Aplikace metod virtuální antropologie při určování pohlaví u fragmentárních kosterních nálezů

Variant title
Application of methods of virtual anthropology for sex assessment in fragmented skeletal remains
Source document: Studia archaeologica Brunensia. 2015, vol. 20, iss. 1, pp. [153]-173
Extent
[153]-173
  • ISSN
    1805-918X (print)
    2336-4505 (online)
Type: Article
Language
Czech
License: Not specified license
Abstract(s)
Restaurace a rekonstrukce fragmentárních kosterních nálezů v digitálním prostředí počítače snižuje míru poškození nebo narušení původní podstaty nálezu oproti tradičním metodám rekonstrukce. Cílem tohoto příspěvku je optimalizovat metodiku virtuální anatomické restaurace fragmentárních lebek do celistvého trojrozměrného digitálního modelu a prozkoumat vliv virtuálních postupů na určení pohlaví na lebce. Prostřednictvím 3D laserového skeneru bylo do počítače převedeno 268 zlomků lidských lebek. Pro určení pohlaví na vytvořených 3D modelech byly zvoleny tradiční morfoskopické metody a osteometrické metody s počítačovou podporou. Testovány byly programy FORDISC 3.0, 3D-ID a COLIPR 1.0. Spolehlivost pohlavní diagnózy na lebce byla hodnocena ve vztahu k určení pohlaví podle pánve. Bylo zjištěno, že morfoskopické metody vykazují vyšší shodu s určením pohlaví na pánvi než osteometrické metody. Tento rozdíl je patrnější u lebek restaurovaných, kde je spolehlivost určení pohlaví snižována nejenom využitím populačně specifických metod, ale také nekompletností zachovalého materiálu a mírou poškození původního nálezu.
In contrast to traditional techniques, the restoration and reconstruction of fragmented skeletal remains in a digital environment is considered far less destructive and invasive to the original skeletal remains. The present study aimed to outline an optimized approach to the virtual anatomical restoration of fragmented human skulls. In addition, it aimed to examine the applicability of currently available sex determination methods in virtually restored skulls. The studied sample consisted of 268 cranial fragments which were digitized using a 3D Next Engine laser scanner and restored with Amira software functionalities. Of the various sex determination methods, traditional visual assessment and computer-aided osteometric techniques performed by the FORDISC 3.0, 3D-ID 1.0, and COLIPR 1.0 programs were tested. When confronted with sex diagnoses based on pelvic bones, the results showed that sex diagnoses from virtual skulls were more reliable if based on visual assessment rather than on computer-aided osteometric approaches, where the population-specificity of applied algorithms combined with the incompleteness and poorer preservation of restored skulls affected the final reliability rates.
Summary language
Note
  • Projekt vznikl v rámci specifického výzkumu "Aplikace metod analýzy obrazu a tvaru v rutinním zpracování kosterních nálezů" (MUNI/A/0835/2012) a "Bioarcheologické metody pro komplexní hodnocení raně středověkých populací" (MUNI/A/0983/2013).
Document
References:
[1] Arbour, V. – Currie, P. 2012: Analyzing Taphonomic Deformation of Ankylosaur Skull Using Retrodeformation and Finite Element Analysis, PLoS ONE 7 (6), e39323. | DOI 10.1371/journal.pone.0039323

[2] Acsádi, G. – Nemeskéri, J. 1970: History of Human Life Span and Mortality. Budapest.

[3] Beckett, R. – Conlogue, G. 2010: Paleoimagining. Field applications for cultural remains and artifacts. Boca Raton – London – New York.

[4] Buikstra, J. – Ubelaker, D. 1994: Standards for data collection from human skeletal remains: Proceedings of a seminar at the Field Museum of Natural History. Fayetteville.

[5] Brůžek, J. 2002: A Method for Visual Determination of Sex, Using the Human Hip Bone, American Journal of Physical Anthropology 117, 157–168. | DOI 10.1002/ajpa.10012

[6] Decker, S. – Davy-Jow, S. – Ford, J. – Hilbelink, D. 2011: Virtual determination of sex: metric and nonmetric traits of the adult pelvis from 3D computed tomography models, Journal of Forensic Science 56 (5), 1107–1114. | DOI 10.1111/j.1556-4029.2011.01803.x

[7] Fetter, V. – Prokopec, M. – Suchý, J. – Titlbachová, S. 1967: Antropologie. Praha.

[8] Fojtík, P. 2010: Dětkovice 2010, Za zahradama, parc. č. 1106, k. ú. DĚTKOVICE, okr. Prostějov, "předstihový výzkum na ploše určené k výstavbě RD" (nálezová zpráva, Ústav archeologické památkové péče Brno, č. akce 212/10).

[9] Fojtík, P. – Šmíd, M. 2008: Slovanské hroby a pohřebiště na Prostějovsku. Pravěk Supplementum 18. Brno.

