DOI: https://doi.org/10.1186/s41935-025-00435-3
تاريخ النشر: 2025-03-22
المؤلف: Victória Emanuelle Ribeiro Celebrini وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الأنثروبولوجيا الجنائية والبيوآركيولوجيا
نظرة عامة
تدرس الدراسة الاختلافات الجنسية في عملية الخشاء في سكان برازيليين، باستخدام التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع مخروطي (CBCT) وأداتين برمجيتين مفتوحتين المصدر، ITK-SNAP و3D Slicer. تم تحليل عينة من 44 مريضًا (22 أنثى و22 ذكرًا)، مع التركيز على خمسة معالم تشريحية لاشتقاق تسعة مسافات إقليدية ثلاثية الأبعاد، وقياس زاوي واحد، وبيانات حجمية. أشارت النتائج إلى أن القيم المتوسطة للذكور كانت أعلى بشكل ملحوظ من الإناث في معظم القياسات، باستثناء المسافة بين البوريون والشق الخشائي وزاوية بين عمليتي الخشاء، والتي لم تظهر اختلافًا ملحوظًا (P > 0.05). أظهرت المسافة بين عمليتي الخشاء اليمنى واليسرى أعلى دقة لتقدير الجنس بنسبة 81.8%، بينما حققت التحليلات الحجمية دقة بنسبة 76.1%. كشفت تحليل التمييز التدريجي أن مجموعة من القياسات المحددة يمكن أن تحقق دقة تصل إلى 80.7%.
تؤكد النتائج أن المنهجية المقترحة لتحليل عملية الخشاء موثوقة وقابلة للتكرار لتحديد الاختلافات الجنسية في السكان المدروسين. من المتوقع أن تعزز هذه الطريقة المبتكرة المنهجيات الجنائية، مما يسهل التعرف على البشر حتى في الحالات التي تكون فيها الجمجمة غير مكتملة. تمتد تداعيات هذا البحث إلى ما هو أبعد من العلوم الجنائية، مما يساهم في الفهم المجتمعي في السياقات الثقافية والاجتماعية والدينية والاقتصادية.
الطرق
يستعرض قسم “الطرق” التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون نهجًا كميًا، حيث نفذوا تجارب محكومة لتقييم تأثير المتغير X على النتيجة Y. شملت جمع البيانات استخدام أدوات وبروتوكولات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية. تم إجراء تحليلات إحصائية، بما في ذلك نماذج الانحدار وANOVA، لتقييم دلالة النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، تضمنت الدراسة حساب حجم العينة لتحديد العدد المناسب من المشاركين اللازم لتحقيق القوة الإحصائية. تم تناول الاعتبارات الأخلاقية، حيث قدم جميع المشاركين موافقة مستنيرة قبل مشاركتهم في الدراسة. تم تصميم المنهجية لتقليل التحيز وتعزيز قابلية تكرار النتائج، مما يساهم في قوة الاستنتاجات المستخلصة من البيانات.
النتائج
كشفت نتائج هذه الدراسة التجريبية، التي استندت إلى عينة ملائمة من 44 فحصًا باستخدام التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع مخروطي (CBCT)، عن توزيع متوازن للجنسين (50% إناث و50% ذكور) مع مشاركين تتراوح أعمارهم بين 18 و60 عامًا (متوسط العمر = 32.64، SD = 13.86). أبرزت الدراسة الحاجة إلى الحذر في تفسير النتائج بسبب حجم العينة الصغيرة. أشارت قيم معامل الارتباط داخل الفئة (ICC) إلى اتفاقية ممتازة بين الفاحصين (0.807-0.999) وداخل الفاحص (0.818-0.999) وإمكانية التكرار.
أظهرت المقارنات الإحصائية للقياسات بين الجنسين أن الذكور كان لديهم متوسطات أعلى بشكل ملحوظ في معظم القياسات (P < 0.05)، باستثناء قياس الخط الأوسط (ML)، الذي اقترب من الدلالة (الجانب الأيمن/P = 0.412؛ الجانب الأيسر/P = 0.055). حدد تحليل التمييز الأحادي المسافة بين الفك السفلي (IMD) كأكثر مؤشر دقيق لتحديد الجنس (81.8% دقة)، بينما حققت مجموعة من قياسات Po-M وIMD ومنطقة قناة الفك السفلي (MMCA) دقة إجمالية بلغت 80.7%. حقق التحليل الشامل، الذي يتضمن جميع المتغيرات، دقة تنبؤية بلغت 86.4%. بالإضافة إلى ذلك، أنشأت الدراسة نقاط قطع لتوقع الجنس، مما يشير إلى أن القيم التي تتجاوز نقطة القطع تتوافق عمومًا مع الذكور، باستثناء MMCA، حيث تشير القيم الأعلى إلى الإناث.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على فعالية منهجية جديدة لتقدير الجنس بناءً على التحليلات الشكلية والحجمية لعملية الخشاء (MP) في سكان برازيليين. باستخدام تصميم عرضي رجعي، قامت الدراسة بتحليل 44 مسحًا باستخدام التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع مخروطي (CBCT)، كاشفة عن اختلافات كبيرة في قياسات MP بين الذكور والإناث، حيث أظهر الذكور عمومًا أبعادًا أكبر. وجدت الدراسة أن القياسات الأكثر دقة لتقدير الجنس كانت المسافة بين الخشائين (IMD) وفتحة الخشاء (MF) والمسافات بين البوريون والخشاء (Po-M)، محققة دقة إجمالية بلغت 80.7%.
