Name: scanning skeletal remains for bone mineral density in forensic contexts
Uploaded: 2018-01-29T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Scanning Skeletal Remains for Bone Mineral Density in Forensic Contexts at JoVE.com

Författarna vill erkänna de redaktionella recensioner samt två anonyma granskare. Deras förslag och kritik var giltiga, mycket uppskattat och avsevärt förbättrat det original-manuskriptet.

Protokollet häri följer den North Carolina State Universitys etiska riktlinjer för mänsklig forskning.
1. maskinen förbereder
Obs: Följande protokoll kan i huvudsak tillämpas på alla hela kroppen, kliniska DXA och BMD scanner.
<ol><li>Utför kalibrering en gång dagligen före skanning några individer för att säkerställa kvalitetskontroll. Efter kalibrering anvisningarna visas vid uppstart av systemens programvara, skanna en ländryggen fantom av känd...

De resultat som presenteras i denna uppsats är belysande för tillämpligheten av BMD mätvärden i rättsmedicinska sammanhang. Figur 6 och figur 8 visar, levande individer för kliniska BMD skanningar skanning ståndpunkt är reproducerbara med skelettdelar, men försiktighet måste iakttas för att säkerställa korrekt placering. Detta är särskilt kritiskt för hip undersökning där att identifiera mittlinjen av lårbenshalsen kräver rätt vinkel av lå...

