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基于机器学习和颅缝CT-MPR技术的北方成人年龄推断

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法医学杂志 2024年第2期40卷 128-134,142页

作者：魏璇陈雨珊丁杰宋长兴王俊静彭钊邓振华伊旭范飞四川大学华西基础医学与法医学院四川成都610041 秦皇岛市北戴河医院影像科河北秦皇岛066100 四川大学华西医院放射科四川成都610041

目的运用CT和多平面重组(multiplanar reformation,MPR)技术获取颅缝断层图像,建立中国北方汉族成人年龄推断模型,探讨颅缝闭合规律在中国北方汉族人群年龄推断中的适用性。方法回顾性收集29~80岁健康北方汉族成人头部CT样本132例。对... 详细信息

目的运用CT和多平面重组(multiplanar reformation,MPR)技术获取颅缝断层图像,建立中国北方汉族成人年龄推断模型,探讨颅缝闭合规律在中国北方汉族人群年龄推断中的适用性。方法回顾性收集29~80岁健康北方汉族成人头部CT样本132例。对颅骨进行容积重组(volume reconstruction,VR)和MPR,每例样本生成160张颅缝断层图像。根据颅缝闭合分级标准对颅缝MPR图像进行评分,分别计算矢状缝、左右侧冠状缝和左右侧人字缝的平均闭合等级。以上述等级为自变量,建立北方汉族成人年龄推断的线性回归模型和梯度提升回归、支持向量回归、决策树回归和贝叶斯岭回归4种机器学习模型,并评估各模型推断年龄的准确性。结果各颅缝闭合等级均与年龄呈正相关,其中矢状缝相关性最高。4种机器学习模型年龄推断的准确性均高于线性回归模型,其中支持向量回归模型的准确性最高,平均绝对误差为9.542岁。结论机器学习模型和颅骨CT-MPR技术可联合用于中国北方汉族成人的年龄推断,但在法医学实践中仍需与其他成人年龄推断指标联合使用。

关键词：法医人类学年龄推断机器学习颅缝计算机体层成像多平面重组汉族

基于CBCT中牙髓和牙体体积的机器学习用于青少年儿童年龄推断

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法医学杂志 2024年第2期40卷 143-148页

作者：韩佳璇沈诗慧吴怡文孙晓丹陈天南陶疆上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔综合科上海交通大学口腔医学院国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心上海市口腔医学重点实验室上海市口腔医学研究所上海200011

目的利用锥形束计算机体层成像(cone beam computed tomography,CBCT)影像中左上颌中切牙与左上颌尖牙的牙髓体积和牙体体积,采用逐步回归法和机器学习方法分别推断青少年儿童年龄,并对推断效果进行比较分析。方法收集498例上海市汉族... 详细信息

目的利用锥形束计算机体层成像(cone beam computed tomography,CBCT)影像中左上颌中切牙与左上颌尖牙的牙髓体积和牙体体积,采用逐步回归法和机器学习方法分别推断青少年儿童年龄,并对推断效果进行比较分析。方法收集498例上海市汉族青少年儿童口腔颌面CBCT影像,测量左上颌中切牙与尖牙的牙髓体积和牙体体积并加以运算,运用K-最近邻、岭回归和决策树3种机器学习算法以及逐步回归法建立4个年龄推断模型,计算并比较决定系数、平均误差、均方根误差、均方误差和平均绝对误差等指标。绘制相关性热图,对参数间的单调关系进行可视化分析。结果K-最近邻模型(R^(2)=0.779)和岭回归模型(R^(2)=0.729)相对于逐步回归法(R^(2)=0.617)表现更为优越,而决策树模型(R^(2)=0.494)的拟合效果较差。相关性热图显示,年龄和牙髓体积、牙髓与牙体硬组织的体积比以及牙髓与牙体的体积比之间呈单调负相关。结论牙髓体积及牙髓体积占比与年龄之间存在密切关系,采用基于CBCT的机器学习方法能够提供更为准确的年龄推断结果,为进一步开展基于CBCT的深度学习牙龄推断研究奠定基础。

关键词：法医人类学法医齿科学年龄推断锥形束计算机体层成像机器学习青少年儿童

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法医学活体年龄推断研究前沿与挑战

法医学杂志 2024年第2期40卷 109-111页

作者：王亚辉陈腾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 西安交通大学法医学院陕西西安710061

活体年龄推断是法医临床学、法医人类学领域关注的重要研究课题,也是司法鉴定的重点和难点内容,一直以来备受国内外学者关注。2000年2月21日,最高人民检察院《关于“骨龄鉴定”能否作为确定刑事责任年龄证据使用的批复》中对于骨龄鉴定... 详细信息

