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【摘要】 目的 确定中国大中城市儿童第二掌骨的掌骨指数正常值，为临床应用提供参考。方法 抽取上海、广州、温州、大连、石家庄市汉族健康儿童11 658名，男5 763名，女5 895名，年龄3~19岁。在左手后前位X线片上，由1名观察者使用数字游标卡尺测量第二掌骨长度中点处的掌骨外径(D)和内径(d)，计算掌骨指数(D-d)/D。采用Box-Cox幂指数分布模型(Box-Cox power exponential distribution，BCPE)建立第二掌骨的掌骨指数Z分值曲线评价图表,以Q检验和拟合的百分位数曲线下样本例数的百分数检验BCPE模型的拟合优度。结果 男女儿童掌骨指数分别由3岁时的0.436和0.473增长到19岁时的0.623和0.655。在男3~6岁、女3~7岁和男12~16岁、女10~14岁，掌骨指数的增长较快。在所有年龄组女童掌骨指数均显著大于男童(P<0.01)。以BCPE模型所拟合的百分位数曲线下样本例数的百分数与其理论百分位相差在0.03%~0.34%。结论 在生长发育过程中男女儿童掌骨指数随年龄而增长，但在所有年龄上掌骨指数存在显著的性别差异。以BCPE模型拟合的百分位数曲线符合掌骨指数数据的实际分布。
【关键词】 中国儿童 掌骨指数 Z分值
Normative values of metacarpal index of second metacarpal for children from large and middling cities of China
ZHANG Shao-yan,ZHANG Li-jun,ZHANG Ji-ye，et al.Hebei Sports Science Research Institute,Shijiazhuang 050011,China
Objective The normative values of metacarpal of second metacarpal were determined for Chinese children from large and middling cities in China,to provide the references for bone mass estimation in clinic.Methods The sample was 11 658(5 763 boys，5 895 girls)normal Han healthy children aged 3~19 years from Shanghai,Guangzhou,Wenzhou,Dalian and Shijiazhuang cities of China.The measurements of total outer width (D) and medullary inner width (d) were made at the midshaft of second metacarpal from postero-anterior left hand radiographs with a digital caliper by one examiner,and the metacarpal index (MCI) were calculated as the ratio of cortical width to total width (D - d)/D.The Z score curves of the metacarpal index were fitted by BCPE distribution and the goodness-of-fit of BCPE models were assessed by Q-test and percents of cases of sample below the fitted centile curves.Results The medians of MCI were observed to increase with age from 0.436 to 0.623 in the male group and from 0.473 to 0.655 in the female group over 3~19 years.The boy’s and girl’s MCI all exhibited two sharper increasing periods.A short one presented from 3 to 6 years for boys and from 3 to 7 years for girls,but the increase of MCI of girls was more rapid than that of boys;the other long one presented from 12 to 16 years for boys and from 10 to 14 years for girls,the increase of MCI of boys was more rapid than that of girls.At all age groups,MCI were significantly greater in girls than in boys (P<0.01).The differences between percents of cases below the fitted centile curves by BCPE models and expected values were 0.03%~0.34%.Conclusion The MCI of children rose progressively with age during growth and development,but there were significantly sex difference in MCI values.The centile curves fitted by BCPE models were consistent with the data distributions of MCI.
[Key words] Chinese children;metacarpal index;Z score
