Analyse des ossements pour la densité minérale osseuse dans des contextes de médecine légale

Résumé

Densité minérale osseuse (DMO) est un facteur important dans l’apport nutritionnel de compréhension. Des ossements humains, c’est une mesure utile pour évaluer la qualité de vie dans les juvéniles et les adultes, en particulier dans les cas mortels de famine et de la négligence. Ce document fournit des lignes directrices pour l’analyse des ossements humains à des fins médico-légales.

Résumé

Le but de cet article est de présenter une méthode prometteuse, roman pour aider à l’évaluation de la qualité de l’os dans les restes squelettiques juridiquement pertinentes. BMD est une composante importante de l’état nutritionnel de l’os et en ossements des juvéniles et des adultes, et il peut fournir des informations sur la qualité de l’OS. Pour adultes demeure, il peut fournir des informations sur certaines pathologies ou quand l’insuffisance osseuse est survenu. Chez les juvéniles, il fournit une mesure utile afin d’élucider les cas de famine mortelle ou de négligence, qui sont généralement difficiles à identifier. Ce document fournit un protocole pour l’orientation anatomique et l’analyse des ossements pour la numérisation par absorptiométrie double énergie à rayons x (DXA). Trois études de cas sont présentés pour illustrer lors de balayages DXA peuvent être informatives pour le praticien de médecine légale. La première étude de cas présente un individu avec des fractures longitudinales observés dans le poids OS et DXA est utilisé pour évaluer l’insuffisance osseuse. BMD s’avère normale, ce qui suggère une autre étiologie du motif de rupture présents. La deuxième étude de cas employé DXA pour enquêter sur présumés de malnutrition chronique. Les résultats BMD sont compatibles avec les résultats de la longueur des os longs et suggèrent que l’adolescent souffrait de malnutrition chronique. L’étude de cas final donne un exemple où la famine mortelle chez un nourrisson de 14 mois est suspectée, qui prend en charge les constatations de l’autopsie de la famine mortelle. Balayages DXA a montré faible densité minérale osseuse à l’âge chronologique et se fonde sur des évaluations traditionnelles de la santé infantile. Toutefois, lorsqu’il s’agit des restes squelettiques altérations taphonomiques envisagera avant d’appliquer cette méthode.

Introduction

L’objectif de l’analyse anthropologique légiste s’appuie sur la compréhension du praticien de l’os comme un tissu complexe avec plusieurs unités et variation. Osseuse est un tissu hiérarchique, composite avec des composants organiques et inorganiques, organisé dans une matrice de collagène et d’apatite gazeuses^1,2,3,4. Le composant inorganique ou minéral osseux est organisée en une structure nanocristalline pour fournir la rigidité et le cadre pour la portion organique^1,2,5. L’aspect minéral comprend environ 65 % de l’OS en poids et sa "masse est influencé par deux facteurs génétiques et environnementaux^1,2,4,6. Parce que minéral osseux occupe un espace à trois dimensions, il peut être mesuré par la densité minérale osseuse (DMO) ou une fonction de la masse et le volume occupé⁷. La masse volumique du minéral osseux varie avec l’âge de la naissance à l’âge adulte^8,9,10,11,12 et a été largement utilisée dans les milieux cliniques comme un indicateur d’ostéoporose et de fracture risque^{4,13,14,15,16,17,18}. Bi-énergie absorptiométrie à rayons x (DXA) a été un outil répandu pour l’évaluation de la santé des os depuis son lancement en 1987, notamment les analyses effectuées dans la colonne lombaire et la hanche régions^11,13,19 . Validation des balayages DXA a été démontrée comme l’étalon-or dans les enquêtes sur les changements de BMD^{13,19,20,21,22,23}. Par la suite, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a créé des critères normatifs, y compris t- et z-score de définitions pour juvéniles et adultes rachis lombaire (L1-L4) et les hanches car ce sont les régions facilement capturées volumétriquement^{11 ,13,19,24}.

