基于CT三维重建技术推断西部地区汉族成人颅骨性别_杨孝通.pdf

法 医 学 杂 志 2023年 2月 第39卷 第1期基于CT三维重建技术推断西部地区汉族成人颅骨性别杨孝通1，2，孙丞辉3，马永刚4，曹永杰2，5，熊剪2，6，张吉2，黄平21.山西医科大学法医学院，山西 太原 030001；2.司法鉴定科学研究院 上海市法医学重点实验室 司法部司法鉴定重点实验室 上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海 200063；3.上海市公安局奉贤分局刑事科学技术研究所，上海 201499；4.西安交通大学附属三二一医院影像科，陕西 汉中 723000；5.南京医科大学法医学院，江苏 南京 211166；6.贵州医科大学法医学院，贵州 贵阳 550000摘要：目的 利用颅骨CT三维重组技术检验Walker模型推断我国西部地区汉族成人性别的可靠性和准确性，并研究适用于西部地区汉族人群的颅骨性别推断模型。方法 收集陕西省汉中医院20172021年的576例颅骨CT三维重组图像，分为实验组486例、验证组90例。观察者1采用Walker模型对实验组样本评分进行性别推断，并修正为适用于西部地区汉族样本的logistic函数，3名观察者对验证组90例样本评分，代入修正后的 logistic 函数完成回代检验。结果 应用 Walker 模型推断西部地区汉族成人性别准确率为 63.2%77.2%，修正的性别推断模型的准确率为82.9%。3名观察者回代检验性别推断准确率为75.6%91.1%，观察者之间Kappa一致性检验结果为0.689（P0.05），观察者内部Kappa一致性检验结果为0.874（P0.05）。结论不同地区人群骨骼特征存在差异，修正后的logistic函数在西部地区汉族成人获得了更高的准确率。关键词：法医人类学；颅骨；性别推断；CT三维重组；汉族中图分类号：DF795.6 文献标志码：A doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2022.220101文章编号：1004-5619（2023）01-0027-07Sex Estimation of Han Adults in Western China Based on Three-Dimensional Cranial CT ReconstructionYANG Xiao-tong1,2,SUN Cheng-hui3,MA Yong-gang4,CAO Yong-jie2,5,XIONG Jian2,6,ZHANG Ji2,HUANG Ping21.Department of Forensic Medicine，Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China；2.Shanghai Key Laboratory of Forensic Medicine，Key Laboratory of Forensic Science，Ministry of Justice，Shanghai Forensic Service Platform，Academy of Forensic Science，Shanghai 200063，China；3.Criminal Science and Technology Research Institute，Fengxian Branch of Shanghai Municipal Public Security Bureau,Shanghai 201499,China;4.Department of Medical Imaging，3201 Hospital Affiliated，Xi an Jiaotong University，Hanzhong 723000，Shaanxi Province，China；5.Department of Forensic Medicine，Nanjing Medical University，Nanjing 211166，China；6.Department of Forensic Medicine，Guizhou Medical University，Guiyang 550000，ChinaAbstract：Objective To examine the reliability and accuracy of Walker s model for estimating the sex of Han adults in western China by using cranium three-dimensional（3D）CT reconstruction,and to study the suitable cranial sex estimation model for Han people in western China.Methods A total of 576 cranial CT 3D reconstructed images from Hanzhong Hospital in Shaanxi Province from 2017 to 2021 were collected.These images were divided into the experimental group with 486 samples and the valida 论著 基金项目：国家自然科学基金资助项目（81671869，81722027，82072115，81801873）；中央级公益性科研院所资助项目（GY2020G-2）；上海市法医学重点实验室资助项目（21DZ2270800）；司法部司法鉴定重点实验室资助项目；上海市司法鉴定专业技术服务平台资助项目作者简介：杨孝通（1997），男，硕士研究生，主要从事法医病理学研究；E-mail：通信作者：黄平，男，博士，研究员，主任法医师，主要从事法医病理学研究；E-mail：通信作者：张吉，男，博士，助理研究员，主检法医师，主要从事法医病理学研究；E-mail：引用格式：杨孝通，马永刚，曹永杰，等.