Определение половой принадлежности по остеометрическим признакам скелетированных ключиц

http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2017-19-12-272-276

УДК 340.6:343.9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОВОЙ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ПО ОСТЕОМЕТРИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ СКЕЛЕТИРОВАННЫХ КЛЮЧИЦ

Смирнов А.В.

ГБОУ ВПО Российский Университет Дружбы Народов, г. Москва, Российская Федерация

Аннотация. Ключицы, как важный и довольно частый объект медицинского судебно-остеологического исследования, изучены еще недостаточно. С целью объективизации экспертной информации, которая может быть получена при исследовании скелетированных ключиц при проведении исследований в области судебной медицины и физической антропологии, в настоящей статье приведены результаты математико-статистического анализа их остеометрических признаков. Использованы материалы остеологических собраний Кафедры антропологии МГУ им. М.В. Ломоносова, Отдела физической антропологии Музея антропологии и этнографии им. Петра Великого, а также Коллекции Terry (Вашингтон). Применительно к диагностике пола разработаны модели, основанные на одномерных и многомерных дискриминантных функциях: экспресс-метод определения половой принадлежности по пятиинтервальной оценочной шкале, включающей 13 остеометрических признаков и две дискриминантные модели, рассчитанные по методу Фишера, отличающиеся высоким процентом правильной классификации (82,5-91,2%) и прошедшие проверку на остеологическом материале из собраний МАЭ. Они позволяют дополнить имеющиеся в литературе данные и проводить диагностику половой принадлежности по изолированным ключицам, что становится особенно важным при работе с ограниченным набором разрозненных костных элементов или их фрагментов. Ключевые слова: судебно-медицинская диагностика пола, остеометрия, судебная антропология, одномерный дискрими-нантный анализ, линейный дискриминантный анализ по методу Фишера

Введение. Установление основных параметров биологического профиля личности (видовая принадлежность, пол, возраст, расово-этническая принадлежность, длина и масса тела, соматотип) по костным останкам представляет собой актуальную проблему современной судебно-медицинской практики [1]. В настоящее время существует большое количество методик для определения важнейших характеристик биологического профиля человека по костям черепа и посткраниального скелета [2]. В случаях хорошей сохранности остеологического материала, его половая диагностика, как правило, не вызывает значительных затруднений. По данным Ьсаи [3], точность установления пола при наличии всех элементов скелета достает практически 100%. С уменьшением числа предоставленных на экспертизу костей, точность половой диагностики снижается и может составлять до 98% при наличии черепа и костей таза; до 95% - при сохранности костей таза и длинных трубчатых костей конечностей; от 80 до 90% - при наличии только длинных трубчатых костей. В то же время, нередкими являются и такие экспертные ситуации, когда при проведении идентификационных исследований приходится сталкиваться с ограниченным набором разрозненных костных элементов или их фрагментов. В качестве примера

укажем на мелкие губчатые кости кисти и стопы, позвонки, ребра, а также кости плечевого пояса (лопатки, ключицы) и грудину, из которых наиболее сохранными, являются, как правило, именно ключицы.

Как объект медицинского судебно-остеологиче-ского исследования ключицы изучены еще недостаточно. Детальные исследования остеометрических параметров ключиц, а также выявление связей между этими параметрами и половой детерминантой были начаты еще в начале XX века, затем продолжены в работах относительно небольшого числа исследователей в нашей стране и за рубежом [3, 4, 5, 7]. В настоящее время отмечается значительное увеличение количества научных работ, посвященные половой диагностике по ключицам, причем в абсолютном большинстве из них используются современные методы многомерной математической статистики, значительно повышающие достоверность результатов, что имеет важное значение для судебно-медицинской практики. Так, точность корректной диагностики пола с помощью применения линейного дискриминантного анализа в пошаговом варианте в различных популяциях составляет от 71,73% до 94,8%.

В целом, результаты указанных выше исследований свидетельствуют о перспективности разработки

—--—

Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК

новых методик идентификации личности по ключицам. Несомненно, необходим углубленный анализ макро- и микроморфологии этих костей с целью изучения основных закономерностей их половой, возрастной и индивидуальной изменчивости в других популяциях.

