Čtvrtletník Kriminalistika



Číslo 2/2005

Ze zahraničí

Overenie spoľahlivosti metód rekonštrukcie nosa z kostného podkladu

RNDr. Soňa MASNICOVÁ, PhD., Akadémia PZ, Bratislava
RNDr. Radoslav BEŇUŠ, PhD., Prírodovedecká fakulta UK, Bratislava
Mgr. Lenka LUPTÁKOVÁ, Prírodovedecká fakulta UK, Bratislava


Úvod

Rekonštrukcia tváre je proces vytvorenia pravdepodobnej podoby tváre na základe lebky. Je založená na existencii vzťahu medzi kostnými štruktúrami lebky a mäkkými tkanivami tváre. V policajnej praxi takto vytvorená rekonštrukcia tváre často napomáha pri identifikácii neznámych ľudských kostrových pozostatkov. Cieľom forenznej rekonštrukcie tváre je dosiahnuť špecifickú a zmysluplnú rekogníciu cieľového indivídua (indivídua, z ktorého lebka pochádza) na základe obrázku rekonštruovanej tváre uverejneného v médiách (Stephan a kol. 2003). Preto je nutné, aby forenzní umelci a antropológovia z množstva publikovaných pravidiel, metód a postupov rekonštrukcie jednotlivých častí tváre využívali práve tie, ktoré poskytujú najspoľahlivejšie výsledky.

Jednou z najdominantnejších čŕt tváre je nos. Jeho rekonštrukcia na základe lebky je veľmi náročná, pretože jeho tvar je daný prevažne chrupavkami, ktoré sa po smrti jedinca rozkladajú. Jedinou kostnou podperou, ktorú možno pri projekcii nosa využiť, sú nosové kostičky. Ďalšie dôležité informácie potrebné pre rekonštrukciu poskytuje tvar apertura piriformis, smerovanie a veľkosť spina nasalis.

Vytvorením všeobecných pravidiel na projekciu nosa sa zaoberali mnohí odborníci, ktorí sa snažili pristupovať k tomuto problému z rôznych pohľadov. Dnes existujú štyri používané a publikované metódy, no zdá sa, že väčšina z nich je určená hlavne subjektívne (Stephan a kol. 2003) a o ich dôveryhodnosti sa len diskutuje. Doposiaľ bolo vypracovaných len málo štúdií, ktoré by objektívne posúdili ich platnosť.

Jednou z prác týkajúcich sa overenia metód používaných pri projekcii čŕt tváre je štúdia vedená Stephanom, Hennebergom a Sampsonom, publikovaná v roku 2003. Autori sú presvedčení, že žiadne spoľahlivé testy neboli dosiaľ publikované, a preto antropológovia a umelci len slepo nasledujú neoficiálne pozorovani a iných. To môže spôsobiť zníženie percenta úspešnosti pri rekonštrukcii nosa. Tento problém sa týka nielen nosa, ale aj všetkých čŕt tvare.

Cieľom predkladanej štúdie bolo zistiť úspešnosť štyroch metód používaných na rekonštrukciu profilu nosa. Vo väčšine štúdií zaoberajúcich sa rekonštrukciou nosa sa pracovalo so vzorkou prevažne dospelých jedincov. George (1987) napr. rozpracoval svoju metodiku vo vzorke pozostávajúcej zo 17 mužov vo veku 14-36 rokov, 37 žien vo veku 14-34 rokov. Stephan a kol. (2003) zasa pracoval so vzorkou 29 mužov s priemerným vekom 24 rokov (SD 10 rokov) a 30 žien s priemerným vekom 23 rokov (SD 5 rokov). Cieľom našej štúdie je overiť metódy rekonštrukcie nosa, ktoré boli pôvodne vytvorené na dospelých jedincoch, na detských röntgenogramoch.

V našej štúdii sme metódu Gerasimova (1955) označili ako metódu M1, metódu Krogmana (1962) ako metódu M2, metódu Gerasimova (1955)/Prokopca a Ubelakera (2002) ako metódu M3 a metódu Georgea (1987) ako metódu M4. Metódu M3 pôvodne vyvinul Gerasimov (1955) na určenie tvaru nosa z profilu, no tak ako ju opísali Prokopec a Ubelaker (2002) ju možno použiť i na predikciu projekcie nosa - preto ju ďalej uvádzame už len ako metódu Prokopca a Ubelakera (2002). Zdá sa, že metódy M1 a M2 sú najpopulárnejšie; M1 používajú napr. Fedosyutkin a Nainys (1993), Prag a Neave (1997), M2 zase napr. Gatliff (1984), Taylor (2001) a iní.

