Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Антропологические аспекты морфологической изменчивости костного позвоночника

ВАК РФ 03.03.02, Антропология

Автореферат диссертации по теме "Антропологические аспекты морфологической изменчивости костного позвоночника"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ И МУЗЕИ АНТРОПОЛОГИИ имени Д.Н.АНУЧ1111А

На правах рукописи УДК 572

КАРАПЕТЯН Марина Кареновна

АНТРОПОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ КОСТНОГО ПОЗВОНОЧНИКА (ПО МЕТРИЧЕСКИМ И ОСТЕОСКОПИЧЕСКИМ ДАННЫМ)

03.03.02 — «антропология» по биологическим наукам

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

13 МАЙ 2015

Москва-2015

005568497

005568497

Работа выполнена в НИИ и Музее антропологии имени Д.Н.Анучина Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

Научный руководитель: доктор исторических наук, чл.-корр. РАН А.П. Бужилова (НИИ и Музей антропологии МГУ имени М.В.Ломоносова)

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор В.Н. Звягин (ФГБУ «РЦСМЭ» Минздрава России)

Официальные оппоненты: доктор исторических наук М.В. Добровольская (Институт археологии РАН)

кандидат медицинских наук H.A. Романько (ГБУЗ Московской области «Бюро судебно-медицинской экспертизы»)

Ведущая организация: Музей антропологии и этнографии имени Петра Великого (Кунсткамера) РАН

Защита состоится «10» июня 2015 г. в 14.30 на заседании диссертационного совета Д501.001.94 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 125009, г. Москва, ул. Моховая, д. 11, НИИ и Музей антропологии МГУ имени М.В.Ломоносова, аудитория 215.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке (Ломоносовский просп., 27) и в канцелярии НИИ и Музея антропологии МГУ имени М.В.Ломоносова.

Электронная версия автореферата и диссертации размещены в сети Интернет на официальных сайтах: ВАК при Министерстве образования и науки РФ и НИИ и Музея антропологии МГУ имени М.В.Ломоносова. Режим доступа: www.anthropos.msu.ru.

Автореферат разослан <$Й> У' 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

A.B. Сухова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и степень её разработанности

Исследование морфологии скелета вносит существенный вклад в решение фундаментальной проблемы биологической природы человека и его внутривидовой изменчивости [Хрисанфова, 1978; Морфология человека, 1990 и др.]. Это актуально для анализа любого антропологического материала вне зависимости от того, представлен ли он останками ископаемых людей или экспертными случаями судебно-медицинской значимости.

Ключевым моментом исследования костных останков является определение их половозрастных характеристик. С этой целью традиционно используется ограниченный набор проверенных временем методов [Алексеев, 1966; АсвасН, Кешевкёп, 1970; Вшкз1га, 11Ье1акег, 1994 и др.]. Однако в ряде случаев могут понадобиться вспомогательные методы анализа, например, при изучении фрагментированных останков, или переотложенных скелетов вследствие разного контекста захоронений или в случае, когда традиционные методы не дают однозначных результатов.

Следует обратить внимание на то, что из всех отделов скелета менее всего изучена вариабельность разных отделов позвоночника. Практическое отсутствие методик для половозрастного анализа шейного и грудного отделов, а также ряд несовершенств в методике изучения поясничного отдела [Джамолов, 1978], приводят к потере информации, которую позвоночник может предоставить. На сегодняшний день недостаточно внимания уделено оценке межгрупповой изменчивости морфологических признаков позвоночника. Существуют пробелы и в исследованиях позвоночника как источника информации об индивидуализации (отождествление личности и установление родства).

Цель исследования при анализе различных отделов докрестцового позвоночника разработать критерии достоверности для разграничения остеологического материала по полу и возрасту, а также выявить морфологические особенности на позвоночнике, которые могут способствовать успешной индивидуализации и установлению родства.

Задачи исследования

1. Оценить половой диморфизм морфометрических характеристик скелетированного позвоночника. Выявить комплекс признаков, обладающих наибольшим половым диморфизмом. Оценить величину диморфизма на фоне распределения этого показателя для других частей скелета.

2. Оценить изменчивость морфометрических характеристик позвоночника с учетом возраста и расовой (групповой) принадлежности.

3. Изучить вариабельность дискретно варьирующих признаков позвоночника, выделить комплексы поло- и расовозависимых признаков.

4. Определить информативность изученных дегенеративно-дистрофических модификаций позвоночника для диагностики возраста.

5. Разработать методическую базу и практические рекомендации, позволяющие определять общие антропологические параметры (пол, возраст) и индивидуализирующие признаки, а также порядковую локализацию разрозненных позвонков.

Научная новизна

Впервые на репрезентативном материале осуществлено подробное исследование остеометрических и дискретных характеристик всех отделов докрестцового позвоночника.

Впервые предложены диагностические критерии для определения:

1. пола индивида по комплексам шейных и грудных позвонков;

2. возраста по состоянию замыкающих пластинок, суставных поверхностей позвонков и остеофитам;

3. порядковой локализации шейных и грудных позвонков.

