骨年齢

骨年齢は、人の骨格の発達の度合いです。子供の場合、骨年齢は生理的成熟度の指標として機能し、成長異常、内分泌障害、その他の医学的状態の診断に役立ちます。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}人が胎児期から子供時代、思春期を経て、青年期に成長を完了するにつれて、骨格の骨は大きさや形が変わります。これらの変化は、X線やその他の画像診断技術で見ることができます。患者の骨の外観を、特定の年齢の平均的な骨の形状と大きさを代表することが知られている標準的な骨画像セットと比較することで、患者の「骨年齢」を割り当てることができます。

骨年齢は、出生からの経過時間である個人の生物学的年齢または暦年齢とは異なります。骨年齢と生物学的年齢の不一致は、骨年齢が生物学的年齢よりも低い成長阻害のある人に見られます。同様に、正常よりも速く成長する子供では、骨年齢が暦年齢よりも高いことが検出される場合があります。骨年齢の遅延または進行は、成長の正常な変動と最も一般的に関連していますが、骨年齢と生物学的年齢の著しいずれは、治療を必要とする基礎疾患を示している可能性があります。子供の現在の身長と骨年齢を使用して、成人の身長を予測できます。^{[ 4 ]}骨年齢測定の他の用途には、体質性成長遅延、思春期早発症、甲状腺機能障害、成長ホルモン欠乏症、および異常に低いまたは高い身長の他の原因など、子供に影響を与える医学的状態の診断の補助が含まれます。

米国では、人の骨年齢を推定する最も一般的な方法は、患者の左手と手首のX線写真を、特定の年齢の平均的な人の手の骨格構造がどのように見えるかを代表すると考えられる子供の左手のX線画像を含む参照アトラスと比較することです。^{[ 2 ]}骨年齢の推定に特化した訓練を受けた小児放射線科医が、患者のX線写真の成長、形状、サイズ、およびその他の骨の特徴を評価します。患者のX線写真に最も近い参照アトラスの画像を使用して、患者の骨年齢を割り当てます。^{[ 5 ]}骨年齢を推定する他の方法も存在し、膝や肘の骨のX線写真を参照アトラスと比較したり、磁気共鳴画像法を使用したりする方法があります。^{[ 1 ] [ 6 ]}

生きている子供の骨年齢を推定するには、通常、子供の骨の画像と、健康な子供から取得してアトラスにまとめられた特定の年齢と性別の平均骨格モデルの画像を比較します。^{[ 7 ] [ 8 ]}骨年齢を決定する際に評価される骨の発達の特徴には、骨の存在（特定の骨がすでに骨化しているか）、骨の大きさや形、石灰化の量（骨化とも呼ばれる）、骨端と骨幹端の融合の程度などがあります。^{[ 5 ] [ 9 ]} 1898 年に John Poland によって出版された最初のアトラスは、左手と手首の X 線画像で構成されていました。^{[ 10 ] [ 11 ]}それ以来、左手と手首の更新されたアトラスが、^足と足首、^{[ 13 ]}膝、^{[ 14 ]および肘のアトラスとともに登場しました}。^{[ 15 ]}先ほど説明したアトラス法の代替アプローチとして、いわゆる「単一骨法」があり、成熟度スケールが個々の骨に割り当てられます。^{[ 7 ] [ 8 ]}ここでは、選択された骨に認識された発達に基づいてスコアが与えられ、個々の骨のスコアに基づいて合計が計算され、その合計が最終的な骨年齢と相関します。^{[ 7 ] [ 8 ] [ 16 ]}

