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Medicine

Resti scheletrici di scansione per la densità minerale ossea in contesti forensi

doi: 10.3791/56713 Published: January 29, 2018

Summary

Densità minerale ossea (BMD) è un fattore importante nell'assunzione nutrizionale di comprensione. Per resti scheletrici umani, è una metrica utile per valutare la qualità della vita sia i giovani e gli adulti, specialmente nei casi mortali di inedia e di abbandono. Questo documento fornisce linee guida per la scansione di resti scheletrici umani per scopi forensi.

Abstract

Lo scopo di questa carta è quello di introdurre un metodo promettente, romanzo per aiutare nella valutazione della qualità dell'osso nel scientificamente rilevanti resti scheletrici. BMD è una componente importante dello stato nutrizionale di osso e di resti scheletrici di giovani e adulti, e può fornire informazioni sulla qualità dell'osso. Per gli adulti rimane, può fornire informazioni su condizioni patologiche o quando potrebbe essersi verificato l'insufficienza dell'osso. Nei giovani, fornisce una metrica utile per chiarire i casi di fame fatale o di abbandono, che sono generalmente difficili da identificare. Questo documento fornisce un protocollo per l'orientamento anatomico e l'analisi dei resti scheletrici per la scansione via dual-energy x-ray absorptiometry (DXA). Tre studi di casi sono presentati per illustrare quando scansioni DXA possono essere informative al medico di medicina forense. Il primo studio di caso presenta un individuo con le fratture longitudinali osservate nel peso ossa e DXA viene utilizzato per valutare l'insufficienza dell'osso. BMD è risultata normale, suggerendo un'altra eziologia per il modello di frattura presente. Il secondo caso di studio impiegato DXA per indagare su presunta malnutrizione cronica. I risultati BMD sono coerenti con i risultati dalla lunghezza delle ossa lunghe e suggeriscono che il giovanile aveva sofferto di malnutrizione cronica. Lo studio di caso finale viene fornito un esempio sospetto fame fatale in un infante di quattordici mesi, che supporta i risultati di analisi di fame fatale. Scansioni DXA ha mostrato la densità minerale dell'osso basso per l'età cronologica ed è suffragata da valutazioni tradizionali della salute infantile. Tuttavia, quando si tratta di resti scheletrici tafonomica alterazioni dovrebbero essere considerate prima di applicare questo metodo.

Introduction

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L'obiettivo dell'analisi antropologiche forense si basa sulla comprensione del praticante dell'osso come un complesso tessuto con più unità e variazione. Osso è un tessuto composito, gerarchico con componenti organici e inorganici, organizzati in una matrice di collagene e gassate apatite1,2,3,4. Il componente inorganico o minerale dell'osso è organizzati in una struttura nanocristallino per fornire rigidità e framework per la parte organica1,2,5. L'aspetto minerale comprende circa il 65% dell'osso di peso e la sua ' massa è influenzato da due fattori genetici ed ambientali1,2,4,6. Perché minerale ossea occupa uno spazio tridimensionale, può essere misurata come densità minerale ossea (BMD), o una funzione della massa e il volume occupato7. La densità di massa del minerale dell'osso varia con l'età dalla nascita in età adulta8,9,10,11,12 ed è stata usata estesamente nelle regolazioni cliniche come un indicatore di osteoporosi e di frattura rischio4,13,14,15,16,17,18. Raggi x di doppio-energia absorptiometry (DXA) è stato uno strumento molto diffuso per la valutazione di salute dell'osso sin dalla sua introduzione nel 1987, in particolare le scansioni eseguite della colonna vertebrale lombare e dell'anca regioni11,13,19 . Convalida delle scansioni DXA è stato indicato come il gold standard quando studia i cambiamenti nel BMD13,19,20,21,22,23. Successivamente, l'organizzazione mondiale della sanità (OMS) ha creato standard normativi tra cui t- e z-Punteggio definizioni per adulta lombare della colonna vertebrale (L1-L4) e fianchi come queste sono le regioni facilmente catturate volumetricamente11 ,13,19,24.

La crescente dipendenza antropologia forense in attività operative medicolegali ha incoraggiato la ricerca di nuove tecniche per valutare meglio i resti scheletrici in una varietà di circostanze. Tra queste tecniche potenziale è l'applicazione di scansioni DXA per valutare BMD come indicatore della qualità dell'osso nei casi che coinvolgono fatal fame e l'abbandono in juveniles25,26, identificazione delle malattie metaboliche dell'osso, e stimare la capacità di sopravvivenza degli elementi scheletrici in ricerca tafonomica7,27.

Nel rapporto di maltrattamento dei bambino 2015 US Department di Health and Human Services, 75,3% dei casi di abuso di bambino segnalati erano qualche forma di abbandono con ~ 1.670 decessi risultanti dalla fame fatale e negligenza in 49 stati28. Le vittime più giovanile di abbandono non riescono a mostrare segni di abuso fisico esterno, ma guasto--prospera è visto in tutti i casi29,30. Guasto--prospera è definita come l'assunzione di nutrizione insufficiente per sostenere la crescita e lo sviluppo. Questi possono avere diversi fattori, uno dei quali è negligenza derivanti dalla privazione nutrizionale25,31 (Vedi Ross e Abele32 per una recensione più completa). L'inedia deliberata che provoca la morte di un bambino o un neonato è molto più raro e considerato come la forma più estrema di maltrattamento25,33,34. Queste carenze nutrizionali hanno un effetto significativo sulla crescita ossea, crescita particolarmente longitudinale nei bambini come immediata conseguenza di malnutrizione35. Mineralizzazione e crescita scheletrica dipendono principalmente vitamina D e calcio, e il loro completamento è stato collegato a una maggiore BMD25,35,36.

