M. Hermanussen¹, L. Grasedyck¹, K. Kromeyer-Hauschild², M. Prokopec³ and H.Chrzaster-Spruch⁴

1 Aschauhol, 24340 Altenhof Germany; ²Friedrich Schiller University, Institute of Anthropology abd Human Genetics, 07743 Jena, Germany; ³National Institute of Public Health, 10042 Praha, Czech Republic; ⁴Department of pediatrics, University Medicine School, Lublin, Poland.

摘要：

本文描述了青春期前兒童普遍的生長軌跡特征。生長軌跡證明了健康個體兒童后來測量的身高（或身高SDS）所可能處于的區(qū)域范圍。生長軌跡在幾年內(nèi)是確定的，對于測量時間不敏感。為強調(diào)與正常生長相分離的異常生長形式，提出生長軌跡的概念。

由六項國家生長研究大樣本獲得縱斷的生長數(shù)據(jù)：德國的耶拿，波蘭的盧賓，法國的巴黎，捷克的布拉格，和瑞士的蘇黎世，總計515名健康男孩和532名健康女孩，在美國伯克利進行研究。青春期前男孩有402組每年身高測量數(shù)據(jù)（3-11歲），青春期前女孩有416組數(shù)據(jù)（3-10歲）。身高轉換為身高SDS。然后，計算個體平均SDS，再由身高SDS中減去平均SDS，得到個體身高SDS殘數(shù)。應用聚類分析，根據(jù)相似性與非相似性（方差）分組（聚類）。我們將鑒別出的相似類成為軌跡。我們發(fā)現(xiàn)，青春期前男孩存在5種生長軌跡，每種包括有4%~37%的男孩。有20名男孩不能歸類于這5種軌跡。在女孩也得出了非常類似的結果，存在5種青春期前生長軌跡，每種包含3%~50%的女孩，有23名女孩生長無規(guī)律，不能歸類。生長軌跡窄，平均寬度在身高標準差（SD）的12.1%~14.8%。大部分兒童表現(xiàn)出幾乎平行的身高SDS模式，其它表現(xiàn)為下降，上升或倒U型模式。在特別矮的和高的兒童未發(fā)現(xiàn)這些模式表現(xiàn)。初步數(shù)據(jù)支持了生長軌跡概念的實用優(yōu)點。

ANNALS OF HUMAN BIOLOGY, 2002, 29(6):667-676.

1 前言

我們習慣以系統(tǒng)測量的身高來監(jiān)測兒童的生長。良好的臨床實踐提倡在生長圖表上繪出身高。盡管某些兒童似乎嚴格地沿一定身高百分位數(shù)通道生長，但也有一些無任何醫(yī)學病因表現(xiàn)的兒童生長橫跨百分位數(shù)曲線。最近，對第一次蘇黎世縱斷生長研究中青春期前兒童個體生長可變性的再次研究，未能支持嚴格的生長渠道化概念，提出了橫跨百分位數(shù)曲線是兒童生長發(fā)育的正常事件。

我們通常由身高測量得出生長速度，最好是1年或半年的間隔，并在生長速度生長圖表中繪出，或是分析一定時間間隔內(nèi)身高SDS的變化。但兒童生長的“自然”記錄極少是嚴格等距的，大部分兒童的測量無規(guī)律，甚至間隔很頻繁，顯著短于身高生長評價所建議的適當間隔。而且，因為短期的生長非線性，所以，當常規(guī)估價每年生長速度時，大部分自然身高測量系列出現(xiàn)相當大的問題。