Súbor a metódy

Analyzovanú vzorku tvorilo 18 diaľkových röntgenogramov hláv v norma lateralis (obr. 1). Jednalo sa o nedospelých jedincov vo veku 10 až 12 rokov. Priemerný vek súboru bol 10,94 roka. Súbor bol tvorený 10 chlapcami a 8 dievčatami, u ktorých nebolo pozorované žiadne patologické poškodenie kosti, ani mäkkých tkanív tváre. Pri samotnej realizácii metód rekonštrukcie nosa nie je podstatné pohlavie jedinca. Údaje o pohlaví hrajú významnú úlohu až pri konci projekcie nosa, keď sa pridávajú hrúbky mäkkých tkanív, ktorých hodnota je závislá od pohlavia (i od veku). Výnimku predstavuje Georgeova metóda (1987?, kedy pohlavie jedinca berieme do úvahy pri určení horizontálnej dĺžky nosa.

Obr. 1 Röntgenogram 10-ročného chlapca

Metódy postupu práce možno zhrnúť do nasledovných bodov:
  1. Röntgenogramy sme zdigitalizovali a upravili v programe Adobe Photoshop tak, aby na nich boli zreteľne viditeľné všetky dôležité body a línie kostného a mäkkého tkaniva. Takto upravené kópie sme vytlačili.
  2. Na kópiu RTG sme zaznačili antropometrické body - nasion, rhinion, subspinale, prosthion a body na mäkkom tkanive - N?, R?, subnasale. Ďalej sme označili špičku spina nasalis, tvar apertura piriformis a bázu apertura piriformis. Na prevedenie projekcie nosa pomocou M1 a M2 sme potrebovali zakresliť dve línie. Prvá určovala smer distálnej tretiny nosových kostičiek a druhá smerovanie spina nasalis.
  3. Na kópii RTG sme zvýraznili červenou ceruzkou profil mäkkého tkaniva nosa a následne sme ho prekreslili na samostatný pauzovací papier.
  4. Rekonštrukciou nosa za použitia metodík 4 známych publikovaných metód (M1 - M4) sme získali štyri rôzne profily nosa, ktoré sme prekreslili na pauzovací papier k profilu skutočnej podoby nosa (obr. 2).
  5. Určili sme dve súradnicové osi x a y, pričom ako fixné body pre os x sme stanovili bod nasion na mäkkom tkanive (N?? a bod subnasale (Sn?. Na x - súradnici sme určili 6 bodov, ktoré sme označili písmenami R, S, T, U, V, Z (tento počet považujeme za dostatočný na to, aby sme zachytili tvar rekonštrukcie profilu nosa; body boli lokalizované pod úrovňou nosových kostičiek; bod S leží v strede úsečky N´-Sn; bod U je stredom úsečky S-Sn; bod T je stredom S-U; bod R je zrkadlovým obrazom bodu T; poloha bodov V a Z bola zvolená tak, aby bolo možné porovnať špičku a sklon bázy nosa). Z týchto bodov sme viedli kolmice, ktoré rozdelili profil nosa na 7 segmentov. X - súradnica týchto bodov bola rovnaká pri všetkých štyroch metódach v rámci jednej lebky. Metódy sa odlišovali len v hodnote y - súradnice. Táto hodnota predstavovala vzdialenosť od x - súradnice po priesečník kolmice s danou líniou profilu nosa. Hodnotu y - súradnice sme rovnako stanovili aj pre skutočný profil nosa. O metóde, pri ktorej sa vo väčšine bodov hodnoty y - súradníc zhodovali alebo približovali hodnotám y - súradníc skutočnej podoby profilu nosa, sme predpokladali, že má najvyššiu úspešnosť pri rekonštrukcii nosa a je veľká pravdepodobnosť, že tento náš odhad sa potvrdí aj štatistickým vyhodnotením (obr. 2).

