New insights on hip bone sexual dimorphism in adolescents and adults using deformation-based geometric morphometrics

Morphological variation of the human pelvis, and particularly the hip bone, mainly results from both female-specific selective pressure related to the give birth of large-headed newborns, and constraints in both sexes for efficient bipedal locomotion, abdominal stability, and adaptation to climate. Hip bone morphology has thus been extensively investigated using several approaches, although the nuances of inter-individual and sex-related variation are still underappreciated, and the effect of sex on ontogenetic patterns is debated. Here, we employ a landmark-free, deformation-based morphometric approach to explore variation in modern human hip bone shape and size from middle adolescence to adulthood. Virtual surface models of the hip bone were obtained from 147 modern human individuals (70 females and 77 males) including adolescents, and young and mature adults. The 3D meshes were registered by rotation, translation, and uniform scaling prior to analysis in Deformetrica. The orientation and amplitude of deviations of individual specimens relative to a global mean were assessed using Principal Component Analysis, while colour maps and vectors were employed for visualisation purposes. Deformation-based morphometrics is a time-efficient and objective method free of observer-dependent biases that allows accurate shape characterisation of general and more subtle morphological variation. Here, we captured nuanced hip bone morphology revealing ontogenetic trends and sex-based variation in arcuate line curvature, greater sciatic notch shape, pubic body and rami length, acetabular expansion, and height-to-width proportions of the ilium. The observed ontogenetic trends showed a higher degree of bone modelling of the lesser pelvis of adolescent females, while male variation was mainly confined to the greater pelvis

Estimation de l’âge des individus immatures en anthropologie biologique : Analyse critique de méthodes existantes et application de deux approches méthodologiques standardisées

Age is one of the parameters of the biological profile of a juvenile individual that can be estimated from bones or teeth with sufficient reliability and precision. Many juvenile age estimation methods currently available to anthropologists do not follow scientifically nor biologically valid methodological criteria. This work starts with the critical analysis of a corpus of 256 juvenile age estimation methods used in physical anthropology. This analysis qualified and quantified the biases and limitations of method construction and application. It also presents an objective and practical classification of methods that highlights methods respecting valid sampling and methodological protocols and statistical criteria. The conclusions of this first study enabled the elaboration of a valid and standardised methodological protocol to construct a new standardised juvenile age estimation method. The surfaces of the iliac bone, fifth lumbar vertebra and the clavicle were virtually reconstructed from CT scans of individuals from Marseilles using the AVIZO® software. Biometric growth variables and non-biometric maturation indicators were taken on the three bone types. Several non-parametric Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS) models were calculated to model the relationship between age and the variables using the R® software. The best age prediction models were obtained with the variables taken on the ilium, left and right vertebral heights and maximal clavicular length. These models were validated on three test samples from Marseilles, Toulouse and the Luis Lopes referenced osteological collection and gave comparable or better results than other referenced juvenile age estimation methods. Posterior probabilities of age were calculated using the maturation stages of four iliac bone epiphyses. Results were reliable, but precision was too low for validation. Our new juvenile age estimation method can be used as an abacus or as regression equations to predict individual age with 95% reliability and at least 90% accuracy. It is standardised, statistically valid, integrates changes in normal growth variability and is applicable in both a forensic or bioarchaeological context.L’âge est l’un des paramètres du profil biologique que l’on puisse estimer de manière suffisamment fiable et précise pour caractériser un individu immature à partir de ses restes osseux. Les nombreuses méthodes utilisées respectent de manière inégale des critères méthodologiques scientifiquement et biologiquement valides. Elles demeurent donc relativement critiquables. Ce travail présente une analyse critique d’un corpus de 256 méthodes d’estimation de l’âge des immatures utilisées en anthropologie biologique. Cette première analyse a permis de qualifier et quantifier les biais et les limites de construction et d’application des méthodes et propose une classification objective des méthodes utilisable en pratique, mettant en évidence celles qui respectent des critères statistiques et méthodologiques valides. Les conclusions tirées de cette analyse critique ont servi à élaborer le protocole méthodologique d’une nouvelle méthode standardisée d’estimation de l’âge osseux d’individus immatures. Les surfaces osseuses de l’os iliaque, de la cinquième vertèbre lombaire et de la clavicule ont été virtuellement reconstruites à partir de coupes tomodensitométriques grâce au logiciel AVIZO®. Des variables de croissance biométriques et des variables maturationelles non-biométriques ont été obtenues sur ces trois os. Un ensemble d’équations de régression non-paramétriques de type Multi Adaptive Regression Splines (MARS) modélisant la relation des variables biométriques avec l’âge a été calculé à partir d’échantillons d’apprentissage grâce au logiciel statistique R®. Les meilleures prédictions de l’âge ont été obtenues avec les variables biométriques iliaques, la longueur maximale de la clavicule et les hauteurs latérales de la cinquième vertèbre lombaire. Trois échantillons de validation provenant de Marseille, Toulouse et de la collection ostéologique de référence d’immatures de Lisbonne ont montré qu’il n’existait pas de différence significative entre les âges réels et estimés par les modèles de régression. Ces modèles donnaient des résultats meilleurs ou comparables à d’autres méthodes « classiques » d’estimation de l’âge. Des probabilités d’âge en fonction des indicateurs non-biométriques de maturation ont été calculées. Les résultats étaient suffisamment fiables, mais la précision était trop faible pour être valide. Notre nouvelle méthode d’estimation de l’âge des immatures respecte les standards méthodologiques identifiés lors de l’analyse critique et se présente sous la forme d’un abaque et d’équations de régressions relativement simples d’application. Elle est statistiquement valide et utilisable en contexte médico-légal et archéoanthropologique

The effects of epiphyseal fusion asymmetry on juvenile age estimation

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The effects of epiphyseal fusion asymmetry on juvenile age estimation

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The effects of epiphyseal fusion asymmetry on juvenile age estimation

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Une analyse critique des méthodes d'estimation de l'âge des individus immatures en anthropologie médico-légale

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Evaluation de plusieurs méthodes d'estimation de l'âge au décès des immatures et comparaison des profils de mortalité : exemple des sites archéologiques de Rousset et Fos-sur-Mer (France)

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Evaluation de plusieurs méthodes d'estimation de l'âge au décès des immatures et comparaison des profils de mortalité : exemple des sites archéologiques de Rousset et Fos-sur-Mer (France)

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