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COMITÉ ORGANIZADOR
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BIODIVERSIDAD HUMANA Y EVOLUCIÓN
Determinación sexual mediante Tomografía Axial Computerizada en vértebras cervicales Martínez-Ávila, M.S1, Grueso, I1., Mascaraque Sánchez, J.2, Robledo, B1. y Trancho, G.J1. 1 Departamento de Zoología y Antropología Física, Facultad de Biología Universidad Complutense de Madrid – Madrid 28040. 2 Servicio de Radiodiagnóstico, Hospital Universitario 12 de Octubre, Madrid.
[email protected]
RESUMEN
En el presente estudio se analiza una muestra de 100 tomografías axiales computerizadas (TAC) de la región cervical, proporcionadas por el Servicio de Radiodiagnóstico del Hospital Universitario 12 de Octubre de Madrid. La muestra está constituida por 47 mujeres y 53 varones españoles, de edades comprendidas entre 30 y 60 años. Todos los individuos analizados carecen de signos patológicos relevantes en la región anatómica estudiada. El objetivo de este trabajo es analizar la variabilidad morfológica de las dos primeras vértebras cervicales, con la finalidad de obtener ecuaciones discriminantes que permitan diagnosticar el sexo en restos óseos de origen arqueológico o forense. Para ello se han evaluado, mediante el programa OxiriX para Macintosh, imágenes en formato DICOM, generando a través de renderizado multiplanar (MPR) series con cortes de 1mm de grosor. Se seleccionaron ocho variables para el atlas y cinco en el axis, para analizar las diferencias sexuales en los planos anteroposterior, transverso y cráneo-caudal. La variable más dimórfica para el atlas es el diámetro transversal máximo y para el axis el diámetro cráneocaudal del cuerpo vertebral. Las funciones discriminantes unifactoriales alcanzan el 81 % de correspondencia en la determinación sexual. PALABRAS CLAVE: atlas, axis, vértebra, cervical, determinación sexual, TAC, funciones discriminantes. INTRODUCCIÓN
Una de las principales preocupaciones de los antropólogos físicos, ya sean paleoantropólogos o forenses, es la designación de características que ayuden a la identificación del individuo, siendo las de mayor importancia la determinación de la edad fisiológica y el sexo. La discriminación sexual puede llevarse a cabo mediante el análisis de caracteres morfológicos cualitativos (Acsàdi y Nemeskèri, 1970; Ferembach et al., 1979; Bass,1987; Brothwell, 1989), la utilización de parámetros cuantitativos (Giles y Elliot, 1963; Black, 1978; Iscan y Miller-Shaivitz, 1984, Barrio et al., 2006) o el estudio del ADN. El diseño de funciones discriminantes para la determinación del sexo ha cobrado importancia en los últimos años, en especial por el problema que supone el diagnóstico de restos esqueléticos en mal estado de preservación. Por esa razón, al margen de analizar restos craneales, coxales o huesos largos, se han comenzado a valorar estructuras de reducido tamaño como metacarpianos (Barrio et al., 2006), vértebras (Marino, 1995; del Río Muñoz et al., 2000; Wescott,
2000; Sheng-Bo Yu et al. 2008; Amores Ampuero, 2010; Marlow y Pastor, 2011) y piezas dentales (Pettenati-Soubayroux et al., 2002). El grado de dimorfismo sexual de las dos primeras vértebras cervicales, observado en estudios realizados por otros autores (Marino, 1995; del Río Muñoz et al., 2000; Wescott, 2000; Amores Ampuero, 2010; Marlow y Pastor, 2011), así como la facilidad con la que estas estructuras se diferencian de cualquier otro resto óseo, incluso entre los fragmentos esqueléticos peor conservados, nos ha llevado a considerarlas útiles para este análisis. El objetivo del presente trabajo es obtener funciones discriminantes que permitan determinar el sexo de forma fiable a partir de imágenes de TAC de las dos primeras vértebras cervicales, atlas y axis. MATERIAL Y MÉTODOS
La muestra está constituida por 100 individuos españoles, 53 varones y 47 mujeres, de edades comprendidas entre 30 y 60 años. Se trata de pacientes del Hospital Universitario 12 de Octubre de Madrid, a los que se realizó una Tomografía Axial Computerizada de la región cervical; sin que ninguno de ellos presentara alteración grave en dicho área de la columna. En esta investigación analizamos las imágenes en formato DICOM utilizando el programa OsiriX v. 3.8.1. El programa informático transforma un Apple Macintosh en una estación de trabajo PACS DICOM para procesar y visualizar imágenes médicas. Con el fin de orientar de forma similar la columna de todos los individuos, fue preciso realizar un renderizado multiplanar para alinear espacialmente de manera correcta las vértebras. Esta técnica permite visualizar en la misma imagen un corte axial, sagital y coronal. Para colocar las vértebras se hizo pasar un eje sagital por la mitad del cuerpo del atlas y un eje transversal por el punto más alto de la apófisis odontoides. Una vez hecho esto, se generó una serie nueva de imágenes con 5070 cortes de 1 mm de espesor. Las medidas (Tabla 1) fueron tomadas en 2D, en cortes axiales y sagitales según la variable en estudio, por un solo observador. Se realizaron tres determinaciones de cada variable, con un intervalo mínimo de dos días, con el objetivo de minimizar los efectos del error intraobservador. Así, fueron recogidos un total de 3.900 datos, a partir de los cuales se calcularon los promedios de cada variable, valor con el que se estimó el dimorfismo sexual y se calcularon las funciones discriminantes.
