कंकाल स्कैनिंग फोरेंसिक संदर्भों में अस्थि खनिज घनत्व के लिए रहता है

Summary

पोषक तत्वों की मात्रा को समझने में अस्थि खनिज घनत्व (बीएमडी) एक महत्वपूर्ण कारक है । मानव कंकाल के लिए रहता है, यह विशेष रूप से घातक भुखमरी और उपेक्षा के मामलों में, दोनों किशोरों और वयस्कों में जीवन की गुणवत्ता का आकलन करने के लिए एक उपयोगी मीट्रिक है । यह कागज मानव कंकाल स्कैनिंग फोरेंसिक प्रयोजनों के लिए रहता है के लिए दिशानिर्देश प्रदान करता है ।

Abstract

इस कागज के प्रयोजन के लिए एक होनहार, उपंयास विधि के लिए फोरेंसिक प्रासंगिक कंकाल में हड्डी की गुणवत्ता के आकलन में सहायता शुरू होता रहता है । बीएमडी हड्डी की पोषण की स्थिति का एक महत्वपूर्ण घटक है और कंकाल में दोनों किशोरों और वयस्कों के अवशेष है, और यह अस्थि गुणवत्ता के बारे में जानकारी प्रदान कर सकते हैं । वयस्कों के लिए रहता है, यह रोग की स्थिति के बारे में जानकारी प्रदान कर सकते हैं या जब हड्डी कमी हुई हो सकती है । किशोरों में, यह घातक भुखमरी या उपेक्षा के मामलों स्पष्ट करने के लिए एक उपयोगी मीट्रिक प्रदान करता है, जो आम तौर पर पहचान करने के लिए मुश्किल हैं. यह कागज शारीरिक अभिविन्यास और कंकाल के विश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल प्रदान करता है दोहरे ऊर्जा एक्स-रे absorptiometry (DXA) के माध्यम से स्कैनिंग के लिए रहता है । तीन मामलों के अध्ययन वर्णन करने के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं जब DXA स्कैन फोरेंसिक चिकित्सक के लिए जानकारीपूर्ण जा सकता है. पहले मामले का अध्ययन वजन असर हड्डियों और DXA में मनाया अनुदैर्ध्य फ्रैक्चर के साथ एक व्यक्ति को प्रस्तुत करता है हड्डी कमी का आकलन करने के लिए प्रयोग किया जाता है । बीएमडी फ्रैक्चर पैटर्न वर्तमान के लिए एक और एटियलजि सुझाव सामांय हो पाया है । दूसरा मामला अध्ययन कार्यरत DXA संदिग्ध जीर्ण कुपोषण की जाँच के लिए. बीएमडी परिणाम लंबे समय से अस्थि लंबाई से परिणाम के साथ संगत कर रहे हैं और सुझाव है कि जुवेनाइल क्रोनिक कुपोषण से पीड़ित था । अंतिम मामले का अध्ययन एक जहां चौदह महीने के शिशु में घातक भुखमरी संदिग्ध है, जो घातक भुखमरी के शव परीक्षण के निष्कर्षों का समर्थन करता है एक उदाहरण देता है । DXA स्कैन कम कालानुक्रमिक उंर के लिए अस्थि खनिज घनत्व दिखाया और शिशु स्वास्थ्य के पारंपरिक आकलन द्वारा पुष्टि की है । हालांकि, जब कंकाल से निपटने रहता है taphonomic परिवर्तन इस पद्धति को लागू करने से पहले विचार किया जाना चाहिए ।