Цель исследования: разработать методы судебно-медицинской диагностики половой принадлежности скелетированных ключиц по их остеометрическим признакам с использованием современных методов математической статистики.

Материалы и методы. В работе использован остеологический материал трех скелетных серий: серия 1 - коллекция из 86 скелетов кафедры антропологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (русские, середина XX века), исследованию подлежали правые ключицы от 83 индивидов; Серия 2 - «Старая Ладога» (русские, XVIII век) из остеологического собрания Отдела физической антропологии Музея антропологии и этнографии им. Петра Великого (Кунтскамера), исследованию подлежали правые ключицы от 35 индивидов; Серия 3 - коллекция Terry (отдел физической антропологии Музея естественной истории при Смитсоновском институте, Вашингтон, США), использованы индивидуальные данные по правым ключицам, принадлежавшим 114 индивидам (американцы-европеоиды, XX век). Суммарный объем трех выборок составил 232 случая.

Остеометрическая программа исследования ключиц из первых двух серий включает 13 признаков:

С1М-1. Наибольшая длина ключицы: расстояние между наиболее медиально расположенной точкой грудинного конца ключицы и наиболее латерально расположенной точкой её плечевого конца.

С1М-4. Расстояние изгиба диафиза ключицы: расстояние от стернального конца ключицы до наиболее выступающей вперёд точки её диафиза. Размер берётся параллельно наибольшей длине ключицы (С1М-1).

С1М-5. Окружность ключицы: периметр ключицы в середине диафиза, место измерения определяется как половина наибольшей длины ключицы).

С1М-6А. Сагиттальный диаметр ключицы: прямое расстояние между передним и задним краями середины диафиза ключицы.

С1М-7А. Вертикальный диаметр ключицы (толщина ключицы): расстояние между краниальной и ка-удальной поверхностями середины тела ключицы.

С1М-6. Наибольший диаметр ключицы: эмпирически определяемый максимальный размер в середине диафиза кости.

С1М-7. Наименьший диаметр ключицы: эмпирически определяемый минимальный размер в середине диафиза.

С1М-8. Высота изгиба диафиза ключицы: высота наиболее выдвинутой вперёд точки переднего края диафиза ключицы над прямой, соединяющей наиболее отодвинутые назад точки грудинного и плечевого концов ключицы на её заднем крае.

С1М-9. Высота изгиба акромиального конца ключицы: высота наиболее выдвинутой вперёд точки переднего края акромиального конца ключицы над прямой, соединяющей наиболее отодвинутые назад точки грудинного и плечевого концов кости на её заднем крае.

С1М-8А. Глубина изгиба грудинного конца: проекционное расстояние от наиболее глубокой точки изгиба грудинного конца к касательной, проходящей через вершину изгиба плечевого конца и задний край грудинного.

С1М-9А. Глубина, изгиба плечевого конца: проекционное расстояние от наиболее глубокой точки изгиба плечевого конца к касательной, проходящей через вершину изгиба грудинного конца и передний край плечевого.

С1М-10. Длина дельтовидной шероховатости: прямое расстояние от наиболее передней точки акроми-ального конца ключицы до наиболее медиальной точки её дельтовидной шероховатости.

С1М-11. Ширина плечевого конца ключицы: проекционное расстояние между наиболее выступающими точками вентрального и дорзального краёв плечевого конца ключицы.

Остеометрические измерения проводились с использованием стандартного штангенциркуля, остео-метрической доски и миллиметровых лент по методикам Р. Мартина и В.П. Алексеева [8] с дополнениями и уточнениями Е.Л. Воронцовой [9]. Индивидуальные данные по ключицам из коллекции Terry включают измерения по пяти признакам: С1М-1, С1М-6, С1М-6А, С1М-7, С1М-7А. Биометрическая обработка данных проведена с использованием пакета компьютерных программ StatSoft STATISTICA 10 и Microsoft Excel 2007.