活体年龄推断是法医临床学、法医人类学领域关注的重要研究课题,也是司法鉴定的重点和难点内容,一直以来备受国内外学者关注。2000年2月21日,最高人民检察院《关于“骨龄鉴定”能否作为确定刑事责任年龄证据使用的批复》中对于骨龄鉴定意见是否可以作为有效证据给出了肯定性的批复,确定了法医学骨龄鉴定(以下简称“骨龄鉴定”)的法定证据地位。骨龄鉴定在评估犯罪嫌疑人以及相关人员刑事责任能力、民事行为能力、福利权利、非法移民等方面发挥着至关重要的作用。

关键词：法医人类学年龄推断骨龄牙龄活体人工智能深度学习

基于机器学习和CT三维重建技术的成人耻骨联合年龄推断

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复旦学报:医学版 2023年第5期50卷 731-742页

作者：熊剪曹永杰马永刚杨孝通张吉黄平万昌武贵州医科大学法医学院贵阳550004 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 南京医科大学基础医学院南京211166 西安交通大学附属三二〇一医院影像科汉中723000 山西医科大学法医学院太原030001

目的利用计算机断层扫描技术探索耻骨联合表面形态学变化与年龄的相关性,并基于机器学习算法建立成人骨龄推断模型。方法收集10~90岁陕西省汉族腹部CT样本649例作为训练集,构建耻骨联合三维模型,选择7个形态学特征,即腹侧缘、背侧缘、... 详细信息

目的利用计算机断层扫描技术探索耻骨联合表面形态学变化与年龄的相关性,并基于机器学习算法建立成人骨龄推断模型。方法收集10~90岁陕西省汉族腹部CT样本649例作为训练集,构建耻骨联合三维模型,选择7个形态学特征,即腹侧缘、背侧缘、联合面下端、联合面上端、腹侧斜面、耻骨结节和联合面沟嵴,建立新的耻骨联合形态特征评分系统,利用6种机器学习回归算法分别建立男性和女性年龄推断模型。分别使用85例临床CT样本(男性35例、女性50例)、96例死后CT样本(post-mortem CT samples,PMCT)(男性51例、女性45例)、82例真实耻骨联合样本(男性40例、女性42例)对各模型进行检验,选择最优的年龄推断模型。结果特征等级与年龄具有较强相关性(r>0.700,P年龄区间内MAE都小于10岁。女性样本中GBR模型表现最好,在临床CT、PMCT、真实耻骨联合三维重建模型上检验,得到较低的MAE,分别为5.16、5.02和5.71岁,在10~70岁的年龄区间内MAE都小于10岁。结论本研究构建的年龄推断模型具有一定的可靠性和准确性,可用于成人年龄推断。

关键词：法医人类学耻骨联合 CT 机器学习年龄推断成人

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DNA甲基化年龄推断及其在法医学中的应用展望

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法医学杂志 2023年第1期39卷 72-82页

作者：王紫薇徐倩南李成涛刘希玲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 苏州大学医学部法医学系江苏苏州215123 四川大学华西基础医学与法医学院四川成都610041

随着DNA甲基化检测技术的发展,年龄相关甲基化修饰位点的研究发现了更多跨组织的年龄特异性位点,这使得个体年龄推断的灵敏度和准确性都有了提高。此外,各种统计模型的建立,也为不同来源组织的年龄推断提供了新的方向。本文从检测技术... 详细信息

随着DNA甲基化检测技术的发展,年龄相关甲基化修饰位点的研究发现了更多跨组织的年龄特异性位点,这使得个体年龄推断的灵敏度和准确性都有了提高。此外,各种统计模型的建立,也为不同来源组织的年龄推断提供了新的方向。本文从检测技术、年龄相关胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸位点和模型的选择等方面,对近年来DNA甲基化位点年龄推断的相关研究进行综述。

关键词：法医遗传学表观遗传学 DNA甲基化年龄推断综述

DNA甲基化年龄推断模型在华东汉族人群中的跨平台应用

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法医学杂志 2023年第5期39卷 441-446页

作者：王紫薇李成涛刘希玲苏州大学基础医学与生物科学学院法医学系江苏苏州215123 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

目的评估基于DNA甲基化年龄推断模型在华东汉族人群中的法医学应用价值,为探索适用于不同检测平台的年龄推断模型提供理论依据。方法根据已发表的中国汉族人群血液DNA甲基化年龄推断模型中6个年龄相关甲基化位点,使用焦磷酸测序和下一... 详细信息