2. Antropología Esquelética y Paleoantropología
La base de datos se realizó en una hoja de cálculo Excel, y fue exportada a SPSS v. 11.0 para Macintosh. En primer lugar, se determinó la estadística descriptiva analizando la existencia de dimorfismo sexual en cada variable. Se calculó un índice IDS definido como la relación por cociente entre la media masculina y la femenina, en tantos por ciento. Posteriormente, se realizaron análisis discriminantes univariantes y multivariantes y análisis “paso a paso”. Las ecuaciones obtenidas fueron ajustadas calculando el valor cero como punto de corte, clasificando de ese modo a los individuos masculinos con valores positivos y a los femeninos con valores negativos. El grado de correspondencia de las ecuaciones discriminantes se estimó mediante el método de validación cruzada. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La Tabla 2 muestra los resultados de la estadística descriptiva. Las dimensiones masculinas son mayores que las femeninas en todos los casos, existiendo siempre diferencias significativas excepto para la longitud máxima del foramen vertebral del axis (LMFV). El índice de dimorfismo sexual varía entre el 3% y el 12%. Las variables más dimórficas del atlas son el diámetro transversal máximo (DTM) y la distancia máxima entre los bordes laterales de las facetas articulares (DMBLFA). En el axis el mayor dimorfismo aparece en la longitud máxima de la apófisis odontoides (LMO) y la distancia cráneo-caudal del cuerpo vertebral (DCCCV). Cuando examinamos los resultados de las funciones discriminantes univariantes del atlas (Tabla 3), observamos que el porcentaje de correspondencia en la determinación sexual supera el 70% en cuatro de las variables analizadas, que son, de menor a mayor, DMVD, LMFV, DMBLFA y DTM, alcanzando las dos últimas valores por encima del 80%. El resto de ecuaciones obtenidas presenta niveles que consideramos inaceptables para su utilización en el diagnóstico sexual dada su reducida fiabilidad. En cuanto al axis (Tabla 4), existen tres variables que presentan porcentajes de correspondencia por encima del 70%, se trata de AMO, LMO, y DCCCV, con esta última se alcanza el 81% de aciertos. Con el fin de incrementar la fiabilidad en la determinación sexual a través de las medidas de las dos primeras vértebras cervicales, se construyeron funciones discriminantes multivariantes. En este trabajo se mostrarán aquellas que eran capaces de predecir el sexo con mayor porcentaje de correspondencia. Los resultados que aparecen en la Tabla 5 permiten deducir que la función multifactorial formada por las ocho variables del atlas ofrece determinaciones sexuales más fiables que la definida por las cinco del axis. Del mismo modo, es evidente que la utilización de ecuaciones basadas sólo en dos variables ofrece porcentajes de correspondencia en torno al 80%, de manera que funciones matemáticas más complejas no mejoran de forma significativa las estimas obtenidas mediantes ecuaciones unifactoriales. Según los resultados obtenidos, doce de las trece variables analizadas presentan dimorfismo sexual. El IDS máximo observado en el atlas es del 11%, mientras que en el axis alcanza el 12%. Las ecuaciones con mayor grado de correspondencia en la determinación sexual son aquellas que tienen un mayor número de variables, pe-
ro su utilidad práctica podría verse reducida porque parte de las estructuras vertebrales suelen aparecer mal preservadas en los yacimientos arqueológicos. Considerando esta limitación e intentando incrementar de algún modo la aplicabilidad de este tipo de restos, obtuvimos funciones multivariantes con un menor número de variables, alcanzando el 82% de correspondencia en el axis al combinar DCCCV y LMO, aunque no mejoraron de forma significativa las estimas obtenidas mediante ecuaciones de una sola variable. Según Marlow y Pastor (2011), las apófisis espinosas y las facetas articulares son las estructuras vertebrales peor preservadas, por lo que construir ecuaciones capaces de determinar el sexo a partir de dimensiones que eviten estas zonas podría resultar de gran interés. En este sentido, para el atlas, encontramos que la ecuación con mayor porcentaje de correspondencia es la que utiliza el DTM, que no implica a las estructuras mencionadas. Sin embargo, la función que utiliza la DMBLFA, podría no ser de tanta utilidad técnica, porque sí compromete a las mismas. En el axis, el DCCCV permite alcanzar el 81% de correspondencia, aumentando la capacidad de utilización de dicha función, al no implicar ni el proceso espinoso ni las facetas articulares. Nuestros resultados referidos al tamaño del foramen vertebral del atlas confirman los publicados por otros