[10] Grabherr, S. – Cooper, C. – Ulrich-Bochsler, S. – Uldin, T. – Ross, S. – Oesterhelweg, L. – Bolliger, S. – Christe, A. – Schnyder, P. – Mangin, P. – Thali, M. 2009: Estimation of sex and age of "virtual skeletons" – a feasibility study, European Society of Radiology 19 (2), 419–429. | DOI 10.1007/s00330-008-1155-y

[11] Gunz, P. – Mitteroecker, P. – Neubauer, S. – Weber, G. – Bookstein, F. 2009: Principles for the virtual reconstruction of hominid crania, Journal of Human Evolution 57, 48–62. | DOI 10.1016/j.jhevol.2009.04.004

[12] Howells, W. W. 1973: Cranial Variation in Man: A Study by Multivariate Analysis of Patterns of Difference among Recent Human Populations. Papers of the Peabody Museum 67. Cambridge, Mass.

[13] Chapman, T. – Lefevre, P. – Semal, P. – Moiseev, F. – Sholukha, V. – Louryan, S. – Rooze, M. – Van Sint Jan, S. 2014: Sex determination using the Probabilistic Sex Diagnosis (DSP: Diagnose Sexuelle Probabiliste) tool in a virtual environment, Forensic Science International 234, 189.e1–189.e8.

[14] Jantz, R. – Ousley, S. 2005: FORDISC 3: Computerized Forensic Discriminant Functions. Version 3.0. The University of Tennessee, Knoxville.

[15] Jurda, M. – Urbanová, P. – Králík, M. 2013: The Post-Mortem Pressure Distortion of Human Crania Uncovered in an Early Medieval Pohansko (Czech Republic) Graveyard, International Journal of Osteoarchaeology, DOI 10.1002/oa.2321. |

[16] Knussmann, R. 1988: Anthropologie, Handbuch der vergleichenden Biologie des Menschen (4. Auflage des Lehrbuchs der Anthropologie begründet von Rudolf Martin), Band I und II. Jena – New York – Stuttgart.

[17] Krogman, W. 1986: The Human Skeleton in Forensic Medicine. Springfield.

[18] Landis, J. R. – Koch, G. G. 1977: The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics 33, 159–174. | DOI 10.2307/2529310

[19] Luo, L. – Wang, M. – Tian, Y. – Duan, F. – Wu, Z. – Zhou, M. – Rozenholc, Y. 2013: Automatic sex determination of skulls based on a statistical shape model, Computational and Mathematical Methods in Medicine 2013, 1–6.

[20] Maat, G. – Mastwijk, R. – Van der Velde, E. 1997: On the Reliability of Non-metrical Morphological Sex Determination of the Skull Compared with that of the Pelvis in The Low Countries, International Journal of Osteoarchaeology 7, 575–580. | DOI 10.1002/(SICI)1099-1212(199711/12)7:6<575::AID-OA308>3.0.CO;2-4

[21] Murail, P. – Brůžek, J. – Houët, F. – Cunha, E. 2005: DSP: A tool for probabilistic sex diagnosis using woldwide variability in hip-bone measurements, Bulletins et Mémoires de la Société d'Anthropologie de Paris, n. s. 17 (3–4), 167–176.

[22] Slice, D. – Ross, A. 2009: 3D-ID: geometric morphometric classification of crania for forensic scientists. Version 1.0 (1.5.2013), http://www.3d-id.org.

[23] Urbanová, P. 2009: A Study of Human Craniofacial Variation by using Geometric Morphometrics. Brno (Thesis. Masaryk University, Faculty of Science, Department of Anthropology).

[24] Urbanová, P. – Králík, M. 2008: COLIPR, Version 1.5.2.

[25] Urbanová, P. – Králík, M. – Mořkovský, T. – Čuta, M. – Eliášová, H. – Baďurová, M. 2010: Virtuální rekonstrukce mumifikovaných lidských pozůstatků. In: Kuchařík, M. – Gál, L. – Koštial, J. (eds.), Počítačová podpora v archeologii III. Sborník příspěvků z deváté konference konané v Litomyšli 19. – 21. 5. 2010. Praha, 61–72.

[26] Urbanová, P. – Ross, A. H. – Jurda, M. – Nogueira, M. I. 2014: Testing the Reliability of Software Tools in Sex and Ancestry Estimation in a Multi-Ancestral Brazilian Sample, Legal Medicine (Tokyo) 16 (5), 264–273.

[27] Walrath, D. – Turner, P. – Bruzek, J. 2004: Reliability test of the visual assessment of cranial traits for sex determination, American Journal of Physical Anthropology 125, 132–137. | DOI 10.1002/ajpa.10373

[28] Weber, G. 2001: Virtual anthropology. A call for glasnost in paleoanthropology, The Anatomical Record 265, 193–201. | DOI 10.1002/ar.1153

[29] Weber, G. – Bookstein, F. 2011: Virtual Anthropology. A guide to a new interdisciplinary field. Wien.

[30] White, T. – Folkens, P. 2005: The Human Bone Manual. London.