В результате проведенного исследования предложены категории изменчивости основных остеометрических характеристик позвоночника, которые могут применяться в антропологическом и судебно-медицинском анализе костных останков представителей евразийской расы.

Теоретическая значимость исследования заключается в систематизации ряда признаков, достоверно подтверждающих ведущее влияние пола на средние

значения остеометрических характеристик позвоночника, а также наличие достоверной географической изменчивости и полового диморфизма для ряда анатомических вариаций позвоночника.

Практическое значение исследования обусловлено тем, что критерии, разработанные автором на основе анализа остеометрических, дискретно варьирующих признаков и некоторых возрастных патологий могут использоваться в палеоантропологии и судебной медицине для половозрастного анализа, межгрупповых сопоставлений, определения порядковой локализации разрозненных позвонков, а также для выявления некоторых индивидуализирующих признаков на современном и ископаемом остеологическом материале.

Методы исследования заключались в подробном остеометрическом и остеоскопическом исследовании всех позвонков докрестцового отдела позвоночника и последующем одномерном и многомерном статистическом анализе полученных данных, включая построение многомерных моделей для диагностики пола и построение серии регрессионных уравнений для диагностики вероятного возраста.

Положения выносимые на защиту

1. Средние остеометрические показатели позвоночника отличаются между исследованными представителями двух рас (евразийской — экваториальной).

2. Высокодостоверные межполовые различия в средних остеометрических характеристиках, а также их сниженная внутрирасовая изменчивость обуславливают практическую значимость позвоночника при диагностике пола.

3. Анализ признаков инволюции в ходе естественного старения в области межпозвоночного симфиза и дугоотростчатых суставов позволяет получать дополнительную информацию о возрасте человека.

4. Ряд морфологических черт позвоночника человека обеспечивает возможность индивидуализации, что может быть использовано в

палеоантропологии и судебной медицине для установления родства и отождествления личности.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов обеспечивается применением методов исследования и анализа данных, адекватных установленным задачам, а также представительным материалом, включающим 621 индивида, 318 из которых происходят из документированных по полу и возрасту анатомических коллекций. Все измерения проводились с использованием верифицированных инструментов.

Апробация результатов включала их представление в виде докладов на Международной научной конференции «Современные проблемы экологии человека» (Москва, 2011), на «18-м Конгрессе Европейской ассоциации антропологов» (Анкара, 2012), на «19-м Конгрессе Европейской ассоциации антропологов» (Москва, 2014), на научном семинаре «Антропологические среды» (НИИ и Музей антропологии МГУ имени М.В.Ломоносова, октябрь 2013 г. и март 2015 г.), на семинаре цикла тематического усовершенствования для врачей судебно-медицинских экспертов (Российский центр судебно-медицинской экспертизы [РЦСМЭ], май 2012 г.), а также в виде статей в рецензируемых журналах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, Обзора литературы, главы Материалы и методы, 4 глав результатов и их обсуждения, Заключения, Выводов, Списка сокращений и обозначений, Списка терминов, Списка литературы и трех Приложений: 1) результаты межгруппового анализа остеометрических признаков и описательные статистики, 2) частоты встречаемости дискретных признаков в разных этнотерриториальных группах, 3) статистические критерии для оценки пола, возраста, порядковой локализации, категорий изменчивости размеров позвоночника и вероятности встречаемости дискретных признаков. Основной текст диссертации изложен на 213 страницах и содержит 32 таблицы и 57 рисунков. Список литературы включает 262 источника (72 на русском и 190 на иностранных языках).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Глава I. Обзор литературы

Глава освещает краткую историю, различные направления, научную значимость изучения позвоночника человека. Подробно описаны существующие методы определения пола, возраста и длины тела по позвонкам докрестцового отдела. Проанализированы закономерности изменчивости и информативная значимость вариаций строения позвоночника. Обозначена актуальность дальнейших исследований в области морфологии костного позвоночника человека.

Глава II. Материалы и методы

Основной материал исследования включал останки 524 индивидов в составе пяти выборок из четырех остеологических коллекций: 66 индивидов мужского и 13 женского пола из коллекции кафедры антропологии МГУ имени М.В.Ломоносова (Москва, середина XX в.); 78 индивидов мужского и 49 женского пола из коллекции «Козино» НИИ и Музея антропологии МГУ имени М.В.Ломоносова (окрестности г. Звенигород, XVIII в.), 72 индивида мужского и 70 женского пола - американцев европейского происхождения из коллекции Терри Национального музея естественной истории Смитсоновсокого института1 (штат Миссури, США, 19241966 гг.), 34 индивида мужского и 37 женского пола - американцев африканского происхождения из коллекции Терри того же учреждения (штат Миссури, 1932-1966 гг.), 84 индивида мужского и 21 женского пола из коллекции Грант Университета Торонто (г. Торонто, Канада, 1931-1950 гг.). Пол и возраст известны для индивидов из коллекций Терри и Грант. Для остальных индивидов половозрастные характеристики определялись морфологическими методами [Алексеев, 1966; Phenice, 1969; Meindl, Lovejoy, 1985; Brooks, Suchey, 1990; Buikstra, Ubelaker, 1994; Rogers, 1999]. В качестве дополнительного материала привлечена выборка европеоидов VII-IX вв. н. э. (коллекция «Мамнсондон» НИИ и Музея антропологии МГУ имени М.В.Ломоносова, 34 индивида), а также выборка индивидов,

1 Исследование стало возможным благодаря гранту, полученному автором от Смитсоновсокого института (2012 г.).