Syftet med kriminaltekniska antropologiska analyser bygger på utövarens förståelse av ben som en komplex vävnad med flera enheter och variation. Ben är en hierarkisk, sammansatta vävnad med både organiska och oorganiska komponenter organiserade i en matris av kollagen och kolsyrade apatit1,2,3,4. Oorganiska komponenten, eller bentäthet är organiserad i en nanokristallin struktur att ge styvhet och ramen för organiska del1,2,5. Den mineraliska aspekten består av ca 65% av ben av vikt och dess ' massa påverkas av både genetiska och miljömässiga faktorer1,2,4,6. Eftersom bentäthet upptar en tredimensionell rymd, den kan mätas som bentäthet (BMD) eller en funktion av massan och volymen ockuperade7. Bulk tätheten av benmineral varierar med ålder från födelse till vuxen ålder8,9,10,11,12 och har använts i stor utsträckning i kliniska inställningar som ett indikator för osteoporos och fraktur riskerar4,13,14,15,16,17,18. Dual-energy X-ray röntgenabsorptiometri (DXA) har varit ett omfattande verktyg för bedömning av benhälsa sedan introduktionen 1987, särskilt genomsökningar utförs i ländrygg och höft regioner11,13,19 . Validering av DXA skanningar har visat som guldmyntfoten när du undersöker förändringar i BMD13,19,20,21,22,23. Därefter den Världshälsoorganisationen (WHO) har skapat normativa standarder inklusive t- och z-Poäng definitioner för juvenil och adult ländryggen (L1-L4) och höfter eftersom dessa regioner enkelt fångat volymetriskt11 ,13,19,24.
Det ökande beroendet av forensisk antropologi i Rättsskyddscentralen ärenden har uppmuntrat utredning av nya tekniker för att bättre bedöma skelettdelar i en rad olika omständigheter. Bland dessa potentiella tekniker är tillämpningen av DXA skanningar att bedöma BMD som en indikator på benkvalitet i ärenden som rör dödlig svält och vanvård i ungfisk25,26, identifiering av metaboliska skelettsjukdomar, och uppskatta överlevnadsförmåga skelett element i taphonomic forskning7,27.
I den amerikanska Department of Health and Human Services barn misshandel Report 2015 var 75,3% av de rapporterade barnmisshandel fall någon form av vanvård med ~ 1 670 dödsfall som följer av dödlig svält och vanvård i 49 stater28. Mest unga offer för vanvård inte visar tecken på yttre fysisk misshandel, men underlåtenhet att-trivs syns i alla fall29,30. Underlåtenhet att-trivs definieras som otillräcklig näring intag att stödja tillväxt och utveckling. Dessa kan ha olika faktorer, varav en är försummelse som följd av näringsmässiga deprivation25,31 (se Ross och Abel32 för en mer omfattande översyn). Avsiktlig svält som resulterar i döden av ett barn eller spädbarn är mycket ovanligare och betraktas som den mest extrema formen av misshandel25,33,34. Dessa näringsbrist har en betydande inverkan på bentillväxt, särskilt längsgående tillväxt hos barn som en omedelbar följd av undernäring35. Skelettillväxt och mineralisering beror primärt på vitamin D och kalcium, och deras tillskott har kopplats till ökad BMD25,35,36.
Det är ytterst svårt att identifiera eller åtala dessa fall även efter en fullständig obduktion31,37,38 och särskild hänsyn till metoder anställd måste användas. I fall där dödlig svält eller undernäring misstänks, behövs således, tvärvetenskapligt särskilt i ärenden som rör resterna i avancerade staterna nedbrytning26. När skelettdelar är inblandade, är Ben densitometry ett användbart verktyg i samband med andra skelett indikatorer såsom dental utveckling, mätning av de pars basilaris i skallen, och långa ben längder26. Utan med hjälp av skelett indikatorer som nämns ovan för spädbarn och unga exemplar, vore det inte möjligt att urskilja om låg BMD är resultatet av en inneboende metabolisk sjukdom, undernäring eller taphonomic process. Ett annat bekymmer är uppskattningen av kroppsstorlek (vikt och resning) i spädbarn eller juvenil skelettdelar. Den normativa datamängder kräver information om höjd eller vikt för jämförelser som bentillväxt hos barn är storlek och ålder beroende12. När de återstår som ska bedömas är oidentifierade, ska uppskattningsmetoder vara sysselsatt. För spädbarn under en, normativa DXA är data ålder matchas endast. I minderåriga över 1 år, brushane39 eller Cowgill40 rekommenderas för uppskatta kroppsstorlek i skelettdelar eftersom de bygger på Denver tillväxt studie prov inklusive åldrarna 1-1739,40. När ålder och storlek uppskattas, konfidensintervall varierar och jämförelse av medelvärdet till Center for Disease Control (CDC) producerad bör tillväxt kurvor41 ingå i rapporten samt konfidensintervallet för den uppskattade kroppsstorlek. Det är viktigt att notera att information om anor och sex i de flesta fall inte kan fastställas från juvenil skelettdelar före puberteten, vilket är särskilt viktigt för ungdomar som härkomst och kön är kända för att märkbart påverka BMD i vuxna. Under dessa omständigheter kan inte den DXA-metoden tillämpas. I angivna fall, bör biologisk information angående härkomst, kön och kroppsstorlek, erhållas före analys.
Ben densitometry i pediatrik ökat med utvecklingen av normativa data42,43 med DXA att vara den mest tillgängliga teknik44. Undernärda barn visar betydligt lägre nivåer i BMD än friska barn med mineralisering korrelerade med svårighetsgraden av undernäring45. DXA skanningar av ländrygg och höfter är de lämpligaste områdena att bedöma för ungfisk enligt American College of Radiology46. Reproducerbarhet har visat för ryggraden, hela höft och hela kroppen i barn i hela den tillväxt periodiska47. Men ländryggen är att föredra eftersom det består huvudsakligen av trabekulärt ben, som är mer känsliga för metabola förändringar under tillväxt och har befunnits vara mer exakt än hela hip bedömningar25,47, 48. med DXA skanningar är vanligt i pediatric bedömning. Men eftersom DXA är tvådimensionell, det fångar inte sann volym och producerar en BMD baserat på ben område13. Hos barn, detta är en viktig distinktion som kropp och ben storlek varierar inom och mellan åldersgrupper i barn12. Den normativa data tillgängliga är för jämförelse med DXA-mätningar, men försiktighet bör iakttas för att välja en lämplig referens befolkning (se Binkovitz och Henwood13 för en lista över vanliga DXA normativa databaser).