Vzhľadom na nízky počet jedincov sme sa pri štatistickom spracovaní rozhodli pre neparametrické štatistické metódy, ktoré sú založené na jednotnom princípe poradových charakteristík. Využili sme modifikovanú podobu metódy, ktorá bola použitá pre štatistické spracovanie údajov podľa Thurzu a kol. (2002).

Postup štatistického vyhodnocovania bol nasledovný:
  1. Merali sme vzdialenosti landmarkov od obrazov jednotlivých pseudolandmarkov /NR´/, /NS´/, /NT´/, /NU´/, /NV´/, /NZ´/ a /SnR´/, /SnS´/, /SnT´/, /SnU´/, /SnV´/, /SnZ´/.
  2. Vypočítali sme rozdiely vzdialeností profilov nakreslených metódami M1 - M4 vzhľadom ku skutočnému profilu nosa.
  3. Určili sme poradie absolútnych hodnôt týchto rozdielov.
  4. Vypočítali sme priemerné poradie pre daný profil nakreslený na základe danej metódy rekonštrukcie ako priemernú hodnotu z poradí jednotlivých vzdialeností vytvorených danou metódou.
  5. Určili sme poradie priemerov z bodu 4, čím sme usporiadali profily nosa nakreslené metódami M1 - M4 podľa podobnosti so skutočným profilom (hodnota CP). Metóda, pomocou ktorej sme dosiahli profil nosa najpodobnejší skutočnému profilu, bola najúspešnejšia.

Obr. 2 Rekonštrukcie nosa podľa štyroch metód a skutočný profil jedinca č.3

Línie v smere zľava doprava:
1 - profil nosa rekonštruovaný metódou Krogmana (1962)
2 - profil nosa rekonštruovaný metódou Gerasimova (1955)
3 - profil nosa rekonštruovaný metódou Georgea (1987)
Norm: skutočný profil nosa
4 - profil nosa rekonštruovaný metódou Prokopeca a Ubelakera (2002)


Výsledky
Kritéria hodnotenia výsledkov

Na základe štatistického vyhodnotenia výsledkov sme pre každého jedinca v súbore získali štyri hodnoty CP (pre každú metódu jednu), ktoré vyjadrovali úspešnosť rekonštrukcie podľa danej metódy vzhľadom ku skutočnému tvaru nosa (tab. 1). Profil nosa, ktorý sa najviac zhodoval so skutočným, má hodnotu CP = 1. Ten, ktorý sa najmenej podobá skutočnému profilu nosa, má najčastejšie hodnotu CP = 4, no v prípade, že CP jedného jedinca bolo zhodné pri dvoch profiloch (viď tab. 2), najmenej podobný profil má hodnotu CP = 3.

Tab. 1 Hodnotenie podobnosti profilov a úspešnosť metód v závislosti od CP
CP Podobnosť profilov Úspešnosť metód
1 najviac podobný najúspešnejšia
2 podobný úspešná
3 menej podobný menej úspešná
4 najmenej podobný najmenej úspešná

Výsledky

Poradia podobností tvarov jednotlivých profilov nosa vytvorených danými metódami rekonštrukcie od tvaru skutočného profilu nosa (CP) každého jedinca sme usporiadali do tab. 2. Vypočítali sme priemernú hodnotu CP jednotlivých profilov nosa nakreslených danými metódami rekonštrukcie v rámci celého súboru a na jej základe sme určili najúspešnejšiu metódu rekonštrukcie profilu nosa.

Ako ukázala tab. 2, celkové poradie úspešnosti metód je nasledovné:
  1. Georgeova metóda
  2. Prokopcova/Ubelakerova metóda
  3. Krogmanova metóda
  4. Gerasimova metóda
Diskusia

Menšiu úspešnosť metód Gerasimova (1955) a Krogmana (1962) sme predpokladali, pretože sa pri nich uplatňuje vyššia miera subjektivity. Ako sa ukázalo v rámci našej štúdie tak i v štúdii Stephena a kol. (2003), hlavne metódou Gerasimova boli v prípade viacerých jedincov vytvorené až nereálne línie nosov. Je to zaujímavé zistenie, pretože práve tieto dve metódy sú najpopulárnejšie (v praxi sú najviac využívané forenznými umelcami).