Le recours croissant aux anthropologie médico-légale en reliure medicolegal a encouragé l’étude de nouvelles techniques afin de mieux évaluer les restes squelettiques dans diverses circonstances. Parmi ces techniques potentiels est l’application des balayages DXA d’évaluation BMD comme indicateur de la qualité osseuse en cas de famine mortelle et la négligence en juvéniles^25,26, identification des maladies osseuses métaboliques, et estimation des chances de survie des éléments squelettiques en recherche taphonomiques^7,27.

Dans le rapport de maltraitance enfant U.S. Department of Health and Human Services 2015, 75,3 % des cas d’abus signalements étaient une forme de négligence avec ~ 1 670 décès résultant de la famine mortelle et de négligence dans 49 États²⁸. Plus de mineurs victimes de négligence ne parviennent pas à montrer des signes de violence physique externe, mais échec à prospérer est vu dans tous les cas^29,30. Échec à prospérer est défini comme l’apport d’une nutrition insuffisante pour soutenir la croissance et le développement. Ceux-ci peuvent avoir différents facteurs, dont une est la négligence résultant de la privation nutritionnelle^25,31 (voir Ross et Abel³² pour un examen plus approfondi). Fait d’affamer délibérément qui entraîne la mort d’un enfant ou un nourrisson est beaucoup plus rare et considéré comme la forme la plus extrême de la maltraitance^25,33,34. Ces carences nutritionnelles ont un effet significatif sur la croissance osseuse, croissance longitudinale en particulier chez les enfants comme conséquence immédiate de malnutrition³⁵. La minéralisation et la croissance du squelette dépendent principalement vitamine D et calcium, et leur supplémentation a été liée à une augmentation BMD^25,35,36.

Il est extrêmement difficile d’identifier ou de poursuivre ces cas qui suit même une autopsie complète^31,37,38 et une attention particulière aux méthodes employées doit être utilisés. Ainsi, dans les cas où on soupçonne une famine mortelle ou la malnutrition, une approche multidisciplinaire est nécessaire notamment dans les cas impliquant des restes dans les États avancés de décomposition²⁶. Lorsque les restes squelettiques sont impliqués, la densitométrie osseuse est un outil utile en conjonction avec d’autres indicateurs squelettiques telles que le développement dentaire, mesure de la pars basilaris du crâne et os long longueurs²⁶. Sans utiliser les squelette indicateurs mentionnés plus haut pour les nourrissons et les jeunes, il ne serait pas possible de discerner si faible DMO est le résultat d’un trouble métabolique intrinsèque, malnutrition ou processus taphonomiques. Une autre préoccupation est l’estimation de la taille corporelle (poids et taille) en ossements infantiles ou juvéniles. Plus normative des ensembles de données ont besoin d’informations sur la taille ou le poids pour fins de comparaison comme la croissance des os chez les enfants est de taille et âge dépendant¹². Lorsque les restes évaluées sont non identifiés, méthodes d’estimation devraient être utilisées. Pour les enfants de moins d’un, DXA normative données sont âge correspondait seulement. Chez les jeunes âgés de plus de 1, Ruff³⁹ ou Cowgill⁴⁰ sont recommandés pour estimer la taille du corps chez les restes squelettiques puisqu’elles sont basées sur l’échantillon de Denver étude de la croissance, y compris pour les 1-17^39,,⁴⁰ans. Lors de l’âge et la taille corporelle sont estimées, intervalles de confiance varient et comparaison de la moyenne pour le Center for Disease Control (CDC) produits de courbes de croissance⁴¹ devrait figurer dans le rapport ainsi que l’intervalle de confiance pour la taille estimée. Il est important de noter que dans la plupart des cas, informations concernant l’origine et le sexe ne peuvent être déterminées d’ossements juvéniles avant la puberté, ce qui est particulièrement important pour les adolescents comme ascendance et le sexe sont connus à un impact significatif sur BMD dans adultes. Dans ces circonstances, la méthode DXA est peut-être pas applicable. Aux cas identifiés, des informations biologiques concernant l’origine, le sexe et taille du corps, doivent être obtenues avant l’analyse.

