Scannen skelet blijft voor bot mineraal dichtheid in een forensische context

Summary

Botmineraaldichtheid (BMD) is een belangrijke factor in het begrip nutritional inname. Voor menselijk skelet blijft is het een nuttig metriek te beoordelen van de kwaliteit van leven in zowel jeugdigen en volwassenen, met name in fatale gevallen van uithongering en verwaarlozing. Dit witboek biedt richtlijnen voor het scannen van menselijke skelet resten voor forensische doeleinden.

Abstract

Het doel van deze paper is om een veelbelovende, nieuwe methode om te helpen bij de beoordeling van de kwaliteit van het bot in forensisch relevante skeletachtige overblijfselen. BMD is een belangrijk onderdeel van de voedingstoestand van het bot en in skeletachtige overblijfselen van zowel jongeren als volwassenen en kan informatie over bot kwaliteit bieden. Voor volwassenen blijft, kan zij informatie verschaffen op pathologische condities of wanneer bot insufficiëntie kan hebben plaatsgevonden. In jonge biedt een nuttige metriek te verhelderen van gevallen van fatale honger of verwaarlozing, die over het algemeen moeilijk zijn te identificeren. Dit witboek biedt een protocol voor de anatomische oriëntatie en analyse van skeletale blijft voor het scannen via dual-energy X-ray absorptiometrie (DXA). Drie casestudy’s worden gepresenteerd om te illustreren bij DXA scans informatieve aan de forensisch arts kunnen. De eerste case study presenteert een individu met waargenomen longitudinale fracturen in het gewicht dragende beenderen en DXA wordt gebruikt ter beoordeling van bot insufficiëntie. BMD komt normaal suggereren een andere etiologie voor de breuk patroon aanwezig te zijn. De tweede case study werkzaam DXA om te onderzoeken verdenking chronische ondervoeding. De BMD resultaten stroken met de resultaten van lange beenderen lengtes en suggereren dat de juveniele had te lijden aan chronische ondervoeding. De definitieve case study vormt een voorbeeld waar fatale honger in een veertien maanden durende zuigeling wordt vermoed, ondersteunding voor autopsie bevindingen van fatale honger. DXA scans toonde lage botmineraaldichtheid voor chronologische leeftijd en wordt onderbouwd door traditionele evaluaties van de gezondheid van de baby. Echter, bij de behandeling van skelet blijft taphonomic wijzigingen moeten worden overwogen voordat u deze methode toepast.

Introduction

Het doel van forensische antropologische analyses is gebaseerd op begrip van de practitioner’s van bot als een complex weefsel met meerdere eenheden en variatie. Bot is een hiërarchische, samengestelde weefsel met zowel organische als anorganische componenten onderverdeeld in een matrix van collageen en koolzuurhoudende apatiet^1,,^2,,^3,4. De anorganische component of bot mineraal is georganiseerd in een nanocrystalline structuur om stijfheid en kader voor de organische deel^1,2,5. Het mineraal aspect omvat ongeveer 65% van het bot van het gewicht en de ‘ massa wordt beïnvloed door zowel genetische en omgevingsfactoren^1,2,4,6. Omdat bot mineraal een drie-dimensionale ruimte beslaat, het kan worden gemeten als de botmineraaldichtheid (BMD), of een functie van de massa en het volume⁷bezet. De bulkdichtheid van het bot mineraal varieert met de leeftijd vanaf de geboorte tot volwassenheid^8,9,10,11,12 en is gebruikt uitgebreid in klinische instellingen als een indicator van osteoporose en fractuur risico^{4,13,14,15,16,17,18}. Dual-energy X-ray absorptiometrie (DXA) is een algemeen instrument voor de beoordeling van de gezondheid van de botten sinds de invoering ervan in 1987, met name scans uitgevoerd in de lumbale wervelkolom en heup regio’s^11,13,19 . Validatie van DXA scans is aangetoond als de gouden standaard bij het onderzoeken van veranderingen in BMD^{13,19,20,21,22,23}. Vervolgens, de World Health Organization (WHO) heeft gemaakt van normatieve normen met inbegrip van t– en z-score van definities voor jeugd- en volwassen lumbale wervelkolom (L1-L4) en heupen zoals deze de regio’s gemakkelijk gevangen volumetrically^{11 zijn ,13,19,24}.

