Μορφομετρική μελέτη της ανατομικής συνάφειας των αρθρικών επιφανειών των διαρθρώσεων του σκελετού των άκρων: εφαρμογή στην ανθρωπολογική ταξινόμηση των οστών κατ΄ άτομο

Abstract

In commingled contexts, the accurate sorting of human skeletal remains constitutes the basis for further anthropological examination, including the identification of the individual’s basic biological characteristics. Particularly, the morphology of certain bone elements (i.e., scapula, humerus, radius, ulna, os coxa, femur, tibia, talus, and calcaneus) is widely used by forensic anthropologists for accurate estimation of sex, age, body height, and body mass. In this doctoral thesis, a total of 23 standard anthropological measurements were obtained in a total of 214 adult individuals (114 males, 100 females) originating from the "Athens Collection". The Collection represents a sample of late 20th century individuals who lived in the broader region of Athens, Greece. Simple and multiple regression analysis were used for developing a total of 22 mathematical equations (16 simple, 6 multiple) for sorting commingled human bone remains based on the dimensions of adjoining articular surfaces. The results of these analyses revealed very strong and positive correlations (r=0,69 – 0,95, p-value <0.05), relatively high coefficients of determination (r2=0.47 – 0.91) and low standard error of the estimate (SEE=0.88–2.14). Bilateral asymmetry and sex did not have an effect on the accuracy of the functions developed. For future application of the methodology introduced in this doctoral thesis, two steps are recommended. The first step requires the employment of the metric method developed. Particularly, linear measurements of a skeletal element or multiple skeletal elements are used to predict a dimension of another skeletal element. This leads to a small number of possible matches for each bone specimen. The second step involves a systematic morphoscopic examination of these matches, in order to determine the best fit.For further demonstrating the applicability of the introduced methodology, consequent blind tests were performed in random samples of 8 to 20 individuals which were not part of the material used to develop the regression equations. The results showed that the percentage of correct classification was 100% for most joints examined. Further research is necessary for improving the classification rates for certain joints (shoulder, ankle, subtalar) on the basis of alternative approaches, such as the application of three-dimensional geometric morphometrics. Furthermore, future forensic research on commingled bone assemblages would benefit from further expanding these sorting methods to other joints of the human skeleton, aiming to gradually provide a reliable methodological toolkit for reconstructing the biological characteristics of each individual skeleton.

Η ακριβής ταξινόμηση των οστών κατ' άτομο αποτελεί πρωταρχικό στάδιο της ανθρωπολογικής εξέτασης σε περιπτώσεις που παρατηρείται συμφυρμός του ανευρεθέντος σκελετικού υλικού. Η μορφολογία συγκεκριμένων οστών όπως της ωμοπλάτης, του βραχιονίου, της κερκίδας, της ωλένης, του ανωνύμου οστού, του μηριαίου, της κνήμης, του αστραγάλου και της πτέρνας χρησιμοποιείται για τον καθορισμό του βιολογικού προφίλ ενός ατόμου (φύλο, ηλικία, ανάστημα κ.ά.). Για το λόγο αυτό, στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετήθηκαν ως προς την ανατομική τους συνάφεια 6 διαρθρώσεις 214 ατόμων (114 άρρενα, 100 θήλεα) που προέρχονται από τη Σκελετική Συλλογή Αναφοράς του Τμήματος Βιολογίας ΕΚΠΑ. Από τις 23 γραμμικές μετρήσεις που ελήφθησαν, αναπτύχθηκαν 22 εξισώσεις με τη βοήθεια της απλής και πολλαπλής ανάλυσης παλινδρόμησης με σκοπό την ταξινόμηση των συμφυρμένων οστών κατ' άτομο, με βάση την οστεομετρική συνάφεια των αρθρικών επιφανειών των συντασσόμενων οστών. Οι εξισώσεις στο σύνολό τους εμφανίζουν υψηλή συσχέτιση μεταξύ τους (r=0,69-0,95). Οι συντελεστές προσδιορισμού είναι υψηλοί για τις περισσότερες εξισώσεις (r2=0,47-0,91), ενώ τα τυπικά σφάλματα εκτίμησης (SEE) είναι χαμηλά (SEE=0,88-2,14). Η πλευρική ασυμμετρία και το φύλο δεν επηρεάζουν τη μέθοδο.Για τη μελλοντική εφαρμογή τη μεθόδου προτείνονται δύο βήματα. Το πρώτο βήμα είναι η πρόβλεψη μίας μέτρησης ενός οστού με τη βοήθεια μίας ή περισσότερων μετρήσεων κάποιου άλλου ή άλλων οστών μέσω των εξισώσεων που αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής. Αυτό θα οδηγήσει σε κάποια πιθανά ζεύγη οστών. Στη συνέχεια, τα πιθανά ζεύγη εξετάζονται μορφολογικά πριν την τελική επιλογή αξιολογώντας γνωρίσματα των εμπλεκόμενων οστών όπως είναι η χροιά, η υφή, η ανατομική συνάφεια και το μυϊκό τους ανάγλυφο, καθώς και συμβατές παθολογικές οστικές αλλοιώσεις. Προκειμένου να αξιολογηθεί η εφαρμοσιμότητα της μεθόδου δημιουργήθηκαν τεχνητά δείγματα 8-20 ατόμων και έγινε προσπάθεια ταξινόμησης των οστών τους με την εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας. Η τυφλή δοκιμασία κατέδειξε πως η μέθοδος μπορεί να έχει άριστα αποτελέσματα της τάξεως του 100% για τις περισσότερες διαρθρώσεις. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί στην επέκταση της μεθοδολογίας και σε άλλες αρθρώσεις του σκελετού, αλλά και στη χρήση μεθόδων τρισδιάστατης γεωμετρικής μορφομετρίας για τη βελτίωση των ποσοστών επιτυχίας στις αρθρώσεις του αστραγάλου και των οστών της διάρθρωσης του ώμου.