Forensische Altersbestimmung mittels MRT des Sprunggelenks – Anwendung zweier Klassifikationen zur Beurteilung der Verknöcherung

Schlüsselwörter

Forensische Altersbestimmung - MRT - Knochenalter - Ossifikationsstadien

Einleitung

Neben der klinischen Anwendung bei endokrinologischen und pädiatrischen Fragestellungen kommt der Skelettaltersbestimmung eine große Bedeutung im Rahmen der forensischen Altersdiagnostik zu [1]. Für zahlreiche juristische Entscheidungen ist die Über- oder Unterschreitung gesetzlich definierter Altersgrenzen entscheidend. Zu diesen Altersgrenzen zählen das 14., 18. und 21. Lebensjahr. Eine Person unter 14 Jahren gilt in Deutschland als Kind und ist nicht strafmündig. Im Alter von 14 bis 17 Jahren gilt das Jugendstrafrecht. Ist eine Person zwischen 18 und 21 Jahre alt, so wird individuell entschieden, ob Jugend- oder Erwachsenenstrafrecht zur Anwendung kommt. Überschreitet eine Person das 21. Lebensjahr, wird sie nach Erwachsenenstrafrecht beurteilt. Mit der Vollendung des 18. Lebensjahres ist zudem die Volljährigkeit erreicht, die mit rechtlichen und gesellschaftlichen Verantwortlichkeiten einhergeht [2]. Bei fehlenden gültigen Ausweispapieren und zweifelhaften Altersangaben können Behörden und Gerichte Gutachten zur forensischen Altersdiagnostik anfordern [3] [4]. Soweit erfasst, ist eine Zunahme solcher Gutachten zu verzeichnen [4]. Anlässlich der steigenden Nachfrage forensischer Altersbestimmungen und der damit einhergehenden Diskussion um das korrekte Vorgehen wurde 2001 von der Deutschen Gesellschaft für Rechtsmedizin (DGRM) die Arbeitsgemeinschaft für Forensische Altersdiagnostik (AGFAD) gegründet [5] [6] [7]. Diese empfiehlt ein standardisiertes Vorgehen zur forensischen Altersdiagnostik. Die Empfehlung beinhaltet zunächst eine Anamnese und die körperliche Untersuchung. Als bildgebende Verfahren kommen eine Röntgenaufnahme der linken Hand und ein Röntgenbild der Zähne zum Einsatz [8] [9] [10]. Sollte die Skelettreife der Hand bereits abgeschlossen sein, wird die ergänzende Untersuchung der medialen Claviculaepiphyse mittels Computertomografie (CT) empfohlen [11]. Mit diesem Ansatz soll eine hohe Genauigkeit der Altersschätzung erreicht werden.

Mit dem bei der forensischen Altersbestimmung häufig verwendeten Mindestalterkonzept soll sichergestellt werden, dass die Altersschätzung aufgrund möglicher statistischer Abweichungen zugunsten der zu untersuchenden Person ausfällt. Das minimale Alter ist das jüngste Alter einer Person in der Referenzpopulation einer Studie, welche die ermittelten Merkmalsausprägungen hatte. Damit wird sichergestellt, dass das forensische Alter der Person nicht überschätzt wird, sondern unter dem tatsächlichen Alter liegt [4]. In diesem Zusammenhang ist allerdings kritisch zu konstatieren, dass die Aussagekraft der aktuell angewandten Altersbestimmung im Zweifelsfall mit der Größe und Qualität der Referenzpopulation korreliert. Insbesondere bei unbegleiteten minderjährigen Flüchtlingen gibt es aktuell keine oder nur sehr unzureichende Vergleichsdaten.