autores (Del Río Muñoz et al., 2000). Este área presenta una escasa capacidad de discriminación sexual porque no existen diferencias sexuales en cuanto al tamaño medular (Sherman et al., 1990). En general, si comparamos los valores de discriminación del presente estudio con los obtenidos en otras series (Tabla 6), encontramos porcentajes de correspondencia similares. Por ejemplo, para el atlas, tanto la colección Terry, como la perteneciente a la Escuela de Medicina Legal, no difieren de los resultados obtenidos en nuestra muestra, con porcentajes entre el 79% y el 82%. Sólo se detectan diferencias respecto a la serie del Cementerio de San José, ya que su ecuación ofrece valores del 78%, un 10% menor que la función multifactorial de ocho variables propuesta en este trabajo. Para al axis, los valores obtenidos mediante ecuaciones unifactoriales o bifactoriales son similares al 82% referido por Wescott (2000) en la colección Terry y Hamann-Todd; niveles significativamente superiores al 68% de la serie de Spitalfields (Marlow y Pastor, 2011). En nuestra opinión, y a partir del análisis comparado de los niveles de correspondencia de este trabajo, puede afirmarse que el dimorfismo sexual obtenido mediante el TAC no difiere significativamente del detectado por otros autores a partir de medidas directas sobre hueso seco o sobre imágenes fotográficas. Nuestros resultados confirmarían indirectamente los obtenidos sobre otras estructuras óseas, demostrando que no existen diferencias significativas entre las medidas practicadas sobre el hueso y las obtenidas mediante imágenes de TAC (Clavero, 2009; Clavero et al., 2010); por lo que parece lógico a priori aceptar la utilidad técnica de las dimensiones vertebrales a partir de imágenes DICOM como las aquí empleadas, con una ventaja añadida, se dispondría con facilidad de series de sexo y edad conocido, algo infrecuente a nivel arqueológico o forense.
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CONCLUSIONES
A través de las ecuaciones unifactoriales presentadas en este estudio se discrimina correctamente al 81% de la muestra analizada, siendo las variables más útiles para determinar el sexo, el diámetro transverso máximo del atlas y el diámetro cráneo-caudal del cuerpo vertebral del axis. Los resultados obtenidos por las funciones propuestas son similares a los de otros estudios realizados sobre individuos esqueletizados. Aumentando a ocho variables alcanzamos un 88% de asignaciones correctas, pero probablemente estas ecuaciones son demasiado complejas y la posibilidad de utilización práctica desde un punto de vista arqueológico será menor.
Bibliografía
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Iscan M.Y. y Miller-Shaivitz P. (1984). “Discriminant function sexing of the tibia”. Journal of Forensic Sciences. 29:1087–1093 Marino, E.A. (1995). “Sex Estimation Using the First Cervical Vertebra”. American Journal of Physical Anthropology. 97: 127-133 Marlow, E.J. y Pastor, R.F. (2011). “Sex Determination Using the Second Cervical Vertebra—A Test of the Method”. Journal of Forensic Sciences. 56:165-169 Pettenati-Soubayroux, I., Signoli, M. y Dutour, O. (2002). “Sexual dimorphism in teeth: discriminatory effectiveness of permanent lower canine size observed in a XVIIIth century osteological series”. Forensic Science International. 126: 227–232 Sheng-Bo Yu, U-Young Lee, Dai-Soon Kwak, Yong-Woo Ahn, Chang-Zhu Jin, Jie Zhao, Hong-Jin Sui, y Seung-Ho Han. (2008). “Determination of sex for the 12th thoracic vertebra by morphometry of three-dimensional reconstructed vertebral models”. Journal of Forensic Sciences. 53: 620-625. Sherman, J.L., Nassaux, P.Y. y Citrin, C.M. (1990). “Measurements of the normal cervical spinal cord on MR imaging”. American Journal of Neuroradiology. 11: 369-372. Wescott, D.J. (2000). “Sex Variation in the Second Cervical Vertebra”. Journal of Forensic Sciences. 45: 462-466.
2. Antropología Esquelética y Paleoantropología
Tabla 1. Definición de variables analizadas
Tabla 2. Estadística descriptiva. *pvalor < 0.05
Tabla 3. Ecuaciones discriminantes univariantes del atlas. Ecuaciones ajustadas al punto de corte 0
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Tabla 4. Ecuaciones discriminantes univariantes del axis. Ecuaciones ajustadas al punto de corte 0
Tabla 5. Ecuaciones discriminantes multivariantes del atlas y axis. Ecuaciones ajustadas al punto de corte 0
Tabla 6. Resultados de estudios similares
2. Antropología Esquelética y Paleoantropología
ANEXO FOTOGRÁFICO
Foto 1. Técnica de Renderizado Multiplanar
Foto 2. Medidas en corte axial de algunas variables del atlas y axis
Foto X. XXXXXXXXXX
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