исследованных в РЦСМЭ (9 индивидов), в Ново-Иерусалимском монастыре (3 захоронения) и на кафедре анатомии, гистологии и антропологии Вильнюсского университета (51 индивид). Итого, автором лично собраны морфометрические, остеоскопические и патологические данные по 621 позвоночнику.

К общему статистическому анализу помимо авторских данных привлечены индивидуальные остеометрические данные, полученные Д.Д. Джамоловым по поясничным позвонкам русских, умерших в 1970-х гг. в г. Душанбе (228 мужчин, 145 женщин) [Джамолов, 1976]. Для географического анализа частот встречаемости дискретно варьирующих признаков помимо собственных данных собраны данные по литературным источникам (около 50 этнотерриториальных групп).

Разработана комплексная авторская программа исследования, включающая остеометрические, дискретно варьирующие и дегенеративно-дистрофические признаки на шейных (С), грудных (Т) и поясничных (L) позвонках. Программа составлена на основе апробированных разными исследователями методов [Дьяченко, 1949; Косинская, 1961; Хрисанфова, 1962; Рохлин, 1965; Алексеев, 1966; Джамолов, 1976; Тагер, 1983; Shore, 1931; Schmorl, Junghanns, 1971; Van Vark, 1975; Finnegan, 1978 и др.]. Измерения проводились цифровым штангенциркулем (точность 0.02 мм.) и, в некоторых случаях, толстотным циркулем (точность 1 мм.). В программу измерения вошли высотные, широтные и сагиттальные диаметры тела и размеры дуги позвонка. В программу дискретно варьирующих признаков позвоночника вошли маркеры кранио-каудапьных сдвигов на границах его отделов и анатомические вариации шейных позвонков. Программа оценки маркеров возраста по инволютивным модификациям включала данные о состоянии замыкающих пластинок, дугоотростчатых суставов и степени развития остеофитов. Последние подразделены на две группы согласно критериям Н.С. Косинской [1961]: остеофиты остеохондрозного типа (горизонтально направленные) и деформирующий спондилоз (клювовидные остеофиты). Для сравнительного анализа величины полового диморфизма по признакам позвоночника на фоне других участков скелета, а также анализа изменчивости относительной длины позвоночника и корреляции размеров позвонков с показателями продольных размеров тела собрана база данных по наибольшим длинам бедренных костей.

Статистический анализ проводился в программах STATISTICA (v. 8) и MS Excel (версия 2003 г.). Использованы стандартные методы анализа количественных и дискретных признаков [Дерябин, 2007, 2008]. Категории изменчивости размеров вычислялись согласно рекомендациям В.Н. Звягина и соавторов [Звягин и др., 2007]. Построение многомерных моделей для диагностики пола осуществлялось методом пошагового дискриминантного анализа. Разработка метода диагностики возраста проведена по рекомендациям J. Boldsen и соавторов [2002] и основана на построении серии бинарных регрессионных уравнений с последующей их лог-трансформацией. Этот метод позволяет совмещаться результаты по разным системам признаков и получать оценку наиболее вероятного возраста, а также приблизительные границы доверительного интервала.

Глава III. Результаты морфометрического диализа позвоночника и его

элементов

Анализ основных серий показал невысокую вариабельность размеров позвоночника в пределах групп евразийской расы, а также существование достоверных различий между представителями евразийской и экваториальной рас2. Так, позвоночник последних в среднем более короткий (абсолютно и относительно) и грацильный (меньше широтные и сагиттальные диаметры), что, вероятно, связано с общими различиями в пропорциях тела между представителями этих рас [Хрисанфова, Перевозчиков, 2002; Hrdlicka, 1928; Jason, Taylor, 1995].

Отметим, что в пределах исследованных нами выборок, уровень полового диморфизма по метрическим показателям позвоночника превосходил показатели межгрупповых и расовых различий. Это подтверждается как сопоставлением процентов различий по исследованным признакам между группами в пределах пола с процентом различий между полами (рис. 1), так и результатами многомерного дисперсионного анализа (MANOVA) с введением двух факторов: «Выборка» и «Пол».

Расчет средних процентов различий между мужчинами и женщинами по размерам позвонков показал, что половой диморфизм позвоночника достигает максимума в грудном отделе (в 4 из пяти исследованных выборках). Наибольший

2 Использована классификация расовых типов, представленная в учебнике Я.Я. Рогинского и М.Г. Левина [1978].

половой диморфизмом демонстрируют: ширина и сагиттальный диаметр тела позвонка и общая ширина позвонка (рис. 1).

