.四川大學(xué)華西醫(yī)院 放射科(成都 610041)；3.四川華大科技司法鑒定所(成都 610036)

個人識別是法醫(yī)學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的研究課題之一，而性別推斷是準(zhǔn)確建立個體生物學(xué)輪廓的基礎(chǔ)，個體的身高和年齡均基于已知的性別進(jìn)行推斷[1-2]。法醫(yī)人類學(xué)家通常使用兩種方法推斷未知個體骨骼殘骸的性別，包括測量方法和非測量方法(肉眼觀察骨骼形態(tài)差異)。傳統(tǒng)的法醫(yī)學(xué)性別推斷是將尸骨處理后直接肉眼觀察骨骼的形態(tài)差異或者直接測量，前處理程序復(fù)雜，所建模型也因樣本量限制，其準(zhǔn)確性欠佳。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是一種可視化成像技術(shù)，可通過特殊手段顯示出人體骨骼表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)[3]。特別是三維重建技術(shù)，因其具有直觀性和易測量性，大大提高了法醫(yī)學(xué)性別推斷模型的準(zhǔn)確性。近年來，國外已有利用影像學(xué)方法測量骨盆進(jìn)行性別判定的相關(guān)研究[4-7]，國內(nèi)此方面的研究還鮮有報道。國外此類研究均是在特定人群中進(jìn)行，由于遺傳和環(huán)境因素對骨骼發(fā)育的強(qiáng)烈影響，使得來自某一特定人群的判別方程不能直接適用于起源不同的人群[8]。本研究應(yīng)用CT三維容積重建(three-dimensional volume reconstruction，3D VR)技術(shù)測量骨盆，探索并篩選出存在性別差異的指標(biāo)，建立具有較高性別判定率的判別方程，為我國漢族人群在法醫(yī)學(xué)性別推斷上提供有效的方法。

1 對象與方法

1.1 研究對象

本研究直接從四川大學(xué)華西醫(yī)院放射科PACS系統(tǒng)中選取2017年2月至2018 年2月在四川大學(xué)華西醫(yī)院就診的漢族人群骨盆薄層CT圖像，利用syngo CT 2011A 圖像后處理系統(tǒng)對骨盆薄層CT圖像進(jìn)行3D VR，排除患有影響骨骼生長發(fā)育的疾病、骨盆畸形、骨折或手術(shù)史的個體，最終選取300例CT 3D VR圖像清晰的個體。其中男147例，年齡19～78 (5.15±10.96)歲；女153例，年齡14～73(50.44±12.41)歲。

1.2 儀器

采用德國西門子公司SOMATOM Definition AS 128層螺旋CT設(shè)備以及與該設(shè)備配套的syngo CT 2011A圖像后處理系統(tǒng)。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流110 mAs，矩陣128.0 mm×0.6 mm，層厚1 mm。掃描范圍為整個骨盆。掃描后將資料傳至PACS 系統(tǒng)。重建方式采用3D VR，重建層厚為1 mm。

1.3 測量指標(biāo)

本研究所有測量指標(biāo)參照經(jīng)典法醫(yī)人類學(xué)骨骼測量的方法進(jìn)行確定，分別選取骨盆的恥骨下角(X1)、左側(cè)坐骨大切跡角(X2)、恥骨聯(lián)合高(X3)、骨盆高(X4)、骨盆入口橫徑(X5)、骨盆出口橫徑(X6)、中骨盆寬度(X7)、骨盆髂前上棘寬(X8)8項作為測量指標(biāo)。骨盆各測量指標(biāo)具體定義(表1和圖1)。