La densitométrie osseuse en pédiatrie a augmenté avec le développement de données normatives^42,43 avec DXA étant la technique plus largement disponible⁴⁴. Enfants souffrant de malnutrition montrent des niveaux significativement plus faibles DMO que les enfants en bonne santé avec la minéralisation en corrélation avec la sévérité de la malnutrition,⁴⁵. Balayages DXA du rachis lombaire et hanches sont les plus appropriés à évaluer pour les mineurs, selon l’American College of Radiology⁴⁶. Reproductibilité a été démontrée pour la colonne vertébrale, hanches tout et tout le corps chez les enfants tout au long de la période de croissance⁴⁷. Toutefois, la colonne lombaire est préférable car il est principalement composé de l’OS trabéculaire, qui est plus sensible aux changements métaboliques au cours de la croissance et s’est avéré pour être plus précis que les quotes-parts ensemble hanche^{25,47, 48}. DXA utilisant scans est commune dans l’évaluation des enfants. Cependant, puisque DXA est à deux dimensions, il ne saisit pas vrai volume et produit un BMD basé sur OS zone¹³. Chez les enfants, il s’agit d’une distinction importante en tant qu’organe et OS taille varient au sein et entre les groupes d’âge chez les enfants de¹². Des données plus normatives disponibles sont pour la comparaison avec les mesures de DXA, mais il fallait être prudent pour choisir une population de référence approprié (voir Binkovitz et Henwood¹³ pour une liste des bases de données normatives couramment utilisés de DXA).

Suite à l’analyse, un z-score est calculé à l’aide d’un échantillon de référence spécifiques appariés selon l’âge et de la population. Z-scores sont plus appropriées pour les mineurs depuis t-scores comparer le BMD mesuré à un jeune adulte échantillon¹². Un z-score entre 01:58 indique BMD normale pour l’âge chronologique, tandis que toute note inférieure à -2 indique faible BMD pour l’âge chronologique,⁴⁹. Le 01:58 rang pour le t- et z-score représente jusqu'à deux écarts-types de la moyenne. De toute évidence, si un score de BMD mesuré relève de deux écarts-types au-dessus ou en dessous de leur moyenne de population de référence, ils sont considérés comme cliniquement normaux.

Le recours aux variations morphologiques de l’anthropologue judiciaire vient de nombreuses sources. Dont est la variation squelettique qui résulte de processus morbides, y compris les troubles de métabolisme osseux⁵⁰. La capacité d’identifier des anomalies particulières en ossements a un double avantage : 1) ajout d’informations à la biologique 2) identifiant si fractures sont pathologique ou le résultat de traumatismes auto-infligés et de profil rend plus robuste. Il existe une variété de troubles de métabolisme osseux^51,52,53, mais la plus pertinente pour mesures BMD de demeure contemporaine est l’ostéoporose. L’ostéoporose se développe lorsque le taux de perte osseuse trabéculaire est supérieur au taux de perte osseuse corticale avec une perte nette en os densité^53,,du⁵⁴⁵⁵. La perte osseuse trabéculaire est corrélée à un risque accru de fracture, surtout dans les os qui ont une plus grande l’OS trabéculaire contenu (p. ex., la coxa os)^4,55.

De nombreuses études sur l’ostéoporose et densité minérale osseuse en ossements ont été menées sur les assemblages archéologiques utilisant DXA^56,57,58,59 et autres méthodes^{60 , 61 , 62}. Toutefois, lors de l’évaluation de l’ostéoporose dans le squelette adulte de contextes archéologiques, praticiens ignorer que diagnostiquer l’ostéoporose cliniquement nécessite la moyenne d’un échantillon de référence plus jeune contemporain avec les personnes ^55,63,64évaluées. Ce n’est pas un problème dans des contextes de médecine légale étant donné que les individus sont âge et sexe-mis en correspondance avec les populations modernes avec des échantillons de référence développés pour la hanche et la colonne lombaire, bien que les changements de BMD par diagenèse sont à considérer pour restes de médecine légale. Cependant, taphonomie est le facteur probablement influent sur la capacité d’obtenir des mesures légitimes de BMD des échantillons archéologiques. Il s’agit d’un examen dans des contextes judiciaires même, où les restes trouvés sur les conditions d’enfouissement avec potentiels post-mortem intervalles au-delà de quelques mois. Tout en étant toujours d’intérêt médico-légal, un doute suffisant peut se poser pour n’importe quel BMD les scores obtenus à partir des restes trouvés dans ces circonstances.