De toenemende afhankelijkheid van de forensische antropologie in medicolegal zaken heeft aangemoedigd het onderzoek van nieuwe technieken om beter beoordelen skeletachtige overblijfselen in een verscheidenheid van omstandigheden. Onder deze potentiële technieken is de toepassing van DXA scans BMD beoordelen als een indicator van de kwaliteit van het bot in zaken met betrekking tot fatale uithongering en verwaarlozing bij jonge exemplaren^25,26, identificatie van metabole bot ziekten, en schatten van overlevingsvermogen van skeletale elementen in taphonomic onderzoek^7,27.

In het verslag-2015 Amerikaanse Department of Health and Human Services kind mishandeling waren 75,3% van de gemelde gevallen van het kindmisbruik enige vorm van verwaarlozing met ~ 1,670 doden als gevolg van fatale uithongering en verwaarlozing in de 49 staten²⁸. Meest jonge slachtoffers van verwaarlozing niet vertonen tekenen van externe fysieke mishandeling, maar mislukking-aan-gedijen in alle gevallen^29,30wordt gezien. Mislukking-aan-gedijen wordt gedefinieerd als de inname onvoldoende voeding ter ondersteuning van groei en ontwikkeling. Deze kunnen hebben op verschillende factoren, waarvan er één is verwaarlozing die voortvloeien uit voeding ontbering^25,31 (Zie Ross en Abel³² voor een meer uitgebreid overzicht). Opzettelijke verhongering die in de dood van een kind of een kind resulteert is veel zeldzamer en beschouwd als de meest extreme vorm van mishandeling^25,33,34. Deze voedingstekorten hebben een aanzienlijk effect op de botgroei, met name longitudinale groei bij kinderen als een direct gevolg van ondervoeding³⁵. Skeletal groei en mineralisatie voornamelijk afhankelijk van vitamine D en calcium, en hun suppletie is gekoppeld aan hogere BMD^25,–^35,36.

Het is buitengewoon moeilijk om te identificeren of vervolgen van deze gevallen zelfs na een volledige autopsie^31,37,38 en speciale aandacht aan de methoden die moeten worden gebruikt. Dus, in gevallen waar de fatale honger of ondervoeding wordt vermoed, is een multidisciplinaire aanpak nodig met name in gevallen waarbij resten in geavanceerde Staten van ontleding²⁶. Wanneer de skeletachtige overblijfselen zijn betrokken, is bot densitometrie een nuttig hulpmiddel in combinatie met andere skelet indicatoren zoals de ontwikkeling van de tandheelkundige, meting van de pars basilaris van de schedel, en de lange beenderen lengtes²⁶. Zonder gebruik te maken van de bovengenoemde voor zuigelingen en jonge skelet indicatoren, zou het niet mogelijk zijn te onderscheiden als lage BMD het gevolg van een inherente stofwisselingsziekte, ondervoeding of taphonomic proces is. Een andere zorg is de schatting van de lichaamsgrootte (gewicht en postuur) in zuigelingen of jonge skelet blijft. Meest normatieve datasets vereist informatie over hoogte of gewicht voor vergelijkingsdoeleinden zoals botgroei bij kinderen grootte en leeftijd afhankelijk^{12 is}. Wanneer de resten onderzocht onbekend zijn, moeten schattingsmethoden worden gebruikt. Voor zuigelingen onder één, normatieve DXA zijn gegevens leeftijd alleen geëvenaard. Ruff in minderjarigen boven de leeftijd van 1,³⁹ of Cowgill⁴⁰ zijn aanbevolen voor schatten lichaamsgrootte in skelet blijft omdat ze gebaseerd zijn op de Denver groei studie steekproef inclusief leeftijden 1-17^39,40. Wanneer leeftijd en grootte worden geschat, betrouwbaarheidsintervallen variëren en vergelijking van de gemiddelde naar het Center for Disease Control (CDC) geproduceerd moeten groei curves⁴¹ worden opgenomen in het verslag, alsmede het betrouwbaarheidsinterval voor de geschatte lichaamsgrootte. Het is belangrijk op te merken dat in de meeste gevallen, informatie over het voorgeslacht en seks kan niet worden bepaald uit jonge skelet resten vóór de puberteit, die met name belangrijk voor adolescenten is als afkomst en geslacht is bekend dat beduidend beïnvloeden BMD in volwassenen. In deze omstandigheden kan de DXA-methode niet toepasbaar zijn. In bepaalde gevallen, moet de biologische informatie over afkomst, geslacht en lichaamsgrootte, vóór de analyse worden verkregen.