È estremamente difficile identificare o perseguire questi casi segue anche un analisi completa31,37,38 e particolare attenzione ai metodi impiegati deve essere utilizzato. Così, in caso di sospetto fatal fame o malnutrizione, è necessario un approccio multidisciplinare in particolare in caso resti in stati avanzati di decomposizione26. Quando sono coinvolte resti scheletrici, densitometria ossea è uno strumento utile in combinazione con altri indicatori scheletrici quali sviluppo dentale, misurazione della pars basilaris del cranio e delle ossa lunghe lunghezze26. Senza usando gli indicatori scheletrici sopra indicati per i bambini e i giovani, non sarebbe possibile discernere se BMD basso è il risultato di un disordine metabolico inerente, malnutrizione o processi tafonomici. Un'altra preoccupazione è la stima della dimensione corporea (peso e statura) nei resti scheletrici infantili o giovanili. Normativi più insiemi di dati richiedono informazioni su altezza e peso per scopi di confronto come crescita ossea nei bambini è di dimensioni e l'età dipendente12. Quando i resti in fase di valutazione sono non identificati, dovrebbero essere impiegati metodi di stima. Per gli infanti sotto uno, DXA normativo dati sono solo pari età. In minori di 1 anni, Ruff39 o Cowgill40 sono raccomandati per stimare la dimensione corporea nei resti scheletrici come sono basati sul campione, Denver crescita Studio incluso età 1-1739,40. Quando età e dimensione corporea sono stimati, variare gli intervalli di confidenza e confronto tra la media per il Center for Disease Control (CDC) prodotto crescita curve41 dovrebbe essere incluso nel report, nonché l'intervallo di confidenza per la dimensione corporea stimata. È importante notare che nella maggior parte dei casi, informazioni riguardanti ascendenza e sesso non possono essere determinati da resti scheletrici giovanili prima della pubertà, che è particolarmente importante per gli adolescenti, ascendenza e sesso sono conosciuti per avere un impatto significativo BMD in adulti. In queste circostanze, il metodo DXA potrebbe non essere applicabile. In casi identificati, informazione biologica per quanto riguarda l'ascendenza, il sesso e dimensioni del corpo, dovrebbero essere ottenute prima dell'analisi.

Densitometria ossea in pediatria è aumentata con lo sviluppo di dati normativi42,43 con DXA essendo la tecnica più ampiamente disponibile44. Bambini malnutriti mostrano livelli significativamente più bassi nel BMD rispetto ai bambini sani con mineralizzazione correlati con la severità di malnutrizione45. DXA scansioni della colonna vertebrale lombare e fianchi sono le zone più adatte per valutare per i giovani secondo l'American College of Radiology46. Riproducibilità è stato indicato per la colonna vertebrale, anca intera e tutto il corpo in bambini durante tutto il periodo di crescita47. Tuttavia, la colonna lombare è comodo come è composto principalmente da osso trabecolare, che è più sensibile ai cambiamenti metabolici durante la crescita ed è stato trovato per essere più preciso di intera anca valutazioni25,47, 48. DXA utilizzando scansioni è comune nella valutazione pediatrica. Tuttavia, poiché DXA è bidimensionale, non acquisisce volume effettivo e produce una BMD basata sull'osso zona13. Nei bambini, si tratta di una distinzione importante come corpo e osso dimensioni variano all'interno e tra i gruppi di età in bambini di12. Dati più normativi disponibili sono per il confronto con le misure di DXA, ma si deve esercitare cautela per scegliere una popolazione di riferimento appropriato (Vedi Binkovitz e Henwood13 per un elenco dei database normativi DXA comunemente utilizzati).

Dopo la scansione, una z-punteggio viene calcolato usando un campione di riferimento specifico di pari età e popolazione. Z-punteggi sono più appropriati per i giovani dal t-punteggi confrontare la BMD misurato a un giovane adulto campione12. Un z-punteggio compreso tra 1:58 indica BMD normale per l'età cronologica, mentre qualsiasi punteggio inferiore -2 indica bassa BMD per età cronologica49. Il 1:58 gamma per il t- e z-Punteggio rappresenta fino a due deviazioni standard dalla media. Chiaramente, se un punteggio di BMD misurato all'interno di due deviazioni standard sopra o sotto la media della popolazione di riferimento, sono considerati clinicamente normale.

L'affidamento su variazione morfologica per l'antropologo forense viene da molte fonti. Uno dei quali è la variazione di scheletrica che deriva dai processi di malattia, tra cui metabolismo osseo disordini50. La capacità di identificare specifici disturbi in resti scheletrici ha un duplice vantaggio: 1) l'aggiunta di informazioni per il biologico profilo che lo rende più robusto e 2) identificare se fratture patologica sono o il risultato del trauma inflitto. Ci sono una varietà di metabolismo osseo disordini51,52,53, ma le più rilevanti per le misure BMD di contemporanei resti è l'osteoporosi. L'osteoporosi si sviluppa quando il tasso di perdita dell'osso trabecolare è maggiore del tasso di perdita di osso corticale con una perdita netta di osso densità53,54,55. Perdita di osso trabecolare è correlata ad un aumentato rischio di frattura, specialmente nelle ossa che hanno maggiore osso trabecular contenuti (ad es., coxa os)4,55.

