Reconstruction of skeletal height using measurements of metacarpals in a South African population group

기술 요약: 남아프리카 인구 집단에서 중수골 측정을 이용한 골격 신장 재구성

문제 제기
신장 추정은 미확인 사망자의 신장과 기록된 생전 신장을 비교하여 신원을 확인하는 데 필수적인 법의학적 생물학적 프로파일링의 핵심 요소이다. 장골(대퇴골, 경골)은 신장과의 상관관계가 매우 높아 신장 추정을 위한 선호되는 골격 요소이지만, 파편화, 신체 훼손 또는 불완전한 골격 유해로 인해 법의학적 맥락에서 사용이 불가능한 경우가 빈번하다. 범죄율이 높고 신원 미상의 사망자가 발생하는 남아프리카 공화국에서는 특정 인구 집단에 대한 참조 표준의 부재가 법의학적 유용성을 더욱 제한하고 있다. 특히, 장골을 사용할 수 없을 때 손 뼈와 같은 대체 골격 요소를 활용할 수 있는 백인 남아프리카 인구(유럽계 후손)를 위한 신뢰할 수 있는 인구 특이적 회귀 모델이 필요하다.

연구 방법
본 연구는 위트와터스랜드 대학교의 레이몬드 A. 다트 인골 컬렉션(Raymond A. Dart Collection of Human Skeletons)에서 추출한 102구의 완전한 골격(남성 52구, 여성 50구) 표본을 활용하였다. 대상자들은 네덜란드, 프랑스, 독일 및 영국 혈통을 가진 백인 남아프리카 인구로 분류되었으며, 사망 날짜는 1893년부터 1998년까지이다.

• 신장 결정: 컬렉션에 기록된 생전 신장의 정확성에 대한 우려로 인해, Raxter 등(2006)이 기술한 수정된 해부학적 방법(Fully's method)을 사용하여 총 골격 신장(TSH)을 계산하였다. 이는 두개골, 척주, 대퇴골, 경골 및 관절된 족부 요소(거골 및 종골)의 측정치를 합산하는 과정을 포함한다.
• 데이터 수집: 5개의 중수골(M1–M5) 각각에 대해 5가지 골측정 변수를 기록하였다: 최대 길이(ML), 기저 폭(BW), 기저 높이(BH), 머리 폭(HW), 그리고 척도 직경(MD). 측정은 버니어 캘리퍼스 또는 미니 골측정 보드를 사용하여 1mm 단위까지 수행되었다.
• 통계 분석: 관찰자 내 신뢰도는 측정 기술 오차(TEM)와 상대적 TEM(rTEM)을 사용하여 평가되었다. 기술 통계량을 산출하였으며, 정규성을 검증하였다. 성적 이형성을 테스트하기 위해 일원 분산 분석(one-way ANOVA)을 수행하였다. 신장 추정 방정식을 생성하기 위해 단변량 및 단계적 전진 다변량 회귀 분석을 수행하였으며, 상관 계수($r$)와 추정 표준 오차(SEE)를 평가하였다.

주요 결과

• 신뢰도: 측정 오차는 국제적 허용 범위 내에 있었으며, rTEM 값은 0.11%에서 4.82% 사이였다.
• 성적 이형성: 세 번째(BH-M3) 및 네 번째(BH-M4) 중수골의 기저 높이를 제외한 모든 중수골 측정치와 TSH에서 남성이 여성보다 유의미하게 큰 평균값을 나타냈다.
• 상관관계: 모든 중수골 변수는 TSH와 양의 상관관계를 보였다. 그러나 상관관계의 강도는 성별에 따라 달랐다:
  • 여성: 상관관계는 중간($r = 0.34$)에서 중간-높음($r = 0.59$) 사이였다. 두 번째 중수골의 최대 길이(ML-M2)가 가장 높은 상관관계($r = 0.60$)를 보였다.
  • 남성: 상관관계는 약함에서 중간($r = 0.23$ ~ $0.39$) 사이로 더 낮았다. 세 번째 중수골의 머리 폭(HW-M3)이 가장 높은 상관관계($r = 0.40$)를 보였다.
• 회귀 모델:
  • 단변량 모델: 여성 모델은 남성 모델(SEE 6.2–6.6 cm)에 비해 낮은 SEE 값(5.2–6.1 cm)을 나타냈다.
  • 다변량 모델: 여러 중수골 차원을 결로하면 예측 정확도가 향상되었다. 여성 다변량 모델은 5.0에서 5.3 cm 사이의 SEE 값을 달성한 반면, 남성 모델은 6.1에서 6.5 cm 사이였다.
  • 성별 특이적 패턴: 여성의 경우, 최대 길이에 기반한 방정식이 가장 정확했다. 남성의 경우, 견고성과 관련된 차원(머리 폭 및 척도 직경)이 더 우수한 예측 인자였다.

핵심 기여
본 연구는 백인 남아프리카 인구의 중수골 측정을 통한 신장 추정을 위한 최초의 인구 특이적 회귀 방정식을 제공한다. 연구는 중수골이 장골만큼 신장과 강하게 상관되지는 않지만, 장골을 사용할 수 없을 때 유효한 대안이 될 수 있음을 입증한다. 또한, 성별을 통합할 경우 정확도가 떨어지므로 성별에 따른 별도의 방정식을 개발해야 함을 강조하며, 이 인구 집단에서 여성 모델이 남성 모델보다 높은 예측 정확도를 보인다는 점을 명시한다.

의의 및 주장
저자들은 중수골 측정이 백인 남아프리카 인구에 대해 "합리적으로 정확한" 신장 추정을 제공한다고 주장하며, 추정 표준 오차가 유사한 인구 집단의 다른 골격 요소 연구에서 보고된 것과 비교할 만한 수준이라고 밝히고 있다. 본 논문은 이 방정식들을 기존 법의학 표준에 대한 "유용한 추가 요소"로 위치시키며, 특히 파편화된 유해와 관련된 사례에 유용하다고 본다.

연구는 특히 남성에서 관찰된 상관 계수($r = 0.23–0.39$)가 다른 인구 집단(예: 흑인 남아프리카인, 미국인, 영국인 표본)에서 보고된 것보다 낮다는 점을 겸허히 인정한다. 저자들은 이를 인구 특이적인 골격 비율의 차이 또는 환경적 요인 때문으로 돌린다. 이러한 낮은 상관관계에도 불구하고, 저자들은 이 방정식들이 잠재적 일치 대상의 범위를 좁히는 데 가치가 있어, 더 많은 정보를 제공하는 골격 요소가 부재할 때 생물학적 프로필 재구성 과정을 강화할 수 있다고 결론짓는다.