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Medicine

扫描骨骼遗骸的骨骼矿物密度在法医学背景下

doi: 10.3791/56713 Published: January 29, 2018

Summary

骨密度 (BMD) 是了解营养摄入的重要因素。对于人类骨骼遗骸, 这是一个有用的指标, 以评估青少年和成人的生活质量, 特别是在致命的饥饿和忽视的情况。本文提供了为法医目的扫描人体骨骼遗骸的指南。

Abstract

本文的目的是介绍一种有前途的, 新的方法, 以帮助评估骨质量的法医相关的骨骼遗骸。骨密度是骨骼营养状况的重要组成部分, 在青少年和成人的骨骼残留中, 它可以提供骨骼质量的信息。对于成人遗骸, 它能提供关于病理条件或当骨头不足可能发生的信息。在青少年中, 它提供了一个有用的指标来阐明严重饥饿或忽视的情况, 这通常难以确定。本文提供了一个协议的解剖定位和分析的骨骼遗骸扫描通过双能 x 射线密度 (DXA)。三例研究表明, 当 DXA 扫描可以向法医医生提供信息。第一个案例研究提出了一个个人与观察到的纵向骨折的负重骨和 DXA 是用来评估骨不足。BMD 被发现是正常的建议的另一种病因的骨折模式目前。第二个案例研究采用 DXA 来调查疑似慢性营养不良。骨密度的结果与长骨长度的结果一致, 并表明青少年患有慢性营养不良。最后的案例研究提供了一个例子, 在一个十四月的婴儿中, 有致命的饥饿被怀疑, 这支持尸检结果的致命饥饿。DXA 扫描显示低骨密度的年龄, 并证实了传统的婴儿健康评估。然而, 在处理骨骼遗骸时, 应考虑埋藏的改变, 然后再应用此方法。

Introduction

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法医人类学分析的目的是依靠从业者对骨骼的理解, 因为它是一个具有多重单位和变异的复杂组织。骨是一种分层的复合组织, 具有有机和无机成分组织成基质的胶原和碳酸化磷灰石1,2,3,4。无机成分, 或骨矿物是组织在一个纳米晶体结构提供的刚度和框架的有机部分1,2,5。矿物方面包括大约65% 的骨重量和它的质量受遗传和环境因素的影响1,2,4,6。由于骨矿物质占三维空间, 它可以被测量为骨矿物质密度 (BMD), 或质量的功能和体积占用7。骨矿物质的体积密度随着年龄的增长而变化8,9,10,11,12 , 并在临床设置中广泛使用, 作为骨质疏松和骨折危险指标4,13,14,15,16,17,18。双能量 X 射线密度 (DXA) 自1987年推出以来, 一直是评估骨骼健康的广泛工具, 特别是在腰椎和臀部区域进行的扫描11,13,19.在调查 BMD1319202122时, DXA 扫描的验证已显示为金标准.随后, 世界卫生组织 (WHO) 制定了规范性标准, 包括t-和z-青少年和成人腰椎 (L1-L4) 和臀部的评分定义, 因为这些区域很容易被捕获 volumetrically11 ,13,19,24

越来越多地依赖法医人类学在法医学个案中, 鼓励调查新的技术, 以更好地评估骨骼遗骸在各种情况下。这些潜在的技术之一是应用 DXA 扫描, 以评估骨密度作为一个指标的骨骼质量的情况下, 涉及致命饥饿和忽视在青少年25,26, 代谢性骨疾病的鉴定,埋藏研究中骨骼元素的生存性估计7,27

在2015美国卫生和人类服务部虐待儿童的报告中, 75.3% 的被报告的虐待儿童案件是某种形式的疏忽, 造成1670人死亡, 其中49州的死亡人数为28人, 而这些人员被忽视。大多数被忽视的青少年受害者没有表现出外在身体虐待的迹象, 但是在所有情况下都可以看到失败--茁壮成长29,30失败--茁壮成长定义为支持增长和发展的营养摄入不足。这些可能有不同的因素, 其中之一是由于营养缺乏造成的疏忽25,31 (请参见罗斯和阿贝尔32以获得更全面的审阅)。蓄意的饥饿导致儿童或婴儿死亡的情况更少见, 被认为是最极端的虐待形式25,33,34。这些营养缺陷对骨骼生长, 特别是儿童的纵向生长有很大影响, 这是营养不良的直接后果35。骨骼生长和矿化主要依赖维生素 D 和钙, 其补充已与增加骨密度25,35,36

