Sex estimation based on foramen magnum: a three-dimensional geometric morphometrics approach / Estimación del sexo basado en el foramen magno: un enfoque de morfometría geométrica tridimensional

SUMMARY: The foramen magnum is an important topographic opening which connects cranial cavity and spinal canal. The analysis of the bone material established that there are differences in the shape of the foramen magnum between individuals. The aim of this study was to determine sex based on shape and size of foramen magnum using geometric morphometrics method. A study was performed on three-dimensional models (3D models) of 214 human skulls of known sex and known age (141 male skulls and 73 female skulls). The skulls are located at the museum of Medical Faculty, University of Sarajevo. Skulls belong to Bosnian population from the mid-twentieth century. All examined skulls were scanned with a laser scanner to obtain their 3D models. On 3D models of the examined skulls, four landmarks were marked on foramen magnum. Analysis of sex determination was performed using the MorphoJ program. Results of this study showed that there are sex differences in the shape and size of the foramen magnum. Sex determination based on the shape and size of the foramen magnum was showed 65.25 % accuracy for male and 63.01 % accuracy for female using geometric morphometrics method. Examination of the effect of size of foramen magnum on sexual dimorphism of shape of foramen magnum showed a statistically significant effect. Sex determination based just on the shape of foramen magnum using geometric morphometrics method was possible with 62.41 % accuracy for male and 58.90 % accuracy for female on examined sample. Sex differences on shape and size of foramen magnum were found using geometric morphometrics method on three-dimensional models of the examined skulls. The percentage of accuracy was higher for male based on the shape and size of the foramen magnum than for female.

El foramen magno es una importante abertura topográfica que conecta la cavidad craneal y el canal espinal. El análisis del material óseo estableció que existen diferencias en la forma del foramen magno entre individuos. El objetivo de este estudio fue determinar el sexo en función de la forma y el tamaño del foramen magno utilizando morfometría geométrica. El estudio se realizó en modelos tridimensionales (modelos 3D) de 214 cráneos humanos de sexo y edad conocidos (141 cráneos masculinos y 73 cráneos femeninos). Los cráneos se encuentran en el museo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Sarajevo. Los cráneos pertenecen a población bosnia de mediados del siglo XX. Todos los cráneos examinados fueron escaneados con un escáner láser para obtener sus modelos 3D. En los modelos 3D de los cráneos examinados, se marcaron cuatro puntos de referencia en el foramen magno. El análisis de determinación de sexo se realizó utilizando el programa MorphoJ. Los resultados de este estudio mostraron que existen diferencias de sexo en la forma y el tamaño del foramen magno. La determinación del sexo basada en la forma y el tamaño del foramen magno mostró una precisión del 65,25 % para los hombres y del 63,01 % para las mujeres utilizando morfometría geométrica. El examen del efecto del tamaño del foramen magno sobre el dimorfismo sexual de la forma del foramen magno mostró un efecto estadísticamente significativo. La determinación del sexo basada solo en la forma del foramen magno utilizando morfometría geométrica fue posible con una precisión del 62,41 % para los hombres y del 58,90 % para las mujeres en la muestra examinada. Se encontraron diferencias de sexo en la forma y el tamaño del foramen magno utilizando morfometría geométrica en modelos tridimensionales de los cráneos examinados. El porcentaje de precisión fue mayor para los hombres en función de la forma y el tamaño del foramen magno que para las mujeres.