Средний % отличий между серией афроамериканцев и сериями индивидов европейского происхождения; 2] Средний % различий между сериями индивидов европейского происхождения (каф. антропологии, Козино, Терри (европ.) и Грант); Средний % различий между полами (все серии)

Рис. 1. Проценты межгрупповых и межполовых различий, усредненные по одноименным размерным признакам докрестцовых позвонков^: а - межгрупповые различия рассчитаны по мужским группам; б-то же по женским группам (30 — размеры зубовидного отростка, включают его ширину и сагиттальный диаметр; ТП — тело позвонка)

3 Проценты рассчитаны по формуле: (| ХГХ2 | "100 ) / X, , где X, и Х2- средине значения признаков в двух сравниваемых группах.

Все остеометрические характеристики позвоночника обнаруживают высокодостоверные различия по полу (р<0.001). В то же время, большинство размеров позвоночника практически не коррелируют с возрастом (коэффициент корреляции Пирсона г<0.2), за исключением широтных и сагиттальных размеров тела позвонка (г=0.21-0.40) и широтных и сагиттальных размеров зубовидного отростка (средний г=0.24), которые с возрастом несколько увеличиваются.

В пределах групп, разделенных по полу, длина позвоночника была менее вариабельна на межгрупповом и внутригрупповом уровнях, нежели длина бедренной кости. Это наблюдение подтверждает высказанные ранее заключения В.В. Бунака [1940] и выводы Р.П. Янкаускаса [1988] о большей стабильности длины туловища в сравнении с длиной ноги и длиной тела.

Сопоставление величин половой изменчивости разных костей скелета в многочисленных географически разноудаленных выборках показывает, что позвоночник в целом обладает средним уровнем полового диморфизма, близким к этому показателю у продольных размеров длинных трубчатых костей.

Глава IV. Анализ дискретно варьирующих признаков позвоночника

Исследование показало, что к поло- и/или расовозависимым4 признакам относятся задние мостики атланта, большинство признаков, связанных с краниальными или каудальными смещениями на границах отделов позвоночника, и признак формы остистых отростков шейных позвонков. Однако во многих случаях эта зависимость не дает статистически достоверных значений в пределах групп и выявляется лишь при анализе большого количества данных. Наибольшую ассоциацию с полом обнаруживают частоты встречаемости вариаций числа реберных ямок на теле 9-го грудного позвонка (р<0.001). У женщин 9-й грудной позвонок без нижних реберных ямок встречался в среднем на 27% чаще, чем у мужчин. Важно отметить, что этот признак обнаруживает минимальную межгрупповую изменчивость (р>0.05). Наибольшую ассоциацию с расой обнаруживают разные формы остистых отростков шейных позвонков (р<0.001).

4 Полозависимые - признак», вероятность появления которых зависит от пола индивида. Расовозависимые признаки появляются систематически чаще/ реже в группах, представляющих одну из трех больших рас.

По полученным данным, к поло- и расовонейтральным5 признакам можно отнести вариации реберных ямок на поперечных отростках 10-го грудного позвонка и вариации формы поперечных отверстий шейных позвонков. Для выявления закономерностей изменчивости других признаков необходимо исследование более многочисленного материала.

В целом, у женщин в сравнении с мужчинами более часто обнаруживаются полные краниальные смещения границ отделов позвоночника, а у мужчин — более часто каудальные смещения пояснично-крестцовой границы. Подобные закономерности отмечались и другими исследователями [Хрисанфова, 1978; Merbs, 1972; de Beer Kaufman, 1974, 1977 и др.].

Анализ межрасовых различий показал, что частоты встречаемости полных задних мостиков атланта (крытой борозды позвоночной артерии) были минимальными в группах азиатско-американской расы и максимальными в группах экваториальной расы; у женщин экваториальной расы признак присутствовал достоверно чаще, чем у женщин евразийской (р<0.05). Раздвоенные формы остистых отростков шейных позвонков в экваториальных группах встречались достоверно реже, чем в евразийских, что подтверждает выводы других авторов [Cunningham 1886; Shore, 1931, 1933; Lanier, 1939; Allbrook, 1955; Durey etal., 1999; Asvat, 2012].

Кроме того, наибольшая частота 23 сегментных докрестцовых отделов позвоночника наблюдалась в женских группах экваториальной расы, а 25 сегментных — в мужских группах азиатско-американской расы. В группах евразийской расы у мужчин в сравнении с женщинами чаще встречаются полные задние мостики атланта (р<0.01) и несколько чаще — бифуркация остистых отростков шейных позвонков.

Глава V. Анализ изменчивости инволютивных признаков позвоночника

Анализ проведен по сериям с известным хронологическим возрастом индивидов (серии Терри и Грант). Для каждого рассмотренного признака наблюдалась характерная локализация в пределах позвоночника, что

5 Признаки, демонстрирующие вариацию, не связанную с полом или большой расой.

