Fracture Printing Interface, un nuovo database per fratture craniche infantili

Source: Keck Medicine of USC

Le fratture craniche possono essere il risultato di un incidente o di una violenza fisica, con o senza l'uso di armi. Quando si parla di fratture craniche pediatriche, la questione si fa più spinosa in quanto spesso risulta difficile distinguere tra traumi causati da violenze e altri causati da semplici incidenti. Le morti pediatriche caratterizzate da frattura cranica sono casi difficili da affrontare sia per antropologi che da patologi, perché vi sono poche ricerche incentrate sull'interpretazione specifica delle fratture. Allo stato attuale della ricerca, delle fratture craniche multiple vengono automaticamente interpretate come risultato di più punti di impatto alla testa, per cui spesso il fattore a cui vengono attribuite è la violenza sul minore.   
Tuttavia, i risultati di una nuova ricerca proverebbero che la teoria per cui si associa automaticamente la presenza di più fratture a più punti di impatto non è sempre vera. 
Roger Haut, Professore di Biomeccanica, e Todd Fenton, Professore di Antropologia Forense e Bioarcheologia, entrambi alla Michigan State University, hanno scoperto che un singolo colpo alla testa potrebbe sì causare una frattura, ma potrebbe anche portare a diverse fratture, non connesse tra loro. Ciò significa che non tutte le fratture craniche partono necessariamente dal punto d'impatto, ma che alcune potrebbero avere inizio in una zona remota del cranio per poi avvicinarsi al punto di impatto. 

Le scoperte della ricerca, finanziata dal National Institute of Justice, Dipartimento di Giustizia degli Stati Uniti, sono state di recente presentate al meeting annuale dell'American Academy of Forensic Sciences, quest'anno tenutosi  a Seattle.
Per la sperimentazione, sono stati utilizzati crani di maiali molto giovani (già morti), in quanto essi hanno proprietà meccaniche molto simili a quelle del cranio di un bambino, cioè si piegano, si crepano, e si rompono in modi simili. 
Con i crani suini è stato dunque creato un set di dati (n= 354), attraverso esperimenti controllati di impatto biomeccanico. In esperimenti controllati di laboratorio, i crani suini sono stati lasciati cadere su una superficie rigida di alluminio, creando diversi punti di impatto (una volta lasciati battere sul parietale, un'altra sull'occipitale, ecc.). Le lesioni craniche sono state mappate e classificate in due gruppi: energia di impatto bassa ed energia di impatto alta. I dati sono stati analizzati per categorie d'età: soggetti giovani (1-9 giorni), soggetti più vecchi (10-18 giorni), e poi entrambi i gruppi combinati. 
Usando la convalida incrociata, con degli alberi di decisione (per intenderci, ecco un esempio di albero di decisione http://dadf.altervista.org/blog/wp-content/uploads/2014/03/Immagine3.png) sono stati analizzati 51 caratteri estratti automaticamente e in modo progressivo, per classificare i modelli delle fratture per livello di energia di impatto. Tra i caratteri considerati, vi sono lunghezza della frattura, numero di fratture per osso, numero dei punti di apertura delle fratture, e lunghezza delle fratture diastasiche (allargamento delle suture, frattura tipica dei crani infantili, i quali non hanno ancora le ossa craniche fuse). 
Per gli individui giovani (n=41) la classificazione degli schemi di frattura si è rivelata corretta all'82%, mentre per gli individui più vecchi (n=41) la classificazione è stata corretta al 95%; di conseguenza, il set dei dati combinati è stato classificato correttamente all'87%. 
I dati sono stati integrati in un'interfaccia dove le caratteristiche dei modelli di frattura vengono automaticamente estratte e usate per prevedere una o diverse delle seguenti variabili: livello di energia d'impatto, superficie di contatto, e condizioni di vincolo della testa (elementi che ne limitano il moto). Questi algoritmi di estrazione automatica sono stati poi applicati ai dati riguardanti le fratture craniche umane (n=106), raccolti da vari laboratori di investigazione; nell'interfaccia sono inoltre stati caricati degli schemi di frattura cranica pediatrica disegnati a mano, facenti parte di reali autopsie effettuate su bambini. 
Il risultato finale, nonché scopo della ricerca, è un database, il Fracture Printing Interface, che permetterà agli antropologi forensi e agli investigatori di caricare differenti modelli di frattura provenienti da casi diversi di violenze, e di aiutare gli esperti forensi a determinare quale specifica lesione ha più probabilmente causato una determinata frattura. In sostanza, è un sistema molto accurato di classificazione automatica dei vari modelli di frattura cranica infantili, sulla base del livello energetico dell'impatto, della superficie di contatto, e delle condizioni di vincolo.
L'interfaccia, sempre aperta per eventuali modifiche e aggiornamenti, fornisce agli esperti forensi uno strumento che permette di caricare digitalmente uno schema di frattura cranica pediatrica e analizzare statisticamente lo schema per calcolare la violenza dell'impatto (utile per capire se si sia trattato di una caduta o di un'offesa fisica volontaria), il materiale su/con cui è avvenuto l'impatto, ed eventuali condizioni fisiche che possano aver influenzato il numero o l'ampiezza delle fratture.