Advertisement

Zur Geschlechts- und Altersabhängigkeit der Ossifikation der Cartilago thyroidea

Eine forensisch-osteologische Analyse mittels Mikro-Computertomographie
  • Luisa Clara Marie HartrampfEmail author
  • C.-F. Winzek
  • M. Kampschulte
  • J. Pons‑Kühnemann
  • K.-S. Saternus
  • R. Dettmeyer
  • C. G. Birngruber
Originalien
  • 15 Downloads

Zusammenfassung

Die Untersuchung der Ossifikation des Schildknorpels ist nicht nur in Form von anatomischer und morphologischer Grundlagenforschung, sondern auch für rechtsmedizinische Überlegungen von Belang. Ziel war es, einen Geschlechts- und Alterspolymorphismus mittels Mikro-Computertomographie (µCT) nachzuweisen.

An 53 autoptisch asservierten Kehlkopfpräparaten wurde eine mikrocomputertomographische Bildgebung durchgeführt. Die µCT eignet sich durch ihre hohe räumliche Auflösung und das nichtdestruktive Erschaffen dreidimensionaler Volumendatensätze zur quantitativen Analytik von Knochenstrukturparametern und zur Visualisierung von Unterschieden und Veränderungen der trabekulären Knochenstruktur. Dabei wurden u. a. Parameter bestimmt wie z. B. die Knochendichte, das Knochen- und Gesamtvolumen und ein eigens entwickelter Score für die Art der Verknöcherung. Sowohl ein Alters- als auch ein Geschlechtspolymorphismus konnten nachgewiesen werden. Die männlichen und die älteren Schildknorpel sind deutlich stärker trabekulär und vollständiger verknöchert und weisen ein größeres Knochen- und Gesamtvolumen auf als die jüngeren und die weiblichen Schildknorpel. Damit lässt sich ein Nutzen für die Rechtsmedizin aufzeigen, mit dem Schildknorpel als Prädiktor für das Geschlecht und das Alter eines Knochen- bzw. Leichenfundes.

Schlüsselwörter

Cartilago thyroidea Postmortale Alters- und Geschlechtsbestimmung Forensische Anthropologie Anatomische Varianten des Larynx Mikrocomputertomographie 

Sex and age dependence of ossification of the thyroid cartilage

Forensic osteological analysis using micro-computertomography

Abstract

Investigation of the ossification of the thyroid cartilage is of interest not only for fundamental anatomical and morphological research but also for forensic considerations. The aim of this study was to investigate sex and age polymorphisms using microcomputed tomography (μCT). A μCT imaging was performed on 53 larynxes collected at autopsy. Due to its high spatial resolution and non-destructive nature μCT is suitable for the acquisition of three-dimensional volume datasets. These are required for the quantitative analysis of bone structure parameters and the visualization of differences and changes in the trabecular bone structure. Parameters such as bone density, bone volume and total volume as well as a score developed ad hoc for the type of ossification were determined. As a result, significant age and sex polymorphisms could be demonstrated. Thyroid cartilages from males and older individuals were significantly more trabecular, more ossified and had a larger bone and tissue volume compared to thyroid cartilages from younger and female individuals. Thus, a benefit for forensic medicine could be shown with the thyroid cartilage serving as a predictor for the sex and age of an unknown corpse.

Keywords

Thyroid cartilage Age and sex estimation Forensic anthropology Anatomical laryngeal variants Micro-computed tomography 

Notes

Danksagung

Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Förderung im Rahmen des Sonderforschungsbereiches Transregio 79 (SFB/TRR 79 „Werkstoffe für die Geweberegeneration im systemisch erkrankten Knochen“). Unser Dank gilt zudem Frau Dipl. Ing. Gunhild Martels für die hervorragende Unterstützung bei der Bildgebung und -verarbeitung.

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

L.C.M. Hartrampf, C.-F. Winzek, M. Kampschulte, J. Pons-Kühnemann, K.-S. Saternus, R. Dettmeyer und C.G. Birngruber geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Alle beschriebenen Untersuchungen am Menschen wurden mit Zustimmung der zuständigen Ethik-Kommission, im Einklang mit nationalem Recht sowie gemäß der Deklaration von Helsinki von 1975 (in der aktuellen, überarbeiteten Fassung) durchgeführt.