A comparison of effectiveness of sex estimation from the calcaneus and talus in a Thai population / Comparación de la efectividad de la estimación del sexo a partir del calcáneo y el talus en una población tailandesa

SUMMARY: Sex estimation is an important aspect of skeletal identification. In addition, previous studies have found that the sex estimation of each race is different. Thus, it is necessary to develop discriminant function equations for the estimation of sex for the Thai population. This study aims to investigate the relationship between width, length and height of the calcaneus and talus with regards to sex and compare the effectiveness of sex estimation between the calcaneus alone, the talus alone, and between both the calcaneus and talus. A total of 200 individuals (100 males and 100 females) were used in this study; ages ranged from 19 to 94 years. Thirteen variables of calcaneus and ten variables of talus were measured. The authors created discriminant function equations for the estimation of sex and tested the efficiency of the equations obtained by using a test group of 40 individuals (20 males and 20 females). By analyzing the mean values of the variables in the calcaneus and the talus, it was shown that males were significantly different from females (p0.05). A stepwise method was used to create 6 equations for sex estimation. The equations were categorized from between the calcaneus alone, the talus alone, and between both the calcaneus and the talus, providing a sex estimation accuracy of between 88.5 and 93.0 %. Using the test group, it was shown that discriminant function equations from the calcaneus alone, the talus alone, and the calcaneus and the talus together, can estimate sex at a high level of accuracy. Sex estimation accuracy was greater than 85 % in all equations. Therefore, the discriminant function equations from the calcaneus alone, the talus alone, and between both the calcaneus and the talus, from this study can be applied to the Thai population.

La estimación del sexo es un aspecto importante de la identificación esquelética. Estudios previos han encontrado que la estimación del sexo de cada raza es diferente. Por lo tanto, es necesario desarrollar ecuaciones de funciones discriminantes para la estimación del sexo de la población tailandesa. Este estudio tuvo como objetivo investigar la relación entre el ancho, el largo y la altura de los huesos calcáneo y talus con respecto al sexo y comparar la efectividad de la estimación del sexo entre el calcáneo solo, el talus solo y entre el calcáneo y el talus. Se utilizaron un total de 200 huesos de individuos adultos (100 hombres y 100 mujeres), cuyas edades oscilaron entre 19 y 94 años. Se midieron trece variables del calcáneo y diez variables del talus. Los autores crearon ecuaciones de funciones discriminantes para la estimación del sexo y probaron la eficiencia de ellas usando un grupo de prueba de huesos de 40 individuos (20 hombres y 20 mujeres). Al analizar los valores medios de las variables en el calcáneo y el talus, se demostró que los huesos de los hombres eran significativamente diferentes al de las mujeres (p0.05). Se utilizó un método paso a paso para crear 6 ecuaciones para la estimación del sexo. Las ecuaciones se clasificaron entre el calcáneo solo, el talus solo y entre el calcáneo y el talus, lo que proporcionó una precisión de estimación del sexo de entre 88,5 y 93,0 %. Usando el grupo de prueba, se demostró que las ecuaciones de funciones discriminantes del calcáneo solo, el talus solo y el calcáneo y el talus juntos pueden estimar el sexo con un alto nivel de precisión. La precisión de la estimación del sexo fue superior al 85 % en todas las ecuaciones. Por lo tanto, las ecuaciones de la función discriminante del calcáneo solo, el talus solo y entre el calcáneo y el talus de este estudio se pueden aplicar a la población tailandesa.

Sex estimation using ulna in a Thai population / Estimación del sexo utilizando la ulna en una población tailandesa

SUMMARY: Sex estimation from fragmentary bone remain is still challenge for forensic pathologist. Ulna has been reported useful for sex estimation by metric analysis. This study generated sex estimation function for fragment and complete of ulnar bone in a Thai population. The function was generated from 200 pairs of ulnar bone, and others 20 pair of ulnar bone were used for test the accuracy of the functions. Olecranon width was the best single variable for sex predicting of proximal part of ulna, which right olecranon width could be classified the sex 90.5 %. While distal end width of ulna was the variable for predicting the sex of distal part, which left distal end width could be classified the sex with 83.0 %. Stepwise discriminant function analysis was applied to proximal part. For proximal part of right ulna 4 measurements were selected (inferior-medial trochlear notch length, olecranon width, olecranon-coronoid process length, and maximum proximal ulnar width), while the left side, superior trochlear notch width, olecranon width, and maximum proximal ulnar width were chosen, and their functions could be predicted the sex with 91.0 % and 90.0 %, respectively. Our results indicated the ulnar bone had high ability for estimating the sex in a Thai population.