Der Einsatz von bildgebenden Verfahren (Röntgen und CT) zur forensischen Altersdiagnostik wird aufgrund der damit einhergehenden Strahlenbelastung ohne medizinische Indikation kontrovers diskutiert [12]. Wünschenswert sind deshalb bildgebende Verfahren ohne den Einsatz von Röntgenstrahlen. Neben der ultraschallgestützten Diagnostik wurde in mehreren Studien bereits die Magnetresonanztomografie (MRT) als mögliche Alternative zu den konventionellen Röntgenbildern untersucht und als vielversprechende Methode beschrieben [13] [14] [15]. Neben der MRT der Hand wurde auch die MRT des Kniegelenks als mögliches Instrument zur forensischen Altersbestimmung vorgeschlagen. Es existieren nur wenige Studien zur forensischen Altersdiagnostik, für die MRT-Datensätze des Sprunggelenks verwendet werden [16] [17] [18] [19] [20], wobei juristisch relevante Altersgrenzen nur teilweise bestimmt werden konnten. Die Klassifikation von Vieth et al. wurde ebenso wie die Klassifikation von Ottow et al anhand einer Kohorte von 694 MRT-Aufnahmen des Kniegelenks entwickelt [21] [22]. Ottow et al. konnten anhand dieser Kohorte das 14. und 16. Lebensjahr bei beiden Geschlechtern bestimmen, wohingegen mit der Klassifikation nach Vieth et al. die Vollendung des 18. Lebensjahres bestimmt werden konnte. Im Gegensatz zum Kniegelenk ist das obere Sprunggelenk [23] als distales Gelenk einer Untersuchung leicht zugänglich, ohne dass ein Patient vollständig in das MRT-Gerät verbracht werden muss und bietet damit Vorteile im Vergleich zu weiter proximal gelegenen Gelenken. Auch die Verwendung portabler MR-Scanner – wie in der Studie von Terada et al. für die Knochenalterbestimmung an der Hand verwendet – wäre denkbar [24] [25].

Das Ziel der vorliegenden Studie war es zu prüfen, ob die Klassifikationssysteme zur Forensischen Altersdiagnostik von Ottow et al. und Vieth et al. auf MRT-Aufnahmen des Sprunggelenks übertragen werden können. Im Fokus stand die Bestimmung juristisch relevanter Altersgrenzen, wie die Vollendung des 14. und 18. Lebensjahres, die mit diesen beiden Klassifikationen adressiert werden konnten. Zusätzlich sollte auch die Möglichkeit der Bestimmung des 21. Lebensjahres als weitere wichtige Altersgrenze untersucht werden.

Material und Methoden

Die Zustimmung der lokalen Ethikkommission zur Durchführung der Studie lag vor (Nr. 175/20).

Patienten

Grundlage der Studie bildete die retrospektive Betrachtung der MRT-Untersuchungen des Sprunggelenks im Alter von 10 bis 28 Jahren, die zwischen Oktober 2011 und März 2020 angefertigt wurden.

Die primäre Indikation und Fragestellung der MRT-Untersuchungen wurden in 10 verschiedene Kategorien unterteilt. Diese sind in [Tab. 1] dargestellt. Sobald eine Pathologie die Beurteilung der Epiphysenfugen beeinträchtigte, wurde die Untersuchung ausgeschlossen. Weitere Ausschlusskriterien waren Implantate im Bereich der Epiphysenfuge sowie unvollständige Untersuchungen, mangelnde Bildqualität oder abweichende MRT-Sequenzen, die nicht mit denen von Ottow et al. bzw. Vieth et al. vergleichbar waren. Voraussetzung war eine Zustimmung der Patienten bzw. der Erziehungsberechtigten für eine nachträgliche pseudonymisierte Auswertung.

Tab. 1 Indikation und Fragestellung für die MRT-Untersuchungen.

	Häufigkeit	Prozent
Distorsion/Trauma	209	62,8
Osteomyelitis	38	11,4
Osteochondrosis dissecans	41	12,3
Gutartige Knochentumore	19	5,7
Torsionswinkel	7	2,1
Arthritis	7	2,1
Achillodynie	5	1,5
Bösartige Knochentumore	3	,9
Tendinopathie	3	,9
Studie	1	,3
Gesamt	333	100,0

Die MRT-Untersuchungen wurden an einem 1,5 Tesla Scanner (Magnetom Avanto, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany) oder einem 3 Tesla Scanner (Magnetom Skyra, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany) durchgeführt. Das Bildmaterial wurde zur Auswertung im klinikeigenen Picture-Archieving and Communicaton System (PACS, IMPAX EE R20 XVIII SU1 AGFA, Healthcare N.V.; Mortsel, Belgien) archiviert.