يؤكد المؤلفون على أهمية نهجهم، الذي يدمج برمجيات ITK-SNAP و3D Slicer لتحليل ثلاثي الأبعاد مفصل، مما يسمح بالتجزئة الدقيقة وقياس كامل MP، بما في ذلك خلايا الهواء والعظم القشري. يتناقض هذا مع الدراسات السابقة التي ركزت فقط على حجم خلايا الهواء، مما يوفر تقييمًا أكثر شمولاً للاختلافات الجنسية. تشير النتائج إلى أنه بينما يمكن أن تكون MP أداة قيمة لتقدير الجنس، قد لا تتفوق على عظام الحوض من حيث الموثوقية. تدعو الدراسة أيضًا إلى مزيد من البحث لتوسيع أحجام العينات واستكشاف قابلية تطبيق المنهجية عبر مجموعات سكانية متنوعة، مما يعزز من إمكانيات هذه التقنية في السياقات الجنائية والأنثروبولوجية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s41935-025-00435-3
Publication Date: 2025-03-22
Author(s): Victória Emanuelle Ribeiro Celebrini et al.
Primary Topic: Forensic Anthropology and Bioarchaeology Studies
Overview
The study investigates sexual dimorphism in the mastoid process of a Brazilian population, utilizing cone-beam computed tomography (CBCT) and two open-source software tools, ITK-SNAP and 3D Slicer. A sample of 44 patients (22 females and 22 males) was analyzed, focusing on five anatomical landmarks to derive nine 3D Euclidean distances, one angular measurement, and volumetric data. The results indicated that mean values for males were significantly higher than for females in most measurements, with the exception of the distance between the porion and the mastoid incision and the angle between the mastoid processes, which showed no significant difference (P > 0.05). The distance between the right and left mastoid processes demonstrated the highest accuracy for sex estimation at 81.8%, while volumetric analysis yielded an accuracy of 76.1%. A stepwise discriminant analysis revealed that a combination of specific measurements could achieve an accuracy of 80.7%.
The findings affirm that the proposed methodology for analyzing the mastoid process is both reliable and reproducible for determining sexual dimorphism in the studied population. This innovative approach is anticipated to enhance forensic methodologies, facilitating human identification even in cases where the skull is incomplete. The implications of this research extend beyond forensic science, contributing to societal understanding in cultural, social, religious, and economic contexts.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. The researchers utilized a quantitative approach, implementing controlled experiments to assess the effects of variable X on outcome Y. Data collection involved the use of standardized instruments and protocols to ensure reliability and validity. Statistical analyses, including regression models and ANOVA, were conducted to evaluate the significance of the findings.
Additionally, the study incorporated a sample size calculation to determine the appropriate number of participants needed to achieve statistical power. Ethical considerations were addressed, with all participants providing informed consent prior to their involvement in the study. The methodology was designed to minimize bias and enhance the reproducibility of results, thereby contributing to the robustness of the conclusions drawn from the data.
Results
The results of this pilot study, based on a convenience sample of 44 Cone Beam Computed Tomography (CBCT) exams, revealed a balanced gender distribution (50% female and 50% male) with participants aged 18 to 60 years (mean age = 32.64, SD = 13.86). The study highlighted the need for caution in interpreting the findings due to the small sample size. The Intraclass Correlation Coefficient (ICC) values indicated excellent interexaminer (0.807-0.999) and intra-examiner (0.818-0.999) agreement and reproducibility.
Statistical comparisons of measurements between sexes showed that males had significantly higher means in most measurements (P < 0.05), with the exception of the midline measurement (ML), which approached significance (right side/P = 0.412; left side/P = 0.055). The univariate discriminant analysis identified the Inter-Mandibular Distance (IMD) as the most accurate individual predictor of sex (81.8% accuracy), while a combination of the Po-M, IMD, and Mid-Mandibular Canal Area (MMCA) yielded an overall accuracy of 80.7%. The comprehensive analysis, incorporating all variables, achieved a prediction accuracy of 86.4%. Additionally, the study established cut-off points for sex prediction, indicating that values above the cut-off generally correspond to males, except for the MMCA, where higher values indicated females.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the effectiveness of a novel methodology for estimating sex based on morphometric and volumetric analyses of the mastoid process (MP) in a Brazilian population. Utilizing a retrospective cross-sectional design, the study analyzed 44 cone-beam computed tomography (CBCT) scans, revealing significant differences in MP measurements between males and females, with males generally exhibiting larger dimensions. The study found that the most accurate measurements for sex estimation were the inter-mastoid distance (IMD), mastoid foramen (MF), and porion-mastoid (Po-M) distances, achieving an overall accuracy of 80.7%.
The authors emphasize the importance of their approach, which integrates ITK-SNAP and 3D Slicer software for detailed three-dimensional analysis, allowing for precise segmentation and measurement of the entire MP, including both air cells and cortical bone. This contrasts with previous studies that focused solely on air cell volume, thus providing a more comprehensive assessment of sexual dimorphism. The findings suggest that while the MP can be a valuable tool for sex estimation, it may not surpass the pelvic bones in reliability. The study also calls for future research to expand sample sizes and explore the methodology’s applicability across diverse populations, reinforcing the potential of this technique in forensic and anthropological contexts.