DOI: https://doi.org/10.1186/s41935-025-00507-4
تاريخ النشر: 2026-01-26
المؤلف: Oriasotie Ujaddughe وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الأنثروبولوجيا الجنائية والبيوآركيولوجيا
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة فعالية معايير تقدير الجنس القائمة على الحوض في السياقات الجنائية، مع التركيز بشكل خاص على سكان جنوب أفريقيا السود المعاصرين. نظرًا لمعدلات الجريمة العالية في جنوب أفريقيا والأثر غير المتناسب على السود الجنوب أفريقيين، تسلط الأبحاث الضوء على عدم كفاية معايير القياس التقليدية للجثث، التي حققت معدلات دقة منخفضة (55-78%) عند تطبيقها على قياسات الحوض باستخدام التصوير المقطعي المحوسب ثلاثي الأبعاد (3DCT) من هذه الفئة السكانية.
بالمقابل، طورت الدراسة معادلات جديدة محددة للسكان من خلال تحليلات الوظائف التمييزية ونماذج الانحدار اللوجستي، محققة دقة تصنيف جنس أعلى بكثير تتراوح بين 86.4% إلى 92.2%. تؤكد هذه النتائج على الاختلاف الجنسي لعظام الحوض في السود الجنوب أفريقيين المعاصرين وتؤكد موثوقية القياسات المستمدة من 3DCT لتقدير الجنس الجنائي. تدعو الدراسة إلى تطبيق هذه المعايير الجديدة في العمل الجنائي وتقترح مزيدًا من التحقق باستخدام عينات هيكلية تم الحصول عليها مؤخرًا من هذه الفئة السكانية، بالإضافة إلى تحقيقات مماثلة عبر مجموعات سكانية رئيسية أخرى في جنوب أفريقيا.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الدور الحاسم لتقدير الجنس في الأنثروبولوجيا الجنائية، خاصة في سياق معدلات الجريمة العالية في جنوب أفريقيا، حيث يعد التعرف الدقيق على الأفراد من بقايا الهيكل العظمي أمرًا ضروريًا. يتم التأكيد على عظمة الحوض كأكثر العناصر الهيكلية اختلافًا جنسيًا، مع اختلافات مورفولوجية كبيرة بين الذكور والإناث بسبب التكيفات التطورية المتعلقة بالمشي على قدمين والولادة. لقد أسست الدراسات السابقة معادلات تقدير الجنس بناءً على قياسات من مجموعات عظمية قديمة، تتكون في الغالب من أفراد من خلفيات اجتماعية واقتصادية منخفضة. ومع ذلك، قد لا تكون هذه النماذج قابلة للتطبيق على السكان المعاصرين بسبب التغيرات في مورفولوجيا الهيكل العظمي التي تؤثر عليها عوامل مثل تدفق الجينات، والظروف الاجتماعية والاقتصادية، وانخفاض سن الحيض بين الفتيات السود الجنوب أفريقيات.
تهدف الدراسة إلى معالجة الفجوة في منهجيات تقدير الجنس من خلال استخدام تقنيات الأشعة غير الغازية، وتحديدًا تصوير الأشعة المقطعية، لتحليل عظام الحوض للأفارقة السود المعاصرين. من خلال تطوير معادلات جديدة لتقدير الجنس من خلال تحليلات الوظائف التمييزية والانحدار اللوجستي، تسعى الأبحاث إلى التحقق من النماذج الحالية وأخذ التغيرات الزمنية في مورفولوجيا الحوض في الاعتبار. هذه المقاربة ذات صلة خاصة نظرًا للارتفاع المقلق في الجرائم العنيفة في جنوب أفريقيا، مما يتطلب تحسين طرق التعرف الجنائي. من المتوقع أن تعزز النتائج دقة تقدير الجنس في السياقات الجنائية، مما يساهم في جهود التعرف على البشر بشكل أكثر فعالية في مواجهة ارتفاع معدلات الجريمة.
