Введение

Установление биологического профиля человека является обязательным этапом при судебно-медицинском исследовании неопознанных трупов и его частей. Несмотря на то что история развития научно-практического направления, посвященного судебно-медицинской оценке общегрупповых признаков, насчитывает не один десяток лет, экспертная оценка пола, возраста, расы, роста и др. зачастую остается сложной задачей для судебных медиков и экспертов-криминалистов. В настоящее время известно множество методик, различающихся как по используемым объектам, так и по методам исследования. Грудина как объект судебно-медицинской идентификации личности эпизодически фигурирует в исследованиях, начиная с прошлого века [1—6].

Цель обзора — поиск, систематизация и анализ современных научных работ, в которых в качестве биологического маркера для установления общегрупповых признаков использовалась грудина, формирование представлений о научно-практической ценности этого объекта и определение направлений дальнейших исследований по этой теме.

Материал и методы

Для подбора научных публикаций, соответствующих цели настоящей работы, в декабре 2023 г. в базах данных Scopus, PubMed, Web of Science был произведен поиск, включающий разные комбинации ключевых слов «identification», «forensic anthropology» «sternal», «sternum», «sex», «age», «stature», «estimation» «determination». Период поиска — с 2000 по 2023 г., языки публикаций — английский и русский; дизайн исследования — обсервационные поперечные исследования. Критериями исключения являлись: пилотные исследования; обзорные статьи, в том числе систематические и метаанализы, клинические случаи; статьи с неправильным дизайном исследования (отсутствие данных описательной статистики, распределения по возрасту и др.). В результате были отобраны и проанализированы 69 статей.

Результаты и обсуждение

Проанализированные публикации были распределены по общегрупповым признакам (пол, возраст, рост обследуемых), а также по методам исследования (остеометрия, лучевые методы визуализации).

Возможности установления пола. Целью исследований по указанной тематике было выявление полового диморфизма разных остеометрических параметров грудины, их соотношений, индексов, а также установление точности диагностики пола на различных популяционных выборках. Измерения при этом проводили как на аутопсийных объектах, так и с использованием рентгенологических снимков, в том числе по изображениям компьютерной томографии (КТ). Стандартный набор параметров в большинстве исследований включал длину рукоятки грудины, тела, их суммарную длину, площадь тела грудины.

R. Selthofer и соавт. (2006) провели комплексный морфометрический анализ 90 образцов грудных костей [7]. Авторы оценивали общую длину грудины, ее угол, длину, ширину и толщину рукоятки и тела. Были отмечены выраженные половые различия: средние значения измеряемых параметров грудины у женщин были на порядок меньше, чем у мужчин (женская грудина более узкая, тонкая и короткая). D. Atal и соавт. (2008) при изучении 100 изъятых в ходе патолого-анатомического исследования грудин выявили статистически значимые половые различия в длине тела грудины, а также в суммарной длине рукоятки и тела. Достоверно определить пол, используя дискриминантные функции, авторам удалось у 92,9% мужчин и 97,7% женщин [8]. К аналогичным выводам пришли и S. Hunnargi и соавт. (2008), изучив параметры 115 грудин [9]. По результатам проводимых вычислений точность определения пола составила 85,3% у мужчин и 77,5% у женщин. P. Macaluso (2010) провел исследование 206 костных останков южноафриканской популяции посредством стандартной остеометрии и установил, что в данной выборке все грудные параметры имели достаточно выраженные половые различия, особенно суммарная длина рукоятки и тела, с точностью верного определения половой принадлежности 86,4%, а максимально достоверным параметром явилась общая площадь грудины [10]. Схожие итоговые результаты были получены E. Osunwoke и соавт. (2010) на нигерийской выборке: суммарная длина рукоятки и тела грудины, которая с точностью 94,11% указывает на принадлежность к мужскому полу, 69,23% — к женскому, а также изолированная длина тела (точность для мужчин 89,7%, для женщин 61,5%) [11]. R. Bongiovanni и соавт. (2012) при исследовании останков людей, принадлежащих к североамериканской группе, выявили, что грудина является одним из самых точных костных образований тела человека, позволяющих проводить половую идентификацию с точностью до 84,12% [12]. J. Singh и R. Pathak (2013) на аутопсийном материале представителей северной Индии установили, что усредненные значения измеряемых параметров больше у лиц мужского пола, а вот индекс ширины грудины не имеет статистически значимых различий [13]. В 2015 г. S. Myint tun и соавт. разработали модели дискриминантных функций определения пола по грудине для тайской популяции. Рассмотрению подлежала 281 грудина из гомогенной этнической группы. Последующий анализ метрических параметров грудины показал следующие результаты: общая длина рукоятки и тела способствовала определению пола с точностью 82,4% у мужской части и 95,7% у женской; площадь грудины составляла 79,2 и 91,2% у мужчин и женщин соответственно; а длина тела грудины — 78,8 и 88,0% соответственно [14]. Уравнения дискриминантных функций для установления половой принадлежности были разработаны и для жителей Саудовской Аравии (A. Ahmed и соавт., 2017); с их помощью был выявлен значительный половой диморфизм по измерениям длины рукоятки и тела грудины (точность определения достигала 89,5%) [15]. В популяции северной Индии дифференциацию грудины по половому признаку производили A. Kumar и соавт. (2020) [16]. Грудину как индикатор, определяющий пол в испанской группе населения, изучали E. Fernandez и соавт. (2021). Авторы проводили исследование на 202 грудинах, полученных из антропологической лаборатории университета Complutense (Мадрид, Испания), используя большой набор метрических параметров. Помимо стандартного набора, анализировали такие показатели, как ширина тела грудины на уровне 1-й и 3-й реберных вырезок, индекс Штерна (отношение длины рукоятки к длине тела, умноженное на 100), индекс тела (отношение ширины тела грудины на уровне 1-й реберной вырезки к ширине тела на уровне 3-й вырезки, умноженное на 100). По результатам дискриминантного анализа полученных измерений было установлено, что максимальные межполовые различия имеются в показателях общей длины грудины (86,1±5,7%) и длины ее тела (84,6±7,5%) [17].

