为什么采用Box-Cox幂指数模型(Box-Cox power exponential distribution, BCPE)拟合生长百分位数曲线,制订生长图表(Growth Charts)
发布时间: 2023-08-14 预览次数:

骨发育成熟度得分数据为非正态分布,因此应以百分位数法制订骨龄评价标准,但不同研究所采用的百分位数曲线平滑方法却不尽相同。在早期,Tanner曾经使用了目测方法绘制骨成熟度得分百分位数曲线,在1997年所制订的美国欧洲后裔儿童的(US90)骨龄标准中,以二次曲线拟合年龄组的成熟度得分中位数曲线,以一次曲线拟合成熟度得分标准差的方法构建了百分位数曲线(Tanner et al., 1997)。而日本(Ashizawa et al., 1996),比利时(Beunen et al., 1990)则采用三次样条函数拟合骨成熟度得分百分位数曲线。

近年来,关于估价生长学测量数据百分位数数学模型的研究有了较大进展。1988年,Cole等提出了构建百分位数标准曲线的LMS方法(Cole et al., 1988; 1990)。该方法通过Box-Cox幂转换使各年龄组偏态分布的数据近似正态,以各年龄组数据的L(lambda λ,幂转换)、M(μ,中位数)和S(δ变异系数)拟合百分位数曲线。美国疾病控制预防中心(CDC)曾使用该方法对1997年国家卫生统计中心的生长图表进行了修正(Cynthia et al., 2000),国际儿童肥胖工作组(IOTF)也使用LMS方法制订了儿童体重指数(BMI)生长图表(Cole et al., 2000)。2004年,Rigby et al.(2004)将LMS方法广义化,提出了BCPE分布模型,不仅可应用于偏态分布的数据,而且也可应用于峰态分布或同时呈现偏态和峰态分布的数据,而称为LMSP方法。1997年至2003年,为了制订儿童生长评价标准,世界卫生组织(WHO)进行了多中心生长标准研究,经过对30余种绘制生长曲线方法的讨论与检验,统计学专家组选择了三次样条函数对曲线进行平滑处理的BCPE模型来绘制生长标准百分位数曲线,于2006年发布了第一套世界卫生组织的儿童生长标准(Department of Nutrition for Health and Development,2006)。

BCPE分布模型是为表现出偏度和峰度的因变量Y所设计。这种模型由幂转换Y ν所定义,而Y ν则为含有参数τ的标准化幂指数分布。BCPE分布含有四个参数μ、σ、ν、τ,分别说明了数据分布的位置(中位数, Median)、尺度(变异系数, Coefficient of variation)、偏度(Box-Cox转换幂, Box-Cox transformation power)和峰度(幂指数参数, Parameter related to kurtosis)。以四个分布参数的非参数平滑函数建立模型,非参数模型的拟合使用Fisher评分算法(Fisher scoring algorithm),由最大惩罚似然法(Maximizing a penaltized lekelehood)完成。参数μ、σ、ν、τ曲线的平滑均采用三次样条函数。

在BCPE模型选择过程中,可应用标准化残差虫行图(Worm plots)、Q-统计量和百分位数曲线下样本例数的百分数进行模型诊断,检验模型拟合优度。

所以,《中国人手腕骨发育标准-中华05》课题组参照世界卫生组织建立生长图表的经验,采用了BCPE分布模型制订骨龄标准(张绍岩等, 2009)。


【金骨龄】专业骨龄及生长发育研究机构,中国骨龄行业标准制定者张绍岩教授任首席科学家,致力于提供适合中国当代少年儿童的骨龄评价技术和生长发育评价服务,独立研发了适用于医疗、体育、司法及母婴行业的骨龄软件

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