这是非常困难的, 以确定或起诉这些情况下, 即使在完整的解剖31,37,38 , 并特别考虑到使用的方法必须用。因此, 在怀疑有致命饥饿或营养不良的情况下, 需要采取多学科的办法, 特别是在涉及残留在先进的分解状态26的情况下。当骨骼遗骸参与, 骨密度是一个有用的工具与其他骨骼指标, 如牙科发展, 测量的基底的头骨, 和长骨长度26。如果不使用上述对婴幼儿的骨骼指标, 就不可能辨别低 BMD 是否是先天代谢紊乱、营养不良或埋藏过程的结果。另一个问题是对婴儿或少年骨骼遗骸的体型大小 (体重和身高) 的估计。大多数规范性数据集需要关于身高或体重的信息来进行比较, 因为儿童的骨骼生长是大小和年龄依赖于12。当被评估的遗骸不明时, 应采用估算方法。对于一岁以下的婴儿, 规范性 DXA 数据只有年龄匹配。在1岁以上的青少年中, 为了估计骨骼残骸中的体型, 建议使用39或考吉尔40 , 因为它们基于丹佛生长研究样本, 包括年龄 1-1739,40。当年龄和身体大小的估计, 置信区间的变化, 并与疾病控制中心 (CDC) 产生的生长曲线的平均值的比较41应包括在报告中, 以及估计的身体尺寸的置信区间。重要的是要注意, 在大多数情况下, 有关血统和性别的信息不能从少年骨骼遗骸确定青春期前, 这是特别重要的青少年, 因为祖先和性别是已知的显著影响 BMD成人.在这种情况下, DXA 方法可能不适用。在确定的情况下, 应在分析之前获得有关血统、性别和体型的生物信息。

随着规范性数据的发展, 在儿科的骨密度增加了42,43 , DXA 是最广泛使用的技术44。营养不良的儿童在 BMD 方面的水平明显低于健康儿童, 与营养不良的严重程度相关45。DXA 扫描的腰椎和臀部是最合适的领域, 以评估青少年根据美国放射学院46。在整个生长期47期间, 儿童的脊柱、整个髋关节和全身都有重复性表现。然而, 腰椎是首选的, 因为它主要是由小梁骨, 这是更敏感的代谢变化, 在成长过程中发现更精确的比全髋关节评估25,47, 48. 使用 DXA 扫描在儿科评估中很常见。但是, 由于 DXA 是二维的, 它不捕获真实的体积, 并根据骨面积13生成 BMD。在儿童中, 这是一个重要的区别, 因为身体和骨骼的大小在儿童的年龄组内和之间变化12。大多数可用的规范性数据是与 DXA 测量进行比较, 但应谨慎选择适当的引用填充 (请参见 Binkovitz 和 Henwood13以获取常用的 DXA 规范数据库的列表)。

在扫描之后, 将使用年龄匹配和填充特定的参考示例来计算z分数。Z-分数更适合青少年, 因为t-分数比较测量的 BMD 与年轻成人样本12。一个z-介于-2 到2之间的分数表示按年代年龄的正常 bmd, 而任何低于-2 的分数表示按年代年龄的低 bmd49t-和z-分数的-2 到2范围表示两个标准偏差。显然, 如果一个测量的 BMD 分数是在两个标准偏差以上或低于他们的参考人口的意思, 他们被认为是临床正常的。

法医人类学家对形态变异的依赖来自于许多来源。其中之一是从疾病过程中产生的骨骼变异, 包括代谢性骨骼疾病50。在骨骼遗骸中识别特定疾病的能力有两个优势: 1) 向生物剖面中添加信息, 使其更加健壮, 2) 确定骨折是否是病理性的, 或造成创伤的结果。有多种代谢性骨紊乱51,52,53, 但最相关的 BMD 措施的当代遗骸是骨质疏松症。骨质疏松症的发病率在骨密度损失大于皮质骨丢失率的情况下发展为53,54,55。小梁骨丢失与骨折的危险性增加有关, 特别是在有更大的骨的骨骼内容 (例如, os 髋关节)4,55