表1 骨盆各測量指標(biāo)及定義

圖1 骨盆CT 3D VR圖像展示各位置的測量指標(biāo)注： A：骨盆正前面觀； B：骨盆左后側(cè)觀； C：骨盆正上方觀； D：骨盆正下方觀

1.4 測量方法

使用Syngo CT 2011A 圖像后處理軟件，從工作站調(diào)取受試者原始骨盆薄層CT數(shù)據(jù)進(jìn)行3D VR。在重建圖像上，通過圖像后處理軟件中不同方位的視圖功能，分別將骨盆調(diào)整于正前面觀(圖1A)，左后側(cè)觀(圖1B)，正上方觀(圖1C)，正下方觀(圖1D)。按照上述骨盆各項測量指標(biāo)的定義，準(zhǔn)確找到各測量指標(biāo)在骨盆上的標(biāo)志點(diǎn)，通過Syngo CT 2011A 圖像后處理軟件自帶的直線與角度測量工具分別對各指標(biāo)進(jìn)行測量。所有測量工作均由一名研究人員測量完成，每個指標(biāo)測量3次后取平均值，盡量減小隨機(jī)誤差。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 不同性別各測量指標(biāo)比較

男女兩組不同性別間骨盆各測量指標(biāo)的比較結(jié)果顯示，女性X1、X2、X5、X6和X7的均值>男性，男性X3、X4、X8的均值>女性。除了X8(P>0.05)外，其余各項測量指標(biāo)性別間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(表2)。

表2 不同性別間骨盆各測量指標(biāo)比較

2.2 判別方程及判別率

將除X8外所有具有性別差異的測量指標(biāo)用于Fisher判別分析，各測量指標(biāo)構(gòu)建的函數(shù)判別式及判別率見表3和表4，把骨盆的各指標(biāo)測量數(shù)據(jù)代入兩個公式，男性為Y0，女性為Y1，若|Y0|>|Y1|則判定為男性，若|Y0|<|Y1|則判定為女性。在單指標(biāo)判別方程中，以恥骨下角(X1)建立的判別方程準(zhǔn)確率最高，經(jīng)留一交叉驗(yàn)證法得到該方程的判別準(zhǔn)確率為100%。在全指標(biāo)判別方程以及逐步判別方程中，方程的準(zhǔn)確判別率同樣達(dá)100%(表3～4)。

表3 單指標(biāo)判別方程及判別率

表4 多指標(biāo)判別方程及判別率

3 討論

利用骨盆進(jìn)行性別推斷的常用方法包括肉眼觀察骨盆形態(tài)法和基于測量指標(biāo)的判別函數(shù)法。前者主要是通過觀察不同性別間骨盆的形態(tài)學(xué)差異進(jìn)行判斷，后者則根據(jù)骨盆的單項或多項測量指標(biāo)建立判別函數(shù)進(jìn)行判斷。通過肉眼觀察骨盆形態(tài)差異判定性別簡便、迅速，但準(zhǔn)確度較低、主觀性較大、操作性不強(qiáng)。通過測量骨盆建立判別函數(shù)法無需具備法醫(yī)人類學(xué)的專業(yè)知識，容易操作且判別結(jié)果不受個體的主觀性影響，相對較客觀準(zhǔn)確。

近年來，隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者逐漸認(rèn)識到影像學(xué)技術(shù)對于性別推斷研究的重要價值[4-10]。該技術(shù)獲取的骨骼影像能夠達(dá)到解剖立體全貌，且重建后的影像可在圖像后處理工作站中實(shí)現(xiàn)任意角度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而能充分暴露骨骼測量的標(biāo)志點(diǎn)，因此采用該技術(shù)能夠準(zhǔn)確、直觀地測量相關(guān)的各項骨骼指標(biāo)[11]。與直接對骨骼進(jìn)行測量的傳統(tǒng)法醫(yī)人類學(xué)方法相比，利用CT 3D VR技術(shù)對骨骼進(jìn)行測量，避免了對骨骼表面軟組織進(jìn)行去除的繁瑣前處理工作，還不會對骨骼組織造成損害。此外，在大型災(zāi)難性事件中，面對大量殘缺的尸塊，此方法能夠極大縮短遇害者性別判斷的時間，為盡早明確遇害者的身份奠定了基礎(chǔ)。