Efter genomsökningen, en z-Poäng beräknas med hjälp av en specifik referensprov åldersmatchade och befolkningen. Z-score är lämpligare för ungfisk sedan t-score jämför den uppmätta BMD till en ung vuxen prov12. En z-Poäng mellan -2 till 2 visar normala BMD för kronologisk ålder medan någon Poäng nedan -2 visar låg BMD för kronologisk ålder49. -2 till 2 intervall för både t- och z-Poäng representerar upp till två standardavvikelser från medelvärdet. Tydligt, om en uppmätt BMD-Poäng är inom två standardavvikelser över eller under deras referens populationsmedelvärde, de anses kliniskt normal.
Beroendet av morfologisk variation för kriminaltekniska antropologen kommer från många källor. Varav en är den skeletal variation som uppstår från sjukdomsprocesser, inklusive metabola ben störningar50. Förmåga att identifiera specifika störningar i skelettdelar har en dubbel fördel: 1) att lägga till information till biologiska profil vilket gör den mer robust och 2) att identifiera om frakturer är patologiska eller resultatet av självförvållad trauma. Det finns en mängd metabola ben störningar51,52,53, men de mest relevanta för BMD åtgärder av samtida lämningar är osteoporos. Osteoporos utvecklas när trabekulärt ben förlusten är större än kortikala benet förlusten med en nettoförlust på ben täthet53,54,55. Trabekulärt benförlust är korrelerad med en ökad risk för frakturer, särskilt i ben som har större trabekulärt ben innehåll (t.ex., den os coxa)4,55.
Ett flertal studier på osteoporos och bone mineral densitet i skelettdelar har utförts på arkeologiska assemblage med både DXA56,57,58,59 och andra metoder60 , 61 , 62. dock vid bedömningen av osteoporos hos vuxna skelettet från arkeologiska sammanhang, utövare bortse från att diagnostisera osteoporos kliniskt kräver medelvärdet av ett yngre referensprov contemporaneous med individerna att utvärderas55,63,64. Detta är inte ett problem i forensisk antropologi sammanhang eftersom individer är ålders- och sex-matchas till moderna populationer med utvecklade referensprov för både höften och ländryggen, även om förändringar i BMD genom diagenesis bör övervägas för kriminaltekniska resterna. Tafonomi är dock den troliga faktorn som påverkar förmågan att få legitima BMD åtgärder från arkeologiska prover. Detta är ett vederlag i rättsmedicinska sammanhang, där resterna återhämtade sig från begravning villkor med potentiella efter döden intervall efter några månader. Medan fortfarande av kriminaltekniska intresse, kan tillräckliga tvivel höjas för alla BMD betyg erhålls från lämningar under dessa omständigheter.
Osteoporos är kliniskt bedömas med hjälp av t-score av BMD åtgärder som härleds från individernas BMD åtgärder i höften eller ländryggen ryggraden i förhållande till en ung vuxen referensprov med DXA65,66,67 ,68. Detta referensprov kan användas för att identifiera förekomst av osteoporos i skelettet. I rättsmedicinska sammanhang, detta är användbart för två skäl: 1) att skilja mellan frakturer relaterade till missbruk-tillfogat trauma i äldre och de från ökad ben skörheten osteoporotiska individer69, och 2) som ett möjligt personligt identifiering har50.
Bentäthet har länge ansetts vara en indikator som avspeglar aktiviteten och näring i ett djurs70,71. Mer nyligen har det konstaterats att bentäthet, som en inneboende egenskap av ben, påverkar dess överlevnadsförmåga under taphonomic processer7.  En konsekvens av nedbrytning är differentiell överlevnadsförmågan för skelettet element (dvs, diskret, anatomiskt komplett enheter av skelettet) och skelettdensitet kan användas som en prediktor för överlevnadsförmåga eller ben styrka7, 70 , 71 , 72 , 73 , 74 , 75. Detta är viktigt i rättsmedicinska sammanhang samt arkeologiska och paleontologiska miljöer eftersom det påverkar Utövarnas förmåga att adekvat anställa metoder för att beräkna en biologisk profil (eller ålder, kön, resning och ancestry) om endast vissa skelett delar finns representerade.
Skrymdensitet (bentätheten med pore utrymme ingår i mätningen) är lämpliga mätning i denna situation, med tanke på det är just den porösa strukturen i skelettet som påverkar dess känslighet för taphonomic processer7. Många metoder för att bedöma bentäthet har varit anställda inklusive två balkar photon densitometry27,75, datortomografi76,77,78, photodensitometry72 ,79, och DXA80,81,82. DXA skanningar kan vara att föredra framför andra metoder som det är relativt billigt, hela kroppen skanningar kan utföras och enskilda skelett element kan bedömas separat eller tillsammans under analys. Med hjälp av BMD File före och efter taphonomic studier ger användbar information om ben överlevnadsförmåga som härrör från olika taphonomic faktorer och miljöer82.
Detta dokument beskriver ett protokoll för att erhålla DXA skanningar av skelettdelar. Utnyttjar gemensamma, klinisk placering av individer när du utför ländrygg och höft File. Detta tillåter utövare att jämföra skelettdelar med lämpliga normativa normer. Protokollet beskrivs är tillämplig på både juvenil och adult kvar med begränsningar som diskuteras senare.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="869">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">QDR Discovery 4500W system</td>
			<td style="width:71px;">Hologic</td>
			<td style="width:119px;">Discovery W</td>
			<td style="width:463px;">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.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">APEX 3.2</td>
			<td style="width:71px;">Hologic</td>
			<td style="width:119px;">APEX</td>
			<td>Software used by the DXA PC connected to the bone desitometer (QDR Discovery 4500W system) to acquire the BMD data and analyze results.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