Numerosi studi su osteoporosi e densità minerale ossea nei resti scheletrici sono stati condotti su assemblaggi archeologici utilizzando sia DXA56,57,58,59 e altri metodi60 , 61 , 62. Tuttavia, nel valutare l'osteoporosi nello scheletro adulto da contesti archeologici, praticanti ignorare che la diagnosi di osteoporosi clinicamente richiede la media di un campione di riferimento più giovane contemporaneo con gli individui fase di valutazione55,63,64. Questo non è un problema in contesti di antropologia forense, poiché gli individui sono età - e sesso-abbinato a popolazioni moderne con campioni di riferimento sviluppati per l'anca e la colonna lombare, anche se cambiamenti nel BMD attraverso diagenesi dovrebbero essere considerati per resti di forensi. Tuttavia, tafonomia è il probabile fattore che interessa la capacità di ottenere misure BMD legittime da campioni archeologici. Questa è una considerazione in contesti forensi pure, dove i resti recupero da condizioni di sepoltura con gli intervalli post mortem potenziali di là di pochi mesi. Mentre ancora di interesse forense, dubbio sufficiente potrebbe essere generato per qualsiasi BMD punteggi ottenuti dai resti trovati in queste circostanze.

L'osteoporosi è clinicamente valutato usando t-punteggi delle misure BMD che derivano da misure BMD degli individui nella spina dorsale lombare o dell'anca relativo ad un giovane adulto di riferimento utilizzando DXA65,66,67 ,68. Questo campione di riferimento può essere impiegata per identificare la presenza di osteoporosi nello scheletro. In contesti forensi, questo è utile per due motivi: 1) differenziando tra fratture legate al trauma inflitto abuso negli anziani e quelli da fragilità aumentata dell'osso in individui osteoporotiche69e 2) come un possibile personal funzionalità di identificazione50.

Densità ossea è stato a lungo considerata un indicatore che riflette l'attività e la nutrizione di un animale70,71. Più recentemente è stato notato che la densità ossea, come una proprietà intrinseca dell'osso, influisce sulla sua capacità di sopravvivenza durante processi tafonomici7.  Una conseguenza di decomposizione è la capacità di sopravvivenza differenziale degli elementi scheletrici (cioè, unità discrete, anatomicamente completa dello scheletro) e la densità ossea può essere utilizzata come un predittore di sopravvivenza, o osso forza7, 70 , 71 , 72 , 73 , 74 , 75. questo è importante in contesti forensi, nonché archeologico e paleontologici ambienti in quanto esso influisce sulla capacità dei praticanti di adeguatamente utilizzano metodi per stimare un profilo biologico (o età, sesso, statura e ascendenza) se solo determinati elementi scheletrici sono rappresentati.

Densità di massa (densità ossea con spazio dei pori incluso nella misurazione) è la misura appropriata in questo caso, considerando che è proprio la struttura porosa dell'osso che influenza la sua suscettibilità a processi tafonomici7. Molti metodi di valutazione della densità ossea sono stati impiegati tra cui raggio singolo fotone densitometria27,75, tomografia computata76,77,78, photodensitometry72 ,79e DXA80,81,82. Scansioni DXA possono essere preferibile ad altri metodi come è relativamente poco costoso, scansioni di tutto il corpo possono essere eseguite e singoli elementi scheletrici possono essere valutati separatamente o insieme durante l'analisi. Con BMD scansioni prima e dopo gli studi tafonomici ricerca fornisce utili informazioni sulla capacità di sopravvivenza dell'osso dovuti a diversi fattori e ambienti tafonomica82.

Questa carta descrive un protocollo per ottenere scansioni DXA di resti scheletrici. Il metodo utilizza il posizionamento comune, clinica degli individui durante l'esecuzione di lombare della colonna vertebrale e dell'anca scansioni. Questo consente di confrontare i resti scheletrici con gli opportuni standard normativi. Il protocollo descritto è applicabile ai resti sia giovani che adulti con limitazioni descritte più avanti.

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Protocol

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Il protocollo qui aderisce alle linee guida di etica di North Carolina State University per la ricerca umana.

1. macchina preparazione

Nota: Il seguente protocollo può essere ampiamente applicato a qualsiasi corpo intero, clinica DXA e BMD scanner.

  1. Eseguire la calibrazione una volta al giorno prima della scansione di qualsiasi individuo, per assicurare il controllo di qualità. Dopo calibrazione richieste vengono visualizzate all'avvio del software dei sistemi, analizzare un fantasma lombare della colonna vertebrale di densità nota per garantire la corretta lettura dello scanner BMD.
  2. Se lo scanner viene utilizzato non dispone di una funzionalità di controllo di qualità nel software, è possibile confrontare i risultati lombare della colonna vertebrale con quelli registrati sul fantasma di spina dorsale per garantire le misure corrette.
    Nota: Il fantasma della colonna vertebrale, devono essere messi al centro della tabella di scansione e lombare della colonna vertebrale deve essere selezionata per il controllo qualità.
  3. Di effettuare prove supplementari (ad es., uniformità radiografica) come necessario. Eseguire radiografica uniformità massimo ogni dieci scansioni per garantire che l'intera superficie di scansione viene rilevata dallo scanner.
  4. Se lo scanner viene utilizzato non dispone di un'uniformità radiografica test nel menu di controllo di qualità, selezionare scansione di tutto il corpo affinché che lo scanner in grado di leggere l'intera superficie di scansione.
    Nota: Sempre centro l'esame tavolo a seguito di controllo di qualità e prima di eseguire gli esami.

