Diagnostico de sexo y edad en la caja torácica mediante análisis óseo y de imágenes 3D

Abstract

Introducción: La estimación de sexo y edad resultan esenciales para la reconstrucción del perfil osteobiológico en Antropología Forense. En este aspecto, la caja torácica ha sido objeto de diferentes estudios en esta materia en diferentes poblaciones. No obstante, el hecho de que, en numerosas ocasiones, los restos óseos aparecen muy dañados y fragmentados, hace necesario el desarrollo de metodologías específicas para la estimación de sexo y edad en fragmentos óseos. Con todo, la amplia variabilidad humana hace necesario que los diferentes métodos desarrollados sean validados en otras poblaciones. Material: Para la elaboración de este trabajo, se han estudiado huesos procedentes de individuos adultos de cuatro colecciones osteológicas identificadas: la Colección Osteológica de San José (Granada) y la Colección de Lucena (Córdoba), ambas depositadas en el Laboratorio de Antropología de la Universidad de Granada; la Colección Esquelética de Coimbra y la Colección de Esqueletos del Siglo XXI, ambas depositadas en el Dpto. de Ciências da Vida de la Universidad de Coimbra. Asimismo, también se ha estudiado una serie de imágenes torácicas 3D de individuos adultos, perteneciente a la Colección de Imágenes 3D que posee el Laboratorio de Antropología de la Universidad de Granada, cedida por el Servicio de Salud de Castilla-La Mancha. Métodos: En primer lugar, se ha realizado el estudio métrico del cuello de las costillas primera a cuarta de la Colección de Granada, con el propósito de desarrollar funciones discriminantes para la estimación del sexo en población española. Posteriormente, estas funciones discriminantes han sido testadas en la Colección de Lucena, para comprobar su utilidad. En segundo lugar, para comprobar su utilidad en la estimación sexual en población portuguesa, las funciones discriminantes han sido testadas en las dos colecciones portuguesas referenciadas. En tercer lugar, se ha comprobado la utilidad de la sinostosis de los segmentos esternales en materia de estimación etaria en la Colección de Granada. Finalmente, utilizando la Colección de Imágenes 3D, se han estudiado diferentes variables métricas para el desarrollo de funciones discriminantes para la estimación del sexo, así como la osificación de los diferentes cartílagos torácicos para comprobar su correlación con la edad, y así desarrollar fórmulas de regresión que permitan la estimación etaria. Resultados: Los resultados obtenidos han puesto de manifiesto la existencia de dimorfismo sexual en el cuello de las costillas primera a cuarta en población española, presentando diferencias significativas entre ambos sexos. Ello ha permitido la construcción de una serie de funciones discriminantes, que permiten la estimación del sexo con hasta un 93,2% de acierto, porcentaje que se eleva hasta el 96,4% en la validación de las funciones en la Colección de Lucena. Con respecto a la validación en las diferentes colecciones portuguesas, se han encontrado grandes discrepancias a la hora de aplicar los resultados en la Colección CISC, donde los resultados indican que existen grandes diferencias en las costillas primera y segunda con la Colección de Granada. Por su parte, a la hora de aplicar las funciones en la Colección portuguesa del Siglo XXI, los resultados son más positivos, permitiendo la estimación sexual con hasta un 93% de acierto. Por su parte, la sinostosis de los segmentos esternales en relación con la estimación etaria no arrojó resultados significativos, presentando rangos de edad muy elevados, que no permiten una estimación certera. Por otro lado, con respecto a la estimación del sexo mediante imágenes 3D, los resultados mostraron diferencias significativas entre sexos en las variables estudiadas, lo que permitió diseñar funciones discriminantes univariantes y multivariantes, con las que se consiguió la estimación sexual con hasta un 85,1% de acierto en las funciones univariantes y un 89,6% en las funciones multivariantes. Finalmente, con respecto a la estimación de la edad mediante imágenes 3D, el grado de osificación de los diferentes cartílagos costales presentó una correlación buena con la edad real de los individuos, lo que permitió diseñar modelos predictivos para la estimación de la edad, empleados para el desarrollo de fórmulas de regresión que permiten estimar la edad con buenos resultados. Conclusiones: A modo de síntesis, los datos sugieren: 1) La utilidad del cuello de las costillas para la estimación del sexo en población española mediante funciones discriminantes; 2) la validez de dichas funciones para la estimación sexual en poblaciones portuguesas; 3) la ineficacia del estudio de la sinostosis esternal para la estimación de la edad en adultos; 4) la utilidad del análisis de imágenes 3D para la estimación del sexo mediante fórmulas discriminantes; y 5) el potencial del estudio de la osificación de los cartílagos torácicos mediante imágenes 3D para la estimación de la edad.