目的评估基于DNA甲基化年龄推断模型在华东汉族人群中的法医学应用价值,为探索适用于不同检测平台的年龄推断模型提供理论依据。方法根据已发表的中国汉族人群血液DNA甲基化年龄推断模型中6个年龄相关甲基化位点,使用焦磷酸测序和下一代测序(next-generation sequencing,NGS)技术分别检测48例样本的DNA甲基化水平,分别将其代入年龄推断模型后计算预测年龄,并与真实年龄进行比较。结果两种检测技术下6个甲基化位点都与年龄相关,使用焦磷酸技术的R2为0.85,平均绝对误差(me⁃dian absolute deviation,MAD)为4.81岁,使用NGS技术的R2为0.84,MAD=4.41岁。结论该血液DNA甲基化年龄推断模型可以在焦磷酸测序与基于NGS的多重目的区域甲基化富集测序技术下使用,并能够较为准确地推断年龄。

关键词：法医物证学表观遗传学年龄推断 DNA甲基化焦磷酸测序下一代测序

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膝关节MRI活体年龄推断研究进展

法医学杂志 2023年第1期39卷 66-71,82页

作者：郝虹霞王亚辉周智露刘太昂陈瑾何宇亨万雷夏文涛佳木斯大学基础医学院微生态-免疫调节网络与相关疾病重点实验室黑龙江佳木斯154007 司法鉴定科学研究院司法部司法鉴定重点实验室、上海市法医学重点实验室、上海市司法鉴定专业技术服务平台上海200063 贵州医科大学法医学院贵州贵阳550009 上海帆阳信息科技有限公司上海200444

骨骺发育随年龄增长呈现一定的规律,通过该规律推断年龄,可服务于司法、医学、考古等多个领域。MRI作为一种无侵入性的骨骺发育阶段的评估方法,被广泛应用于活体年龄推断。近年来,机器学习发展迅速,显著提升了活体年龄推断的有效性和可... 详细信息

骨骺发育随年龄增长呈现一定的规律,通过该规律推断年龄,可服务于司法、医学、考古等多个领域。MRI作为一种无侵入性的骨骺发育阶段的评估方法,被广泛应用于活体年龄推断。近年来,机器学习发展迅速,显著提升了活体年龄推断的有效性和可靠性,是目前研究的主要发展方向之一。本文通过总结膝关节MRI推断年龄的分析方法,介绍目前研究动态并展望后期应用趋势。

关键词：法医人类学年龄推断磁共振成像膝关节深度学习综述

Demirjian和Chaillet法在新疆乌鲁木齐地区维汉儿童及青少年年龄推断中的应用

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上海口腔医学 2023年第6期32卷 615-622页

作者：段思晨耿继文王雨刘佳新疆医科大学第一附属医院(附属口腔医院)儿童口腔科新疆乌鲁木齐830054 新疆维吾尔自治区口腔医学研究所新疆乌鲁木齐830054

目的:评价Demirjian和Chaillet法在评估乌鲁木齐地区维汉儿童及青少年实际年龄中的适用性和准确性。方法:纳入乌鲁木齐市儿童全口曲面体层片1144张,根据2种牙龄推断方法对左侧下颌7颗恒牙判定不同分期,查表赋分后转换为牙龄,采用SPSS 2... 详细信息

目的:评价Demirjian和Chaillet法在评估乌鲁木齐地区维汉儿童及青少年实际年龄中的适用性和准确性。方法:纳入乌鲁木齐市儿童全口曲面体层片1144张,根据2种牙龄推断方法对左侧下颌7颗恒牙判定不同分期,查表赋分后转换为牙龄,采用SPSS 21.0软件包,对牙龄与实际年龄进行配对t检验或秩和检验,通过比较2种方法的平均绝对误差,对2种方法的准确性进行评价。结果:Demirjian法在汉族人群中平均高估0.46岁(男0.47岁,女0.43岁);在维吾尔族人群中平均高估0.36岁(男0.44岁,女0.26岁),在维汉男孩人群中差异有统计学意义(P0.05)。结论:在评估乌鲁木齐地区维汉儿童及青少年年龄时,Chaillet法较Demirjian法准确。不同地区应用牙龄推断法时,需先评估推断方法的准确性,必要时加以修正,以提高精确性。

关键词：牙龄年龄推断曲面体层片

利用外周血相对端粒长度构建法医个体年龄推断模型

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利用外周血相对端粒长度构建法医个体年龄推断模型

作者：石晓梦河北医科大学

学位级别：硕士

目的:年龄推断是法医遗传学研究的重要内容之一。传统的法医个体年龄推断主要依据如骨骼、牙齿等的形态学指标,易受主观因素影响,且适用的检材种类有限。对于血液、唾液、精液等体液,以及脱落细胞、组织块等常见法医生物检材,传统方法... 详细信息