基于CT三维重建技术推断西部地区汉族成人颅骨性别J.法医学杂志，2023，39（1）：27-33.To cite：YANG X T，MA Y G，CAO Y J，et al.Sex estimation of han adults in western China based on three-dimensional cranial CT reconstructionJ.Fayixue Zazhi，2023，39（1）：27-33.27Journal of Forensic Medicine,February 2023,Vol.39,No.1tion group with 90 samples.Walker s model was used by observer 1 to estimate the sex of experimental group samples.The logistic function applicable to Han people in western China was corrected by observer 1.The 90 samples in the validation group were scored and substituted into the modified logistic function to complete the back substitution test by observer 1,2 and 3.Results The accuracy of sex estimation of Han adults in western China was 63.2%-77.2%by applying Walker s model.The accuracy of modified logistic function was 82.9%.The accuracy of sex estimation through back substitution test by 3 observers was 75.6%-91.1%,with a Kappa value of 0.689（P0.05）for inter-observer consistency and 0.874（P0.05）for intra-observer consistency.Conclusion There are great differences in bone characteristics among people from different regions.The modified logistic function can achieve higher accuracy in Han adults in western China.Keywords：forensic anthropology;cranium;sex estimation;CT three-dimensinal restruction;Han population骨骼性别推断是法医人类学的重要研究内容之一。由于尸体高度腐败、分解，有时难以从白骨化遗骸中提取出足够完整的性染色体用于明确死者性别；此时，法医学工作者可根据骨骼形态学特征来完成相关性别推断工作1。颅骨的性别二态性特征仅次于骨盆2。其中，WALKER 等3基于人体颅骨眉间、乳突、眶外缘、颏隆起和枕后隆凸部位所建立的 logistic 函数被广泛应用于法医学实践，其在英美国家人群中的性别推断准确率达 78%88%。KRGER 等4采用同样的方法对现代南非人群颅骨进行了性别分析，所构建的回归函数推断准确率达 84%93%。LEWIS 等5使用135个美国人群样本检验Walker法的可靠性，准确率为78%87%。受丧葬习俗、案件条件等因素的制约，法医学工作者通常难以获取足够多的骨骼样本用于构建性别推断模型。鉴于此，已有学者尝试采用CT三维重建骨骼样本用于开展相关人类学研究6-12。BERTSATOS等9对 326 个欧洲人颅骨 CT 样本结合计算机视觉和机器学习算法进行虚拟骨骼性别推断，其准确率可达91%。DERELI 等10对 85 例土耳其人颅骨 CT 样本进行三维重组，采用形态学观察法开展性别推断研究，准确率达92%。相较于传统方法，影像学三维重组法具有以下优点：（1）重建的骨骼样本可以数字化的形式予以保存，节省了样本的储存空间，同时具有易获取、易共享的优点；（2）可根据不同组织结构的CT 值在相关软件平台的支持下高效地去除骨骼样本上附着的软组织，避免了传统水煮法对骨骼的破坏；（3）CT三维重组后的虚拟骨骼样本具有较高的分辨率能够还原原始颅骨的真实特征。本研究旨在利用颅骨 CT 三维重组技术检验Walker模型推断我国西部地区汉族成人性别的可靠性和准确性，并研究适用于西部地区汉族人群的颅骨性别推断模型。1材料与方法1.1 研究对象收集20172021年在陕西省汉中医院就诊的576例生活年龄在2092岁患者（户籍地包括陕西省、四川省、甘肃省及青海省等）的头颅 CT 影像资料（DICOM 格式），随机分为实验组和验证组。其中，实验组486例（男性241例、女性245例），验证组90例（男性45例、女性45例）。年龄分布为每10岁一组，共8组，验证组各年龄段性别分布与实验组近似（表1）。纳入标准：（1）研究对象年龄范围在 20100 岁；（2）无颅骨外伤史及手术治疗史；（3）CT 三维重组显示颅骨发育正常，无骨骼病变；（4）图像清晰可分辨。本研究所纳入的样本均为回顾性收集临床诊疗过程中的头颅CT影像资料，符合医学伦理要求，并经司法鉴定科学研究院医学伦理委员会审查通过。1.2 仪器所有样本使用 GoldSeal Optima CT660（美国 GE Healthcare公司）扫描，管电压120 kV，管电流300 mA，单层厚