大量的骨质疏松症和骨密度的研究已经进行了考古组合使用 DXA56,57,58,59和其他方法60,61,62. 然而, 当评估成人骨骼中的骨质疏松症的考古背景, 从业者无视诊断骨质疏松症临床需要的平均值的年轻参考样品同期与个人被评估55,63,64。这不是一个问题在法医人类学背景下, 因为个体是年龄-和性-匹配的现代人口与开发的参考样品为臀部和腰椎, 虽然 BMD 的变动通过成岩作用应该考虑法医遗骸然而, 埋藏是可能的因素影响的能力获得合法的 BMD 措施从考古标本。这也是法医方面的一个考虑因素, 那里的遗体从埋葬条件中恢复过来, 可能在几个月后死亡。尽管仍有法医的兴趣, 但对于从这些情况中发现的遗骸的骨密度得分, 还是有足够的怀疑。

骨质疏松症是临床评估使用t-分数的 bmd 措施, 从个人的 bmd 措施, 在髋关节或腰椎相对于一个年轻的成人参考样品使用 DXA65,66,67 ,68。此参考样品可用于鉴定骨骼中骨质疏松症的发生。在法医方面, 这是有用的两个原因: 1) 区分之间的骨折有关的虐待造成的创伤老年人和那些从增加骨质疏松症的个人69, 和 2) 作为一个可能的个人标识功能50

骨密度一直被认为是一个指标, 反映了动物的活动和营养70,71。最近有人指出, 骨密度, 作为骨骼的内在属性, 在埋藏过程中会影响其生存能力7。 分解的结果是骨骼元素的差异生存能力 (, 骨骼的离散, 解剖完整的单位) 和骨密度可以作为生存能力的预测因子, 或骨强度7,70,71,72,73,74,75. 这在法医背景以及考古和古生物环境中都很重要, 因为它影响到从业者充分运用方法估计生物剖面 (或年龄、性别、身高和血统) 的能力。仅某些骨骼元素代表。

体积密度 (包含在测量中的孔隙空间的骨密度) 是在这种情况下的适当测量, 考虑到它正是骨骼的多孔结构, 影响其对埋藏过程的敏感性7。许多评估骨密度的方法包括单束光子密度测量27,75, 计算机断层扫描76,77,78, photodensitometry72 ,79和 DXA80,81,82。DXA 扫描可能比其他方法更可取, 因为它是相对便宜的, 全身扫描可以执行, 个别骨骼元素可以单独评估或在分析期间一起。在埋藏研究之前和之后使用 BMD 扫描, 提供了关于不同埋藏因素和环境导致的骨骼存活性的有用信息82

本文概述了获取骨骼遗骸的 DXA 扫描的协议。该方法使用的普通, 临床定位的个人时, 执行腰椎和髋关节扫描。这使得从业者可以将骨骼遗骸与适当的规范性标准进行比较。所概述的议定书适用于青少年和成人遗骸, 并在以后讨论的限制。

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Protocol

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本议定书坚持北卡罗莱纳州立大学的人类研究道德准则。

1. 机器准备

注意: 以下协议可广泛应用于任何全身、临床 DXA 和 BMD 扫描仪。

  1. 在扫描任何个人之前每天进行一次校准, 以确保质量控制。在系统软件启动后出现校准提示后, 扫描已知密度的腰椎幻像, 以确保正确读取 BMD 扫描仪。
  2. 如果使用的扫描仪没有在软件中的质量控制功能, 比较腰椎脊柱的结果与那些记录在脊椎幻影, 以确保正确的测量。
    注意: 脊柱的幻影, 应放置在中心的扫描台和腰椎应选择的质量控制。
  3. 根据需要执行附加测试 (e. g, 射线照相一致性)。每十次扫描均执行射线照相一致性, 以确保扫描仪检测到整个扫描表面。
  4. 如果使用的扫描仪在 "质量控制" 菜单中没有射线一致性测试, 请选择 "全身扫描" 以确保扫描仪可以读取整个扫描表面。
    注意: 在考试前, 要始终把试卷放在质量控制的中心。