Bot densitometrie in kindergeneeskunde is toegenomen met de ontwikkeling van normatieve gegevens^42,43 met DXA wordt de meest beschikbare techniek⁴⁴. Ondervoede kinderen vertonen aanzienlijk lagere niveaus BMD dan gezonde kinderen met mineralisatie gecorreleerd met ernst van ondervoeding⁴⁵. DXA scans van de lumbale wervelkolom en de heupen zijn de meest geschikte gebieden te beoordelen voor minderjarigen volgens de American College of radiologie⁴⁶. Reproduceerbaarheid is gebleken voor de wervelkolom, hele hip en hele lichaam bij kinderen tijdens de groei periode⁴⁷. Echter, de lumbale wervelkolom heeft de voorkeur als het is voornamelijk samengesteld uit trabecular bot, dat is meer gevoelig voor metabole veranderingen tijdens groei en is gebleken dat nauwkeuriger dan hele hippe evaluaties^{25,47, 48}. via DXA scans is gebruikelijk in pediatrische beoordeling. Echter aangezien DXA tweedimensionaal is, het doet niet vangen waar volume en produceert een BMD gebaseerd op bot gebied¹³. Bij kinderen, dit is een belangrijk onderscheid als lichaam en bot grootte variëren binnen en tussen de leeftijdsgroepen in kinderen¹². Meest normatieve gegevens beschikbaar is voor vergelijking met DXA metingen, maar moet voorzichtigheid worden betracht om te kiezen van een passende referentiepopulatie (Zie Binkovitz en Henwood¹³ voor een lijst met veelgebruikte DXA normatieve databases).

Na de scan, een z-score wordt berekend met behulp van een specifieke referentiemonster leeftijd-matched en bevolking. Z-scores zijn geschikter voor jonge exemplaren sinds t-scores vergelijken de gemeten BMD tot een jonge volwassene monster¹². Een z-score tussen -2 tot en met 2 geeft normale BMD voor chronologische leeftijd, terwijl elke score lager dan -2 aangeeft lage BMD voor chronologische leeftijd⁴⁹. De -2 tot 2 assortiment voor zowel de t– en de z-score maximaal twee standaarddeviaties vertegenwoordigen ten opzichte van het gemiddelde. Duidelijk, als een gemeten BMD-score binnen twee standaarddeviaties boven of onder hun referentie populatiegemiddelde is, ze zijn klinisch als normaal beschouwd.

De afhankelijkheid van de morfologische variatie voor de forensisch antropoloog komt uit vele bronnen. Een daarvan is de skelet variatie die uit ziekteprocessen voortvloeit, met inbegrip van metabole bot aandoeningen⁵⁰. Het vermogen om te identificeren specifieke stoornissen in skeletachtige overblijfselen heeft een tweeledig voordeel: 1) het toevoegen van informatie aan de biologische profiel daarmee robuuster en 2) identificeren als fracturen zijn pathologische of gevolg van toegebracht trauma. Er zijn een verscheidenheid van metabole bot aandoeningen^51,52,53, maar de meest relevante voor BMD maatregelen van hedendaagse overblijfselen is osteoporose. Osteoporose ontwikkelt wanneer het tarief van trabecular botverlies groter dan het tarief van corticale botverlies met een nettoverlies in bot dichtheid^{53,54,55 is}. Trabecular botverlies is gecorreleerd aan een verhoogd risico van breuk, vooral in botten die grotere trabecular bot inhoud (bijvoorbeeld, de os coxa)^{4,55 hebben}.

Talrijke studies over osteoporose en bot mineraal dichtheid in skeletachtige overblijfselen zijn uitgevoerd op archeologische assemblages met behulp van zowel DXA^56,57,58,59 en andere methoden-^{60 , 61 , 62}. echter, bij de beoordeling van osteoporose in de volwassen skelet van archeologische contexten, beoefenaars negeren dat het gemiddelde van een jongere referentiemonster gelijktijdige waarbij de personen diagnose osteoporose klinisch vereist ^55,63,^,64onderzocht. Dit is niet een probleem in forensische antropologie contexten aangezien individuen zijn leeftijd- en sex-afgestemd op de moderne populaties met ontwikkelde referentiemonsters voor zowel de heup en de lumbale wervelkolom, hoewel veranderingen in BMD door diagenese moeten worden overwogen voor Forensische blijft. Tafonomie is echter de waarschijnlijk factor die de mogelijkheid om te krijgen legitieme BMD maatregelen van archeologische monsters. Dit is een behandeling in een forensische context alsook, waar blijft teruggekregen van begraving voorwaarden met potentiële postmortem interval meer dan een paar maanden. Terwijl ze nog steeds van forensische belang, kan voldoende twijfel worden verhoogd voor alle scores van de BMD verkregen uit resten gevonden in deze omstandigheden.