Prekvapila nás však vysoká úspešnosť metódy Prokopca a Ubelakera (2002). Príčinou neúspechu danej metódy mala byť skutočnosť, že určenie celkového tvaru apertury piriformis z RTG bolo v mnohých prípadoch problematické. Tento problém súvisel s tým, že metódu pôvodne vytvoril Gerasimov na podklade kránií neznámych jedincov, na ktorých sa tvar apertura piriformis dá jednoznačne určiť, kým my sme overovali metódu na RTG, na ktorých je jej tvar v niektorých prípadoch nie až tak zreteľný.

V prípade metódy Georgea (1987) sme predpokladali najvyššiu úspešnosť a náš predpoklad sa aj potvrdil. Možnosť nesprávneho určenia bodov alebo línií dôležitých pri overení tejto metódy sme mohli u prevažnej väčšiny jedincov takmer vylúčiť, pretože prevedenie metódy je závislé len na bode nasion, subspinale a subnasale. Tieto body sa dajú na RTG celkom jednoznačne určiť. Je pravdepodobné, že je to spôsobné skutočnosťou, že George túto metódu rekonštrukcie nosa vytvoril len na podklade RTG jedincov a využíval štruktúry alebo body, ktorých viditeľnosť na RTG bola zreteľná a ich umiestnenie nie je sporné.

Tab. 2 Úspešnosť metód pre jednotlivcov a celý súbor
Jedinec Pohlavie/vek M1 M2 M3 M4
1 chlapec/10 4 2 3 1
2 dievča/11 4 1 3 2
3 chlapec/12 3 4 1 2
4 chlapec/10 4 1 2 3
5 dievča/10 1 1 3 2
6 chlapec/10 2 4 1 3
7 dievča/12 4 2 3 1
8 dievča/10 4 1 3 2
9 chlapec/10 1 2 3 4
10 dievča/11 4 1 3 2
11 chlapec/12 2 2 3 1
12 chlapec/12 1 4 2 3
13 dievča/10 3 4 2 1
14 chlapec/12 2 3 1 4
15 chlapec/10 1 1 2 3
16 chlapec/11 3 4 1 2
17 dievča/12 2 3 1 1
18 dievča/12 4 2 3 1
SUMA  49 42 40 38
AP   2,72 2,33 2,22 2,11
Úspešnosť   4 3 2 1

M1 - CP profilu 1 nakresleným na základe metódy Gerasimova (1955),
M2 - CP profilu 2 nakresleným na základe metódy Krogmana (1962),
M3 - CP profilu 3 nakresleným na základe metódy Prokopca a Ubelakera (2002),
M4 - CP profilu 4 nakresleným na základe metódy Georgea (1987),
SUMA - súčet CP M(i) (i = 1,2,3,4) všetkých jedincov,
AP - aritmetický priemer CP M1 - M4
Úspešnosť - poradie úspešnosti metód rekonštrukcie nosa od najúspešnejšej po najmenej úspešnú

Metóda Georgea (1987) dopadla najlepšie aj pri testovaní v štúdii Stephana a kol. (2003) a ako druhá najúspešnejšia sa umiestnila metóda Prokopca a Ubelakera (2002). Hoci spomínaní autori použili iný prístup testovania a ich vzorka pozostávala z dospelých jedincov, naše výsledky sa v podstate zhodujú aj v tom, že metóda Gerasimova (1955) je z ostatných dvoch testovaných metód pri predikcii profilu nosa najmenej presná.

Záver

Na základe doterajších výsledkov našej štúdie ako i štúdie Stephana a kol. (2003) možno konštatovať, že zo štyroch publikovaných metód sú najvhodnejšie pre predikciu profilu nosa na základe lebky (dospelých i nedospelých jedincov) metóda Georgea (1987) a metóda Prokopca a Ubelakera (2002). Toto konštatovanie by však bolo nutné podporiť ďalším výskumom na väčšom súbore.

 

