Adult sex estimation using the patella: Analysing the effects of thermally induced changes and of secular trend within the Portuguese population (the 19th/20th and 20th/21st centuries).

Abstract

A estimativa do sexo biológico desempenha um papel crucial na identificação de restos esqueléticos em investigações forenses e bioarqueológicas. No entanto, as alterações térmico-induzidas podem ter impacto significativo no esqueleto e representar um desafio na precisão da mesma. A patela tem demonstrado potencial como indicador confiável para a estimativa do sexo, como evidenciado por estudos anteriores. Embora a influência das tendências seculares neste parâmetro tenha sido explorada em ossos associados à estimativa da estatura, como o fémur, pouca atenção tem sido dada à investigação da patela. O objetivo do presente estudo foi avaliar o dimorfismo sexual na patela de forma a criar pontos de cisão e uma função discriminante para estimar o sexo, utilizando uma amostra de patelas queimadas experimentalmente. O encolhimento das patelas foi estudado para verificar o seu impacto na estimativa de sexo na patela submetida a queima experimental. Além disso, este osso foi de igual modo avaliado de forma a determinar se existe tendência secular da mesma na população portuguesa. Três medidas da patela (altura máxima, espessura máxima e largura máxima) foram avaliadas em 32 indivíduos da subcolecção de indivíduos queimados experimentalmente da Coleção de Esqueletos Identificados Século XXI (CEI/XXI), localizada no Laboratório de Antropologia Forense da Universidade de Coimbra. Os valores obtidos para cada medida foram comparados entre o sexo masculino e feminino de forma a observar o dimorfismo sexual, com o índice de Chakraborty e Majumder, pontos de cisão e análise da função discriminante. Tais medições foram ainda aplicadas nas patelas de 264 indivíduos dos séculos XIX e XX da Coleção de Esqueletos Identificados de Coimbra (CEI), em acervo na Universidade de Coimbra. Foram utilizadas a estatística inferencial e análise de regressão linear de modo a avaliar se existem diferenças de tamanho entre as duas coleções. O dimorfismo sexual calculado foi baixo nas três variáveis (D < 0,5) sendo a largura máxima e altura máxima as mais dimórficas, à semelhança do que foi assinalado em estudos anteriores, apesar de apresentar menores valores de dimorfismo. A variabilidade da precisão da estimativa de sexo encontra-se entre 68,8% e 75% na avaliação discriminante. A função discriminante que combina as três variáveis apresenta uma precisão de 71,9% na estiva do sexo. O encolhimento é significativo nas amostras calcinadas, entre o sexo masculino e feminino na espessura máxima, com os valores médios das três variáveis a serem superiores no sexo masculino. O encolhimento é também significativo, em patelas calcinadas, entre diferentes idades. Este resultado encontra-se de acordo com estudos anterioresA comparação do tamanho da patela entre as duas coleções demonstrou um aumento no tamanho ao nível do sexo masculino com média de 3,69 mm. A análise da patela demonstrou ser precisa na estimativa do sexo na subcolecção de esqueletos experimentalmente queimados, com o dimorfismo sexual a ser mantido. Conclui-se que o encolhimento induzido pelo calor é maior no sexo masculino em comparação com o sexo feminino. Assinala-se uma tendência secular na patela do sexo masculino entre indivíduos do século XIX e início do século XX e séculos XX e XXI. Os resultados são promissores para a patela tanto na estimativa do sexo em indivíduos queimados e na análise de tendência secular em duas coleções de esqueletos identificados portugueses. Estudos futuros devem utilizar amostras maiores e, no caso de análise de tendência secular, em outras coleções da população portuguesa.

Sex estimation plays a crucial role in the identification of human remains in forensic and bioarchaeological investigations. Heat-induced changes can significantly impact the skeleton and pose challenges to the accuracy of sex estimation. The patella has demonstrated potential as a reliable indicator for sex estimation, as evidenced by previous studies. While the influence of secular trends on sex estimation has been explored in stature-related bones, such as the femur, limited attention has been given to investigating the patella. The goal of the current study was to assess sexual dimorphism in the patella and create cut-off points and a discriminant function for estimating sex using a sample of experimentally burnt patellae. The shrinkage of the patellae was studied to verify its impact on sex estimation in the thermally altered bone. Additionally, the secular trend in the patella of the Portuguese population was analysed. Three patellar measurements (maximum height, maximum thickness and maximum width) were evaluated in 32 individuals from the sub-collection of experimentally burnt individuals from the 21st Century Identified Skeletal Collection (ISC/XXI) housed at the Laboratory of Forensic Anthropology in the University of Coimbra. The distribution of each measurement was compared between males and females to verify sexual dimorphism, with the Chakraborty and Majumder’s index, cut-off points and discriminant function analysis. Heat-induced shrinkage of the patellae was evaluated between males and females through inferential statistics. The three measurements were made in the patellae 264 individuals from the 19th /20th centuries from the Coimbra Identified Skeletal Collection (CISC) housed at the University of Coimbra, and inferential statistics and regression analysis were used to evaluate the differences in size between the two collections. Sexual dimorphism was low in the three measurements analysed (D < 0.5), with maximum width and height being the most dimorphic, similar to previous studies, although with lower dimorphism values. The range of overall accuracy in sex estimation ranged from 68.8% to 75%. The combined measurement discriminant function yielded an accuracy of 71.9% in sex estimation. Shrinkage is noticeable in calcined samples, particularly in the maximum thickness of males and females. The mean values are higher in males for all three measurements. It is also significant, in calcined patellae, between different groups. This is congruent with previous research. The comparison in the size of the patellae between the two collections exhibited an increase in the male patellae size with an average increase of 3.69 mm. The analysis of the patella showed to be accurate in sex estimation of an experimentally burnt bone collection, with sexual dimorphism being significant. It was concluded that heat-induced shrinkage is higher in males when compared to females. A secular trend was depicted in the patellae of the male sex between individuals from the 19th and early 20th centuries and 20th/21st centuries. The results are promising for the patella in both sex estimation in burnt individuals and the analysis of the secular trend in two Portuguese identified skeletal collections. Nevertheless, further studies should be produced with larger sample sizes and, in the case of secular analysis, other collections from the Portuguese population.