2. 执行考试

  1. 创建患者配置文件
    1. 为每个被扫描的新个人创建新的患者配置文件, 以保持保管链, 并确保扫描与个人遗骸正确关联。如果被扫描的个体被辨认, 继续步2.1.2。如果个体是不明的, 在扫描之前建立生物外形使用最准确的数据库参考。
    2. 输入人口统计信息到患者的外形包括估计的身材, 如果未知。确保为所调查的遗骸选择最合适的方程式。
    3. 选择扫描类型。对于步骤 2.2, 选择前后 (AP) 腰椎。对于步骤 2.3, 选择左或右髋关节扫描。
  2. AP 腰椎扫描
    注意: 需要腰椎 (L) 一到四。
    1. 选择执行考试 | 选择患者 |选择扫描类型 |AP 腰椎 |下一个。选择一个打开的容器, 至少与 L1-L4 的铰接段一样大。
      注: 本研究使用的是 48.26L x 26.85W x 8.89D 厘米 (19 英寸。L X 10.57 英寸W X 3.5 英寸D)。
    2. 用大米作为软组织的代表来填满容器的底部。
      注意: 任何种类的大米都可以作为软组织的代表。
    3. 安置 L1-L4 在解剖学位置 (棘过程应该朝向向下) 在米与大约 0.7 cm (0.28 英寸) 在每个椎体之间如显示在图 1A。确保上级和下级关节的事实是明确的, 但椎体没有相互接触。
    4. 中心的扫描表和地方的容器与 L1 是面向顶端 (头部) 的扫描表和 L4 被放置在1厘米优于交叉十字准线。垂直激光线应平分所有四椎骨的脊椎动物体 (图 1B)。
    5. 用大米覆盖裸露的骨头。
    6. 选择开始扫描
    7. 如果正确扫描 (图 2), 则继续进行分析 (步骤 3.1)。重复扫描, 如果不是所有的椎骨被抓获。
  3. 左或右髋关节扫描
    注意:图 3来自左髋关节检查, 如果执行正确的臀部检查, 定位是镜像的。
    1. 选择执行考试 | 选择患者 |选择扫描类型 |左髋关节 (或右臀部) |下一个。选择一个打开的容器, 至少与被扫描的关节系统髋和股骨一样大。
      注: 本研究使用的是 88.5L x 41.5W x 13.9D 厘米 (34.85 英寸。L X 16.35 英寸W X 5.47 英寸D)。
    2. 用大米填满容器的底部 (任何一种大米都可以作为软组织的代表)。
    3. 将髋臼和闭孔与耻骨骨内侧侧向侧面。将坐骨节在股骨头下方的位置与髋臼 (图 3A) 明确表达。
      注: 坐骨节的定位是最重要的, 因为如果它在股骨颈以下延伸, 它将会膨胀 BMD 的估计。
    4. 将股骨与股骨头在髋臼中, 并与大转子和股骨头平行的扫描表 (i. e, 在同一平面)。确保股骨轴是内侧旋转的远端髁突旋转内侧和略高于内侧髁 (图 3B)。
    5. 中心扫描表, 然后移动扫描臂和表的位置, 直到激光十字瞄准, 使中心是直接高于股骨的下面积与垂直线平分股骨上半轴 (图 3A)。在定位后不要移动遗体。移动表格确保骨骼保持在适当的解剖位置。
    6. 用大米覆盖股骨-髋臼关节的剩余可见部分。
    7. 选择开始扫描
    8. 如果正确扫描 (图 4), 请在步骤3.2 中进行分析。
      注意: 扫描应捕捉关节的对准, 使股骨近端的中线在一平面上。中线应从股骨头中心到大转子的正下方。

3. 分析考试

  1. 分析 AP 腰椎扫描
    1. 扫描后, 将出现一个退出考试提示框。选择分析扫描
      注意: 软件将每个椎骨分成各自的区域, 以便在正确扫描时评估单个元素和总 BMD, 如图 5所示。
    2. 扫描分析窗口中选择结果。选择椎线, 如果椎骨没有适当的分离, 为小的调整或直接重新定位椎骨的扫描。
    3. 在执行少年 bmd 扫描时, 获得年龄匹配和填充特定的 bmd 参考措施, 以计算z分数。
    4. 收集结果图以显示个体相对于参考种群的可视性。
      注意:图 6显示了31岁女性的 AP 腰椎的扫描结果。
  2. 分析臀部扫描。
    1. 扫描后, 将出现一个退出考试提示框。选择分析扫描
      注意: 如果正确扫描, 软件将自动捕获股骨颈、病房的三角形和转子区域, 如图 7所示。
    2. 选择骨骼图工具, 以添加或删除不属于股骨颈和转子地区的区域时, 由于轻微错位的软件不准确阅读。通过选择颈部工具并重新定位中线, 使中线在扫描时直接调整。
    3. 如果这些小的调整不允许在图 7中显示正确的对齐方式, 请重新定位和重新扫描。
    4. 扫描分析窗口中选择结果。对成人股骨颈、转子区和股骨粗隆间区的参考数据进行比较。
    5. 比较结果与适当年龄和人口匹配的参考时, 评估青少年。
    6. 对成年人使用t评分, 因为这是最合适的差异性评估病理条件。
      注意:图 8显示了31岁女性左髋关节分析的理想扫描结果。