طرق
حصلت الدراسة على موافقة أخلاقية من لجنة أخلاقيات البحث البشري (HREC) في جامعة ويتواترسراند، جوهانسبرغ، قبل تقييم السجلات الكاملة للتصوير المقطعي لـ 320 فردًا أسود جنوب أفريقي (50% ذكور و50% إناث) تتراوح أعمارهم بين 18 إلى 60 عامًا، تم جمعها بين يناير 2016 وديسمبر 2022. تم إجراء التصوير المقطعي باستخدام جهاز SOMATOM Definition AS، وتم معالجة البيانات باستخدام برامج Xiris وIntelliSpace PACS. تم قياس أحد عشر متغيرًا لعظام الحوض على صور 3DCT المعاد بناؤها، مع التركيز على المعالم التشريحية. تم توحيد القياسات من خلال التدريب المقدم للمراقبين، الذين كانوا على دراية بالفعل بتقنيات القياس الأنثروبومتري.
شملت التحليلات الإحصائية اختبار العادية عبر اختبار كولموغوروف-سميرنوف، وتحليل التباين الأحادي لمقارنات المتوسطات، وتقييم ستة معادلات تم اشتقاقها سابقًا لتقدير الجنس. تم إجراء تحليل الوظائف التمييزية (DFA) وتحليل الانحدار اللوجستي (LRA) لصياغة معادلات جديدة بناءً على قياسات الحوض. تم تحديد دقة التصنيف لتفريق الجنس باستخدام نقاط تقسيم مستمدة من التحليلات، مع استخدام طريقة تصنيف “ترك واحد خارجًا” للتحقق. كانت الدراسة تهدف إلى تعزيز القدرات التنبؤية لتقدير الجنس من قياسات الحوض، مما يساهم في تقديم رؤى قيمة للأنثروبولوجيا الجنائية.
نتائج
تشير النتائج إلى أن قيم TEM وrTEM وR كانت ضمن الحدود الطبيعية، حيث تراوحت قيم rTEM بين 0.02 إلى 0.1 وقيم R اقتربت بشكل مثالي من 1.0. أكدت اختبارات العادية، بما في ذلك اختبار كولموغوروف-سميرنوف، وجود مجموعة بيانات موزعة بشكل طبيعي، كما هو موضح في مخططات Q-Q والرسوم البيانية. كشفت التحليلات الإحصائية عن اختلاف جنسي كبير في قياسات الحوض، حيث أظهر الذكور قيم متوسطة أعلى في معظم المعلمات، باستثناء طول العانة (PuL) وعرض الفتحة العجزية الكبرى (GSNb) وعرض العانة (PuW)، حيث أظهرت الإناث متوسطات أعلى. لم تظهر ارتفاع فتحة العانة (OFH) وعمق الفتحة العجزية الكبرى (GSNd) اختلافات كبيرة بين الجنسين.
أشارت اختبارات موثوقية المعادلات الحالية إلى أنه بينما حافظت ثلاث وظائف على معدلات تصنيف مستقرة، أظهرت أخرى انخفاضات مما استدعى الحاجة إلى معادلات جديدة للسكان المعاصرين. كشفت تحليلات الوظائف التمييزية أن قطر الحُق كان المتغير الأكثر دقة لتقدير الجنس (82.1%)، بينما كان عرض الحوض الأقل دقة (56.1%). تراوحت الدقة العامة للوظائف المتعددة المتغيرة المشتقة بين 86.4% إلى 91.4%، مع انخفاضات طفيفة في التحقق المتبادل. أنتج تحليل الانحدار اللوجستي وظائف بدقة تتراوح بين 89.3% و92.2%، حيث كانت معظم المعادلات تؤدي بشكل أفضل في تصنيف الإناث. صنفت التحليلات الإضافية القياسات إلى طول وعرض وقطر، مع إظهار DFA المباشر والخطوي دقة متفاوتة، خاصة في قياسات العرض، التي وصلت إلى 90.0%. بشكل عام، تؤكد النتائج على فعالية قياسات الحوض المحددة في تصنيف الجنس وتبرز الحاجة إلى تحديث المعادلات لتعزيز الدقة في السكان المعاصرين.