2. esecuzione di esame

  1. Creare profili dei pazienti
    1. Creare nuovi profili pazienti per ogni nuovo individuo scansionato per mantenere la catena di custodia e per garantire scansioni sono correttamente associati a singoli resti. Se l'individuo sottoposto a scansione viene identificato, passare al punto 2.1.2. Se l'individuo è identificato, stabilire il profilo biologico prima della scansione per impiegare i più accurati riferimenti al database.
    2. Consente di inserire informazioni demografiche del profilo paziente tra cui statura stimato se sconosciuto. Assicurarsi di selezionare l'equazione più appropriata per i resti indagato.
    3. Selezionare il tipo di analisi. Per la procedura 2.2, selezionare colonna lombare antero-posteriore (AP). Per passo 2.3, seleziona sinistra o destra dell'anca scansioni.
  2. Scansione di AP lombare della colonna vertebrale
    Nota: È necessario uno a quattro vertebre lombari (L).
    1. Selezionare Esegui esame | scegliere paziente | Selezionare il tipo di scansione | Colonna vertebrale lombare AP | Prossimo. Selezionare un contenitore aperto grande almeno quanto il segmento articolato di L1-L4.
      Nota: Quello utilizzato in questo studio è 48,26 L X D 26.85W X 8,89 cm (19 in. L 10,57 X in. W X 3.5 in. D).
    2. Riempire il fondo del contenitore con riso come proxy dei tessuti molli.
      Nota: Qualsiasi tipo di riso può funzionare come proxy dei tessuti molli.
    3. L1-L4 posto nella posizione anatomica (processi spinous deve essere orientati verso il basso) il riso con circa 0,7 cm (0,28 pollici) tra ogni corpo vertebrale come mostrato in Figura 1A. Assicurare che i fatti di articolari superiori ed inferiori sono articolati, ma i corpi vertebrali non sono in contatto tra loro.
    4. Centro tavolo da ripresa e mettere il recipiente con L1 è orientato verso la parte superiore (testa) della tabella di scansione e L4 viene inserito 1 cm superiore al mirino che si intersecano. La linea laser verticale dovrebbe essere che attraversano i corpi vertebrati di tutte le quattro vertebre (Figura 1B).
    5. Coprire l'osso esposto con riso.
    6. Selezionare Start Scan.
    7. Procedere all'analisi (punto 3.1), se analizzati correttamente (Figura 2). Ripetere la scansione, se non tutte le vertebre sono catturate.
  3. Scansioni dell'anca destra o sinistra
    Nota: Nella figura 3 è da un esame dell'anca sinistro, se eseguendo un esame all'anca destra, posizionamento viene eseguito il mirroring.
    1. Selezionare eseguire esame | scegliere paziente | Selezionare il tipo di scansione | Sinistra dell'anca (o anca di destra) | Prossimo. Selezionare un contenitore aperto almeno grande quanto la coxa os articolato e femore sottoposto a scansione.
      Nota: Quello utilizzato in questo studio è 88,5 L X D 41.5W X 13,9 cm (34,85 in. L X 16,35 in. W X 5,47 in. D).
    2. Riempire il fondo del contenitore con riso (qualsiasi tipo di riso funzionerà come proxy dei tessuti molli).
    3. Posizionare la coxa os con l'orifizio dell'acetabolo e obturator fronte lateralmente con l'osso pubico orientato medialmente. Posizionare la tuberosita ' ischiatica sotto la testa femorale come esso si articola con l'acetabolo (Figura 3A).
      Nota: Posizionamento della tuberosità ischiatica è più importante perché se si estende lateralmente sotto il collo femorale gonfierà le stime BMD.
    4. Posizionare il femore con la testa femorale nell'acetabolo e con il grande trocantere e testa femorale in linea parallela alla tabella di scansione (cioè., sullo stesso piano). Assicurarsi che l'asse femorale è ruotato medialmente con il condilo distale ruotato medialmente e leggermente superiore del condilo mediale (Figura 3B).
    5. Centro tavolo da ripresa, quindi spostare la posizione del braccio e della tabella di scansione fino a quando il mirino laser è orientato in modo che il centro è direttamente sopra l'area di fratture sottotrocanteriche del femore con la linea verticale che attraversano la metà superiore del pozzo femorale ( Figura 3A). Non spostare i resti una volta che essi sono stati posizionati. Spostare che la tabella garantisce che le ossa rimangono nella posizione anatomica corretta.
    6. Coprire la restante porzione visibile dell'articolazione femorale-acetabolari con riso.
    7. Selezionare Start Scan.
    8. Procedere all'analisi nel passaggio 3.2 se acquisite correttamente (Figura 4).
      Nota: Scansioni dovrebbero catturare l'allineamento del giunto tale che la linea mediana del femore prossimale è in un unico piano. La linea mediana dovrebbe trovarsi dal centro della testa del femore ad appena sotto il grande trocantere.