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Representative Results

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这里提出的方法是常用的在活的患者和考虑它的新颖性对已故的个体应该注意。图 6图 8分别显示 AP 腰椎和左髋关节扫描的结果。在这些扫描评估的个人是一个已故的白人, 女性, 31 岁, 被关押在北卡罗莱纳州立大学法医分析实验室。该个体的总 BMD 评分为0.944 克/cm2 , 具有相应的t评分 (-0.9), 用于祖先和性别匹配的参考群体。根据 WHO 的分类, 她的 bmd 评分是临床正常的, 而不是低于-2 t评分, 表明 bmd 与骨质疏松/增加骨折危险8,83一致。结果表明, 三例法医病例中, 使用 BMD 评分评估不同的病因在每一个单独的一套遗骸。拟议的方法尚未在骨骼遗骸中进行系统评估, 但与其他方法结合可以帮助调查人员评估。案例研究 1说明了它在成人中的使用, 即死、纵裂在长骨中是明显的。骨密度评分被用来评估这种开裂是否是由于在生命或死后的过程中, 颜色变化比较不适用的骨折风险。案例研究 2说明在怀疑长期虐待和忽视时, 它在青少年遗骸中的使用情况。案例研究 3说明了该方法在怀疑致命饥饿时对婴儿死亡的使用情况。

案例研究 1中, 这个人是一个40岁的男性, 他展示了一种罕见的骨折系列, 包括股骨前表面和胫骨的纵裂, 这些骨折完全穿透了每个骨骼中心的皮质骨 (图 9A9B)。纵裂也与横断平分胫骨前部的中段和稍远端的骨折有关。由于没有愈合的迹象, 但没有区别的着色, 传统的骨折时间方法, 以区分周围和死后是没有结论的。此外, 有病理变化, 已观察到的糖尿病患者, 包括可见的小梁骨的损失, 可以观察到在个人的照片 (图 9A)。为了评估在下肢骨骼中出现的急性骨折是骨折脆性的结果, 还是更简单地说, 是自然干燥过程中的一个死后工件80, 获得了左髋关节的 DXA 扫描 (图 10)。左髋关节的评估, 因为纵向骨折观察在股骨和胫骨和腰椎是不完整的。这里的方法是确定 BMD 是否足够低, 正常负重活动可能导致骨折观察。总骨密度是1.299 克/cm2与相应的t-评分1.8表明骨不足不是造成的纵向骨折。此外, 死后纵裂产生的骨折线沿骨的纹理运行, 并可以产生裂缝的垂直角度从另一个84

案例研究 2中,图 11提供了一个13岁的女性从一个秘密坟墓中恢复过来的结果, 其中有一个疑似长期虐待的历史。许多前骨折是明显的和模式是一致的虐待儿童85。目前评估青少年营养不良的标准包括将长骨长度与参考样本进行比较。这个个体的幼肢长度分别为左股骨和胫骨的355 mm300 mm 。这些长度与9年前的平均长度 (350 mm280 mm ) 的大小匹配最紧密, 分别为股骨和胫骨。这与此单个8687的明显增长赤字一致。在股骨和胫骨长度的39方程式被用来估计死者的少年身高。估计身高为53.3 英寸 (136.2 厘米) (95% CI: 51.1-55.5 英寸)。这是比较的 CDC 2000 增长曲线的女孩年龄 2-2041。如图 12所示, 被继承人位于身高年龄的 3rd百分点以下, 这意味着延迟生长远远低于大多数美国13岁的女性。 bmd 评估, 以提供进一步了解营养不良的程度, 因为骨密度下降和营养不良是建立良好的关系25,35,36。腰椎被选择为其完整性和更大的组成小梁骨。AP 腰椎的总骨密度是在0.660 克/cm2 中以z评分-2.2从制造商的数据库中测量的。制造商的数据库是一个年龄和性别匹配的样本, 其中包含1948个人年龄3-20 岁88。 此z评分与按时间顺序排列的低 BMD相一致, 提供了与慢性营养不良相关的进一步证据 (图 13)。