مناقشة
تؤكد قسم المناقشة في الورقة البحثية على أهمية قياسات عظام الحوض المستمدة من صور التصوير المقطعي المعاد بناؤها لتقدير الجنس في الأنثروبولوجيا الجنائية، خاصة بين السود الجنوب أفريقيين. تؤكد الدراسة النتائج السابقة التي توصل إليها باتريكوين وآخرون (2005) بشأن الاختلاف الجنسي في قياسات الحوض، حيث تكشف أن بعض المقاييس، مثل طول العانة (PuL) وعرض الفتحة العجزية الكبرى (GSNb) وعرض العانة (PuW)، أكبر بشكل ملحوظ في الإناث، بينما تكون معظم القياسات الأخرى أكبر في الذكور. ومن الجدير بالذكر أن قطر الحُق (AceDia) ظهر كأكثر المتغيرات تنبؤًا لتفريق الجنس، محققًا دقة تصنيف تبلغ 85%، بينما كان عرض الحوض الأقل فعالية.
يبرز المؤلفون أن المعادلات الحالية لتقدير الجنس قد لا تكون قابلة للتطبيق على السكان المعاصرين بسبب الاختلافات في حجم الجسم وشكله التي تؤثر عليها العوامل الوراثية وتغيرات نمط الحياة عبر الأجيال. كما تشير الدراسة إلى قيود حجم العينة وتمثيلها الديموغرافي، مما يشير إلى أن النتائج قد لا تكون قابلة للتعميم عبر السكان السود الجنوب أفريقيين الأوسع. على الرغم من هذه القيود، فإن دقة التصنيف العالية (التي تتراوح بين 86.4% إلى 92.2%) التي تم تحقيقها من خلال تحليل الانحدار اللوجستي (LRA) تظهر موثوقية قياسات الحوض المستمدة من التصوير المقطعي للتطبيقات الجنائية. يوصي المؤلفون باتباع نهج منهجي لتطبيق المعادلات المشتقة، مع إعطاء الأولوية لتلك ذات الدقة العالية وعدد المعلمات الأقل، بينما يدعون أيضًا إلى دمج تحليل الحمض النووي للتأكيد الإضافي في السياقات الجنائية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s41935-025-00507-4
Publication Date: 2026-01-26
Author(s): Oriasotie Ujaddughe et al.
Primary Topic: Forensic Anthropology and Bioarchaeology Studies
Overview
This study investigates the efficacy of existing pelvic-based sex estimation standards in forensic contexts, particularly focusing on a contemporary Black South African population. Given the high crime rates in South Africa and the disproportionate impact on Black South Africans, the research highlights the inadequacy of traditional cadaveric measurement standards, which yielded low accuracy rates (55-78%) when applied to three-dimensional computed tomography (3DCT) pelvic measurements from this demographic.
In contrast, the study developed new population-specific equations through discriminant function analyses and logistic regression models, achieving significantly higher sex classification accuracies ranging from 86.4% to 92.2%. These findings underscore the sexual dimorphism of pelvic bones in contemporary Black South Africans and affirm the reliability of 3DCT-derived measurements for forensic sex estimation. The study advocates for the application of these new standards in forensic casework and suggests further validation using recently acquired skeletal samples from this population, as well as similar investigations across other major population groups in South Africa.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the critical role of sex estimation in forensic anthropology, particularly in the context of South Africa’s high crime rates, where accurate identification of individuals from skeletal remains is essential. The pelvic bone is emphasized as the most sexually dimorphic skeletal element, with significant morphological differences between males and females due to evolutionary adaptations related to bipedalism and childbirth. Previous studies have established sex estimation equations based on measurements from older osteological collections, predominantly comprising individuals from lower socioeconomic backgrounds. However, these models may not be applicable to contemporary populations due to changes in skeletal morphology influenced by factors such as gene flow, socio-economic conditions, and declining menarcheal age among Black South African girls.
The study aims to address the gap in sex estimation methodologies by utilizing non-invasive radiological techniques, specifically CT imaging, to analyze the pelvic bones of living Black South Africans. By developing new sex estimation equations through discriminant function and logistic regression analyses, the research seeks to validate existing models and account for temporal changes in pelvic morphology. This approach is particularly relevant given the alarming rise in violent crimes in South Africa, necessitating improved forensic identification methods. The findings are expected to enhance the accuracy of sex estimation in forensic contexts, thereby contributing to more effective human identification efforts in the face of increasing crime rates.