L’ostéoporose est cliniquement évaluée à l’aide de t-scores de mesures BMD qui découlent des mesures BMD les individus dans le rachis lombaire ou de hanche par rapport à un échantillon de référence d’un jeune adulte à l’aide de DXA^{65,66,67 ,},⁶⁸. Cet échantillon de référence peut être utilisé pour identifier l’apparition de l’ostéoporose dans le squelette. Dans des contextes de médecine légale, c’est utile pour deux raisons : 1) différencie les fractures liées à un traumatisme infligé de mauvais traitements dans les personnes âgées et celles de la fragilité osseuse accrue dans les individus ostéoporotiques⁶⁹et 2) comme un personnel possible identification caractéristique⁵⁰.

La densité osseuse a longtemps été considéré comme un indicateur qui reflète l’activité et la nutrition d’un animal^70,71. Plus récemment, il a été noté que la densité osseuse, comme une propriété intrinsèque de l’OS, affecte sa capacité de survie au cours de processus taphonomiques⁷.  Une conséquence de la décomposition est la capacité de survie différentielle des éléments squelettiques (i.e., unités discrètes, anatomiquement complets du squelette) et la densité osseuse peut être utilisée comme un facteur prédictif de survie, ou OS force^{7, 70 , 71 , 72 , 73 , 74 , 75}. c’est important dans des contextes judiciaires ainsi qu’archéologique et paléontologiques environnements qu’il affecte la capacité de l’intention des praticiens à adéquatement emploient diverses méthodes pour estimer un profil biologique (ou âge, sexe, taille et ascendance) si Seuls certains éléments squelettiques sont représentés.

Masse volumique (densité osseuse avec l’espace poral inclus dans la mesure) est la mesure appropriée dans ce cas, vu que c’est précisément la structure poreuse de l’os qui influe sur sa sensibilité aux processus taphonomiques⁷. Plusieurs méthodes d’évaluation de la densité osseuse ont été employés dont un faisceau de photons densitométrie^27,75, tomodensitométrie^76,77,78, photodensitométrie^{72 ,79}et DXA^80,81,,⁸². Balayages DXA peuvent être préférables à d’autres méthodes, car il est relativement peu coûteux, du corps tout entier peut être effectué, et différents éléments squelettiques peuvent être évalués séparément ou ensemble pendant l’analyse. À l’aide de BMD analyse avant et après les études de recherche taphonomiques fournit des informations utiles sur la survivabilité osseuse résultant de différents facteurs et environnements taphonomiques⁸².

Le présent document décrit un protocole pour l’obtention des balayages DXA des ossements. La méthode utilise le positionnement commun, clinique des personnes lors de l’exécution de colonne lombaire et analyse de la hanche. Cela permet aux praticiens de comparer les restes du squelette avec les standards normatifs appropriés. Le protocole décrit s’applique aux juvéniles et adultes reste avec limitations évoquées plus tard.

Protocole

Le protocole ci-après adhère aux principes déontologiques de la North Carolina State University pour la recherche.

1. préparation de la machine

Remarque : Le protocole suivant peut être largement appliqué à n’importe quel corps entier, clinique scanner DXA BMD.

1. Étalonner une fois par jour avant l’analyse de toutes les personnes pour assurer le contrôle de la qualité. Après que étalonnage invites s’affichent au démarrage du logiciel les systèmes, analyse un fantôme de la colonne lombaire de densité connue pour assurer une lecture correcte du scanner BMD.
2. Si le scanner utilisé n’a pas une fonctionnalité de contrôle de la qualité du logiciel, comparer les résultats de la colonne lombaire avec ceux enregistrés sur le fantôme de la colonne vertébrale pour s’assurer que les mesures correctes.
   Remarque : Le fantôme de la colonne vertébrale, doit être placé dans le centre de la table de scan et rachis lombaire doit être sélectionné pour le contrôle qualité.
3. Effectuer des tests supplémentaires (p. ex.., uniformité radiographique) selon les besoins. Effectuer radiographique uniformité chaque maximum dix analyses pour s’assurer que toute la surface de balayage est détectée par l’analyseur.
4. Si le scanner utilisé ne dispose pas d’une uniformité radiographique test dans le menu contrôle de la qualité, sélectionnez scan corps entier pour assurer que le scanner peut lire toute la surface de balayage.
   NOTE : Toujours le centre de l’examen tableau après contrôle de la qualité et avant d’effectuer des examens.