3. analizzare gli esami

  1. Analizzare la scansione AP lombare della colonna vertebrale
    1. Dopo la scansione, verrà visualizzata una finestra di prompt dei comandi di esame di maturità. Selezionare scansione di analizzare.
      Nota: Software separerà ogni vertebra nella propria regione per valutare i singoli elementi e BMD totale quando acquisite correttamente come mostrato nella Figura 5.
    2. Selezionare risultati nella finestra Scansione analisi . Se le vertebre non sono correttamente separate per piccoli aggiustamenti o riposizionare direttamente vertebre per ripetere la scansione, selezionare linee vertebrali.
    3. Ottenere entrambi pari età e misure di riferimento specifiche del BMD popolazione per calcolare un z -punteggio quando esecuzione giovanile BMD scansioni.
    4. Raccogliere il grafico dei risultati per la visualizzazione dell'individuo rispetto alla popolazione di riferimento.
      Nota: La figura 6 Mostra i risultati della scansione per AP lombare della colonna vertebrale di un 31-year-old donna.
  2. Analizzare la scansione dell'anca.
    1. Dopo la scansione, verrà visualizzata una finestra di prompt dei comandi di esame di maturità. Selezionare scansione di analizzare.
      Nota: Software automaticamente cattura del collo femorale, triangolo di Ward e zona trocanterica come illustrato nella Figura 7, se analizzati correttamente.
    2. Selezionare lo strumento mappa di osso per aggiungere o eliminare aree che non fanno parte del collo femorale e regione trocanterica quando non leggere esattamente dal software a causa di lievi malposizione. Effettuare regolazioni del midline direttamente su scansione selezionando lo strumento di collo e riposizionamento della linea mediana.
    3. Riposizionare e ripetere la scansione se questi piccoli aggiustamenti non consentono l'allineamento corretto illustrato nella Figura 7.
    4. Selezionare risultati nella finestra Scansione analisi . Confrontare con dati di riferimento per il collo femorale, regione trocanterica e della regione intertrocanterica nel software per gli adulti.
    5. Confrontare i risultati con i riferimenti appropriati con pari di età e popolazione nel valutare i giovani.
    6. Utilizzare il t-punteggio per gli adulti in quanto è la più appropriata valutare differenzialmente condizioni patologiche.
      Nota: La figura 8 Mostra i risultati di scansione ideale per l'analisi dell'anca sinistra di un 31-year-old donna.

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Representative Results

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La metodologia qui proposta è comunemente usata in pazienti viventi e considerazione della sua novità a persone decedute dovrebbe essere notata. Figura 6 e Figura 8 presentano i risultati di un AP lombare della colonna vertebrale e la scansione dell'anca sinistra, rispettivamente. L'individuo ha valutato in queste scansioni è un defunto bianco, donna, 31 anni di età che è ospitato presso il laboratorio analisi forense di North Carolina State University. Questo individuo aveva un punteggio totale di BMD di 0,944 g/cm2 con un corrispondente t-score (-0.9) per l'ascendenza e la popolazione di riferimento sesso-abbinati. Secondo la classificazione del WHO, il suo punteggio di BMD è clinicamente normale e non sotto il 2 t-punteggio che suggerisce una BMD coerente con osteoporosi/aumentato rischio8,83di frattura. I risultati presentati sono da tre casi legali dove BMD punteggi sono stati usati per valutare diverse eziologie in ogni singolo set di resti. La metodologia proposta non è stata valutata sistematicamente nei resti scheletrici, ma in combinazione con altri metodi possa aiutare l'investigatore durante la loro valutazione. Caso studio 1 illustra il suo uso negli adulti per cui perimortem, fessurazione longitudinale è evidente nelle ossa lunghe. Gol di BMD sono stati utilizzati per valutare se questa fessurazione era a causa del rischio di frattura durante i processi di vita o post mortem dove confronto del cambiamento di colore non era applicabile. Caso di studio 2 illustra suo uso nel giovanile rimane quando si sospetta l'abuso a lungo termine e abbandono. Caso di studio 3 illustra uso del metodo in morti infantili quando fame fatale è ritenuta sospetto.

In caso di studio 1, questo individuo era un maschio di 40 anni che esibisce una serie di frattura rara che comprende fratture longitudinali di entrambe le superfici anteriore del femore e della tibia che completamente ha penetrato l'osso corticale al centro di ogni osso ( Figura 9A e 9B). Le fratture longitudinali sono anche associate con fratture trasversali che attraversano la porzione anteriore della tibia del midshaft e leggermente distale. Come ci è nessun segno di guarigione, ma nessuna differenza nella colorazione, metodologie di temporizzazione tradizionale frattura distinguere peri - e post-mortem erano inconcludenti. Inoltre, ci sono cambiamenti patologici che sono stati osservati nella vita di pazienti di diabete compreso una visibile perdita di osso trabecolare che può essere osservato nelle radiografie dell'individuo (Figura 9A). Per valutare se le fratture acute presentano nel membro più basso ossa erano il risultato di fragilità frattura o, più semplicemente, un artefatto post mortem da naturale essiccazione processi80, una scansione DXA dell'anca di sinistra è stata ottenuta (Figura 10). L'anca di sinistra è valutata dal momento che le fratture longitudinali sono state osservate nei femori e le tibie e lombare della colonna vertebrale era incompleta. L'approccio qui era di accertare se la BMD era sufficientemente bassa che normali del peso-cuscinetto attività potrebbe causare le fratture osservate. BMD totale era 1,299 g/cm2 con un corrispondente t-Punteggio di 1.8 che indica l'insufficienza dell'osso non era la causa delle fratture longitudinali. Inoltre, post mortem fessurazione longitudinale produce linee di frattura che corrono lungo il grano dell'osso e possono produrre fratture perpendicolari angoli da uno altro84.