Literatur

  1. 1.
    Akhter MP, Lappe JM, Davies KM et al (2007) Transmenopausal changes in the trabecular bone structure. Bone 41(1):111–116CrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    Bedini R, Meleo D, Pecci R et al (2009) The use of microtomography in bone tissue and biomaterial three-dimensional analysis. Ann Ist Super Sanita 45(2):178–184PubMedGoogle Scholar
  3. 3.
    Bertsatos A, Papageorgopoulou C, Valakos E et al (2018) Investigating the sex-related geometric variation of the human cranium. Int J Legal Med 132(5):1505–1514CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Boerckel JD, Mason DE, McDermott AM et al (2014) Microcomputed tomography: approaches and applications in bioengineering. Stem Cell Res Ther 5(5):144CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    Borah B, Gross GJ, Dufresne TE et al (2001) Three-dimensional microimaging (MRμI and μCT), finite element modeling, and rapid prototyping provide unique insights into bone architecture in osteoporosis. Anat Rec 265(2):101–110CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Burghardt AJ, Link TM, Majumdar S (2011) High-resolution computed tomography for clinical imaging of bone microarchitecture. Clin Orthop Relat Res 469(8):2179–2193CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    Claassen H, Schicht M, Sel S et al (2014) Special pattern of endochondral ossification in human laryngeal cartilages. Clin Anat 27(3):423–430CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Clark DP, Badea CT (2014) Micro-CT of rodents. Phys Med 30(6):619–634CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    Dang-Tran K‑D, Dedouit F, Joffre F et al (2010) Thyroid cartilage ossification and multislice computed tomography examination. J Forensic Sci 55(3):677–683CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Eckel HE, Koebke J, Sittel C et al (1999) Morphology of the human larynx during the first five years of life studied on whole organ serial sections. Ann Otol Rhinol Laryngol 108(3):232–238CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Fais P, Giraudo C, Viero A et al (2016) Micro computed tomography features of laryngeal fractures in a case of fatal manual strangulation. Leg Med (Tokyo) 18:85–89CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Flannery BP, Deckman HW, Roberge WG et al (1987) Three-dimensional X‑ray microtomography. Science 237(4821):1439–1444CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    Gabet Y, Bab I (2011) Microarchitectural changes in the aging skeleton. Curr Osteoporos Rep 9(4):177–183CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    Garvin HM (2008) Ossification of laryngeal structures as indicators of age. J Forensic Sci 53(5):1023–1027PubMedGoogle Scholar
  15. 15.
    Gille RJ, Ramsthaler F, Thali M et al (2018) Osteologische Geschlechtsbestimmung anhand von Gaumenmaßen. Rechtsmedizin 28(5):405–412CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    Glikson E, Sagiv D, Eyal A et al (2017) The anatomical evolution of the thyroid cartilage from childhood to adulthood. Laryngoscope 127(10):E354–E358CrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    Hejna P, Janík M, Urbanová P (2015) Agenesis of the superior cornua of the thyroid cartilage. Am J Forensic Med Pathol 36(1):10–12CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Jain M, Dhall U (2010) Morphometry of the thyroid and cricoid cartilages in adults on C.T. Scan. J Anat Soc India 59(1):19–23CrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    Jotz GP, Stefani MA, Pereira da Costa Filho O et al (2014) A morphometric study of the larynx. J Voice 28(6):668–672CrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Jurik AG (1984) Ossification and calcification of the laryngeal skeleton. Acta Radiol Diagn (Stockh) 25(1):17–22CrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Kahane JC (1978) A morphological study of the human prepubertal and pubertal larynx. Am J Anat 151(1):11–19CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    Kettner M, Ramsthaler F, Grabherr S et al (2017) Forensische Bildgebung im deutschsprachigen Raum – eine Bestandsaufnahme. Rechtsmedizin 27(5):407–413CrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    Le Garff E, Mesli V, Delannoy Y et al (2017) Technical note: early post-mortem changes of human bone in taphonomy with μCT. Int J Legal Med 131(3):761–770CrossRefGoogle Scholar