scanning skeletal remains for bone mineral density in forensic contexts

Syftet med denna uppsats är att införa en lovande, roman till stöd i bedömningen av benkvalitet i kriminalteknikers relevanta skelettdelar. BMD är en viktig komponent i bens näringsstatus och skelettdelar av både ungdomar och vuxna, och det kan ge information om benkvalitet. För vuxna finns kvar, kan det ge information om sjukdomstillstånd eller när ben insufficiens kan ha uppstått. Minderåriga ger ett användbart mått för att belysa fall av dödlig svält eller försummelse, som är generellt svåra att identifiera. Detta dokument innehåller ett protokoll som anatomisk orientering och analys av skelettdelar för skanning via dual-energy X-ray röntgenabsorptiometri (DXA). Tre Fallstudier presenteras för att illustrera när DXA skanningar kan vara informativ till kriminaltekniska utövaren. Första fallstudien presenterar en individ med observerade längsgående frakturer i vikt bärande ben och DXA används för att bedöma ben insufficiens. BMD befinns vara normalt tyder på en annan etiologi för fraktur mönster närvarande. Andra fallstudien anställd DXA att undersöka misstänkt kronisk undernäring. BMD resultaten överensstämmer med resultaten från långa ben längder och föreslå barnsliga hade drabbats av kronisk undernäring. Den slutliga fallstudien ger ett exempel där misstanke om dödlig svält i ett fjorton månaders spädbarn, som stöder Obduktionsresultat som visar på dödlig svält. DXA skanningar visade låg bentäthet för kronologisk ålder och är underbyggda av traditionella bedömningar av spädbarns hälsa. Dock när man behandlar bör skelettdelar taphonomic förändringar övervägas innan du tillämpar denna metod.