В последние годы в качестве объектов исследования все чаще выступают данные КТ-изображений грудной клетки. Подобный подход позволяет лучше визуализировать изучаемые структуры, повысить точность измерений, как следствие, повышает валидность методики и в конечном счете доказательную базу экспертного исследования.

D. Franklin и соавт. (2012) изучили размерные характеристики грудины по мультиспиральной КТ (МСКТ) грудной клетки на австралийской популяции. Авторы отметили наибольшие половые различия в линейных характеристиках грудины и ее частей, а также в ширине тела и рукоятки, позволяющие с точностью до 72,2—84,5% определить пол [18]. S. Torimitsu и соавт. (2015) провели ретроспективный анализ с использованием трехмерной КТ и разработали уравнения дискриминантных функций, направленные на установление пола в современной японской популяции. Для этого исследователями были рассмотрены посмертные КТ-изображения от 200 трупов и определены линейные размеры грудины и индексы ее параметров, что позволяет проводить половую дифференцировку в 80,0—90,0% случаев [19]. По данным МСКТ M. Mohammed Ali и соавт. (2021) оценивали половые различия грудины (по степени сращения манубриостернального и мечевидного синхондрозов). Авторы сообщили о том, что точность определения пола составила 88,3% [20]. A. Ahmed и соавт. (2021) выполнили измерения грудины на МСКТ-изображениях грудной клетки от 180 пациентов. Они предложили использовать, помимо стандартных метрических характеристик грудины, новые: линейное расстояние от точки в проекции верхней грани рукоятки, через которую проведены две диагонали к краям грудино-ключичных вырезок. Также авторы выполнили сравнительный анализ точности моделей оценки пола с помощью дискриминантного (79,0—86,0%) и регрессионного (80,5—84,9%) анализов. По результатам проведенного исследования авторами были разработаны новые модели для определения пола [21]. K. Heba и соавт. (2021) ретроспективно устанавливали половые различия при помощи анализа дискриминантных функций. В исследовании использовали 600 трехмерных КТ-изображений грудной клетки, принадлежащих однородной иорданской популяции, по которым были рассчитаны длина рукоятки, тела, суммарная длина тела и рукоятки, ширина тела грудины в проекции 1-й и 3-й реберных вырезок, а также индекс и общая площадь грудины. Согласно результатам многомерного дискриминантного анализа, точное определение половой принадлежности наблюдалось у 83,6±1,2% мужчин и у 82,4±1,2% женщин, а наиболее диморфным параметром оказалась общая площадь грудины [22]. Различия в морфометрических параметрах грудины по данным КТ грудной клетки выявили и M. Ghorbanlou и соавт. (2022) на иранской популяции. Наиболее достоверным параметром стала общая площадь грудины, позволяющая определять пол с точностью до 92,3±2,4% [23]. Морфометрические параметры грудины, полученные по данным КТ, отражены и в исследовании M. Kosar и соавт. (2022). На основании линейного регрессионного анализа было установлено, что предпочтительными параметрами определения пола являются общая длина грудины и совокупная длина тела и рукоятки, которые дают возможность установления пола в 85% случаев [24]. Работа T. Fuat и соавт. (2023) посвящена половой идентификации грудины при помощи нейросети (Dual channel fusion CNN). Выборка включала МСКТ-изображения грудной клетки с последующей оценкой конфигурации рукоятки грудины, оссификации грудино-реберных сочленений, конфигурации мечевидного отростка и кальцификации манубриостернального синхондроза. Полученные данные подвергли анализу нейросетью, по результатам которого были предложены модели, способствующие определению половой принадлежности с точностью до 73,0% [25].