Osteoporose is klinisch beoordeeld met behulp van de t-scores van BMD maatregelen die zijn afgeleid van de individuen BMD maatregelen in de hip of lumbale wervelkolom ten opzichte van een jonge volwassen referentiemonster met DXA^{65,66,67 ,68}. Deze referentie-exemplaar kan worden gebruikt voor de identificatie van het voorkomen van osteoporose in het skelet. In een forensische context, dit is handig om twee redenen: 1) een onderscheid te maken tussen fracturen gerelateerde op misbruik-toegebracht trauma in de ouderen en personen van toegenomen bot kwetsbaarheid in osteoporotisch personen⁶⁹en 2) als een mogelijke persoonlijke identificatie functie⁵⁰.

Botdichtheid is lang beschouwd als een indicator die de activiteit en de voeding van een dier^70,71weerspiegelt. Meer recentelijk is geconstateerd dat botdichtheid, als een intrinsieke eigenschap van bot, is van invloed op de overlevingskansen tijdens taphonomic processen⁷.  Een gevolg van de ontbinding is de differentiële overlevingsvermogen van skeletale elementen (d.w.z., discrete, anatomisch volledige eenheden van het skelet) en botdichtheid kan gebruikt worden als voorspeller van het overlevingsvermogen van invloed zijn of bot sterkte^{7, 70 , 71 , 72 , 73 , 74 , 75}. Dit is belangrijk in een forensische context evenals archeologische en paleontologische omgevingen in dat ermee te maken de beoefenaars kunnen adequaat aanwenden methoden voor het schatten van een biologische Profiel (of leeftijd, geslacht, postuur en afkomst) als alleen bepaalde skelet elementen worden weergegeven.

Bulkdichtheid (botdichtheid met porie ruimte opgenomen in de meting) is de juiste meting in deze situatie, gezien het feit dat het is juist de poreuze structuur van bot die invloed op de gevoeligheid voor taphonomic processen⁷. Veel methoden voor de beoordeling van de botdichtheid zijn tewerkgesteld, met inbegrip van single-beam foton densitometrie^27,75, computertomografie^76,77,78, photodensitometry^{72 ,79}, en DXA^80,,^81,82. DXA scans kunnen verkiezen boven andere methoden zoals het is relatief goedkoop, hele lichaam scans kunnen worden uitgevoerd en afzonderlijke skelet elementen kunnen afzonderlijk worden beoordeeld of samen tijdens de analyse. Met behulp van BMD scant voor en na taphonomic onderzoek verschaft nuttige informatie over bot overlevingskansen als gevolg van verschillende taphonomic factoren en omgevingen⁸².

Dit document schetst een protocol voor het verkrijgen van DXA scans van skeletachtige overblijfselen. De methode maakt gebruik van de gemeenschappelijke, klinische positionering van individuen bij het uitvoeren van de lumbale wervelkolom en heup scant. Hierdoor beoefenaars te vergelijken de skeletachtige overblijfselen met de passende normatieve normen. Het protocol beschreven is van toepassing op zowel jonge als volwassen blijft met beperkingen later besproken.

Protocol

Het protocol hierin houdt zich aan de North Carolina State University van ethische richtsnoeren voor menselijke onderzoek. 1. de machine voorbereiden Opmerking: Het volgende protocol kan worden over het algemeen toegepast op elke hele lichaam, klinische DXA en BMD scanner. Kalibratie eenmaal daags vóór het scannen van alle individuen om te zorgen voor kwaliteitscontrole uitvoeren Na kalibratie aanwijzingen op het scherm wordt weergegeven bij de opstart v…

Representative Results

De hier voorgestelde methodologie wordt vaak gebruikt bij levende patiënten en behandeling van de nieuwheid naar overleden personen dient te worden opgemerkt. Figuur 6 en Figuur 8 presenteren de resultaten van een lumbale wervelkolom AP en linker heup scan, respectievelijk. Het individu beoordeeld in deze scans is een overleden witte, vrouw, 31 jaar oud, die is ondergebracht op de forensische analyse laboratorium van North Carol…

Discussion

De resultaten gepresenteerd in deze white paper zijn illustratief voor de toepasselijkheid van BMD statistieken in een forensische context. Zoals blijkt uit Figuur 6 en Figuur 8 scannen betreffendedepositie van levende personen voor klinische BMD scans is reproduceerbaar met skeletachtige overblijfselen, maar zorg moet worden genomen om ervoor te zorgen dat juiste positionering. Dit is met name essentieel voor het hip onderzoek waar het identificeren van de midd…

Materials

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.