Literatúra
1. Fedosyutkin, B. A., Nainys, J.V. The Relationship of Skull Morphology to Facial Feature. In: Iscan, M.Y., Helmer, R.P. (eds.) Forensic Analysis of the skull: Craniofacial Analysis, Reconstruction and Identification. New York: Wiley-Liss, 1993, s. 199-213.
2. Gatliff, B.P. Facial Sculpture on the Skull for Identification. American Journal of Forensic Medicine and Pathology, 1984, 5(4), s. 327-332.
3. George, R.M. The Lateral Craniographic Method of Facial Reconstruction. Journal of Forensic Sciences, 1987, 32(5), s. 1305-1330.
4. Gerasimov, M.M. Vosstavlenie lica po čerepu. Moskva: Izdateľstvo akademii nauk, 1955, 586 s.
5. Krogman, W.M. The Human Skeleton in Forensic Medicine. Springfield, IL: Charles C Thomas, 1962, 337 s.
6. Prag, J. - Neave, R. Making Faces: Using Forensic and Archaeological Evidence. London: British Museum Press, 1997, 256 s.
7. Prokopec, M. - Ubelaker, D.H. Reconstructing the Shape of the Nose according to the Skull. Forensic Science Communications, 2002, 4, s. 1-4.
8. Stephan, C.N. - Henneberg, M. - Sampson, W. Predicting Nose Projection and Pronasale Position in Facial Approximation: A Test of Published Methods and New Guidelines. American Journal of Physical Anthropology, 2003, 122, s. 240-250.
9. Taylor, K.T. Forensic Art and Illustration. Boca Raton: CRC Press, 2001, 580 s.
10. Thurzo, M. - Katina, S. - Lengyelová, T. Identifikácia kostrových pozostatkov dvoch ženských pozostatkov rodiny palatína Juraja Thurzu: Štatistická analýza. Bulletin Slovenskej antropologickej spoločnosti pi SAV, 2002, 5, s.100-103.
 

Masnicová, S. - Beňuš, R. - Luptáková, L.
Overenie spoľahlivosti metód rekonštrukcie nosa z kostného podkladu
SÚHRN

Podstatou rekonštrukcie tváre je vzťah medzi kostnými štruktúrami lebky a mäkkými tkanivami tváre. V snahe vytvoriť čo najpresnejšiu podobu indivídua vzniklo množstvo metodík na rekonštrukciu tváre z lebky. Pre najdominantnejšiu črtu tváre - nos - existujú v súčasnosti štyri najvyužívanejšie metódy (Gerasimov 1955; Krogman 1962; Prokopec a Ubelaker 2002; George 1987). Štúdia overuje ich vierohodnosť na súbore RTG snímkov 18 jedincov (10 chlapcov, 8 dievčat) vo veku 10 až 12 rokov (priemer 10,94 roka). Na základe výsledkov sa pre predikciu profilu nosa na základe lebky javia ako najvhodnejšie metódy Georgea (1987) a Prokopca a Ubelakera (2002).

Masnicová, S. - Beňuš, R. - Luptáková, L.
Verification of the reliability of methods of nose reconstruction from the underlying bone
SUMMARY

Reconstruction of the face is based on the relation between bone structure of the skull and the soft tissue of the face. In order to create the closest possible reconstruction of the appearance of an individual, a number of methods have been created for face reconstruction based on the skull. There are currently four most frequently used methods for the most dominant facial feature - the nose (Gerasimov 1955; Krogman 1962; Prokopec a Ubelaker 2002; George 1987). This study tests their reliability on a set of RTG photographs of 18 individuals (ten boys and eight girls) at the age of ten to twelve years (the average being 10.94 years). According on the results, the most suitable methods for nose profile prediction based on the skull seem to be the George method (1987) and the Prokopec and Ubelaker method (2002).

Masnicová, S. - Beňuš, R. - Luptáková, L.
Verifikation der Zuverlässlichkeit der Methoden der Nasenrekonstruktion aus der Knochengrundlage
ZUSAMMENFASSUNG

Grund der Wagenrekonstruktion ist die Beziehung zwischen den Knochenstrukturen des Schädels und den weichen Geweben der Wange. In der Bemühung die präzieseste Ähnlichkeit des Individuums zu bilden entstand eine Menge der Methodenlehre für die Rekonstruktion der Schädelsform. Für den meist dominierenden Wangenzug - die Nase - existieren in der Gegenwart vier meist benutzte Methoden (Gerasimov 1955, Krogman 1962, Prokopec und Ubelaker 2002, George 1987). Die Studie verifiziert ihre Glaubwürdigkeit mit dem Komplex der Röntgenaufnahmen von 18 Individuen (10 Jungen, 8 Mädchen) im Alter 10 bis 12 Jahre (Jahresdurchschnitt 10,94). Auf Grund der Ergebnisse hält man für Profilprediktion der Nase auf Schädelsgrund als treffendste Methode die von George (1987) und Prokopec und Ubelaker (2002).