Introduction

फोरेंसिक मानवविज्ञान विश्लेषण का उद्देश्य कई इकाइयों और भिन्नता के साथ एक जटिल ऊतक के रूप में हड्डी की व्यवसायी समझ पर निर्भर करता है. हड्डी एक पदानुक्रमित, दोनों कार्बनिक और अकार्बनिक कोलेजन और कार्बोनेटेड एपेटाइट के एक मैट्रिक्स में आयोजित घटकों के साथ समग्र ऊतक है^1,2,3,4। अकार्बनिक घटक, या अस्थि खनिज एक nanocrystalline संरचना में जैविक भाग^1,2,5के लिए कठोरता और रूपरेखा प्रदान करने के लिए आयोजित किया जाता है । खनिज पहलू वजन से हड्डी के लगभग ६५% शामिल है और ‘ अपने बड़े पैमाने पर दोनों आनुवंशिक और पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित है^1,2,4,6। क्योंकि अस्थि खनिज एक तीन आयामी अंतरिक्ष में रह रहे हैं, यह अस्थि खनिज घनत्व (बीएमडी), या द्रव्यमान का एक समारोह के रूप में मापा जा सकता है और मात्रा⁷पर कब्जा कर लिया । अस्थि खनिज की थोक घनत्व वयस्कता में जन्म से^8,9,10,11,12 और बड़े पैमाने पर इस्तेमाल किया गया है नैदानिक सेटिंग्स में एक के रूप में उम्र के साथ बदलता है ऑस्टियोपोरोसिस और फ्रैक्चर जोखिम के संकेतक^{4,13,14,15,16,1718}। दोहरे ऊर्जा एक्स-रे absorptiometry (DXA) १९८७ में अपनी शुरूआत के बाद से अस्थि स्वास्थ्य के आकलन के लिए एक व्यापक उपकरण किया गया है, विशेष रूप से काठ का रीढ़ और हिप क्षेत्रों में प्रदर्शन किया स्कैन^11,13,19 . बीएमडी^{13,19,20,21,22,23}में परिवर्तन की जांच करते समय DXA स्कैन के सत्यापन को स्वर्ण मानक के रूप में दिखाया गया है । बाद में, विश्व स्वास्थ्य संगठन (डब्ल्यूएचओ) टीऔर जेडप्रामाणिक मानकों किशोर और वयस्क काठ का रीढ़ (L1-L4) और कूल्हों के लिए स्कोर परिभाषाओं के रूप में बनाया गया है के रूप में इन क्षेत्रों को आसानी से^{11 volumetrically पर कब्जा कर लिया है ,13,19,24}.

medicolegal casework में फोरेंसिक नृविज्ञान पर बढ़ती निर्भरता ने उपन्यास तकनीकों की जांच को बेहतर आकलन करने के लिए प्रोत्साहित किया है ताकि परिस्थितियों का एक किस्म में कंकाल रहता हो. इन संभावित तकनीकों में DXA स्कैन के आवेदन के लिए घातक भुखमरी और किशोरों में उपेक्षा से जुड़े मामलों में हड्डी की गुणवत्ता का एक संकेतक के रूप में बीएमडी का आकलन करने के लिए^25,26, चयापचय हड्डी रोगों की पहचान है, और taphonomic अनुसंधान में कंकाल तत्वों की जीवित रहने का आकलन^7,27.

२०१५ अमेरिकी स्वास्थ्य और मानव सेवा बाल Maltreatment रिपोर्ट के विभाग में, बाल शोषण के मामलों की सूचना के ७५.३% ~ १,६७० घातक भुखमरी और ४९ राज्यों में उपेक्षा से उत्पंन मौत के साथ उपेक्षा के कुछ फार्म थे²⁸। उपेक्षा के अधिकांश किशोर पीड़ितों को बाहरी शारीरिक शोषण के लक्षण दिखाने में विफल है, लेकिन असफलता-फूलने के लिए सभी मामलों में देखा जाता है^29,30। विकास और विकास को समर्थन देने के लिए अपर्याप्त पोषण के सेवन के रूप में असफलता-से-फूलने को परिभाषित किया गया है । इन विभिंन कारकों, जिनमें से एक है पोषण से वंचित^25,31 (एक और अधिक व्यापक समीक्षा के लिए रॉस और हाबिल^३२ देखें) के परिणामस्वरूप उपेक्षा हो सकती है । जानबूझकर भुखमरी कि एक बच्चे या शिशु की मौत में परिणाम बहुत दुर्लभ है और maltreatment के सबसे चरम रूप के रूप में माना जाता है^{25,३३,३४}। इन पोषक तत्वों की कमी हड्डी के विकास पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव है, विशेष रूप से कुपोषण का एक तात्कालिक परिणाम के रूप में बच्चों में अनुदैर्ध्य विकास^३५। कंकाल की वृद्धि और खनिज मुख्य रूप से विटामिन डी और कैल्शियम पर निर्भर करते हैं, और उनके पूरकता बढ़ा बीएमडी^{25,३५,३६}से जोड़ा गया है ।