Результаты исследования и их обсуждение. Одномерный дискриминантный анализ (ОДА) предполагает построение пятиинтервальной оценочной шкалы из определенного количества дифференциальных остеометрических признаков, рассчитанных по дис-криптивным статистикам с использованием следующих формул:

1. Достоверно мужской интервал: >Хж + 3,3сж

2. Вероятно мужской интервал: Хж + 1,54сж - Хж <Х +3,3сж

3. Неопределенный интервал: Хм - 1,54см -Хж+1,54Сж;

4. Вероятно женский интервал: Хм-3,3см - Хм-1,54см

5. Достоверно женский интервал: <Хм - 3,3см

Ниже представлена одномерная модель диагностики половой принадлежности по 13 размерным признакам правых ключиц (мм) в виде пятиинтервальной

диагностической таблицы, которую можно рассматривать в качестве экспресс-метода, не требующего затрат времени для расчетов (табл. 1).

Таблица 1.

Определение пола по размерам

Признак Женский Неопределенный пол Мужской

Достоверный Вероятный Достоверный Вероятный

CLM1 <127,4 127,5-140,6 140,7-147,5 147,6-160,0 >161,0

CLM4 <33,9 34,0-44,9 45,0-57,0 57,1-67,1 >67,2

CLM5 <28,5 28,6-34,0 34,1-38,8 38,9-44,1 >44,2

CLM6 <9,2 9,3-11,6 11,7-13,3 13,4-15,4 >15,5

CLM7 <6,5 6,6-8,4 8,5-10,0 10,1-11,7 >11,8

CLM6A <7,6 7,7-10,4 10,5-12,8 12,9-14,9 >15,0

CLM7A <7,1 7,2-9,3 9,4-11,6 11,7-13,9 >14,0

CLM8 <19,5 19,6-25,7 25,8-32,0 32,1-37,3 >37,4

CLM8A <9,3 9,4-14,1 14,2-21,2 21,3-26,3 >26,4

CLM9 <20,3 20,4-27,7 27,8-34,1 34,2-39,1 >39,2

CLM9A <2,4 2,5-8,8 8,9-16,7 16,8-20,6 >20,7

CLM10 <30,0 30,1-38,9 39,0-50,8 50,9-60,0 >61,0

CLM11 <14,1 14,2-19,7 19,8-25,7 25,8-30,5 >30,6

Диагностика пола по этой модели предполагает три формы решения:

1. Практически достоверное (85,6%) - принимается при попадании одного или более признаков в достоверный интервал шкалы, либо при попадании 9 и более признаков в один из вероятных интервалов шкалы

2. Вероятное (10%) - принимается при отсутствии ограничений пункта 1 или при разнице попаданий в ВМ и ВЖ в 4 и более признака. При наличии только вероятных признаков половая принадлежность устанавливается по их абсолютному большинству

3. Неопределенное (ок. 5%) - принимается в том случае, если все признаки попали в неопределенный интервал или если разница попаданий в ВМ и ВЖ в 4 составляет три и менее признака. В этом случае мотивируется отказ от диагностики пола по данной модели и рекомендуется продолжить диагностику пола путем увеличения числа исследуемых признаков либо перейти на использование методики многомерного дис-криминантного анализа.

Полученные результаты позволяют дополнить имеющиеся в литературе данные по индивидуальной изменчивости размерных характеристик ключиц [3, 4, 6].

Необходимо заметить, что метод ОДА позволяет установить половую принадлежность с меньшей вероятностью по сравнению с многомерными методами, однако, в случае сильной фрагментации костных останков данный способ является единственно доступным.

Метод многомерного дискриминантного анализа (МДА) предполагает использование двух моделей для диагностики пола (см. табл. 2), одна из которых включает расширенный набор признаков (расчетная точность корректной классификации - 100%, Лямбда Уилкса - 0,24), вторая - сокращенный (расчетная точность корректной классификации - 96,1%, Лямбда Уилкса - 0,28). Отметим, что те из остеометрических параметров, которые используются в сокращенной модели, по-видимому, наиболее оптимальным образом описывают специфичность полового диморфизма ключиц, выступая в качестве маркеров абсолютной ширины плечевого пояса (наибольшая длина кости, СЬМ1), общей массивности костяка (наименьший диаметр, СЬМ7) и мышечной силы (глубина изгиба плечевого конца, СЬМ9).

Таблица 2.