соответствует литературным данным [Schmorl, Junghanns. 1971; Novak, Slaus, 2011 и др.]. Все исследованные дегенеративно-дистрофические признаки обнаруживают достоверную положительную сопряженность с возрастом в тех областях позвоночника, в которых они встречаются часто (оценивалось по коэффициенту ранговой корреляции Спирмена, rs). С возрастом достоверно увеличивается число сегментов, пораженных дегенеративно-дистрофическими изменениями (р<0.05). Например, корреляция между возрастом и числом пораженных остеохондрозом шейных симфизов достигала 0.7. Также с возрастом достоверно повышается вероятность совместного появления разных форм дегенеративно-дистрофических изменений позвоночника (признаки остеохондроза и спондило-артроза, а также разные виды остеофитов) (р<0.05).

Глава VI. Разработка моделей и диагностических критериев:

прикладные аспекты исследования позвоночника

6.1. Разработка остеометрических и анатомических критериев для определения порядковой локализации разрозненных позвонков Предложены анатомические критерии распознавания седьмого шейного (С7), первого грудного (Т1) и пятого поясничного (L5) позвонков, а также комплексные методы оценки порядковой локализации СЗ-6, Т2-12 и L1-4, подразделенные на остеометрические, морфологические и метод индексов.

Точность диагностики порядковой локализации по разработанным дискриминантным моделям для шейных позвонков варьирует в пределах 65-79%, для грудных - в пределах 68-97%, для поясничных — в пределах 80-91%. Наибольшая точность достигается при дифференциации Т2 от ТЗ (97% верных решений), Т10 от Т11 (около 90%), а также группы позвонков L1-2 от L3-4 (около 90%).

Значения индексов, описывающих форму отдельных позвонков, имеют большую зону трансгрессии с этими значениями у соседних позвонков, поэтому рекомендуется ориентироваться лишь на величины, не встречающиеся или практически не встречающиеся у соседних позвонков. Например, ХП1Ш и Хтах или

границы широкой нормы (нами представлены границы, в которые помещаются 90% наблюдений).

Предлагаемые морфологические критерии порядковой локализации основаны на данных о встречаемости вариаций строения позвоночника, тесно связанных с порядковым номером позвонка. Для шейных позвонков - это форма остистого отростка и раздвоенного поперечного отверстия. Для нижних грудных позвонков - вариации реберных ямок и положения суставных отростков. Для поясничных позвонков — вариации поперечных и суставных отростков.

6.2. Разработка диагностических критериев для определения пола человека по остеометрическим характеристикам

Диагностические критерии разрабатывались на основе объединенной выборки (далее — обучающая выборка6), составленной из групп евразийской расы — серии каф. антропологии, Козино, Терри (европ.) и Грант. При анализе поясничного отдела в обучающую выборку добавлена также серия Д.Д. Джамолова [1976]. Тестирование моделей осуществлялось на двух группах верификации (тестовых выборках)7: первая составлена из индивидов евразийской расы и включает наблюдения, не вошедшие в обучающую выборку (всего 46-154 человека); вторая составлена из индивидов экваториальной расы (всего 55-61 человек).

В пределах обучающей выборки пол наиболее эффективно определялся по С1-2, С1-7, Т1-4 и Ь1-5 (около 89-90% верных решений). Наименее информативными были С6-7 (84% верных решений). Другие области давали средние по эффективности результаты (таблица 1). Практически достоверная диагностика пола (вероятность решения 0.95 и выше) была получена для 30-57% мужских и для 29-52% женских наблюдений из обучающей выборки. Модели для верхних грудных, нижних грудных и поясничных позвонков давали наибольшие проценты практически достоверных решений.

6 В статистике обучающей называют выборку из генеральной совокупности, по которой производится настройка параметров модели. В данном случае обучающей является выборка, по которой рассчитывались дискриминантные уравнения.

' Группа верификации (тестовая выборка) - выборка, не использованная при построении моделей, на которой тестируется работоспособность построенных на обучающей выборке моделей. Результаты применения моделей сопоставляются с данными о поле, полученными из других источников.

Таблица 1. Точность предложенных дискриминантных моделей для определения пола

Анализируемая Область Обучающая выборка (сборная) Тестовая выборка

Индивиды европейского происх. Афроамериканцы

с? ? Of <=0 с? ? с? и? с? ? с? и?

1-2 шейные 87.6 93.6 89.7 80.6 93.3 84.8 38.7 96.4 66.1

1-7 шейные 87.7 92.3 89.3 88.9 89.5 89.1 45.2 100.0 72.1

6-7 шейные 82.2 88.1 84.2 91.1 84.4 88.3 58.1 93.3 75.4

1-4 грудные 89.8 91.2 90.3 90.2 85.7 89.1 59.3 100.0 81.0

6-8 грудные 84.3 89.9 86.3 88.9 93.3 90.0 65.4 100.0 83.6

9-12 грудные 86.0 92.9 88.5 90.0 87.5 89.3 67.9 93.5 81.4

1-2 поясничный 84.0 86.9 85.1 88.1 88.4 88.2 85.7 93.9 90.2

3 поясничный 86.1 88.7 87.1 80.7 88.9 83.1 75.0 93.8 85.0

4-5 поясничный 84.4 87.4 85.6 76.0 85.0 78.7 74.1 93.5 84.5

1-5 поясничный 89.0 88.5 88.8 86.4 90.3 87.5 84.6 96.8 91.2

Тестирование метода показало, что большинство остеометрических моделей малоэффективны применительно к серии африканского происхождения из-за значительного смещения показателей их позвонков в сторону меньших величин (таблица 1). Эффективность предложенных моделей в отношении тестовой выборки евразийской расы находилась в пределах 79-91%. Наиболее эффективными оказались модели Cl-7, Т6-8, Т9-12 и L1-2. Практически достоверная диагностика пола была возможна для 22-63% мужских и для 28-67% женских наблюдений.