RESUMEN: La estimación del sexo a partir de restos óseos fragmentarios sigue siendo un desafío para el patólogo forense. Se ha informado de la utilidad de la ulna para la estimación del sexo mediante análisis métrico. En este estudio se analizó la estimación del sexo para un fragmento y de la ulna completa en una población tailandesa. La función se generó a partir de 200 pares de ulnas y se utilizaron otras 20 pares de ulnas estimando la precisión de las funciones. El ancho del olécranon fue la mejor variable individual para predecir el sexo en la parte proximal de la ulna (90, 5 %). Si bien el ancho del extremo distal de la ulna fue la variable para predecir el sexo, el ancho del extremo distal izquierdo podría clasificarse por sexo con un 83,0 % de certeza. Se aplicó un análisis de función discriminante escalonada a la parte proximal. Para la parte proximal de la ulna derecha se seleccionaron 4 medidas (longitud de la incisura troclear inferior-medial, ancho del olécranon, longitud del proceso olecraneano-proceso coronoides y ancho ulnar proximal máximo), mientras que en el lado izquierdo, fue determinado el ancho de la incisura superior troclear, ancho del olécranon y ancho ulnar proximal máximo. Se eligió el ancho, y se pudo predecir el sexo en el 91,0 % y 90,0 % de los casos, respectivamente. Nuestros resultados indicaron que la ulna tenía una alta capacidad para estimar el sexo en una población tailandesa.

Sex and stature estimation from adult lumbar vertebrae in a Thai population based on image analysis / Estimación de sexo y estatura de vértebras lumbares adultas en una población Tailandesa basada en análisis de imagen

SUMMARY: Although molecular techniques evolved considerably in last years, anthropological methods of assessing skeletal remains, continues to be an important tool in the identification process in medico legal investigations. The objective of this study was to develop a discriminant function equation for estimating sex and stature using several measurements of lumbar vertebrae in a Thai population. We studied 150 lumbar columns (75 male and 75 female) age range of 22 to 89 years from the Forensic Osteology Research Center, Chiang Mai University, Thailand. The quantitative variables with sex were analyzed by the discriminant function analysis and that with stature were calculated using linear regression. The pixel density of the major axis of the trabecular surface of superior endplate of the first lumbar vertebra had the most accuracy in sex determination. The regression equation with quantitative variables in stature estimation described 32.3 % of the total variance with standard error of estimate of 7.736 cm. Lumbar vertebrae can be used as part of the stature and sex quantitatively and qualitatively estimating in Thais incomplete skeletal remains.

RESUMEN: Los métodos antropológicos de evaluación del esqueleto siguen siendo una herramienta importante en el proceso de identificación en las investigaciones médico-legales. El objetivo de este estudio fue desarrollar una ecuación de función discriminante para estimar el sexo y la estatura utilizando varias medidas de las vértebras lumbares en una población tailandesa. Se estudiaron 150 columnas lumbares (75 hombres y 75 mujeres) con un rango etario de 22 a 89 años del Centro de Investigación de Osteología Forense, Universidad de Chiang Mai, Tailandia. Las variables cuantitativas de sexo se analizaron mediante el análisis de función discriminante y la estatura fue calculada mediante regresión lineal. En cuanto a la determinación de sexo, la densidad de píxeles del eje mayor de superficie trabecular de la placa terminal superior de la primera vértebra lumbar fue de mayor precisión. La ecuación de regresión con variables cuantitativas en la estimación de la estatura describió el 32,3 % de la varianza total con el error estándar de estimación de 7,736 cm. Las vértebras lumbares se pueden utilizar como parte de la estatura y el sexo, estimando cuantitativa y cualitativamente los restos esqueléticos incompletos en sujetos tailandeses.