案例研究 3中,图 14显示了一个14月大的婴儿的腰椎骨密度的结果, 并怀疑其死因。遗体仍处于早期的分解阶段, 因此骨骺的表达不受关注, 重量为6.1 公斤 (13.4 磅)。为了比较起见, 戈麦斯和同事和路分类系统被用来估计营养不良的参考身高和年龄测量。跟随戈麦斯和同事的89等式:

年龄 = (患者体重)/(同一年龄的正常儿童体重) * 100

在同一年龄的正常儿童的体重取自参考人口。婴儿在这种情况下测量的年龄为38% 体重的参考样本从戈麦斯和同事89, 这相当于 III 级 (严重营养不良)。路90分类系统将38% 视为严重浪费, 但没有发育障碍, 因为高度在正常范围内。总 bmd 测量在0.190 克/cm2 , 而年龄匹配的参考组有一个平均总 bmd 的腰椎脊柱的0.399 +/-0.040 克/厘米2 45。将z分数计算为:

z-分数 = (测量 bmd-年龄匹配的平均 bmd)/人口 SD)

并且是-5.225与年龄匹配的意味从1年老参考人口40婴儿。参考数据是由盲文和同事91的纵向研究产生的, 在文献中已经验证了 DXA 脊柱 BMD 测量的49,92。此外, 加仑和同事的一项研究表明, 观察到的婴儿 bmd 低于 3rd的12月龄年龄的脊柱 bmd 的百分比92。任何低于-2 的分数被认为是低 BMD 的年龄, 将婴儿置于正常人群的0.1 百分位 (图 13)。为比较, 婴儿的体重 (6.1 公斤) 被绘制在 CDC 2000 生长曲线图为年龄 0-341的男性。如图 15所示, 婴儿的体重低于3的rd百分位数, 这与 DXA z在正常个体低端的-2下的得分很一致。

Figure 1
图 1: 腰椎段的方向和位置, L1-L4 扫描:(A) 显示定向向下的棘突扫描的正确方向 (对应于步骤 2.2.3);(B) 扫描激光线平分脊椎动物的正确位置, 没有脊椎动物和黑点之间的接触代表十字准线 (对应于步骤 2.2.4)。箭头指示扫描仪头的方向。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 2
图 2: 成功的 AP 腰椎扫描是分析的理想选择.对应于步骤2.2.7。

Figure 3
图 3: 髋关节 (髋部和股骨) 的位置, 以重建 acetabulo-股骨关节.(A) 表明髋臼和股骨头的扫描与股骨头的髋关节对齐, 与扫描表平行的同一平面上的大转子 (步 2.3.3) 和黑点表明十字线的位置正确放置 (步骤 2.3.5)。(B) 说明股骨内侧旋转的程度, 适于扫描 (步骤 2.3.4)。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 4
图 4: 成功的左髋关节扫描是分析的理想选择.请注意, 在股骨颈以下不延长 os 髋部。确保关节位置没有髂节低于股骨颈 (步 2.3.8)。

Figure 5
图 5: 一个成功的 AP 腰椎扫描的例子.L1-L4 指示在每个椎体之间正确放置脊椎 (步 3.1.1)。

Figure 6
图 6: 来自 AP 腰椎分析的 BMD 结果(步骤 3.1.4)。这里的结果是从一个已故的白种女性, 31 岁, 64 英寸高。报告已匿名发布。(A) 显示经软件放置的脊椎经正确扫描的腰椎图像;(B) 扫描结果列出个别椎骨和总 BMD 分数以及tz评分。使用 WHO 参考数据库获得了tz分数;(C) bmd 与年龄曲线图代表个人的 bmd 评分 (跨孵化圈) 属于 WHO 数据库中成年女性的平均范围。83较深的蓝色底纹表示可接受的范围在平均值之上, 而较浅的蓝色底纹表示在平均值以下可接受的范围, 或者在正态分布曲线上的平均值附近的钟形曲线的两个尾部。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 7
图 7: 屏幕显示了一个成功的髋部扫描的例子, 股骨中线平分股骨头, 只是转子区域的下等.股骨颈盒应在一个角度, 以捕捉完整的股骨颈角 (步骤 3.2.2)。

