Blunt Force Trauma Analysis: reconstruction of the circumstances of injury using multi-criteria approach

Abstract

Um dos objetivos na perícia de Antropologia forense é analisar e interpretar os traumatismos ósseos, ajudando a explicar os mecanismos causais, de forma a esclareceras circunstâncias que rodearam a morte do indivíduo. No caso dos traumatismos contundentes é essencial fazer o diagnóstico diferencial entre lesões causadas por quedas ou por violência interpessoal.O presente estudo teve como objetivo aprofundar o conhecimento dessas lesões esqueléticas de forma a melhorar a performance da sua análise e consequente interpretação.Foram analisados retrospetivamente, casos clínicos de quedas e de violência interpessoal, procurando-se padrões e os tipos de fratura característicos que permitam diferenciar as lesões esqueléticas traumáticas causadas por quedas das por violência interpessoal. Os casos, provenientes de hospitais de Marselha e Nancy (França) e Coimbra (Portugal), totalizam 265 vítimas de quedas e 165 vítimas de violência interpessoal. Além do relatório médico, onde se encontravam diversas informações como a etiologia idade e sexo da vítima, também foram analisadas tomografias computadorizadas. Os padrões e os tipos de fratura foram avaliados com recurso a regressão logística, análise multivariada (a medida média de divergência) e um método de aprendizagem supervisionado usado para classificação (árvore de decisão).Os resultados apontam para a existência de padrões de fratura característicos de cada uma das etiologias sob estudo.Com este estudo, propõe-se uma nova abordagem metodológica com base em quatro modelos de predição graças a um classificador random florest. A classificação é baseada numa cotação binária de fraturas em 12 regiões anatômicas ou 28 ossos com ou sem variáveis intrínsecas (idade e sexo). Pela primeira vez, uma distinção entre quedas e violência interpessoal, pode ser feita para fraturas do esqueleto craniano e pós-craniano em simultâneo. Foi criada uma aplicação com interface intuitiva que está disponível gratuitamente em https://grmoex.shinyapps.io/fracture/.Ao aumentar o corpus documental das lesões traumáticas contundentes, espera-se que os resultados obtidos com o presente estudo melhorem as capacidades interpretativas dos antropólogos forenses em casos em que as circunstâncias da morte são desconhecidas.

One of the primary roles of forensic anthropologists is to analyze and interpret bone trauma; they essentially give an expert opinion on the circumstances surrounding an individual's death by explaining the mechanism of trauma from a skeletal fracture.In Blunt Force Trauma (BFT) analysis, an important dilemma remains the diagnosis of lesions caused by falls or blows.This study aimed to strengthen the forensic evidence for analyzing and interpreting skeletal BFT resulting from falls and blows. To address this aim, documented cases of falls and blows were examined to investigate if there were fracture patterns and morphologies characteristic of these types of trauma circumstances.Skeletal trauma was examined from hospital cases from Marseille (France), Nancy (France), and Coimbra (Portugal). For falls (n = 265) and blows (n = 165), retrospective polytrauma computed tomography scans were reviewed for skeletal trauma. The details of each etiology were recorded from the associated medical report. Details comprised intrinsic variables (i.e., age and sex) of both etiologies. Fracture patterns and morphologies were examined with logistic regression, multivariate statistics (the mean measure of divergence), and a supervised learning method used for classification (decision tree). Findings indicate many significant fracture patterns and morphologies characteristic of each etiology. A new methodology was proposed based on four prediction models thanks to the use of random forest. The classification is based on a binary quotation of fractures on 12 anatomical regions or 28 bones with or without baseline (age and sex). For once, a distinction between falls and blows can be proposed with fractures on the infracranial skeleton and the skull, not only with the latter.An application with an intuitive interface and grouping of all these elements has been created and is freely available at https://grmoex.shinyapps.io/fracture/.The results of this research improve the current understanding of the skeletal BFT and can help the forensic anthropologist interpret the mechanism of BFT in medico-legal cases where the circumstances of the death are unknown but suggest that someone else was involved.