手と手首の骨の評価

骨年齢を推定する最も一般的な 2 つの手法は、患者の左手、指、手首の前後方向の X 線撮影に基づいています。^{[ 5 ] [ 17 ]}左手と手首のみを撮影する理由は、手は最小限の放射線で簡単に X 線撮影でき^{[ 18 ]}、1 つの画像で多くの骨が写るためです。^{[ 19 ]}さらに、ほとんどの人は右利きであり、左手は外傷によって変形する可能性が低いためです。^{[ 17 ] [ 20 ]}最後に、手首と手のみを撮影するのは、子供に照射される可能性のある有害な電離放射線の量を最小限に抑えたいという要望からです。^{[ 2 ]}

グリューリッヒとパイルの地図帳

米国では、骨年齢は通常、患者の左手と手首のX線写真を、グリューリッヒとパイルのアトラスに含まれる一連の参照画像と比較することによって決定されます。^{[ 5 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 1 ]}ウィリアム・ウォルター・グリューリッヒ博士とサラ・アイデル・パイル博士は、1950年に男の子と女の子の左手と手首のX線画像の標準参照アトラスの初版を出版しました。^{[ 12 ]}グリューリッヒとパイルのアトラスには、特定の年齢での手の骨の平均的な外観の良いモデルと見なされるさまざまな子供の左手と手首のX線画像が含まれています。このアトラスには、3か月から19歳までの男性と、3か月から1年までのさまざまな間隔で、3か月から18歳までの女性について、年齢の時系列順に並べられた一連の画像があります。^{[ 3 ] [ 21 ]}

グリューリッヒとパイルのアトラスに掲載されている画像は、1931年から1942年の間にブラッシュ財団の人間成長発達研究に参加した健康な白人の少年少女から得られたものである。^{[ 2 ] [ 5 ]}

検査対象患者の骨年齢を決定するために、放射線科医は患者の手と手首のX線写真をGreulich and Pyleアトラスの画像と比較します。手根骨、中手骨、指骨の評価を使用して、アトラス内で最も近い一致を見つけます。アトラス内の患者の暦年齢が、検査対象患者に割り当てられる骨年齢になります。^{[ 3 ]}患者のX線写真がアトラス内の隣接する2つの画像と非常によく似ている場合、アトラス内の暦年齢の平均が患者の骨年齢として使用されることがありますが、評価者によっては最も近い年齢を補間することを選択する人もいれば、可能な骨年齢の範囲を報告する人もいます。^{[ 11 ]}

グリューリッヒとパイルによる骨年齢評価法の欠点は、X線画像に依存しているため、患者を電離放射線にさらす必要があることです。さらに、異なる評価者によって同じ患者に割り当てられる骨年齢には、中程度のばらつきが生じる可能性があります。^{[ 21 ]}その他の欠点としては、アトラスが1959年以降更新されておらず、アトラスの画像は1930年代と1940年代にオハイオ州クリーブランドに住む健康な白人の子供から取得されたものであるため、非白人の患者や健康でない子供に適用した場合、正確な骨年齢の割り当てが得られない可能性があることです。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 21 ]}

タナー・ホワイトハウス法

Tanner-Whitehouse (TW) 法による骨の推定は、患者の左手と手首の X 線画像に基づく「単一骨法」です。1962 年に TW 法が初めて発表されて以来、1975 年に TW2 法、2001 年に TW3 法という 2 つのアップデートが行われています。^{[ 16 ] [ 22 ]} TW 法は、個々の骨を評価し、成熟度に基づいて各骨にアルファベットの等級を割り当てることで構成されています。次に、評価されたすべての骨のスコアを合計し、その合計を患者の性別に応じて男性または女性のルックアップ テーブルを介して骨年齢と関連付けます。^{[ 16 ]}