Introduction: Sex and age estimation are essential for the reconstruction of the osteobiological profile in Forensic Anthropology. In this aspect, the rib cage has been the subject of different studies in this field in different populations. However, given that, on numerous occasions, bone remains are very damaged and fragmented, it is necessary to develop specific methodologies for the estimation of sex and age in bone fragments. However, the wide human variability makes it necessary for the different methods developed to be validated in other populations. Material: For the present work, bones from adult individuals taken from four identified osteological collections have been studied: the San José Osteological Collection (Granada) and the Lucena Collection (Córdoba), both deposited in the Anthropology Laboratory of the University of Granada; the Skeletal Collection of Coimbra and the 21st Century Skeletal Collection, both deposited in the Dept. of Life Sciences of the University of Coimbra. In addition, a series of 3D thoracic images of adult individuals, belonging to the 3D Image Collection held by the Anthropology Laboratory of the University of Granada, on loan from the Castilla-La Mancha Health Service, have also been studied. Methods: First, a metric study of the neck of the first to fourth ribs of the Granada Collection was carried out to develop discriminant functions for the sex estimation in a Spanish population. Subsequently, these discriminant functions have been tested in the Lucena Collection to check their usefulness. Secondly, in order to check their usefulness in sex estimation in the Portuguese population, the discriminant functions have been tested in the two Portuguese collections referenced. Thirdly, the usefulness of sternal segment synostosis for age estimation has been tested in the Granada Collection. Finally, using the 3D Image Collection, different metric variables have been studied for the development of discriminant functions for sex estimation, as well as the ossification of the different thoracic cartilages to check their correlation with age, and thus develop regression formulae for age estimation. Results: The obtained results have shown the existence of sexual dimorphism in the neck of the first to fourth ribs in the Spanish population, presenting significant differences between both sexes. This has allowed the construction of a set of discriminant functions, which allow the estimation of sex with up to 93,2% accuracy, a percentage that rises to 96,4% in the validation of the functions in the Lucena Collection. With respect to the validation in the different Portuguese collections, large discrepancies were found when applying the results in the CISC Collection, where the results indicate that there are large differences in the first and second ribs with the Granada Collection. On the other hand, when applying the functions in the Portuguese 21st Century Collection, the results are more positive, allowing sex estimation with up to 93% accuracy. On the other hand, the synostosis of the sternal segments in relation to age estimation did not yield significant results, presenting very high age ranges, not allowing an accurate estimation. On the other hand, with regard to sex estimation using 3D images, the results showed significant differences between sexes in the variables analysed, allowing the design of univariate and multivariate discriminant functions, with which sex estimation was achieved with up to 85,1% accuracy in the univariate functions and 89,6% in the multivariate functions. Finally, with respect to age estimation using 3D images, the degree of ossification of the different costal cartilages showed a good correlation with the real age of the individuals, thus enabling the design of predictive models for age estimation, used for the development of regression formulae that allow age estimation with good results. Conclusions: In conclusion, the results suggest: 1) the usefulness of rib necks for sex estimation in the Spanish population using discriminant functions; 2) the utility of these functions for sex estimation in Portuguese populations; 3) the ineffectiveness of the study of sternal synostosis for age estimation in adults; 4) the value of 3D image analysis for sex estimation using discriminant formulas; and 5) the potential of the study of thoracic cartilage ossification using 3D images for age estimation.