Дискриминантные функции для определения половой принадлежности ключиц

Модель 1

в Y= CLM1*4,534+CLM6*3,410+CLM7*12,237+CLM8*3,036+CLM9*3,829- 541,228

? Y= CLM1*4,105+CLM6*2,739+CLM7*11,148+CLM8*2,669+CLM9*3,345- 434,406

Модель 2

в Y= CLM1*4,643+CLM7*16,163+CLM9*2,995-484,551

? Y= CLM1*4,194+CLM7*14,469+CLM9*2,625-391,940

Для работы с этими моделями исследователю необходимо подставить значения измеренных им переменных в уравнения и решить их. Наибольшее значение функции определяет искомую половую принадлежность кости. Вероятность отнесения экспертного случая к мужской или женской совокупностям определяется согласно значению функции Р1=1/(1+е-1) по величине 1 [9]. Для этого нужно выбрать максимальное из двух полученных значений дискриминантной функции Y и вычесть из него минимальное. Полученная разница будет соответствовать величине 1, зная которую,

Результаты оценки диагност!

можно определить уровень достоверности решения по таблице значений функции Р1 [10]. Формы экспертных выводов предполагают три варианта:

1) Решение достоверное, если 1,0> Р1>0,95;

2) Решение вероятное, если 0,95> Р1>0,75;

3) Отказ от решения, если Р1 <0,75.

Степень надежности полученных моделей проверялась в группе верификации (серия «Старая Ладога»). Результаты оценки представлены в табл. 3. По результатам проведенной оценки, реальная точность моделей 1 и 2 составляет 91,2% и 82,5% соответственно.

Таблица 3.

пола в группе верификации

№ костяка (МАЭ) Модель 1 Модель 2

1 (в) 2 (?) l Pl 1 (в) 2 (?) l Pl

5720-1в 553,243 545,641 7,6 0,9995 491,749 485,835 5,9 0,9973

5720-10в 527,661 523,112 4,5 0,9890 490,966 484,977 5,9 0,9973

5720-15в 476,356 477,980 1,6 0,8320 437,026 437,102 0,07 0,5000

5720-16в 459,028 450,167 8,8 0,9985 434,046 433,496 0,5 0,6220

5720-35? 414,118 421,412 7,2 0,9993 369,584 376,352 6,7 0,9988

5720-45? 450,656 454,073 3,4 0,9680 406,955 398,615 8,3 0,99975

5720-46? 400,945 409,448 8,5 0,9998 360,647 368,014 7,3 0,9994

5720-49? 410,719 418,792 8,0 0,99966 382,621 387,706 5,0 0,9933

5720-50в 530,136 525,251 4,8 0,992 475,686 471,331 4,3 0,9870

7570-37в 536,145 532,359 3,7 0,9760 503,168 496,332 6,8 0,9989

Заключение. В результате проведенного исследовании нами составлена диагностическая таблица, использующая одномерную модель диагностики половой принадлежности по остеометрическим признакам скелетированных ключиц человека, а также две многомерные модели, отличающиеся высоким процентом

правильной классификации (82,5-91,2%), прошедшие проверку на остеологическом материале из собраний МАЭ. Они позволяют проводить диагностику половой принадлежности по изолированным ключицам, что становится особенно важным при работе с ограниченным набором разрозненных костных элементов или их

фрагментов. Исследованная нами выборка скелетиро-ванных ключиц нуждается в дальнейшем расширении с целью повышения ее репрезентативности. Нами продолжается сбор материалов по другим скелетным сериям, в том числе, монголоидным из собраний НИИ и Музея антропологии МГУ и Института археологии РАН.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

[1] Звягин В.Н. Текущие проблемы медико-криминалистической идентификации личности // Проблемы экспертизы в медицине. 2012. № 3-4. С. 39-43.

[2] Медико-криминалистическая идентификация: Настольная книга судебно-медицинского эксперта. Под общ. ред. проф. В.В. Томилина. М., 2000.

[3] Iscan, M. Y., Steyn M. The Human Skeleton in Forensic Medicine. Charles C. Thomas Publishers, Springfield. 2013.

[4] Лаптев З.И. Половые особенности ключиц по данным остеометрии // Судебно-медицинская экспертиза. 1977. Т. 20. №1. С. 43-46.