В целом, нами продемонстрировано, что эффективность оценки пола по позвоночнику не уступает этому показателю для других костей посткраниального скелета [Звягин, Синева, 2007; 1?сап, 1985; Smith, 1996; 1997; Bidmos et al., 2004 и др.], не считая тазовые кости [Albanese, 2003]. Высокая точность диагностики пола получена при анализе поясничных позвонков (86-95%) [Звягин, Карапетян, 2010; Воронцова, 2011], но рассмотрение одновременно всех областей позвоночника показывает, что шейные и грудные позвонки не менее информативны в этом вопросе.

4.3. Разработка регрессионных моделей для оценки возраста смерти взрослого человека

Регрессионные модели строились для тех областей позвоночника, где инволютивные изменения наиболее тесно ассоциированы с возрастом. В

дополнение, построены модели, описывающие возрастную динамику числа пораженных сегментов позвоночника в пределах его отделов.

На первом этапе метод применен к собственно обучающей выборке. Использованные признаки включали: число пораженных остеохондрозом шейных межпозвоночных симфизов или наличие признаков остеохондроза между С5-С6; стадия развития спондило-артроза между Т4 и Т5 или Т5 и Т6; стадия развития остеофитов остеохондрозного типа на Ы, Ь2, ЬЗ или Ь5 или число поясничных позвонков с этими остеофитами; число грудных позвонков с клювовидными остеофитами. Согласно результатам, г между хронологическим возрастом и возрастом, рассчитанным по предложенному методу, в мужской выборке составил 0.85 (рис. 2). Это близко к параметру (0.88), полученному .1. ВоМзеп с соавторами [2002] при анализе состояния лобкового симфиза, ушковидных поверхностей таза и швов черепа по признакам, максимально разграничивающим возрастные группы. Для женской выборки коэффициент был ниже (0.78). Возможно, что в женской выборке время появления дегенеративно-дистрофических изменений на позвоночнике варьирует в большей степени, чем в мужской из-за более частых у женщин гормональных перепадов в периоды деторождения и менопаузы.

г = 0.85, N=171

= 0.78, N=113

оа><51>о о Л

о О О о

„ „ООО ° о & у' о

О о

О ° £ оо со / о о о о ° °о

о о о

О ЯГ

ооз о ащ>Ъ сохло оо

20 30 40 50 60 70 80 Хронологический возраст

90

90 80 70 60 50 40 30 20

0 "V®

со сР^у °о

0 СО О ^<6 У СО 0 о о

° У< о /О О О 0 0?

охр о

10 20 30 40 50 60 70 80 90 Хронологический возраст

Рис. 2. Сопоставление хронологического возраста и рассчитанного наиболее вероятного возраста для индивидов из обучающей выборки: а - мужчины; б - женщины

Средний хронологический возраст и средний рассчитанный возраст в обучающей выборке мужчин отличался всего на 1 год (51.7 и 50.6 лет соответственно), в выборке женщин - на 1.4 года (49.0 и 50.4 года соответственно).

Высокая эффективность прогнозирования среднего возраста в обучающей выборке показывает, что отклонение рассчитанного возраста от хронологического более или менее симметрично по отношению к линии регрессии.

Независимая тестовая серия8 состояла из 13 индивидов известного хронологического возраста (таблица 2). Коэффициент корреляции г между хронологическим и рассчитанным возрастом составил 0.87 для мужчин; для женщин он был недостоверен из-за малочисленности наблюдений. Для всей группы верификации этот коэффициент составил 0.75. Полученные широкие границы 95% доверительного интервала объясняются тем, что время появление возрастных изменений на позвоночнике подвержено множеству экзо- и эндогенных факторов и не происходит в фиксированный узкий временной интервал.

Таблица 2. Результаты тестирования представленного метода определения возраста на _13 индивидах с известным хронологическим возрастом_

# Коллекция Пол Хронол. возраст Рассчитанный наиболее вероятный возраст 95% доверит, интервал

1 Терри 9 41 17» 17-47

2 Терри ? 80 54 35-76

3 Терри ? 59 60 41-88

4 Терри ¥ 38 31 17-50

5 Н-И монастырь ? 56 54 35-77

6 Терри с? 40 36 17-58

7 Терри 6 32 36 17-58

8 Терри <? 57 57 39-78

9 Терри с? 57 49 28-72

10 Грант с? 77 59 32-90

11 Грант в 39 38 17-58

12 Н-И монастырь с? 63 73 53-91

13 Н-И монастырь с? 27 17' 17-53

♦Захоронения Ново-Иерусалимского монастыря.