近些年，在临床中应用掌骨指数估价骨质量的研究在逐渐增多[1]。研究表明，有骨折风险的儿童掌骨外径与对照组无差异，但内径显著增大，因而掌骨指数下降[2]。患克罗恩病(Crohn disease)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis)儿童的掌骨指数分别为0.29~0.49和0.28~0.53，其中约50%的患儿掌骨指数Z分值在-1 SDS以下[3]。早期研究发现，特纳综合征(Turner syndrome，TS)女孩的指骨骨皮质厚度下降[4];而最近的研究又发现，在以雌性激素和GH治疗后的TS病人，桡骨骨皮质厚度的Z分值为(-1.6±1.2)SDS[5]和(-1.5±0.8)SDS[6]，而干骺端小梁骨骨密度正常，说明了骨皮质的受累。
在儿童内分泌疾病以及全身性疾病的诊断与治疗监测中，在测定骨龄的同时，测定第二掌骨的掌骨指数，既可充分利用手腕部X线片所包含的有价值的信息，又可避免过多的X线暴露[1]。所以，本文应用2003年至2005年中国城市儿童骨发育调查材料[7]，为儿科临床应用掌骨指数提供正常参考值，并拟合第二掌骨骨皮质指数Z分值评价图表。
1 样本与方法
1.1 研究样本 样本为上海、广州、温州、大连、石家庄市汉族健康儿童11 658名，男5 763名，女5 895名，年龄3~19岁。在各市区选择管理规范的中小学校、幼儿园以及妇幼保健站为抽样点，按年龄分层整群抽样。凡有脏器疾病以及内分泌疾病患者、身体发育异常者、身体残缺畸形者以及参加业余文艺、业余体校训练者除外。在受试者出生日前后15天之内，拍摄左手、腕后前位X线片，测量身高、体重。各年龄组受试者例数、身高、体重数据见表1。 表1 男女儿童各年龄组身高和体重
1.2 方法 (1)掌骨指数的计算。首先使用数字游标卡尺(精确度为0.01 mm)在手腕X线片上测量第二掌骨的长度，确定中点，然后在中点处测量掌骨直径(外径，D)和骨髓腔直径(内径，d)，则掌骨指数=(D-d)/D。所有测量由1名观察者完成，其重复测量82名3~18岁儿童第二掌骨外径、内径差值误差范围分别为(0.001±0.129)mm和(0.035±0.196)mm。(2) 因掌骨指数数据为偏态和峰态分布，所以用百分位数描述第二掌骨长度、内外径以及掌骨指数的数据，以两独立样本非参数检验来检验上述指标的性别差异。(3) 采用Box-Cox幂指数(Box-Cox power exponential distribution，BCPE)分布模型[8]，拟合掌骨指数百分位数曲线。根据百分位数与SD分值的对应关系，以BCPE模型计算并绘画出第99.9、97.8、84.1、50、15.9、2.2、0.1百分位数曲线，得到3SD、2SD、1SD、0SD、-1SD、-2SD、-3SD的掌骨指数Z分值评价图表。
以Q检验和拟合的百分位数曲线下样本例数的百分数检验模型拟合优度。
2 结果
2.1 在生长过程中男、女儿童第二掌骨的掌骨指数变化由表2、3可见，男女童掌骨指数的中位数均随年龄而增长，男童由3岁时的0.436增长到19岁时的0.623;女童由3岁时的0.473增长到19岁时的0.655。在生长过程中男女童都出现两个快速增长阶段，第一个快速增长阶段在男3~6岁、女3~7岁，女童比男童明显;第二个快速增长阶段在男12~16岁、女10~14岁，男童比女童更明显。
在男15岁、女13岁以前，第二掌骨的外径随年龄增加成线性增长，其后增长速度迅速下降，增长缓慢;而第二掌骨内径在男3~6岁、女3~5岁增长缓慢，在男6岁、女5岁后迅速增长，在男12岁、女10岁达到最大值，其后第二掌骨内径逐渐减小。 表2 男童各年龄组第二掌骨长度和中点处的内外直径与掌骨指数由此看来，上述掌骨指数的变化规律在很大程度上由掌骨内径的变化所致。
第二掌骨形态测量学指标存在显著的性别差异。在3~4岁和10~12岁，女童第二掌骨长度大于男童(P<0.05)，但13岁后男童大于女童(P<0.01)。除11岁组的外径之外，男童第二掌骨的外径和内径都大于女童(P<0.05)。在所有年龄组女童掌骨指数均显著大于男童(P<0.01)。
2.2 第二掌骨的掌骨指数Z分值曲线评价 经以Q检验进行模型诊断(P>0.05)，得到掌骨指数最佳拟合模型如下：
男：BCPE[age0.88，df(μ)=6.91，df(σ)=6.93，df(ν)=2，df(τ)=1]
女：BCPE[age1.04，df(μ)=8.07，df(σ)=3.56，df(ν)=3，df(τ)=1]
模型中，μ,σ,ν和τ为BCPE模型的解释变量，说明数据分布的位置，尺度，偏度和峰度;df(μ),df(σ),df(ν),df(τ)分别为模型参数μ,σ,ν和τ 的自由度。
以上述BCPE模型拟合的百分位数曲线下样本例数的百分数与其理论百分位相差很小(0.03%~0.34%)，表明拟合效果良好(表4)。以上述BCPE模型拟合的掌骨指数Z分值曲线评价图，见图1、2。
图1 男童第二掌骨掌骨指数Z分值曲线评价图
图2 女童第二掌骨掌骨指数Z分值曲线评价图
3 讨论
人进入中年以后，特别是绝经后的妇女，随年龄的增长掌骨外径基本保持不变，但骨髓(掌骨内径)的宽度增加而致骨皮质变薄[9]，掌骨指数下降。但在儿童青少年则不同，在生长发育期掌骨外径持续增加;青春期前掌骨内径也增长，而在青春期掌骨内径逐渐下降，骨皮质迅速增厚，掌骨指数增大，在青春期结束时基本达到稳定状态，本文的这一结果与Leonard等[10]的研究相一致。
在不同人群，骨皮质厚度的变化规律相同，但与欧洲儿童[11]相比，中国城市儿童不同年龄时的掌骨指数的绝对值较大，可能与中国儿童骨青春期发育提前有关[12]。以往关于中国儿童掌骨指数的研究较少，在宁刚等[13]对489例1~15岁城市儿童的研究中，各年龄组掌骨指数的绝对值与本文相似，但由于年龄组样本量过少(27~38例)，未能说明掌骨指数的变异程度及男女性别的差异。
掌骨指数随儿童年龄增长而增大，但因掌骨指数是相对值，由骨皮质厚度除以掌骨外径而得出，所以在很大程度消除了年龄组内身高和体重对骨皮质厚度的影响。
皮质骨和小梁骨具有不同的代谢特征，小梁骨的代谢活性高于皮质骨，在骨质疏松中小梁骨的丢失较早开始，所以应用双能X线吸收法(DXA)测量中轴骨的骨密度得到了广泛的重视。但是，除骨质疏松外的许多疾病，例如甲状旁腺功能亢进[14]、甲状腺功能亢进以及儿童期蛋白质-热量营养不良均引起皮质骨的丢失[5];也有研究发现风湿性关节炎病人掌骨指数较低[15]，糖尿病伴随以骨髓腔的直径的增大[16]，而这些疾病对中轴骨(小梁骨)的骨质量并未产生显著影响，所以对类似疾病骨质量的监测应当以皮质骨为重点。但在中轴骨和外周骨应用DXA法，或在外周骨应用定量超声法测量骨密度时都不能区分皮质骨和小梁骨的代谢变化，因而结合使用掌骨指数能够较全面了解骨质量，有益于更多疾病的诊断与治疗监测。