[5] McCoimick W.F., Stewart J.F.I., Greene I.T. Sexing of human clavicles using length and circumference measurements/^ J Forensic Med Pathol. - 1991 Jun; 12(2): 17581.

[6] Shirley, N. R. Age and Sex Estimation from the Human Clavicle: An Investigation of Traditional and Novel Methods. Dissertation, University of Tennessee, Knoxville. 2009.

[7] Akhlaghi, M., Moradi, B., Hajibeygi, M. Sex determina-tionusing anthropometric dimensions of the clavicle in Iranian population. J. Forensic Leg. Med., 19(7):381-5, 2012

[8] Алексеев В.П. Остеометрия: методика антропологических исследований. М., 1966.

[9] Воронцова Е.Л. Морфологическая изменчивость костей плечевого пояса и грудины человека. Автореферат диссертации канд. наук. М., 2005

[10] Урбах В.Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях. М., 1975. С. 248-277.

IDENTIFICATION OF SEX BASED ON OSTEOMETRIC CHARACTERISTICS OF THE SKELETONIZED CLAVICLES

Smirnov A.V.

Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russian Federation

Annotation. The important object often present when forensic examination of skeletonized human remains being performed, clavicle have been studied very little so far. For the purposes of data objectivization both in the fields of forensic and physical anthropology, statistical analysis of osteometric characteristics of skeletonized clavicles was carried out, using 231 skeletons from the collections of the Department of Anthropology, M. V. Lomonosov Moscow State University, Peter the Great Museum of Anthropology and Ethnography (MAE) and published data from Terry osteologic collection (Smithsonian Institution, Washington D.C.). Both uni- and multidimensional discriminant methods for sexing clavicles were proposed: one-dimensional discriminant analysis based on 5-interval estimation scale of 13 osteometric measurements and two models based on Fisher Linear Discriminant Analysis. These formulae demonstrated the high percentage of correctly classified clavicles (from 82,5% to 91,2%) and were tested using MAE bone specimens. Our findings make it possible to use both methods for the sex identification in forensic medical examination of skeletal remains working with clavicles only or in cases where the researcher deals with a limited number of skeletal remains.

Key words: forensic sex estimation, osteometry, forensic anthropology, one-dimensional discriminant analysis, Fisher Linear Discriminant Analysis

REFERENCES

[1] Zvjagin V.N. Tekushhie problemy mediko-kriminalistich-eskoj identifikacii lichnosti // Problemy jekspertizy v medicine, 2012, No. 3-4, pp. 39-43.

[2] Mediko-kriminalisticheskaja identifikacija: Nastol'naja kniga sudebno-medicinskogo jeksperta. Pod obshh. red. prof. V.V. Tomilina. M., 2000.

[3] Iscan, M. Y., Steyn M. The Human Skeleton in Forensic Medicine. Charles C. Thomas Publishers, Springfield. 2013.

[4] Laptev Z.I. Polovye osobennosti kljuchic po dannym oste-ometrii // Sudebno-medicinskaja jekspertiza, 1977, Vol. 20, No. 1, pp. 43-46.

[5] McCormick W.F., Stewart J.F.I., Greene I.T. Sexing of human clavicles using length and circumference measure-ments// Am. J. Forensic. Med. Pathol. - 1991 Jun; 12(2): 175-81.

[6] Shirley, N. R. Age and Sex Estimation from the Human Clavicle: An Investigation of Traditional and Novel Methods. Dissertation, University of Tennessee, Knoxville. 2009.

[7] Akhlaghi, M., Moradi, B., Hajibeygi, M. Sex determina-tionusing anthropometric dimensions of the clavicle in Iranian population // J. Forensic Leg. Med., 19(7):381-5, 2012

[8] Alekseev V.P. Osteometrija: metodika antropologicheskih issledovanij. M., 1966.

[9] Voroncova E.L. Morfologicheskaja izmenchivost' kostej plechevogo pojasa i grudiny cheloveka. Avtoreferat dissertacii kand. nauk. M., 2005

[10] Urbah V. Ju. Statisticheskij analiz v biologicheskih i medicinskih issledovanijah. M., 1975. p. 248-277.