為了克服這些問題，我們已經(jīng)在關注生長軌跡的概念。使用術語“循跡”來表示一定時間間隔內(nèi)縱向測量的個體特征位置的相對保持。生長軌跡指示了健康個體后來測量的身高（或身高SDS）將主要出現(xiàn)的百分位數(shù)區(qū)域。生長軌跡可在數(shù)年內(nèi)不變，對于測量的時間并不敏感。在這個時間區(qū)間內(nèi)個體測量次數(shù)越多，越能夠更好地描述各自的百分位數(shù)區(qū)域，即生長軌跡。傳統(tǒng)的“渠道化”生長的觀點意味著所有的兒童都同樣沿著平行于各自百分位數(shù)的生長渠道生長（平行于百分位數(shù)的生長），但生長軌跡認為有多種發(fā)育渠道，某些可能完全沿著百分位數(shù)，而其它的渠道則不完全如此。不同的兒童可能沿著不同的生長軌跡生長，然而我們卻不了解，為什么某些兒童選擇了某種生長軌跡。另一方面，不同的兒童可能也沿相同的軌跡生長，因為最近證明嬰兒生長的軌跡數(shù)量有限。

生長軌跡是窄的，其寬度受到測量誤差的影響，也受到短期生長特征的影響。但也仍然是寬大的，以致許多個體生長的可變性，特別是短期模式，落在置信區(qū)間之內(nèi)時仍舊無形。

本研究描述青春期前兒童普遍的生長軌跡。青春期前定義為男孩3~11歲、女孩3~10歲的發(fā)育期間，并未考慮個體是否出現(xiàn)青春期臨床征兆。

2. 材料和方法

由6項國家生長研究大樣本獲取身高縱向數(shù)據(jù)：德國的耶拿，波蘭的盧賓，法國的巴黎，捷克的布拉格，和瑞士的蘇黎世，總計515名健康男孩和532名健康女孩，在美國伯克利進行研究。402男孩和416女孩數(shù)據(jù)可用于青春期前生長的分析，在其它文獻中已經(jīng)有詳細報告。所有兒童的測量期間至少6年，大部分由出生至成熟，一般為1年間隔，少數(shù)為6個月或更短的間隔。因要進行比較，所以僅使用每年的身高測量進行分析，并轉換為身高SDS。為了最小化種族差異，對每名兒童使用自己國家的標準，例如，伯克利兒童使用伯克利標準，耶拿兒童使用德國標準，盧賓兒童使用波蘭標準，等等。身高SDS的變化適合于描述一段時間間隔內(nèi)的生長速度。

在將身高轉換為SDS后，計算每名兒童的平均身高SDS（SDS_平均=（SDS₁+SDS₂+SDS₃…SDS_n）/n）。由身高SDS減去平均SDS得到個體身高SDS殘數(shù)，身高SDS殘數(shù)與身高的高與矮無關，每名兒童的平均身高SDS殘數(shù)=0。

對個體身高SDS殘數(shù)，使用聚類分析分類，并分類為類似性和非類似性組中。類似性由身高SDS殘數(shù)的方差確定。聚類包含最低數(shù)量的兒童，拒絕低于一定大小的類別和非勻質(zhì)生長的兒童。這種分析方法能夠鑒別出生長類似的兒童。因為我們?nèi)匀蝗狈︻悇e數(shù)量和大小的了解，所以我們決定一種類別應至少包括原樣本的3%的兒童。

2.1．隨機模擬的生長

為了估價青春期前自然生長的隨機數(shù)量，我們隨機模擬的“生長曲線”由9次身高測量（身高SDS）構成，并將隨機模式與每年身高SDS的自然系列進行比較。這種模擬以高斯分布（平均數(shù)=0，標準差=1）隨機數(shù)開始（3歲時的身高SDS開始），至11歲時的身高SDS，取9個隨機的身高SDS，SDS(i)與SDS(i－1)的關系如下：