In caso di studio 2, Figura 11 fornisce i risultati per un 13-year-old, femmina recuperato da una tomba clandestina con una storia di sospetta di abuso a lungo termine. Numerose fratture ante mortem erano evidenti e patterning era costante con abuso di bambino85. Corrente standard per valutare la malnutrizione nei giovani includono confronto delle lunghezze delle ossa lunghe con un campione di riferimento. Le lunghezze degli arti giovanile per questo individuo erano 355 mm e 300 mm per il femore sinistro e la tibia, rispettivamente. Queste lunghezze sono abbinati a dimensioni più molto attentamente con lunghezze medie 9-year-old (350 mm e 280 mm per i femori e le tibie, rispettivamente). Ciò è coerente con un deficit di crescita pronunciata per questo singolo86,87. Equazione di39 di Ruff per lunghezze di femore e tibia fu usato per valutare la statura giovanile per il defunto. La statura stimata era 53,3 pollici (136,2 cm) (95% CI: 51,1-55.5 pollici). Questo è stato confrontato con le curve di crescita CDC 2000 per ragazze di età compresa tra i 2 e i 20 anni41. Come si vede nella Figura 12, il defunto si trova sotto il percentile 3rd per statura-per-età suggerendo in ritardo di crescita ben di sotto di maggior parte di noi femmine 13-year-old.  BMD è stato valutato per fornire ulteriore comprensione nel grado di malnutrizione, come l'associazione tra la perdita BMD e scarsa nutrizione è affermata25,35,36. La colonna lombare è stato scelto per la sua completezza e la composizione più ampia dell'osso trabecolare. Il totale BMD della colonna lombare AP è stato misurato a 0,660 g/cm2 con una z-Punteggio di -2.2 dal database del produttore. Database del produttore è un'età e sesso abbinato campione contenente 1.948 individui invecchiati 3-20 anni88.  Questa z-punteggio è coerenza con il BMD basso per l'età cronologica , fornente ulteriore prova coerenza con malnutrizione cronica (Figura 13).

In caso di studio 3, Figura 14 vengono visualizzati i risultati BMD della colonna lombare per un 14-mese-vecchio infante con ritenuto sospetto come la causa della morte di fame. I resti erano ancora in fase iniziale fresco di decomposizione quindi articolazione dei epiphyses non era una preoccupazione e peso 6,1 kg (13,4 lbs). A fini comparativi, sono stati impiegati i sistemi di classificazione Gomez e colleghi e Waterlow per stimare la malnutrizione da misure di altezza e l'età di riferimento. Seguendo l'equazione di89 Gomez e colleghi:

Per cento di riferimento peso per età = ((patient weight) / (peso del bambino normale della stessa età)) * 100

dove il peso del bambino normale della stessa età è preso da una popolazione di riferimento. L'infante in questo caso misurata a 38% peso per età del campione di riferimento da Gomez e colleghi89, che equivale al grado III (malnutrizione severa). Il sistema di classificazione di Waterlow90 posti 38% come grave spreco, ma senza arresto della crescita come altezza era all'interno della gamma normale. Il BMD totale è stato misurato a 0,190 g/cm2 , mentre il gruppo di riferimento di pari età ha una media totale BMD della colonna lombare di 0,399 + /-0,040 g/cm2 45. La z-punteggio è stato calcolato come:

z-Punteggio = ((BMD misurata - età abbinati significa BMD) / popolazione SD)

ed era -5.225 con la media di pari età di una popolazione di riferimento 1-anno-vecchio di 40 neonati. I dati di riferimento è stata prodotta da uno studio longitudinale di Braillon e colleghe91 che è stato convalidato nella letteratura per colonna vertebrale DXA BMD misure49,92. Inoltre, uno studio di Gallo e colleghi suggerisce l'infante BMD osservato è sotto il percentile 3rd della BMD della colonna vertebrale per età per bambini dai 12 - mese92. Qualsiasi punteggio inferiore a -2 è considerato basso BMD per età cronologica ponendo l'infante nel 0.1 percentile della popolazione normale (Figura 13). Per confronto, il peso del neonato (6,1 kg) era tracciato sul grafico di curva di crescita CDC 2000 per i maschi di età compresa tra 0-341. Come si vede nella Figura 15, l'infante cade bene sotto il percentile 3rd per peso-per-età, che è coerente con il DXA z -score ben di sotto di -2 per la fascia bassa di individui normali.

Figure 1
Figura 1: orientamento e posizionamento dei segmenti della colonna vertebrale lombare, L1-L4 per la scansione: (A) spettacoli giusto orientamento per la scansione con processi spinous orientati verso il basso (corrisponde al punto 2.2.3); (B) posizione corretta per la scansione con laser linea eliminammo organismi vertebrati e nessun contatto tra gli organismi vertebrati e puntino nero rappresenta il puntatore a croce (corrisponde al punto 2.2.4). Freccia indica la direzione alla testa dello scanner. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: scansione lombare della colonna vertebrale di successo AP ideale per analisi. Corrisponde al punto 2.2.7.

Figure 3
Figura 3: posizionamento dell'articolazione dell'anca (coxa os e femore) per ricreare giunto viti-femore. (A) indica l'allineamento del giunto dell'anca per la scansione con la testa femorale nella testa femorale e dell'acetabolo e grande trocantere sullo stesso piano parallelo alla tabella di scansione (punto 2.3.3) e il punto nero indica la posizione del puntatore a croce per tabella corretta posizionamento (punto 2.3.5). (B) illustra il grado di rotazione mediale del femore appropriato per la scansione (passo 2.3.4). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: successo a sinistra dell'anca scansione ideale per analisi. Si noti che la coxa os non si estende di sotto del collo femorale. Garantire il posizionamento del giunto non dispone la tuberosità iliaca inferiore al collo femorale (passo 2.3.8).

Figure 5
Figura 5: esempio di una riuscita scansione della colonna lombare AP. L1 - L4 indica il corretto posizionamento del vertebrale linee tra ogni vertebra (punto 3.1.1).