यह बेहद मुश्किल है की पहचान करने के लिए या इन मामलों पर मुकदमा चलाने के भी एक पूरा शव^{31,३७,३८} और कार्यरत तरीकों के लिए विशेष विचार का पालन किया जाना चाहिए । इस प्रकार, जहां घातक भुखमरी या कुपोषण संदिग्ध है मामलों में, एक multidisciplinary दृष्टिकोण विशेष रूप से अपघटन के उंनत राज्यों में रहता है शामिल मामलों में की जरूरत है²⁶। जब कंकाल रहता है शामिल हैं, हड्डी densitometry ऐसे दंत विकास के रूप में अंय कंकाल संकेतक के साथ संयोजन के रूप में एक उपयोगी उपकरण है, खोपड़ी के पार्स basilaris की माप, और लंबी हड्डी लंबाई²⁶। कंकाल शिशुओं और किशोरों के लिए उपर्युक्त संकेतकों का उपयोग कर के बिना, यह अगर कम बीएमडी एक अंतर्निहित चयापचय विकार, कुपोषण, या taphonomic प्रक्रिया का परिणाम है विचार करने के लिए संभव नहीं होगा । एक और चिंता का विषय है शरीर के आकार का आकलन (वजन और कद) शिशु या किशोर कंकाल में रहता है । सबसे प्रामाणिक डेटा सेट ऊंचाई या बच्चों में अस्थि विकास के रूप में तुलना प्रयोजनों के लिए वजन के बारे में जानकारी की आवश्यकता होती है आकार और उम्र निर्भर¹². जब अवशेष का आकलन किया जा रहा है अज्ञात हैं, अनुमान विधियों कार्यरत होना चाहिए । एक के तहत शिशुओं के लिए, प्रामाणिक DXA डेटा केवल मिलान आयु है । 1 की उम्र से अधिक किशोरों में, कौलर^३९ याCowgill^४० कंकाल में शरीर के आकार का आकलन करने के लिए सिफारिश की है के रूप में वे उम्र 1-¹⁷३९, ४० सहित डेनवर विकास अध्ययन नमूना पर आधारित हैं । जब आयु और शरीर के आकार का अनुमान है, विश्वास अंतराल में भिंनता है और रोग नियंत्रण (सीडीसी) के लिए केंद्र से मतलब की तुलना वृद्धि curves^४१ रिपोर्ट में शामिल किया जाना चाहिए के रूप में अच्छी तरह से अनुमानित शरीर के आकार के लिए विश्वास अंतराल । यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि ज्यादातर मामलों में, पैतृक और सेक्स के बारे में जानकारी किशोर कंकाल से निर्धारित नहीं किया जा सकता यौवन से पहले रहता है, जो पैतृक और सेक्स के रूप में किशोरों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है बीएमडी में काफी प्रभाव के लिए जाना जाता है वयस्कों. इन परिस्थितियों में, DXA विधि लागू नहीं हो सकता है । पहचाने गए मामलों में, पैतृक, लिंग, और शरीर के आकार के बारे में जैविक जानकारी, विश्लेषण से पहले प्राप्त किया जाना चाहिए ।