SDS(i) = r×SDS(i－1) + 誤差

殘數(shù)的誤差項有方差（1－r2），r是SDS(i)與SDS(i－1)之間的相關系數(shù)（表1，男）。那么，隨機誤差項Q的分布為N(0,1)，則：

SDS(i) = r×SDS(i－1) +  Q×√（1－r2）

可重新排列為：

SDS(i) = r×SDS(i－1) + （r－1）×SDS(i-1) + Q×√（1－r2）

因此隨機增量反映了青春期生長身高SDS的自然變化。我們共生成了286個生長速度年變化的隨機身高SDS系列，與自然生長平行。并進行了與自然身高系列相同的聚類分析。

3. 結果

表1為402名青春期前男孩和416名青春期前女孩的每年身高SDS與身高SDS變化（△SDS=√2（1－r）的標準差，男孩的相關系數(shù)稍高。對每年測量系列進行聚類分析，在402男孩身高SDS殘數(shù)系列中的382個體系列，鑒別出了5種男孩生長軌跡，每類含有4%~37%的男孩（圖1）。其余20男孩系列表現(xiàn)無規(guī)律，不能確定類別，在進一步的分析被拒絕。在女孩得到了類似的結果，在416女孩身高SDS殘數(shù)系列中的393個體系列，鑒別出了5種女孩生長軌跡，每一類別包含了3%~50%的女孩（圖2），23名女孩被拒絕。

生長軌跡以平均數(shù)和95%的置信區(qū)間表示。95%的兒童在其中的一種軌跡內(nèi)生長。生長軌跡是窄的，男孩軌跡的平均寬度為身高SD的12.1%，女孩軌跡平均寬度為身高SD的14.8%，男孩的軌跡稍窄于女孩。

大部分兒童（37%的男孩和50%的女孩）表現(xiàn)為身高SDS幾乎水平的生長模式（生長軌跡1）。我們也發(fā)現(xiàn)了下降的生長軌跡，其斜率為男孩－0.077身高SDS/年，女孩－0.094身高SDS/年（生長軌跡2）；以及增加的生長軌跡，其斜率為男孩0.075身高SDS/年，女孩0.094身高SDS/年（生長軌跡3）。生長軌跡4為倒U型模式，與以前報告的“青春期前生長突增”相一致。男女孩軌跡5均為兒童期早期身高SDS下降。在特別矮的和高的兒童未發(fā)現(xiàn)占優(yōu)勢的生長模式。

3.1. 隨機模擬

隨機模擬的“生長曲線”幾乎與自然曲線難以區(qū)分。聚類分析揭示5種生長軌跡，不僅包括主要的水平軌跡（1/4的隨機化曲線），而且也包括了下降的、增加的和曲線模式的生長軌跡。因此，我們證明青春期前自然生長與隨機模擬模式無顯著性不同。

4. 討論

生長渠道化或與百分位數(shù)平行生長不是一種新的觀點，最早由Tanner所提出，他證明了成年身高與同一個體兒童時的身高相關，相關系數(shù)范圍在0.7~0.8之間。最近，Karlberg和luo發(fā)表了類似的結果。甚至在疾病或饑餓暫時中斷正常身高生長過程時，趕上生長通常能夠補償這種生長損失，使生長返回到原來的百分位數(shù)上來。這些觀察反映了長期生長的特征。

Mulligan et al.完成了一項社區(qū)調(diào)查，在兒童入學時（平均年齡4.9歲）和3年后測量身高。他們發(fā)現(xiàn)，這些年中2.3%的兒童身高SDS下降了，而1.9%的兒童則增加了，身高SDS下降與增加在0.67以上。這些數(shù)據(jù)與Bailey發(fā)表的青春期前兒童每年身高變化理論相一致，也支持了生長渠道化觀點。

但是，也存在反對這種觀點的證據(jù)，主要來自于短期生長研究以及其它研究。發(fā)育速度加速或減速的兒童可能相當大的偏離年齡身高平均數(shù)，大部分臨床醫(yī)生都察覺到，健康兒童常常在沒有任何醫(yī)學原因情況下橫跨百分位數(shù)曲線。最近對第一次蘇黎世縱斷研究中兒童青春期前生長個體可變性的再次研究，未能支持生長渠道化的觀點，僅1/4的兒童的生長在身高SDS≤0.5的渠道內(nèi)，2/3的兒童跨越了1以上的身高SDS，提出發(fā)育中兒童橫跨百分位數(shù)是正常事件。