TW3法で考慮される骨には、遠位橈骨と尺骨、第1、第3、第5指の中手骨と指骨、豆状骨を除くすべての手根骨が含まれます。^{[ 8 ] [ 16 ]}

小児科では、子供の成長が正常かどうかを判断するために、患者の骨年齢の評価が用いられます。^{[ 3 ]}骨年齢と実年齢の差が大きい場合は、成長障害を示唆する可能性があります。^{[ 5 ]}例えば、患者の骨年齢が実年齢より低い場合は、成長ホルモン欠乏症などが原因で成長が遅れていることを示唆します。成長ホルモンが過剰な場合は、子供の骨年齢が実年齢より高い場合があり、異常に速く成長していることを示唆します。骨年齢の測定値は本質的に近似値であるため、慣例として、関連する誤差の推定値として標準偏差とともに報告されます。子供の骨年齢が異常とみなされるには、実年齢と割り当てられた骨年齢との差が2標準偏差以上である必要があります。^{[ 1 ] [ 2 ]}

骨年齢は生理的発達の代用指標として機能します。なぜなら、骨格系の成長と成熟は、成長ホルモン、性ステロイド（エストロゲンやテストステロンなど）、チロキシンなどのホルモンの存在に依存するからです。^{[ 2 ] [ 5 ]}小児の骨年齢の研究により、医師は小児の現在の身長と骨年齢を成人期の予測される最大身長と関連付けることができます。^{[ 3 ] [ 5 ]}

骨年齢は、成長異常のある子供の診断に役立つだけでなく、治療にも役立ちます。^{[ 3 ]}特定のケースでは、異常な成長状態は補充ホルモン療法で治療されることがあります。このような治療を開始および中止する最適な時期は、患者の骨年齢に基づいて決定できます。

ヒトの骨格系の形成は胎児期に、間葉と呼ばれる緩やかに配列した結合組織の発達とともに始まる。^{[ 43 ]}間葉の細胞は、主に次の2つの方法のいずれかによって骨になることができる。(1)膜内骨化：間葉細胞が直接骨に分化する、または(2)軟骨内骨化：間葉細胞が軟骨細胞の軟骨モデルとなり、その後骨になる。^{[ 44 ] [ 45 ]}四肢の骨は、受精後12週目までに軟骨内骨化によって形成され、伸びる。^{[ 43 ]}

出生時には、「長骨」の骨幹端のみが存在します。長骨とは、成長中の骨の一端にある骨端で主に伸長することによって成長する骨のことです。長骨には、下肢の大腿骨、脛骨、腓骨、上肢（腕＋前腕）の上腕骨、橈骨、尺骨、および指とつま先の指骨が含まれます。脚の長骨は、成人の身長のほぼ半分を占めます。身長を構成するもう1つの主要な骨格要素は、脊椎と頭蓋骨です。

人間の成長と発達における手根骨の出現順序を示す、右手の模式図。

子供が成長するにつれて、骨端は石灰化してX線写真に写るようになります。手足の手根骨と足根骨も同様で、 X線写真では成長の大部分が起こっている目に見えない軟骨の層によって隔てられています。思春期に性ステロイドホルモンのレベルが上昇すると、骨の成熟が加速します。成長が終わりに近づき、成人の身長に達すると、骨は成人の骨の大きさや形に近づき始めます。骨端の残りの軟骨部分は薄くなります。これらの軟骨領域が消失すると、骨端は「閉鎖」したと言われ、それ以上骨が伸びることはありません。わずかな脊椎の成長で、思春期の成長は終了します。

手根骨は一次骨化中心から発生し、外側に向かって石灰化が続きます。手根骨の一次骨化中心の出現は予測可能な順序で現れ、骨年齢の判定に役立ちます。まず、平均2か月齢で有頭骨が形成され、続いてすぐに有鉤骨、次に約14か月齢で三角骨などが形成されます。^{[ 46 ]}

左手と手首のレントゲン写真から骨格成熟度を推定するために、特に深層学習に基づく様々なコンピュータアルゴリズムが開発されてきた。自動化された手法は、評価者内および評価者間のばらつきが問題となることが多い従来の手動方式に比べて、より迅速で一貫性があり、客観的な代替手段となる。

• ユトレヒト大学による骨年齢フィルムの使用に関するより詳細な説明。
• 小児骨年齢計算ツール