Таким образом, максимальным половым диморфизмом характеризуются следующие параметры: общая длина грудины, ее площадь и длина тела. Точность прогнозирования пола по длине тела грудины составляет от 61,5 до 97,7%, при анализе суммарной длины рукоятки и тела — от 69,23 до 97,7%. Вероятность верного определения пола повышается при суммарной оценке всех параметров. Сравнительные оценки мечевидного отростка, а также индекса грудины в большинстве исследований не продемонстрировали статистически значимых различий между полами.

Возможности установления возраста. Для установления возраста исследователи в своих работах использовали разный набор параметров, характеризующих главным образом сроки сращения сегментов грудины между собой и степень окостенения реберных хрящей. Исследования проводили как на нативных препаратах, так и по рентгено-, КТ-изображениям.

В 2021 г. R. Shedge и соавт. на основе анализа 148 КТ-изображений грудной клетки оценили степень сращения отдельных сегментов грудины. При этом для каждого из отдельных сращений, а также их совокупности были сформулированы модели линейной регрессии, позволяющие провести оценку возраста с точностью до 1,51—2,86 года [26]. При помощи данных посмертной трехмерной КТ T. Monum и соавт. (2020) определяли возраст в японской группе. Исследованию подлежали 320 3D-КТ-изображений грудной клетки с последующей оценкой 5 показателей: степени оссификации манубриостернального и мечевидного синхондрозов, процессов окостенения II—VII реберных хрящей на уровне их прикрепления к грудине и ребрам, а также хряща ребра I. Авторы установили, что наибольшую корреляцию с возрастом в выборке имела степень окостенения реберных хрящей на грудинных концах [27]. A. Kuatrakul и V. Vachirawongsakorn (2023) изучали возрастные особенности грудины у тайской популяции на основе анализа 148 КТ-изображений. Было выявлено, что сращение манубриостернального сочленения у представителей женского пола начинается в 30 лет, мужского — в 36 лет; сращение мечевидного синхондроза впервые наблюдалось в 30 и 32 года у женщин и мужчин соответственно. Однако установить более точные возрастные интервалы при помощи выбранного метода исследователям не удалось [28]. M. Sahu и соавт. (2022) при аналогичном исследовании на южноиндийской популяции (102 образца) получили иные результаты. Оссификация манубриостернального сочленения впервые наблюдалась авторами у представителей женского пола в 17 лет, у мужского — в 24 года, полное окостенение — в 51—60 лет, независимо от пола, окостенение мечевидного синхондроза — в 25 лет у женщин и в 23 года у мужчин, сращение с телом — в 32—40 лет у женщин, в 25—40 лет у мужчин [29]. C. Manoharan и соавт. (2016), исследуя нативные препараты 100 грудин во время судебно-медицинского вскрытия в Tirunelveli Medical College (Тамилнад, Индия) [30], получили следующие данные: отсутствие сращения рукоятки и тела характерно для мужчин моложе 35 лет и для женщин моложе 43 лет; окостенение мечевидного синхондроза наблюдается у мужчин в возрасте старше 32 лет и у женщин старше 40 лет. G. Bolatli и соавт. (2020), изучив 700 КТ-изображений грудной клетки, установили, что полное окостенение наблюдается у человека в 30—39 лет, частичное — в 20—29 лет, а его отсутствие — в 0—9 лет. [31]. A. Garg и соавт. (2011) на основе анализа 162 рентгеноизображений грудной клетки констатировали, что минимальный возраст сращения рукоятки грудины с ее телом составлял 37 лет для мужчин и 35 лет для женщин. Это позволило авторам прийти к следующим выводам: на основании исследования рентгенограммы грудной клетки индивида можно отнести только к двум возрастным группам: младше 35—40 лет и старше 60—65 лет, причем для этого достаточно сведений о состоянии манубриостернального синхондроза [32]. В 2018 г. в Дели (Индия) P. Jain и соавт. проводили рентгенографическое исследование 150 грудных костей с последующим анализом степени сращения анатомических структур грудины. Наиболее раннее слияние тела грудины с ее рукояткой было обнаружено у мужчин в возрасте 25 лет, а у женщин — 23 года. Вместе с этим было установлено, что частичная оссификация манубриостернального сочленения происходит у человека в 51,0—59,9 года, а полная — в 60 лет и старше [33]. Грудино-ключичные сочленения стали объектом исследования L. Secco и соавт. (2023). При помощи компьютерной микротомографии авторы определяли возрастные дегенеративные изменения (рельеф поверхности, пористость, наличие остеофитов) на поверхности сочленений. В выборку вошло 41 КТ-изображение с последующим разделением на возрастные группы. Была обнаружена положительная корреляция изменений грудино-ключичного сочленения с возрастом и для ключичной поверхности сустава, и для грудинной; причем при их совокупной оценке наблюдалась более сильная корреляция [34]. D. Franklin и A. Flavel (2015) провели ретроспективную оценку МСКТ-изображений медиального конца ключицы 388 представителей Западной Австралии. При оценке степени оссификации грудино-ключичного сочленения были получены следующие результаты: впервые выявленное сращение наблюдалось в 20,6 года у мужчин и в 19,19 года у женщин; впервые обнаруженное полное сращение — в 21,92 и 21,47 года у мужчин и женщин соответственно [35].