По нашим данным, если дегенеративно-дистрофические изменения на позвоночнике не наблюдаются, индивид, скорее всего, находится в возрасте до 4045 лет. Если стадии развития всех признаков максимальны, наиболее вероятным является возраст старше 70 лет. Более точная оценка возраста была возможна при

8 Результаты расчета сопоставлены с данными о хронологическом возрасте индивидов.

9 Дегенеративно-дистрофические изменения на позвоночнике не наблюдались (стадия 0 для всех признаков). За наиболее вероятный возраст условно принята нижняя граница представленного возрастного интервала — 17 лет.

рассогласованности между стадиями развития разных систем признаков. Это соответствует заключению Ю.А. Неклюдова [1997] о том, что наименьшие ошибки при диагностике возраста наблюдаются при асинхронном типе старения.

В отличие от метода Д.Д. Джамолова [1976], предложенный авторский метод позволяет основывать оценку возраста на специфическом для индивида сочетании инволютивных признаков, а не на том, к какому типовому варианту приближается наблюдение. Для дальнейшего повышения точности метода необходимо увеличить объем обучающей выборки и включить в анализ признаки, отражающие возрастную динамику состояния кольцевого валика, а также выраженности радиальной исчерченности на замыкающей пластинке.

4.4. Разработка критериев оценки индивидуализирующих особенностей позвоночника (отождествление личности и установление родства)

Нами разработаны категории изменчивости размерных характеристик позвонков, сагиттального индекса тела позвонка и указателя относительной длины докрестцового позвоночника (в процентах к длине бедренной кости) для представителей евразийской расы, позволяющие устанавливать особенности формы позвоночника и приблизительные пропорции тела. Положительная корреляция между длиной тела и размерами позвонков (средний г равен 0.37) позволяет в вероятной форме решить задачу оценки тотальных размеров тела в случаях, когда все доступные размеры попадают в категорию больших или очень больших значений или малых и очень малых значений.

Другой индивидуализирующей особенностью могут быть редко встречающиеся дискретно варьирующие признаки. Частоты встречаемости вариаций строения позвоночника в разных этнотерриториальных группах человека, а также эмпирические и теоретические вероятности совместной встречаемости двух разных признаков представлены в тексте диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В разделе приводятся и обсуждаются основные итоги, полученные по всем направлениям исследования, согласно поставленным задачам и основной цели

работы. Подчеркивается, что анализ остеометрических и остеоскопических признаков позвоночника позволяет с высокой степенью точности определять пол, возраст и индивидуализирующие признаки человека по его костным останкам.

ВЫВОДЫ

1. Наибольший половой диморфизм морфометрических признаков характерен для грудного отдела позвоночника. Наибольшими средними показателями полового диморфизма по всем трем отделам позвоночника обладают сагиттальные и широтные размеры тела позвонка, и расстояние между поперечными отростками, причем величина полового диморфизма этих признаков в несколько раз превосходит межгрупповые показатели изменчивости. Выявлено, что коэффициенты полового диморфизма морфометрических признаков позвоночника демонстрируют средние значения по сравнению с уровнем полового диморфизма других частей скелета.

2. На репрезентативной численности подтверждено, что средние остеометрические показатели позвоночника являются расово- и возрастозависимыми. С увеличением возраста наблюдается статистически достоверное увеличение сагиттальных и широтных размеров тел позвонков во всех трех отделах позвоночника. Возрастная изменчивость других размеров в исследованных выборках минимальна. Обнаружено, что у представителей экваториальной расы средние значения большинства морфометрических показателей достоверно меньше, чем у представителей евразийской расы.

3. В женских выборках чаще встречаются смещения границ отделов позвоночника в краниальную сторону, а в мужских — смещение пояснично-крестцовой границы в каудальную сторону (25 докрестцовых позвонков). У мужчин евразийской расы достоверно чаще отмечено присутствие полностью сформированного заднего мостика атланта. Вариации реберных ямок на 9-м грудном позвонке демонстрируют наибольший уровень полового диморфизма: нижние реберные ямки на теле этого позвонка встречаются у женщин в 25-27% случаев, а у мужчин — в 53-55% случаев, причем на межгрупповом уровне этот

признак не обнаруживает достоверных различий. Ассоциация с полом остальных дискретно варьирующих признаков не подтверждена.

4. Для групп экваториального происхождения характерны низкие частоты бифуркации остистого отростка 3-6-го шейных позвонков. Различия между представителями экваториальной и евразийской рас по частоте встречаемости этого признака достигают максимума на уровне 3-5-го шейных позвонков. Крытая борозда позвоночной артерии на атланте достоверно чаще встречается у женщин экваториальной расы в сравнении с женщинами евразийской.

5. Дегенеративно-дистрофические модификации позвоночника демонстрируют корреляцию с возрастом, сходную по уровню с возрастными изменениями, определяемыми на других частях скелета. Наибольшая ассоциация с возрастом получена для признаков остеохондроза на замыкающих пластинках шейных позвонков и для показателей степени развития остеофитов на поясничных позвонках.