Den metod som föreslås här är vanligt hos levande patienter och övervägande av dess nyhet för avlidna personer bör noteras. Figur 6 och figur 8 presentera resultaten av en AP ländryggen och vänster höft skanna, respektive. Den person som bedöms i dessa skanningar är en död vit, Kvinna, 31 år gammal som ligger vid kriminalteknisk analys laboratorium av North Carolina State University. Denna person hade en BMD totalp...

Watch this Scientific Journal Video about Scanning Skeletal Remains for Bone Mineral Density in Forensic Contexts at JoVE.com

Scanning Skeletal Remains for Bone Mineral Density in Forensic Contexts

Bentäthet (BMD) är en viktig faktor i förståelsen näringsintag. För mänskliga skelettdelar är det ett användbart mått att bedöma livskvalitet hos både ungdomar och vuxna, särskilt i fall med dödlig utgång svält och vanvård. Detta dokument innehåller riktlinjer för skanning mänskliga skelettdelar för kriminaltekniska ändamål.

Scanning skelettdelar för bentäthet i rättsmedicinska sammanhang

The purpose of this paper is to introduce a promising, novel method to aid in the assessment of bone quality in forensically relevant skeletal remains. ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Medicine

Human Biology

Nutrition and Digestion

SCIENTISTS IN ACTION

Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

Skelettmuskulatur Kön dimorphism från Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably ...

Models of Bone Metastasis

Modeller för benmetastaser

Bone metastases are a common occurrence in several malignancies, including breast, prostate, and lung. Once established in bone, tumors are responsible ...

Photothrombotic Ischemia: A Minimally Invasive and Reproducible Photochemical Cortical Lesion Model for Mouse Stroke Studies

Photothrombotic Ischemia: en minimalinvasiv och reproducerbar fotokemisk Kortikal lesion modell för studier Mouse Stroke

The photothrombotic stroke model aims to induce an ischemic damage within a given cortical area by means of photo-activation of a previously injected ...

Tibial Nerve Transection - A Standardized Model for Denervation-induced Skeletal Muscle Atrophy in Mice

Tibialnerven transection - en standardiserad modell för Denervation-inducerad skelettmuskelatrofi hos möss

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of denervation-induced skeletal muscle atrophy in rodents. ...

Pre-clinical Evaluation of Tyrosine Kinase Inhibitors for Treatment of Acute Leukemia

Preklinisk utvärdering av tyrosinkinashämmare för behandling av akut leukemi

Receptor tyrosine kinases have been implicated in the development and progression of many cancers, including both leukemia and solid tumors, and are ...

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

Mänsklig<em&gt; vastus lateralis</em&gt; Skeletal muskelbiopsi Använda Weil-Blakesley Conchotome

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and ...

Using a Knee Arthrometer to Evaluate Tissue-specific Contributions to Knee Flexion Contracture in the Rat

Använda en knä Arthrometer att utvärdera vävnadsspecifika bidrag till knä flexionskontraktur hos råtta

Normal knee range of motion (ROM) is critical to well-being and allows one to perform basic activities such as walking, climbing stairs and sitting. Lost ...

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Kvantitativ [18F]-NAF-PET-MRI-analys för utvärdering av dynamisk benomsättning hos en patient med Facetogen ländryggsmärta

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. Bone is a dynamic tissue undergoing ...

Flow Cytometry Analysis of Immune Cell Subsets within the Murine Spleen, Bone Marrow, Lymph Nodes and Synovial Tissue in an Osteoarthritis Model

Flödescytometrianalys av immuncellsdelmängder inom Murine Mjälte, Benmärg, Lymfkörtlar och synovial vävnad i en artrosmodell

Osteoarthritis (OA) is one of the most prevalent musculoskeletal diseases, affecting patients suffering from pain and physical limitations. Recent ...

Evaluation of Amino Acid Consumption in Cultured Bone Cells and Isolated Bone Shafts

Utvärdering av aminosyraförbrukning i odlade benceller och isolerade benaxlar

Bone development and homeostasis is dependent upon the differentiation and activity of bone forming osteoblasts. Osteoblast differentiation is ...