Таким образом, проведенные исследования доказывают перспективность использования грудины в качестве биомаркера для судебно-медицинской оценки возраста.

Установление роста. Помимо половозрастной принадлежности, нередко встает вопрос об определении ростовых параметров для воссоздания более точного антропологического профиля. В отсутствие наиболее предпочтительных останков (длинные трубчатые кости, кости кисти, стопы и др.) грудина может также использоваться для прогнозирования роста.

K. Zhang и соавт. (2015) провели оценку роста при помощи 3D-КТ-исследования грудной клетки. Авторы рассмотрели 288 КТ-изображений грудной клетки, рассчитали суммарные длины рукоятки и тела и в конечном итоге отметили положительную корреляцию этих показателей с ростом; затем был проведен линейный регрессионный анализ, по результатам которого выведены формулы определения роста с отклонением ±4,76 см для мужчин и ±6,73 см для женщин [36]. R. Menezes и соавт. (2011) вывели уравнения линейной регрессии для определения роста также путем измерения суммарной длины рукоятки и тела грудины для женской популяции южной Индии, погрешность составила ±4,11 см [37].

Межпопуляционные различия. R. Bongiovanni и M. Spradley (2012) [12], J. Singh и R. Pathak (2013) [13] выявили значительные этнические, метрические и морфологические различия в строении грудины человека. Основную роль в этом, по их мнению, играют генетические особенности и факторы окружающей среды. C. Rojas и соавт. (2021) [38] провели сравнительное исследование, направленное на выявление популяционных различий в строении грудины. Авторы проанализировали 156 грудин, принадлежащих представителям испанского населения, на предмет морфометрических вариаций, а полученные результаты сравнивали с исследованиями на других популяциях (турецкой, американской, североиндийской, французской, греческой и южноафриканской). При этом было обнаружено, что процессы оссификации манубриостернального синхондроза в южноафриканской популяции протекают интенсивнее у представителей мужского пола, в то время как у европейского и азиатского населения — у женщин.

Степень развития мечевидного отростка была изучена J. Singh и R. Pathak в 2013 г. Согласно их исследованию, у женской половины индийского населения более развит мечевидный отросток, тогда как у французов и испанцев более выражен у мужчин. Также было отмечено, что распространенность той или иной формы имеет популяционные особенности. Например, среди испанцев распространена форма грудины типа I (по одному центру окостенения в каждой части), среди турок — форма типа II (один центр окостенения в рукоятке и по два — в теле и мечевидном отростке), а среди африканцев — типа III (по два центра окостенения в каждой части грудины). Этими же авторами были обобщены результаты исследований, касающихся непосредственно метрических параметров грудины, которые проводили в разных популяциях: индийской, хорватской, канадской, испанской, южноафриканской, американской и французской. Было установлено, что средние значения измеряемых параметров разнились от одной популяции к другой. Следовательно, учитывая генетические, социальные и экологические факторы, экстраполировать одну и ту же методику (расчетные формулы, диагностические коэффициенты и т.п.) половозрастной идентификации на разные группы населения нельзя [13].

При сопоставлении результатов исследований, проведенных в Индии [8, 9] и Южной Африке [39], было установлено, что рукоятка и мечевидный отросток индусов имели меньшие значения по ширине, чем у африканцев. A. Ahmed и соавт. (2021) отметили, что при сравнении объема костномозговой полости грудины жителей Судана и Японии последние показали бо́льшие значения [21].