6. Корреляция хронологического возраста с возрастом, рассчитанным по регрессионным моделям на основе дегенеративно-дистрофических признаков костного позвоночника, составляет 0.85 для обучающей выборки мужчин, 0.78 -для обучающей выборки женщин и 0.75 — для тестовой серии.

7. Эффективность дискриминантных моделей для оценки пола по остеометрическим показателям составила 79-90% в сериях евразийской расы. Применение остеометрических моделей к представителям другой расы не рекомендуется.

8. Точность предложенного остеометрического метода определения порядковой локализации разрозненных позвонков в изученных сериях составляет 65-97%. Повышение точности диагностики порядковой локализации возможно посредством оценки формы позвонка остеометрическими индексами при учете вариаций строений, достоверно связанных с порядковой локализацией.

9. Разработанные и предложенные категории изменчивости остеометрических признаков костного позвоночника позволяют оценить:

массивность и особенности формы позвоночника, а также косвенно — пропорции скелета (длина позвоночника / длина бедренной кости).

10. В качестве признаков, которые могут способствовать отождествлению личности или установлению родства, предлагаются редко встречающиеся вариации: боковой мостик атланта, раздвоенное поперечное отверстие на 3-м шейном позвонке, раздвоенный остистый отросток 7-го шейного позвонка, шейные ребра и тенденция к их формированию, отсутствие 1-й пли 12-й пар ребер, торакализация верхних суставных отростков первого поясничного позвонка, наличие 13-го ребра и переходный пояснично-крестцовый позвонок.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журначах, рекомендованных ВАК для защиты диссертаций:

1. Звягин, В.Н., Карапетян, М.К. Остеометрическая диагностика порядковой локализации, пола и длины тела человека по скелетированным поясничным позвонкам / В.Н. Звягин, М.К. Карапетян // Судебно-медицинская экспертиза. - 2010. - № 3 - С. 20-24.

2. Карапетян, М.К. Диморфизм шейных позвонков человека: остеометрические модели для определения пола / М.К. Карапетян // Вестник Московского университета. Серия XXIII. Антропология. - 2013. - № 4. - С. 80-92.

3. Карапетян, М.К. Эффективность дискриминантных моделей для определения пола по скелетированным грудным позвонкам человека / М.К. Карапетян // Вестник Московского университета. Серия XXIII. Антропология. — 2015.-№ 1.-С. 177-122.

4. Карапетян М.К. Исследование изменчивости формы остистых отростков шейных позвонков у современного человека по остеологическим материалам европеоидов XVIII-XX вв. / М.К. Карапетян // Вестник археологии, антропологии и этнографии. - 2015. - №1(28). — С. 82-88.

Статьи, опубликованные в рецензируемых научных журналах, продолжающихся гаданиях и сборниках:

5. Звягин, В.Н., Карапетян, М.К. Порядковая локализация поясничных позвонков / В.Н. Звягин, М.К. Карапетян // Материалы всероссийской научно-практической конференции «О проблемных вопросах в организации производства судебно-медицинских экспертиз». - М.: РИО ФГУ РЦСМЭ Минздравсоцразвития России, 2009а. -С. 389-395.

6. Звягин, В.Н., Карапетян, М.К. Определение половой принадлежности скелетированных останков по поясничному отделу позвоночника / В.Н. Звягин, М.К. Карапетян // Материалы всероссийской научно-практической конференции «О проблемных вопросах в организации производства судебно-медицинских экспертиз». - М.: РИО ФГУ РЦСМЭ Минздравсоцразвития России, 20096. - С. 395-400.

Л iетодические рекомендации:

7. Звягин, В.Н., Карапетян, М.К. Определения групповых и индивидуализирующих признаков взрослого человека при экспертизе поясничных позвонков (методические рекомендации) / В.Н. Звягин, М.К. Карапетян. - М., РИО ФГБУ «РЦСМЭ» Минздравсоцразвития России, 2012.-79 с.

Л [атериалы конференций-.

8. Карапетян, М.К. Использование инволютивных признаков позвоночника в качестве индикаторов биологического возраста (на примере двух скелетных серий XVIII-XX вв.) / М.К. Карапетян // Международная научная конференция «Современные проблемы экологии человека», посвященная памяти О.М.Павловского и В.П.Волкова-Дубровина. — М., 2011.-С. 53-54.

9. Karapetian, М. Age changes in the cervical spine and the possibility of age at death estimation / M. Karapetian // 18th Congress of the European Anthropological Association. Human evolution and dispersals. — Ankara, 2012. — P. 57.

10. Karapetian, M. Variation in frequency distribution of ponticulus posticus among modern humans: general observations / M. Karapetian // Вестник Московского университета. Серия XXIII. Антропология. -2014. -№ 3. -С. 29-30.

Подписано в печать 13.04.2015 г. Формат А5 Бумага офсетная. Печать цифровая. Тираж 100 Экз. Заказ № 3406-03-15 Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский пр-кт, д.28 Тел. 8-495-782-88-39