  24. 24.
    Le Garff E, Mesli V, Marchand E et al (2018) Is bone analysis with μCT useful for short postmortem interval estimation? Int J Legal Med 132(1):269–277CrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    Leonhardt H, Platzer W, Spitzer G et al (Hrsg) (2009) Anatomie des Menschen: Lehrbuch u. Atlas, 10. Aufl. Thieme, StuttgartGoogle Scholar
  26. 26.
    Loth A, Corny J, Santini L et al (2015) Analysis of hyoid-larynx complex using 3D geometric morphometrics. Dysphagia 30(3):357–364CrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    Manthey L, Jantz RL, Bohnert M et al (2017) Secular change of sexually dimorphic cranial variables in Euro-Americans and Germans. Int J Legal Med 131(4):1113–1118CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Maue WM, Dickson DR (1971) Cartilages and ligaments of the adult human larynx. Arch Otolaryngol 94(5):432–439CrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    Müller R (2009) Hierarchical microimaging of bone structure and function. Nat Rev Rheumatol 5(7):373–381CrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    Mupparapu M, Vuppalapati A (2005) Ossification of laryngeal cartilages on lateral cephalometric radiographs. Angle Orthod 75(2):196–201PubMedGoogle Scholar
  31. 31.
    Poletaeva MP (2017) The possibilities for sex determination based on the specific anatomical features of the human thyroid cartilage. Sud Med Ekspert 60(4):21–24CrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    Roncallo P (2009) Researches about ossification and conformation of the thyroid cartilage in men. Acta Otolaryngol 36(2):110–134CrossRefGoogle Scholar
  33. 33.
    Saternus K‑S, Maxeiner H, Kernbach-Wighton G et al (2013) Traumatology of the superior thyroid horns in suicidal hanging—an injury analysis. Leg Med (Tokyo) 15(3):134–139CrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    Scheuer L (2002) Application of osteology to forensic medicine. Clin Anat 15(4):297–312CrossRefGoogle Scholar
  35. 35.
    Soerdjbalie-Maikoe V, van Rijn RR (2008) Embryology, normal anatomy, and imaging techniques of the hyoid and larynx with respect to forensic purposes. Forensic Sci Med Pathol 4(2):132–139CrossRefGoogle Scholar
  36. 36.
    Subramanyam S, Murali G, Mandal SP et al (2014) Sex determination from anthropological measurements of thyroid cartilage in the population of Punjab. J Indian Acad Forensic Med 3(6):367–370Google Scholar
  37. 37.
    Torimitsu S, Makino Y, Saitoh H et al (2018) Determination of sex on the basis of hyoid bone measurements in a Japanese population using multidetector computed tomography. Int J Legal Med 132(3):907–914CrossRefGoogle Scholar
  38. 38.
    Turk LM, Hogg DA (1993) Age changes in the human laryngeal cartilages. Clin Anat 6(3):154–162CrossRefGoogle Scholar
  39. 39.
    Türkmen S, Cansu A, Türedi S et al (2012) Age-dependent structural and radiological changes in the larynx. Clin Radiol 67(11):e22–e26CrossRefGoogle Scholar
  40. 40.
    Wu Y, Adeeb S, Doschak MR (2015) Using micro-CT derived bone microarchitecture to analyze bone stiffness—a case study on osteoporosis rat Bone. Front Endocrinol (Lausanne) 6:80CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer Medizin Verlag GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  • Luisa Clara Marie Hartrampf
    • 1
    Email author
  • C.-F. Winzek
    • 1
  • M. Kampschulte
    • 2
  • J. Pons‑Kühnemann
    • 4
  • K.-S. Saternus
    • 3
  • R. Dettmeyer
    • 1
  • C. G. Birngruber
    • 1
  1. 1.Institut der RechtsmedizinJustus-Liebig-Universität GießenGießenDeutschland
  2. 2.Medizinisches Zentrum für Radiologie, Abteilung für Diagnostische Radiologie des Fachbereichs MedizinJustus-Liebig-Universität GießenGießenDeutschland
  3. 3.Institut für Rechtsmedizin KasselKasselDeutschland
  4. 4.Institut für Medizinische InformatikJustus-Liebig-Universität GießenGießenDeutschland

Personalised recommendations