Помимо различий морфометрических характеристик грудины, при анализе источников литературы было выявлено межпопуляционное различие диагностической точности методик. Примером служит исследование, проведенное на египетской выборке [40], в котором были задействованы 5 измерений грудины (длина и ширина рукоятки, длина тела, ширина тела на уровне 1-й и 3-й реберных вырезок), позволяющих устанавливать половую принадлежность с точностью до 96,7%. Вместе с этим в исследованиях на популяциях Западной Австралии [18] и Южной Африки [10] применялись 4 измерения: площадь грудины, суммарная длина рукоятки и тела, длина тела и ширина рукоятки. В этих случаях точность достигала 70,1—95,0%.

Таким образом, все исследования, направленные на установление принадлежности останков к той или иной половой и/или возрастной группе, должны проводиться внутри выбранной популяции ввиду того, что степень выраженности возрастной динамики, особенно полового диморфизма, имеет свои отличия от этноса к этносу, следовательно, при последующей апробации на разных группах высок риск получения недостоверных результатов [15].

Влияние факторов внешней и внутренней среды. Метрико-морфологические различия в строении грудины, как было сказано ранее [13, 23], имеют вариабельность среди групп населения, что обусловлено как генетическими особенностями, так и приобретенными заболеваниями, экологическими и социальными факторами. Генетически детерминированные аномалии развития грудной клетки [41], в основе которых лежат нарушения остеогенеза, приводят к искажению средних значений измеряемых параметров внутри популяции, что может стать причиной неверной половозрастной идентификации. Травматические повреждения грудной клетки, инфекционные, дегенеративные заболевания, опухолевые процессы, послеоперационные осложнения и др. [42, 43] затрудняют визуализационную оценку грудины и прилегающих к ней анатомических структур, следствием чего могут стать ошибки в расчетах линейных параметров в конкретных случаях, а также непригодность грудной кости в качестве объекта судебно-медицинской идентификации личности.

Так, злоупотребление алкоголем и его пагубное воздействие на плотность костной ткани отражено в исследовании J. Godos и соавт. (2022). Авторы отметили, что длительное употребление алкоголя приводит к нарушению процессов ремоделирования костей: нарушению регуляции гормонов (витамин D, лептин, паратгормон), в том числе снижению уровня эстрогенов, которые, как известно, обладают остеопротективным действием, и уровня тестостерона, участвующего в продукции остеобластов. Помимо этого, чрезмерное употребление алкоголя воздействует на процессы всасывания нутриентов в желудочно-кишечном тракте, что приводит к развитию гипокальциемии [44].

Оценку влияния средовых факторов, влияющих на возникновение генетически детерминированных заболеваний, дали C. Ackert-Bicknell и D. Karasik (2013). По мнению авторов, большинство заболеваний, встречающихся у человека, представляет собой результат многокомпонентного взаимодействия генетической предрасположенности и факторов внешней среды. Генотип каждого без исключения человека обладает определенной чувствительностью к воздействию окружающей среды и в зависимости от нее по-разному экспрессируется [45].

Заключение

На основании проведенного исследования получены следующие выводы:

1. За последнее десятилетие возросло количество опубликованных научных трудов по изучению морфологических и метрических параметров грудины с целью определить, действительно ли особенности ее строения позволяют использовать грудную кость в качестве объекта установления общегрупповых признаков.

2. Расчет линейных параметров грудины (длина ее тела, сумма длин рукоятки и тела и др.), а также использование морфологических данных о степени сращения сегментов грудины между собой, степени окостенения реберных хрящей позволяет с большой вероятностью проводить отождествление неопознанных лиц по общегрупповым признакам. При этом следует учитывать наличие межпопуляционных различий.

3. Результаты проведенного систематического обзора актуализируют проведение научного исследования, посвященного вопросам судебно-медицинской идентификации личности, посредством изучения морфологии грудной кости и ее метрических параметров на современной российской популяционной выборке цифровыми методами медицинской визуализации.

4. Использование современных рентгенологических методов (КТ) за счет расширения визуализационных возможностей повышает итоговую точность оценки. Ограничением может стать сложность работы с КТ-изображениями без наличия специальных знаний. Для моделирования соответствующих компетенций на кафедре судебной медицины ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России разработана программа повышения квалификации «Судебно-медицинская радиология: методы визуализации при проведении судебно-медицинских экспертиз живых лиц, трупов и вещественных доказательств». Она обеспечивает формирование знаний, умений и навыков использования методов лучевой диагностики, в том числе при проведении судебно-медицинской идентификации личности неустановленных лиц с учетом требований законодательства и нормативных правовых актов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.