Figure 6
Figura 6: BMD deriva da un'analisi del rachide lombare AP (punto 3.1.4). I risultati presentati qui sono da una defunta femmina bianca, 31 anni di età e 64 pollici di altezza. Rapporto è stato rese anonime per la pubblicazione. (A) presenta l'immagine delle vertebre lombari correttamente digitalizzate separati da software posizionato linee vertebrali; (B) risultati di scansione elencando le singole vertebre e punteggi di BMD totale così come il t - e z -punteggi per l'individuo. Il t - e z -punteggi sono stato ottenuto utilizzando il database di riferimento WHO per le femmine bianche; Rappresenta il grafico (C) BMD vs età dove BMD dell'individuo Punteggio (cerchio di tratteggio incrociato) cade all'interno della gamma di media femmine adulte nel database WHO. 83 l'ombreggiatura blu più scuro rappresenta l'intervallo accettabile sopra la media e la più leggera ombreggiatura blu rappresenta l'intervallo accettabile sotto la media, o le due code della curva a campana intorno alla media in una curva di distribuzione normale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7: schermi un esempio di una scansione dell'anca successo con il midline femorale che attraversano la femorale testa a appena inferiore regione trocanterica. La casella del collo femorale dovrebbe essere ad un angolo per catturare l'angolo del collo femorale completa (punto 3.2.2).

Figure 8
Figura 8: BMD deriva da un'analisi dell'anca sinistra (punto 3.2.5). I risultati presentati qui sono da una defunta femmina bianca, 31 anni di età, 64 pollici di altezza. Rapporto è stato rese anonime per la pubblicazione. (A) presenta immagine correttamente digitalizzati anca sinistra con linea mediana accuratamente posizionata con nessun ulteriore massa ossea incluso da coxa os; (B) risultati di scansione inserzione il collo, regione trocanterica (Troch), della regione intertrocanterica (Inter) e punteggi di BMD totale così come il t - e z -punteggi per l'individuo. Il t - e z -punteggi sono stato ottenuto utilizzando il database di riferimento WHO per le femmine bianche. Questo individuo è classificato come osteopenic con rischio aumentato di frattura utilizzando l'OMS fa riferimento83; Rappresenta il grafico (C) BMD vs età dove BMD dell'individuo Punteggio (cerchio di tratteggio incrociato) rientri nell'intervallo accettabile seppur sulla fascia bassa di femmine adulte di picco nel database WHO. L'ombreggiatura blu più scuro rappresenta l'intervallo accettabile sopra la media e la più leggera ombreggiatura blu rappresenta l'intervallo accettabile sotto la media, o le due code della curva a campana intorno alla media in una curva di distribuzione normale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 9
Figura 9: le radiografie per Case Study 1. (A) Mostra le fratture longitudinali del femore destro e (B) la frattura di sforzo trasversale della tibia destra. Si noti inoltre la ridotta qualità radiopaca del femore prossimale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 10
Figura 10: BMD risultati per Case Study 1. I risultati presentati qui sono da un defunto maschio bianco, 40 anni di età, circa 72 pollici di altezza. Rapporto è stato rese anonime per la pubblicazione. (A) presenta l'immagine di scansione dell'anca sinistra; (B) risultati di scansione che presenta il collo, regione trocanterica (Troch), della regione intertrocanterica (Inter) e punteggi di BMD totale così come il t - e z -punteggi per il caso di studio 1. Il t - e z -punteggi sono stato ottenuto utilizzando il database di riferimento WHO per i maschi bianchi. 83 questo individuo è classificato come normale utilizzando i riferimenti di WHO; Rappresenta il grafico (C) BMD vs età dove BMD dell'individuo Punteggio (cerchio di tratteggio incrociato) cade all'interno della gamma accettabile di maschi adulti nel database WHO. L'ombreggiatura blu più scuro rappresenta l'intervallo accettabile sopra la media e la più leggera ombreggiatura blu rappresenta l'intervallo accettabile sotto la media, o le due code della curva a campana intorno alla media in una curva di distribuzione normale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 11
Figura 11: BMD risultati per Case Study 2. I risultati presentati qui sono da un defunto bianco femmina, 13 anni di età, circa 53 pollici di altezza. Rapporto è stato rese anonime per la pubblicazione. (A) presenta la scansione delle vertebre lombari AP per caso di studio 2 separati da software posizionato linee vertebrali; (B) risultati di scansione presentano le singole vertebre e totale gol di BMD, nonché i punteggi z -per l'individuo. Z -Score solo sono presentati in casi giovanili perché sono stati ottenuti utilizzando il database di riferimento WHO per età e sesso-hanno abbinato gli individui; Rappresenta il grafico (C) BMD vs età dove BMD dell'individuo Punteggio (cerchio di tratteggio incrociato) scende di sotto della gamma(z -Punteggio =-2.2) di 13-year-old femmine bianche nel database del produttore. 88 l'ombreggiatura blu più scuro rappresenta l'intervallo accettabile sopra la media e la più leggera ombreggiatura blu rappresenta l'intervallo accettabile sotto la media, o le due code della curva a campana intorno alla media in una curva di distribuzione normale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 12
Figura 12: schema di crescita illustrante la maturazione ritardata del defunto femmina 13-year-old. 41 il puntino nero rappresenta la statura media stimata e le linee nere rappresentano l'intervallo di confidenza del 95% per l'equazione di statura. L'individuo si trova sotto il percentile 3rd per statura-per-età all'interno della gamma intera dell'IC. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 13
Figura 13: assegnazione del caso studio 3 infantile z -Punteggio riguardante la distribuzione della popolazione normale. Tutti i valori sotto la casella di rosso al centro per le misure di popolazione normale sono considerati per indicare BMD basso per l'età cronologica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 14
Figura 14: BMD risultati per Case Study 3. I risultati presentati qui sono da un infante maschio defunto, 14 mesi di età. Rapporto è stato rese anonime per la pubblicazione. (A) scansione presenta delle vertebre lombari AP per caso di studio 3 mappa di separati dell'osso del corpo vertebrale epiphyses e processi vertebrali circostanti; (B) risultati di scansione presentano le singole vertebre e BMD Punteggio totale. Database del produttore utilizzato da questo software non ha avuto alcuna informazione di età e sesso-abbinato per infanti più giovani di tre anni di età. Riferimenti da Braillon e colleghi91 sono stati utilizzati per calcolare la z-punteggio.