2. effectuer l’examen

1. Créer des profils de patients
   1. Créer de nouveaux profils de patients pour chaque nouvel individu analysé afin de maintenir la chaîne de garde et pour s’assurer que les scans sont correctement associés à des restes. Si la personne en cours d’analyse est identifiée, passer au point 2.1.2. Si l’individu est non identifié, établir le profil biologique avant l’analyse d’employer les références de base de données plus précis.
   2. Entrer des informations démographiques dans le profil du patient dont la stature estimé si inconnu. Veillez à sélectionner l’équation plus appropriée pour le reste à l’étude.
   3. Sélectionnez le type d’analyse. Pour obtenir la procédure 2.2, sélectionnez la colonne lombaire antérieur-postérieur (AP). Pour l’étape 2.3, sélectionnez gauche ou droite Hip scanne.
2. Scan de la colonne lombaire AP
   NOTE : Nécessite des vertèbres lombaires (L) un à quatre.
   1. Sélectionnez Perform Exam | sélectionner patient | Sélectionnez l’analyse type | Rachis lombaire AP | Prochain. Choisissez un récipient ouvert au moins aussi grand que le segment articulé du L1-L4.
      NOTE : Celui qui est utilisé dans cette étude est 48,26 L X 26.85W X 8,89 D en cm (de 19. L X 10,57 dans. W X 3.5 po. D).
   2. Remplir le fond du récipient avec du riz comme substitut des tissus mous.
      Remarque : N’importe quel sorte de riz peut fonctionner comme un proxy de tissus mous.
   3. Place L1-L4 en position anatomique (apophyses doit être orientées vers le bas) dans le riz avec environ 0,7 cm (0,28 po) entre chaque vertèbre, tel qu’illustré à la Figure 1 a. Veiller à ce que les faits articulaires supérieures et inférieures sont articulent, mais les vertèbres ne sont pas en contact avec un de l’autre.
   4. Centre de la table de numérisation et placer le récipient avec la L1 est orientée vers le haut (tête) de la table de numérisation et L4 se trouve 1 cm supérieur à la ligne de mire qui se croisent. La ligne laser verticale doit être coupant les corps vertébrés de toutes les quatre vertèbres (Figure 1 b).
   5. Couvrir l’OS exposé avec du riz.
   6. Sélectionnez Start Scan.
   7. Procéder à l’analyse (étape 3.1), si analysé correctement (Figure 2). Répétez l’analyse si pas toutes les vertèbres sont capturés.
3. Scans de gauche ou de la hanche droite
   NOTE : Figure 3 est d’un examen de la hanche gauche, si on effectue un examen de hanche droite, positionnement est mis en miroir.
   1. Sélectionnez Perform Exam | sélectionner patient | Sélectionnez l’analyse type | Quitté la hanche (ou la hanche droite) | Prochain. Choisissez un récipient ouvert au moins aussi grand que la coxa os articulé et le fémur en cours d’analyse.
      NOTE : Celui qui est utilisé dans cette étude est L 88,5 X 41.5W X 13,9 D en cm (34,85 po. L X 16,35 dans. W X 5,47 dans. D).
   2. Remplir le fond du récipient avec du riz (tout type de riz fonctionne comme un proxy de tissus mous).
   3. Placez la coxa os avec le foramen acétabulum et obturateur face latéralement avec le pubis orienté médialement. Il faut positionner la tubérosité ischiatiques sous la tête fémorale il s’articule avec l’acétabulum (Figure 3 a).
      NOTE : Positionnement de la tubérosité ischiatiques est très important car si elle s’étend latéralement sous le col fémoral Il gonflera BMD estimations.
   4. Placez le fémur avec la tête du fémur dans l’acétabulum et le grand trochanter et de la tête fémorale en ligne parallèle à la table de numérisation (i.e., dans le même plan). S’assurer que la tige fémorale tourne médialement avec le condyle distal tourné médialement et légèrement supérieur à celui du condyle interne (Figure 3 b).
   5. Centre de la table de numérisation, puis déplacer la position du bras et table de balayage jusqu'à ce que le collimateur laser est orienté de sorte que le centre soit directement au-dessus de la zone de sous-trochantérienne du fémur avec la ligne verticale qui traverse la première moitié de la tige fémorale ( Figure 3 a). Ne déplacez pas les restes une fois qu’ils ont été placés. Déplacer que la table garantit que les os demeurent dans une position anatomique correcte.
   6. Couvrir le reste visible de l’articulation fémur-cotyle avec du riz.
   7. Sélectionnez Start Scan.
   8. Procéder à l’analyse à l’étape 3.2 si analysé correctement (Figure 4).
      NOTE : Scans doivent capturer l’alignement de l’articulation, telle que la ligne médiane du fémur proximal est dans le même plan. La ligne médiane doit se trouver depuis le centre de la tête fémorale à un peu moins grand trochanter.