Methods
The study received ethical approval from the Human Research Ethics Committee (HREC) at the University of the Witwatersrand, Johannesburg, prior to evaluating the complete CT records of 320 South African Black individuals (50% male and 50% female) aged 18 to 60 years, collected between January 2016 and December 2022. The CT scans were performed using a SOMATOM Definition AS scanner, and the data were processed with Xiris and IntelliSpace PACS software. Eleven pelvic bone variables were measured on reconstructed 3DCT images, with a focus on anatomical landmarks. Measurements were standardized through training provided to observers, who were already familiar with anthropometric techniques.
Statistical analyses included normality testing via the Kolmogorov-Smirnov test, one-way ANOVA for mean comparisons, and the evaluation of six previously derived equations for sex estimation. Discriminant function analysis (DFA) and logistic regression analysis (LRA) were conducted to formulate new equations based on the pelvic measurements. The classification accuracy for sex discrimination was determined using sectioning points derived from the analyses, with a ‘leave-one-out’ classification method employed for validation. The study aimed to enhance the predictive capabilities of sex estimation from pelvic measurements, contributing valuable insights to forensic anthropology.
Results
The results indicate that the TEM, rTEM, and R values fell within normal limits, with rTEM values ranging from 0.02 to 0.1 and R values ideally approaching 1.0. Normality tests, including the Kolmogorov-Smirnov test, confirmed a normally distributed dataset, as illustrated by Q-Q plots and histograms. Statistical analysis revealed significant sexual dimorphism in pelvic measurements, with males exhibiting higher mean values in most parameters, except for pubic length (PuL), greater sciatic notch breadth (GSNb), and pubic width (PuW), where females showed higher means. The obturator foramen height (OFH) and greater sciatic notch depth (GSNd) did not demonstrate significant differences between sexes.
Reliability tests of existing equations indicated that while three functions maintained stable classification rates, others showed declines necessitating new equations for contemporary populations. Discriminant function analyses revealed that acetabular diameter was the most accurate variable for sex estimation (82.1%), while iliac breadth was the least accurate (56.1%). Overall accuracies for derived multivariate functions ranged from 86.4% to 91.4%, with slight declines in cross-validation. Logistic regression analysis produced functions with accuracies between 89.3% and 92.2%, with most equations performing better for female classification. Further analyses categorized measurements into length, breadth, and width/diameter, with direct and stepwise DFA showing varying accuracies, particularly in breadth measurements, which reached 90.0%. Overall, the findings underscore the effectiveness of specific pelvic measurements in sex classification and highlight the need for updated equations to enhance accuracy in contemporary populations.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the significance of pelvic bone measurements derived from reconstructed computed tomography (CT) images for sex estimation in forensic anthropology, particularly among black South Africans. The study corroborates previous findings by Patriquin et al. (2005) regarding sexual dimorphism in pelvic measurements, revealing that certain metrics, such as pubic length (PuL), greater sciatic notch breadth (GSNb), and pubic width (PuW), are significantly larger in females, while most other measurements are greater in males. Notably, the acetabular diameter (AceDia) emerged as the most predictive variable for sex discrimination, achieving a classification accuracy of 85%, while the iliac breadth was the least effective.
The authors highlight that existing sex estimation equations may not be applicable to contemporary populations due to differences in body size and shape influenced by genetics and lifestyle changes over generations. The study also notes the limitations of the sample size and demographic representation, suggesting that the findings may not be generalizable across the broader black South African population. Despite these limitations, the high classification accuracies (ranging from 86.4% to 92.2%) achieved through logistic regression analysis (LRA) demonstrate the reliability of CT-derived pelvic measurements for forensic applications. The authors recommend a systematic approach to applying the derived equations, prioritizing those with high accuracy and fewer parameters, while also advocating for the integration of DNA analysis for additional confirmation in forensic contexts.