Figure 15
Figura 15: schema di crescita illustrante lo spreco severo del 14 il mese-vecchio infante. 41 il puntino nero rappresenta il peso 6,1 kg (13,4 lbs) del neonato. L'infante si innamora ben di sotto il percentile 3rd di peso-per-età. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

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I risultati presentati in questa carta sono illustrativi dell'applicabilità delle metriche BMD in contesti forensi. Come illustrato nella figura 6 e Figura 8 , la posizione di scansione di individui viventi per clinica BMD scansioni è riproducibile con resti scheletrici, ma deve prestare attenzione per garantire il corretto posizionamento. Ciò è particolarmente importante per l'esame dell'anca dove individuare la linea mediana del collo femorale richiedono la corretta angolazione del femore e sovrastima del BMD può verificarsi se la tuberosità iliaca non è correttamente posizionata medialmente al giunto viti-femorale . Per il maschio adulto discusso in caso di studio 1, metriche BMD può fornire all'operatore del caso con ulteriori informazioni sulle possibili condizioni patologiche. Senza una misura del BMD, le fratture longitudinali avrebbe potuto essere coerente con insufficienza di osso. Questo illustra anche che valutazione del BMD può essere vantaggioso sopra i raggi x per discernere le eziologie possibili fratture.

Caso di studio 2 e 3 forniscono istanze dove metriche BMD sono stati parte integrante di stabilire la malnutrizione severa supportati i metodi più comunemente usati. Juvenile casi di fame fatale sono difficili da identificare e perseguire soprattutto quando sono rinvenuti resti in fase avanzata di decomposizione31,37,38. L'aggiunta di DXA protocolli di scansione quando si sospetti una fame fatale può forniscono ulteriore supporto per i risultati. In entrambi casi di studio giovanili, scansioni DXA sono stati applicati in combinazione con i metodi standard per confrontare questi individui con bambini viventi. Infatti, in entrambi i casi il DXA risultati erano costanti con i risultati del metodo standard che illustrano la sua utilità nei casi legali di fame fatale o negligenza. Nel complesso, i tre casi qui discussi sono stati sostenuti da analisi DXA per includere o escludere alcune inferenze su ogni caso. Tuttavia, ci sono limitazioni per quando questo metodo deve essere applicato in contesti forensi. Ad esempio, la ricerca ha dimostrato che il rapporto tra volume osseo e zona ossea nei giovani varia tra crescita fasi12,92. Assicurando che viene utilizzata la metodologia corretta e dati normativi (cioè., dati normativi pari età) è di importanza fondamentale. Quando si valutano gli infanti, confronto ad altre metodologie, quali la misura dei segmenti degli arti, dovrebbe essere incluso nella valutazione25,33 del medico.

Uno dei principali limiti di questo metodo è la considerazione della tafonomia (cioè, diagenetiche modifiche alla composizione scheletrica dopo la morte). Questo riguarda la stima della sopravvivenza degli elementi scheletrici. In generale, elementi scheletrici con alti valori BMD durante vita conserverà più prontamente7,27, ma ciò non esclude la probabilità che il minerale dell'osso è stato modificato nel tempo. Così, mentre BMD può essere autonomo bioarchaeologically per valutare i livelli generali di sopravvivenza non dovrebbe essere interpretato come vivente BMD-a-morte. Infatti, se resti diagenetically sono stati modificati, la BMC non sarà una riflessione accurata di BMD durante la vita se verificato55cambio minerale o catabolismo. Ad esempio, Ross e Juarez85 presentano un caso dove l'infanticidio è stato ritenuto sospetto che potrebbe essere stato dovuto inedia mortale. Tuttavia, i metodi tradizionali sono stati scelti perché la friabilità dei resti suggerito alterazione tafonomica vasto come i resti erano stati sepolti per circa quattro anni sotto una tettoia prima scoperta85. Così, come accennato in precedenza, l'alterazione tafonomica non sarebbe stato una riflessione accurata del BMD del neonato a morte. In chiusura, questo metodo può fornire supporto per altri indicatori di malnutrizione o di patologie metaboliche dell'osso, tuttavia, la condizione dei resti deve essere valutati prima interpretazione dei risultati DXA in resti scheletrici.

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Disclosures

Gli autori non dichiarano concorrenti interessi finanziari.

Acknowledgments

Gli autori si desidera ringraziare i recensori editoriali così come i due revisori anonimi. I loro suggerimenti e critiche erano validi, molto apprezzato e notevolmente migliorato il manoscritto originale.

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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Resti scheletrici di scansione per la densità minerale ossea in contesti forensi
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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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