目的:年龄推断是法医遗传学研究的重要内容之一。传统的法医个体年龄推断主要依据如骨骼、牙齿等的形态学指标,易受主观因素影响,且适用的检材种类有限。对于血液、唾液、精液等体液,以及脱落细胞、组织块等常见法医生物检材,传统方法无法应用。近年来,有报道利用DNA甲基化、非编码RNA等分子标志物进行血液等生物检材的年龄推断,进展迅速,但年龄推断模型的精度还有待进一步提高。实际上衰老是一个复杂的生理过程,单一的分子标志物无法满足法医实践精确鉴定的要求,因此应探寻其他随年龄变化的生物标志物,构建年龄推断的综合体系,以实现准确可靠的年龄推断。利用端粒(Telomere,Tel)长度进行法医年龄推断,早在2002年就有日本学者提出。但随着研究的深入,端粒长度除与年龄相关外,还与社会、环境等因素相关,因此进展缓慢。近年来一些纵向追踪端粒长度的人群研究发现年龄对于端粒长度的影响大于环境因素,此外,随着对端粒功能和变化研究的深入,研究人员发现端粒的长度随年龄变化的趋势并不呈简单的一元线性关系。而以往研究中大多建立的线性回归模型,势必影响年龄推断的精准度。因此本研究将以外周血为研究对象,通过q PCR方法检测相对端粒长度(Relative telomere length,RTL),探索端粒长度随年龄变化的规律,以机器学习的方法构建血液样本的年龄推断模型,为法医个体年龄推断提供新的理论依据和技术方案。方法:1.q PCR方法检测外周血相对端粒长度:采集130名21-70岁健康无关个体外周血各2ml,提取DNA后,通过q PCR方法,检测各样本端粒基因及内参基因的丰度,以2[ΔΔCT=(样本端粒基因CT-样本内参基因CT)-(对照组端粒基因CT-对照组内参基因CT)]值表示样本相对端粒长度。2.相对端粒长度的统计学及变化趋势分析:采用SPSS V26.0统计、比较不同年龄组、不同性别端粒长度分布;绘制相对端粒长度在各年龄组内分布的箱式图以及随年龄的变化趋势折线图。3.构建外周血相对端粒长度年龄推断模型:分别通过线性和非线性回归以及随机森林回归(Random forest regression,RFR)、XGBoost法四种方法构建端粒长度与年龄推断的数学模型。在机器学习算法中,采用机器随机分组的方法将80%样本作为训练集(training set),另外20%的样本作为验证集(testing set)。通过五折交叉验证法(5-fold cross validation)对算法中的重要参数进行逐一调整,以确定模型达到最优效果。最后拟合度R以及平均绝对误差(mean absolute error MAE)来评价模型的效能。结果:1.成功提取123例样本DNA用于后续的q PCR实验,其中女性52例,男性71例。DNA完整性好,纯度均介于1.7-2.0之间;q PCR实验中目的基因Tel、内参基因36B4的熔解曲线均呈单一的高尖峰,扩增产物的琼脂糖凝胶电泳均显示单一条带,提示引物特异性好;二者扩增效率均介于90%～110%。2.123例样本RTL的平均值为1.261,男性为1.260,女性为1.261,男性与女性样本RTL间无显著差异(P=0.189)。以10岁为组距分组,不同年龄段人群RTL有统计学差异(P年龄上升呈下降趋势;男性RTL在41～50年龄段有所升高,其余呈下降趋势。3.采用一元线性回归、非线性回归、随机森林以及XGBoost四种方法构建个体年龄推断模型,拟合度R值分别为0.35、0.41、0.58和0.6,一元线性回归和非线性回归模型的标准误分别为10.90岁,10.30岁。而随机森林和XGBoost模型的MAE分别为7.68岁和7.30岁。选择模型性能较好的两个集成算法(RFR、XGBoost)进行分性别建模,女性R分别为0.81,0.72,MAE分别为5.71岁、5.79岁;男性R分别为0.22、0.40,MAE分别为10.90岁、9.77岁。结果表明,采用机器学习方法建立的年龄模型无论是模型拟合度还是预测误差均要优于线性和非线性回归的结果。结论:本研究通过q PCR的方法检测外周血相对端粒长度,构建其与年龄之间的数学模型。XGBoost法预测准确性更高,平均绝对误差为7.3岁,模型拟合度更高,R为0.6;针对女性样本单独建模,两种算法平均绝对误差MAE为5.7岁左右,R为0.8左右,表明集成算法更适合分析相对端粒长度与年龄之间的关系,为分子标志物推断法医学年龄提供了理论依据和新的技术路线。

关键词：年龄推断相对端粒长度法医遗传学 qPCR 机器学习