2011年，Decker等[12]定量測量骨盆CT及三維重建后的35個標(biāo)志點(diǎn)及20個長度、角度指標(biāo)，并建立性別判定Logistic回歸模型，交叉驗(yàn)證準(zhǔn)確率達(dá)100%。2014年，F(xiàn)ranklin等[13]定量測量骨盆三維重建后的12個長度指標(biāo)及2個角度指標(biāo)，并建立性別判別方程，其中骨盆出口橫徑及恥骨下角性別差異最明顯，判定率達(dá)100%。2015年，Torimitsu等[14]利用多層螺旋CT對當(dāng)代日本尸體骨盆進(jìn)行CT三維重建，通過測量9個長度指標(biāo)及2個角度指標(biāo)建立了多個判別方程，其中單變量判別函數(shù)的性別判斷的準(zhǔn)確率為62.0%～98.1%，多指標(biāo)判別函數(shù)顯示性別預(yù)測準(zhǔn)確率為63.9%～98.1%，其研究同樣發(fā)現(xiàn)恥骨下角的性別推斷準(zhǔn)確性最高，判別率為98.1%，與本研究中得出的結(jié)果類似。國內(nèi)方面，吳新智等[15]曾于1982年對烏魯木齊市附近出土的漢族成年人的髖骨進(jìn)行過形態(tài)學(xué)測量分析，田雪梅等[16]于1998年對公安部第二研究所法醫(yī)病理損傷處在全國10個省區(qū)收集的已知性別的190副干燥髖骨進(jìn)行測量，并分析其性別差異。近年來，國內(nèi)骨盆測量推斷性別的相關(guān)研究鮮有報道。由于骨骼生長發(fā)育會隨著地理環(huán)境以及社會環(huán)境的變化發(fā)生不斷變化，用于推斷性別、年齡、身高的骨骼形態(tài)指標(biāo)也會發(fā)生相應(yīng)改變，因此學(xué)界建議每隔10～15 年更新相關(guān)推斷公式[9]。所以本次應(yīng)用CT 3D VR技術(shù)測量骨盆對中國漢族人群的性別進(jìn)行推斷的研究既有重要意義，也非常有必要。

本研究應(yīng)用CT 3D VR技術(shù)測量了骨盆的8個指標(biāo)，并進(jìn)行性別差異性分析，分別建立了單指標(biāo)性別判別方程和多指標(biāo)性別判別方程，并取得了與以往國外同類研究類似甚至更好的判別效果。研究表明，聯(lián)合測量并應(yīng)用本研究中建立的全指標(biāo)判別方程或逐步判別方程能夠100%對性別進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。此外，在法醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，經(jīng)常會遇到不完整的尸塊或骨骼，尤其是在大型的災(zāi)難事件中，對于殘缺尸塊或骨骼的性別推斷就更加困難。本研究提出的多個單指標(biāo)性別判別方程可用于不完整的骨盆性別推斷，為此類案件的性別推斷提供了新途徑。

在性別推斷的準(zhǔn)確性方面，本研究建立的性別推斷方程較國外以往同類研究結(jié)果稍好，其原因可能與種族以及生活環(huán)境導(dǎo)致的差異有關(guān)，也可能與本研究所用設(shè)備及測量誤差控制方法有關(guān)。與Torimitsu等[14]的研究相比，本研究一方面通過利用圖像后處理軟件中的視圖觀察功能，由軟件自動調(diào)整骨盆在不同方位的測量視圖，而非人工手動旋轉(zhuǎn)圖像，避免了人工手動旋轉(zhuǎn)圖像導(dǎo)致測量平面的差異。另一方面，本研究所有測量工作均由一名研究人員通過多次測量取平均值作為最后的測量數(shù)據(jù)，可減小隨機(jī)誤差的影響。

綜上所述，應(yīng)用CT 3D VR技術(shù)測量骨盆推斷中國漢族人群性別具有較高的可行性和準(zhǔn)確性，為我國在法醫(yī)學(xué)性別推斷方面提供了新思路并積累了一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。