顯然，分析生長速度不是無價值的工作任務。生長似乎表現(xiàn)了某些穩(wěn)定的性質(zhì)，由長期來看像是渠道化；但在短期中，無疑是非線性的、非渠道化的和不可預測的。許多臨床數(shù)據(jù)質(zhì)量的實際局限性加重了這個理論性的問題：兒童生長的自然記錄通常不是每年等距或嚴格測量，卻被強制用來計算常規(guī)生長速度。

使用生長軌跡的概念可以克服許多這類的問題。使用術語“循跡”表示在一定時間間隔內(nèi)個體某些縱向測量特征位置的相對保持。本文所提出的概念與以前Goldstein所提出的有所不同，他使用個體測量數(shù)值距平均數(shù)的變化，作為個體生長穩(wěn)定性指數(shù)，使用個體生長曲線彼此跨越作為生長分離指數(shù)，來評估個體生長模式的穩(wěn)定性。本文使用的生長軌跡的概念說的是可能性區(qū)域：即不管何時測量，后來的身高將主要處于這個區(qū)域之中。

本文分析依據(jù)6項不同國家生長調(diào)查大樣本中的402名男孩和416名女孩青春期前身高縱向測量數(shù)據(jù)，之所以選擇這6項國家生長調(diào)查是由于它們有名望，并可以相當大的樣本證實以前的結果。僅1/3的男孩和一半女孩表現(xiàn)出水平生長軌跡，即在青春期前保持百分位數(shù)的位置，其它兒童表現(xiàn)出向上或向下的生長軌跡，僅少數(shù)為倒U型生長模式，與兒童期中期的生長突增相一致。青春期前男孩的生長可變性稍小于女孩。

青春期前兒童在數(shù)量有限的軌跡內(nèi)生長。我們有趣的看到，這些軌跡與隨機模擬的軌跡幾乎無法區(qū)分。這確實表明，是聚類運算本身將發(fā)育模式連續(xù)譜轉換成不同的軌跡，即不能將每種軌跡看作為生物學實體。此外，隨機模擬提示，增加和下降模式不反映早成熟者向上和晚成熟者向下跨越百分位數(shù)的速度效應，因為隨機模擬未包括成熟速度的差異。然而，自然生長軌跡之間的相似性和隨機模擬模式，不應得出隨機性是青春期前生長的強力“調(diào)節(jié)因素”，相反，我們的假設是，許多環(huán)境因素潛在調(diào)節(jié)生長，其中某些可能以類似隨機的方式妨害了兒童的發(fā)育。但目前，我們還不能進一步澄清環(huán)境因素的影響，因為本樣本中的兒童沒有這一類的資料。

生長軌跡概念確定了可能性區(qū)域和個體身高增長的95%置信區(qū)間。這個概念不適合于描述個體兒童短期的生長模式。在生長軌跡中仍然不能發(fā)現(xiàn)許多短期的生長特征，例如微小生長突增，間歇性生長停滯，或甚至青春期前2年的節(jié)律，只有少量曲線（軌跡4）可以解釋為“兒童期中期生長突增”的曲線。

但是，我們認為這不是一個缺點。而是完全相反，在短期生長不可預測和測量誤差的背景下，這個概念的穩(wěn)健性也能描述將來的生長，即生長軌跡能夠外推，用來預測健康個體未來幾年期間的身高測量。生長軌跡的這種性質(zhì)具有預見性，因為我們關心的是改善脫離正常的生長偏離。使用縱向身高篩查生長障礙-女孩特納綜合征的初步數(shù)據(jù)支持了這種看法，強調(diào)了生長軌跡的實用優(yōu)點。健康的兒童仍然處于生長軌跡之內(nèi)，但特納綜合征偏離了軌跡，因而可以比目前的方法更早地進行診斷。對生長疾病兒童日常家庭測量的臨床研究也提出，生長軌跡增加了生長監(jiān)測的選項。由于在臨床中生長軌跡的應用價值，我們特意地限制了使用特征化身高SDS的其它方法，例如主成分分析的使用。應進一步的研究，以確立青春期生長軌跡，并以類似的方法分析體重指數(shù)的縱向數(shù)據(jù)。