बाल रोग में अस्थि densitometry प्रामाणिक डेटा के विकास के साथ वृद्धि हुई है^{४२,४३} DXA के साथ सबसे व्यापक रूप से उपलब्ध तकनीक^४४जा रहा है. कुपोषित बच्चों खनिज कुपोषण की गंभीरता के साथ संबंधित के साथ स्वस्थ बच्चों की तुलना में बीएमडी में काफी निचले स्तर दिखाने के लिए^४५। काठ का रीढ़ और कूल्हों के DXA स्कैन सबसे उपयुक्त क्षेत्रों में से एक है के अनुसार किशोरों के लिए मूल्यांकन करने के लिए अमेरिकन कॉलेज ऑफ रेडियोलॉजी^४६। Reproducibility रीढ़ की हड्डी के लिए दिखाया गया है, पूरे कूल्हे, और पूरे शरीर के बच्चों में वृद्धि की अवधि के दौरान^४७। हालांकि, काठ का रीढ़ पसंद है क्योंकि यह मुख्य रूप से trabecular हड्डी से बना है, जो वृद्धि के दौरान चयापचय परिवर्तन के प्रति अधिक संवेदनशील है और पूरे कूल्हे के आकलन से अधिक सटीक पाया गया है^{25,४७, ४८}. DXA स्कैन का प्रयोग बाल चिकित्सा आकलन में आम है । हालांकि, के बाद से DXA दो आयामी है, यह सच मात्रा पर कब्जा नहीं है और एक हड्डी क्षेत्र के आधार पर बीएमडी¹³पैदा करता है । बच्चों में, यह शरीर और अस्थि आकार के रूप में एक महत्वपूर्ण अंतर के भीतर और बच्चों में आयु समूहों के बीच में भिंनता है¹²। सबसे प्रामाणिक उपलब्ध डेटा DXA माप के साथ तुलना के लिए है, लेकिन देखभाल के लिए एक उपयुक्त संदर्भ जनसंख्या का चयन करने के लिए प्रयोग किया जाना चाहिए (देखें Binkovitz और Henwood¹³ आमतौर पर इस्तेमाल किया DXA प्रामाणिक डेटाबेस की एक सूची के लिए).

स्कैन के बाद, एक z-स्कोर आयु-मिलान और जनसंख्या विशिष्ट संदर्भ नमूने का उपयोग करके परिकलित की जाती है । Z-स्कोर किशोर के लिए और अधिक उपयुक्त है के बाद से टीस्कोर एक युवा वयस्क नमूना¹²को मापा बीएमडी की तुलना करें । -2 से 2 के बीच एक z-स्कोर कालानुक्रमिक आयु के लिए सामांय बीएमडी को इंगित करता है जबकि कोई भी स्कोर नीचे-2 कालानुक्रमिक आयु^४९के लिए कम बीएमडी को इंगित करता है । टी-और जेड-स्कोर दोनों के लिए 2 से 2 रेंज मतलब से दो मानक विचलन करने के लिए प्रतिनिधित्व करते हैं । स्पष्ट रूप से, अगर एक मापा बीएमडी स्कोर के ऊपर या नीचे अपने संदर्भ जनसंख्या मतलब दो मानक विचलन के भीतर है, वे चिकित्सकीय सामांय माना जाता है ।