掌骨指数测量方法简易、成本低廉，然而也有其固有的不足。为避免早期研究中较大的测量误差应使用测量精度较高的游标卡尺。但测量误差的主要来源是某些疾病情况下确定骨皮质内侧缘的难度，因此需要在实践应用中积累经验，采用一致的确定边缘的尺度。
成年骨量峰值的大部分在生长发育期所积累，所以在治疗影响儿童骨量自然增长的疾病中，应用掌骨指数监测骨骼生长也有重要的参考价值。
【参考文献】
1 Nielsen SP.The metacarpal index revisited.J Clin Densitom,2001,4:199-207.
2 Deqiong MA,Jones G.The association between bone mineral density,metacarpal morphometry,and upper limbfractures in children:a population-based case-control study.J Clin Endocrinol Metab,2003,88:1486-1491.
3 Mentzel HJ,Blume J,Boettcher J,et al.The potential of digital X-ray radiogrammetry (DXR) in the assessment of osteopenia in children with chronic inflammatory bowel disease.Pediatr Radiol,2006,36:415-420.
4 Dalla PL,Cavina C.1966 Turner’s syndrome:radiological appearances.Radiol Clin Biol,1966,35:65-79.
5 Bechtold S,Rauch F,Noelle V，et al.Musculoskeletal analyses of the forearm in young women with turner syndrome:a study using peripheral quantitative computed tomography.J Clin Endocri Metab,2001,86(12):5819-5823.
6 Bakalov VK,Axelrod L,Baron J,et al.Selective reduction in cortical bone mineral density in turner syndrome independent of ovarian hormone deficiency.J Clin Endocrin Metab,2003,88(12):5717-5722.
7 张绍岩，刘丽娟，吴真列，等.中国人手腕骨发育标准-中华05.I.TW3-C RUS、TW3-C腕RUS-CHN方法.中国运动医学杂志,2006,25:6-13.
8 Rigby RA,Stasinopoulos DM.Generalized additive models for location,scale and shape.J R Stat Soc Ser C:Appl Stat,2005,54:507-544.
9 Aguado F,Revilla M,Villa LF,et al.Cortical bone resorption in osteoporosis.Calcif Tissue Int,1997,60:323-326.
10 Leonard MB,Propert KJ,Zemel BS,et al.Discrepancies in pediatric bone mineral density reference data:potential for misdiagnosis of osteopenia.J Pediatr,1999,135:182-188.
11 Malich A,Freesmeyer MG,Mentxel HJ,et al.Normative values of bone parameters of children and adolescents using digital computer-assisted radiogrammetry (DXR).J Clin Densitom,2003,6:103- 111.
12 Zhang SY,Liu LJ,Wu ZL,et al.Standards of TW3 skeletal maturity for chinese children.Ann Hum Biol,2008,35(3):349-354.
13 宁刚，吴康敏，吴家农，等.不同年龄组小儿骨皮质发育状况观察.中国儿童保健杂志,2000,8：380-382.
14 Adami S,Braga V,Squaranti R,et al.Bone measurements in asymptomatic primary hyperparathyroidism.Bone,1998,22:565-570.
15 Ozgocmen S,Karaoglan B,Kocakoc E,et al.Correlation of hand bone mineral density with the metacarpal cortical index and Carpo:metacarpal ratio in patients with rheumatoid arthritis.Yonsei Med J,1999,40:478-482.
16 Auwers J,Dequeker J,Bouillon P,et al.Mineral metabolism and bone mass at peripheral and axial skeleton in diabetes mellitus.Diabetes,1988,37:8-12.
作者单位：1 050011 河北,河北省体育科学研究所2 河北,河北师范大学3 河北,长安金硕计算机工作室