Figure 8
图 8: 左髋关节分析结果的 BMD(步骤 3.2.5)。这里的结果是从一个已故的白种女性, 31 岁, 64 英寸高。报告已匿名发布。(A) 提出正确扫描左髋关节的图像, 准确放置在没有附加骨的髋部;(B) 扫描结果列出颈部, 转子区 (Troch), 股骨粗隆间区 (国际米兰), 和总 BMD 得分, 以及tz评分的个人。tz分数是通过 WHO 参考数据库获得的。此个体被归类为骨质, 使用 WHO 引用83来增加骨折风险;(C) bmd 与年龄曲线图代表个人的 bmd 分数 (十字孵化圈) 属于可接受的范围, 尽管在卫生组织数据库中成年女性高峰期的低端。较深的蓝色阴影表示可接受的范围在平均值之上, 而较浅的蓝色阴影表示在平均值以下可接受的范围, 或者在正态分布曲线中的平均值附近的两个钟形曲线的尾部。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 9
图 9: x 射线照相案例研究 1.(a) 显示右侧股骨的纵向骨折和 (B) 右侧胫骨的横向应力性骨折。也注意到股骨近端的显影质量降低。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 10
图 10: BMD 结果案例研究 1. 这里的结果是从一个已故的白人男性, 40 岁, 约72英寸高。报告已匿名发布。(A) 提出左髋关节扫描图像;(B) 扫描结果显示颈部, 转子区 (Troch), 股骨粗隆间区 (国际米兰), 和总 BMD 评分, 以及tz评分的案例研究 1tz分数是通过 WHO 参考数据库获得的。83此个人被归类为正常使用世界卫生组织的参考;(C) bmd 与年龄曲线图代表个人的 bmd 分数 (十字孵化圈) 属于 WHO 数据库中成年男性的可接受范围。较深的蓝色阴影表示可接受的范围在平均值之上, 而较浅的蓝色阴影表示在平均值以下可接受的范围, 或者在正态分布曲线中的平均值附近的两个钟形曲线的尾部。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 11
图 11:案例研究 2的 BMD 结果.这里的结果是从一个已故的白种女性, 13 岁, 约53英寸高。报告已匿名发布。(A) 扫描 AP 腰椎的病例研究2 用软件放置的椎线隔开;(B) 扫描结果显示个别椎骨和总 BMD 分数以及z评分。Z分数仅在青少年案例中显示, 因为它们是使用 WHO 参考数据库获得的, 用于年龄和性别匹配的个人;(C) bmd 与年龄曲线图代表的是, 在制造商的数据库中, 个人的 bmd 分数 (十字舱口圈) 低于范围 (z-分数 =-2.2) 的13岁白人女性。88较深的蓝色底纹表示可接受的范围在平均值之上, 而较浅的蓝色底纹表示在平均值以下可接受的范围, 或者在正态分布曲线上的平均值附近的钟形曲线的两个尾部。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 12
图 12: 生长图说明13岁女性被继承人的延迟成熟.41黑点代表平均估计身高, 黑线代表身高方程式的95% 置信区间。个人位于 CI 的整个范围内的 3rd百分点以下。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 13
图 13: 案例研究的分配3婴儿z-相对于正常总体分布的分数.所有值低于红色中心框的正常人口的措施被认为是表明低 BMD 的年龄。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 14
图 14: BMD 结果案例研究 3. 这里的结果是从一个已故的男婴, 14 月的年龄。报告已匿名发布。(A) 对 AP 腰椎进行扫描, 以进行病例研究3 分离的椎体骨骺和周围脊柱过程的骨图;(B) 扫描结果显示个别椎骨和总 BMD 评分。该软件所使用的制造商数据库没有任何年龄小于三岁的婴儿的性别匹配信息。来自盲文和同事的引用91用于计算z分数。

Figure 15
图 15: 增长图表说明了14月大的婴儿的严重浪费.41黑点代表婴儿的6.1 千克 (13.4 磅) 重。婴儿远远低于 3rd百分位体重的年龄。请单击此处查看此图的较大版本.