फोरेंसिक विज्ञानियों के लिए रूपात्मक भिन्नता पर निर्भरता कई स्रोतों से आती है. जिनमें से एक कंकाल भिन्नता है कि रोग प्रक्रियाओं से उत्पन्न होता है, चयापचय हड्डी विकारों^५०सहित. कंकाल में विशिष्ट विकारों की पहचान करने की क्षमता एक दो गुना लाभ है: 1) यह और अधिक मजबूत बनाने जैविक प्रोफ़ाइल के लिए जानकारी जोड़ने और 2) भंग रोग या दण्डित आघात का परिणाम हैं अगर पहचान. चयापचय हड्डी विकारों की एक किस्म है^{५१,५२,५३}, लेकिन समकालीन अवशेष के बीएमडी उपायों के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक है ऑस्टियोपोरोसिस । ऑस्टियोपोरोसिस trabecular हड्डी के नुकसान की दर से अधिक है, जब विकसित करता है हड्डी घनत्व में एक शुद्ध हानि के साथ cortical हड्डी हानि की दर^{५३,५४,५५}। Trabecular हड्डी नुकसान फ्रैक्चर का एक बढ़ा जोखिम को संबंधित है, विशेष रूप से हड्डियों कि अधिक से अधिक Trabecular हड्डी सामग्री है (उदा, os coxa)^4,५५।

ऑस्टियोपोरोसिस पर कई अध्ययनों और कंकाल में अस्थि खनिज घनत्व रहता है पुरातात्विक assemblages पर आयोजित किया गया है दोनों का उपयोग DXA^{५६,५७,५८,५९} और अंय तरीकों^{६० , ६१ , ६२}. हालांकि, जब पुरातात्विक संदर्भों से वयस्क कंकाल में ऑस्टियोपोरोसिस का आकलन, चिकित्सकों उपेक्षा है कि नैदानिक ऑस्टियोपोरोसिस निदान व्यक्तियों के साथ एक छोटी संदर्भ नमूना समकालीन के मतलब की आवश्यकता है ^{५५,६३,६४}मूल्यांकन किया जा रहा है । यह फोरेंसिक नृविज्ञान संदर्भों में एक मुद्दा नहीं है क्योंकि व्यक्तियों उंर और सेक्स दोनों कूल्हे और काठ का रीढ़ के लिए विकसित संदर्भ नमूनों के साथ आधुनिक आबादी को मिलान कर रहे हैं, हालांकि diagenesis के माध्यम से बीएमडी में परिवर्तन के लिए विचार किया जाना चाहिए फोरेंसिक बनी हुई है । हालांकि, taphonomy संभावना है कि पुरातात्विक नमूनों से वैध बीएमडी उपाय प्राप्त करने की क्षमता को प्रभावित कारक है । इस फोरेंसिक संदर्भों में एक विचार के रूप में अच्छी तरह से है, जहां एक कुछ महीनों से परे संभावित गुजाइश अंतराल के साथ दफन शर्तों से बरामद रहता है । हालांकि अभी भी फोरेंसिक ब्याज की, पर्याप्त संदेह किसी भी बीएमडी इन परिस्थितियों में पाया अवशेष से प्राप्त स्कोर के लिए उठाया जा सकता है ।

ऑस्टियोपोरोसिस नैदानिक बीएमडी उपाय है कि व्यक्तियों ‘ बीएमडी उपायों से कूल्हे या काठ का रीढ़ एक युवा वयस्क संदर्भ नमूना DXA^{६५,६६,}६७ का उपयोग करने के सापेक्ष में प्राप्त कर रहे है की टीस्कोर का उपयोग करके मूल्यांकन किया है ^,६८. इस संदर्भ नमूना कंकाल में ऑस्टियोपोरोसिस की घटना की पहचान करने के लिए नियोजित किया जा सकता है । फॉरेंसिक संदर्भों में, यह दो कारणों के लिए उपयोगी है: 1) दुरुपयोग से संबंधित फ्रैक्चर के बीच अंतर-बुजुर्ग में आघात पहुंचा और osteoporotic व्यक्तियों में वृद्धि की हड्डी कमजोरी से उन लोगों को^६९, और 2) के रूप में एक संभव व्यक्तिगत पहचान सुविधा^५०।