3. analyse des examens

1. Analyser scan lombaire AP
   1. Suite à l’analyse, un examen de sortie boîte de dialogue s’affiche. Sélectionnez analyser Scan.
      NOTE : Le logiciel séparera chaque vertèbre dans leurs propres régions afin d’évaluer les différents éléments et BMD total lors de l’analyse correctement tel qu’illustré à la Figure 5.
   2. Sélectionnez les résultats dans la fenêtre de Scan analyse . Sélectionnez lignes vertébrales si les vertèbres ne sont pas correctement séparés pour des ajustements mineurs ou repositionner directement les vertèbres pour une nouvelle analyse.
   3. Obtenir les deux appariés selon l’âge et mesures de référence BMD spécifiques de population pour calculer un z -score lors de l’exécution BMD juvénile scanne.
   4. Recueillir le graphique des résultats pour la visualisation de l’individu par rapport à la population de référence.
      NOTE : Figure 6 montre les résultats d’analyse pour AP lombaire d’un 31-year-old femelle.
2. Analyser la hanche scan.
   1. Suite à l’analyse, un examen de sortie boîte de dialogue s’affiche. Sélectionnez analyser Scan.
      Remarque : Logiciel va automatiquement capturer le col fémoral, Ward triangle et région trochantérienne tel qu’illustré à la Figure 7, si analysé correctement.
   2. Sélectionnez l’outil carte d’OS pour ajouter ou supprimer des zones qui ne font pas partie du col fémoral et région trochantérienne lorsque ne pas lu exactement par le logiciel en raison de la légère malposition. Faire des ajustements de la ligne médiane directement sur scan en sélectionnant l’outil de cou et en repositionnant la ligne médiane.
   3. Repositionner et rescan si ces petits ajustements ne permettent pas le bon alignement illustré à la Figure 7.
   4. Sélectionnez les résultats dans la fenêtre de Scan analyse . Comparez les données de référence pour du col du fémur, région trochantérienne et la région intertrochantériennes dans le logiciel pour les adultes.
   5. Comparer les résultats avec les références appropriées et population-appariés selon l’âge lors de l’évaluation des juvéniles.
   6. Utiliser le t-score pour les adultes, comme c’est le plus approprié évaluer différemment les conditions pathologiques.
      Remarque : La Figure 8 montre les résultats d’analyse idéal pour l’analyse de hanche gauche d’un 31-year-old femelle.

Résultats

La méthode proposée ici est couramment utilisée dans les patients vivants et examen de la nouveauté à personnes décédées est à noter. Figure 6 et Figure 8 présentent les résultats d’un rachis lombaire AP et le balayage de la hanche gauche, respectivement. L’individu évalué dans ces scans est un blanc décédé, femme, 31 ans qui se trouve dans le laboratoire Forensic Analysis de North Carolina State University. C...

Discussion

Les résultats présentés dans cet article illustrent l’applicabilité des métriques BMD dans des contextes de médecine légale. Comme le montre la Figure 6 et Figure 8 , la position de balayage des individus vivants pour les analyses cliniques de BMD est reproductible avec des ossements, mais il faut pour assurer un positionnement correct. Ceci est particulièrement important pour l’examen de hanche où identifiant la ligne médiane du col du fémur néc...

matériels

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.