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Discussion

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本文的研究结果说明了 BMD 测量方法在法医学中的适用性。如图 6图 8所示, 活体个体对临床 BMD 扫描的扫描位置是可重现的骨骼遗骸, 但必须注意确保正确定位。这是特别关键的髋关节检查, 确定股骨颈中线需要正确的角度股骨和高估 BMD 可能发生, 如果髂节没有正确定位内侧 acetabulo 股关节.对于在案例研究 1中讨论的成年男性, BMD 指标可以为个案提供有关可能的病理条件的附加信息。如果没有 BMD 的测量, 纵向骨折可能与骨功能不全一致。这也表明, BMD 评估可以优于 X 射线的识别可能的骨折病因。

案例研究 23提供了一些实例, 其中 BMD 指标是建立严重营养不良的组成部分, 支持更普遍使用的方法。严重饥饿的少年案件很难识别和起诉, 特别是在分解的高级阶段恢复的时候31,37,38。在疑似致命饥饿时增加 DXA 扫描协议可以为发现提供进一步的支持。在这两个少年个案研究中, DXA 扫描与标准方法结合使用, 将这些人与活着的儿童进行比较。事实上, 在这两种情况下, DXA 的结果都与标准方法结果一致, 说明其在严重饥饿或疏忽的法医案件中的用处。总的来说, 在这里讨论的三案例都得到了 DXA 分析的支持, 其中包括或排除了对每个案例的某些推论。但是, 在法证环境中应用此方法的时间是有限制的。例如, 研究表明, 青少年骨量与骨面积之间的关系在生长阶段12,92之间有所不同。确保使用适当的方法和规范数据 (i. e, 与年龄匹配的规范性数据) 势在必行。在评估婴儿时, 应将与其他方法 (如肢体段的测量) 相比较, 纳入从业者的评估25,33

这种方法的主要限制之一是考虑埋藏 (, 死亡后的骨骼组成的成岩变化)。这关系到骨骼元素存活的估计。一般而言, 在生活中具有较高 BMD 值的骨骼元素将更容易地保存727, 但这并不排除骨骼矿物随时间而改变的可能性。因此, 虽然 bmd 可以被用来评估一般的生存水平, 它不应该被解释为活 bmd bioarchaeologically 死亡。这是因为如果残留物被 diagenetically 改变了, 如果矿物交换或分解发生了55, BMC 将不会准确地反映生命中的 BMD。例如, 罗斯和华雷斯85提出了一个案例, 怀疑可能是由于致命的饥饿造成了杀婴。然而, 选择传统方法是因为遗骸的碎建议广泛的埋藏改变, 因为遗骸的被埋没了大约四年在棚子之下在发现之前85。因此, 如前所述, 埋藏的改变并不能准确地反映婴儿在死亡时的 BMD。最后, 这种方法可以为其他营养不良或代谢性骨病的指标提供支持, 但是, 在解释骨骼遗骸的 DXA 结果之前, 应评估遗体的状况。

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Disclosures

作者声明没有竞争的金融利益。

Acknowledgments

作者想对编辑评论者以及两位匿名评论者表示感谢。他们的建议和批评是有效的, 非常赞赏和大大改进了原稿。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
QDR Discovery 4500W system Hologic Discovery W All inclusive DXA whole body scanner that includes APEX software for visualization and analysis of scans. Incorporates FRAX reference data developed by WHO to provide both t- and z- scores.
APEX 3.2 Hologic APEX Software used by the DXA PC connected to the bone desitometer (QDR Discovery 4500W system) to acquire the BMD data and analyze results.

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扫描骨骼遗骸的骨骼矿物密度在法医学背景下
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Hale, A. R., Ross, A. H. Scanning Skeletal Remains for Bone Mineral Density in Forensic Contexts. J. Vis. Exp. (131), e56713, doi:10.3791/56713 (2018).More

Hale, A. R., Ross, A. H. Scanning Skeletal Remains for Bone Mineral Density in Forensic Contexts. J. Vis. Exp. (131), e56713, doi:10.3791/56713 (2018).

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