अस्थि घनत्व लंबे समय एक संकेतक है कि एक पशु के^{७०,७१}की गतिविधि और पोषण को दर्शाता है पर विचार किया गया है । हाल ही में यह उल्लेख किया गया है कि अस्थि घनत्व, हड्डी का एक आंतरिक संपत्ति के रूप में, taphonomic प्रक्रियाओं के दौरान अपने जीवित रहने को प्रभावित करता है⁷.  अपघटन का परिणाम कंकाल तत्वों की अंतर जीवित है (यानी, असतत, शारीरिक की पूरी इकाइयों) और अस्थि घनत्व जीवित रहने का एक कारक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, या अस्थि शक्ति^{7, ७० , ७१ , ७२ , ७३ , ७४ , ७५}. यह फोरेंसिक संदर्भों में महत्वपूर्ण है और साथ ही पुरातात्विक और paleontological वातावरण में है कि यह चिकित्सकों के लिए पर्याप्त रूप से एक जैविक प्रोफ़ाइल (या उंर, लिंग, कद, और वंश) का अनुमान लगाने के लिए रोजगार की क्षमता को प्रभावित करता है अगर केवल कुछ कंकाल तत्वों का प्रतिनिधित्व कर रहे हैं ।

थोक घनत्व (ताकना अंतरिक्ष माप में शामिल के साथ अस्थि घनत्व) इस स्थिति में उचित माप है, विचार यह ठीक हड्डी की असुरक्षित संरचना है कि taphonomic प्रक्रियाओं के लिए अपनी संवेदनशीलता को प्रभावित करता है⁷। अस्थि घनत्व का आकलन करने के कई तरीके कार्यरत है एकल बीम फोटॉन densitometry^27,७५, गणना टोमोग्राफी^{७६,७७,७८}, photodensitometry^{७२ ,७९}, और DXA^{८०,८१,८२}. DXA स्कैन अंय तरीकों के लिए बेहतर हो सकता है के रूप में यह अपेक्षाकृत सस्ती है, पूरे शरीर को स्कैन किया जा सकता है, और व्यक्तिगत कंकाल तत्वों विश्लेषण के दौरान अलग से या एक साथ मूल्यांकन किया जा सकता है । बीएमडी स्कैन का उपयोग करने से पहले और बाद taphonomic अनुसंधान अध्ययन अस्थि बचे अलग taphonomic कारकों और वातावरण^८२से जिसके परिणामस्वरूप पर उपयोगी जानकारी प्रदान करता है ।

इस कागज कंकाल के DXA स्कैन प्राप्त करने के लिए एक प्रोटोकॉल की रूपरेखा बनी हुई है । विधि आम, जब काठ का रीढ़ और हिप स्कैन प्रदर्शन व्यक्तियों के नैदानिक स्थिति कार्यरत हैं । यह अनुमति देता है चिकित्सकों कंकाल की तुलना करने के लिए उपयुक्त प्रामाणिक मानकों के साथ रहता है । उल्लिखित प्रोटोकॉल जुवेनाइल और एडल्ट दोनों पर लागू है जो बाद में चर्चा की गई सीमाओं के साथ रहता है.

Protocol

प्रोटोकॉल इस के साथ साथ मानव अनुसंधान के लिए उत्तरी कैरोलिना राज्य विश्वविद्यालय के आचार दिशा निर्देशों का पालन करता है । 1. मशीन की तैयारी नोट: निम्नलिखित प्रोटोकॉल मोटे तौर पर कि?…

Representative Results

यहां पद्धति का प्रस्ताव आमतौर पर रहने वाले रोगियों और मृतक व्यक्तियों के लिए अपनी नवीनता के विचार में प्रयोग किया जाता है ध्यान दिया जाना चाहिए । चित्रा 6 और चित्रा 8 ?…

Discussion

इस पत्र में प्रस्तुत परिणाम फोरेंसिक संदर्भों में बीएमडी मैट्रिक्स की प्रयोज्यता के उदाहरण हैं. चित्रा 6 और चित्रा 8 शो के रूप में, नैदानिक बीएमडी स्कैन के लिए रहने वाले व्यक्तिय?…

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.