Die Untersuchungen wurden unabhängig voneinander anhand der Klassifikationssysteme zur forensischen Altersbestimmung von Ottow et al. und Vieth et al. ausgewertet. Für die Klassifikation nach Ottow et al. wurden T1-gewichtete Turbo-Spin-Echo-Sequenzen (TSE) verwendet. Für die Auswertung anhand der Klassifikation nach Vieth et al. wurde neben der T1 TSE auch T2-gewichtete Sequenzen mit Fettunterdrückung in Form einer T2 Turbo Inversion Recovery Magnitude (TIRM) analysiert. Die Sequenzparameter zur Akquisition der MRT-Bilder sind in [Tab. 2] dargestellt.

Tab. 2 Sequenzparameter zur Akquisition der MRT-Bilder. TSE: Turbo Spin Echo, TIRM: Turbo Inversion Recovery Magnitude.

	T1 TSE	T2 TIRM
Matrix	484 × 235	384 × 2016
Voxelgröße	0,4 × 0,4 × 3,0mm	0,3 × 0,3 × 3,0mm
Field of view (FOV)	180mm	200mm
Schichtorientierung	coronar	coronar
Schichtdicke	3mm	3mm
Repetitionszeit (TR)	514ms	5320ms
Echozeit (TE)	10ms	42ms
Flipwinkel	163°	180°
Inversionszeit		202ms
Aquisitionszeit	2:08min	1:58min

Klassifikationen

Ottow et al. nutzten eine Klassifikation, die aus 5 Hauptstadien mit jeweils 3 Substadien in den Stadien 2 und 3 besteht [26] [27]. Anhand von T1-gewichteten Bildern wird die Ossifikation der Epiphysenfuge und die gegebenenfalls noch abgrenzbare Epiphysennarbe beurteilt. Die Beschreibung der verschiedenen Ossifikationststadien dieser Klassifikation zeigt [Tab. 3]. [Abb. 1] zeigt Bildbeispiele aus der vorliegenden Studie zur Beurteilung der Ossifikation der Epiphysenfugen am oberen Sprunggelenk nach der Klassifikation von Ottow et al. Aufgrund der Altersspanne der eingeschlossenen Patienten beginnt die Einteilung in Stadium 2c.

Tab. 3 Ossifikationsstadien nach der Klassifikation von Schmeling et al. und ergänzende Substadien nach Kellinghaus et al.

Stadium	Beschreibung
I	Die Epiphyse ist noch nicht verknöchert.
II	Die Epiphyse ist teilweise verknöchert. Die Epiphysenfuge ist nicht verknöchert.
IIa	Die Längsabmessung des verknöcherten Anteils der Epiphyse beträgt ein Drittel oder weniger im Vergleich zur Breite des metaphysären Endes.
IIb	Die Längsabmessung des verknöcherten Anteils der Epiphyse beträgt mehr als ein Drittel bis maximal zwei Drittel im Vergleich zur Breite des metaphysären Endes.
IIc	Die Längsabmessung des verknöcherten Anteils der Epiphyse beträgt mehr als zwei Drittel im Vergleich zur Breite des metaphysären Endes.
III	Die Epiphyse ist verknöchert. Die Epiphysenfuge ist teilweise verknöchert.
IIIa	Die Verknöcherung der Epiphysenfuge beträgt ein Drittel oder weniger der initialen Länge.
IIIb	Die Verknöcherung der Epiphysenfuge beträgt mehr als ein Drittel bis maximal zwei Drittel der initialen Länge.
IIIc	Die Verknöcherung der Epiphysenfuge beträgt mehr als zwei Drittel der initialen Länge.
IV	Die Epiphysenfuge ist vollständig verknöchert. Eine Fugennarbe ist sichtbar.
V	Die Epiphysenfuge ist vollständig verknöchert. Eine Fugennarbe ist nicht mehr sichtbar.

Abb. 1 Ottow et al. Stadien. T1 Turbo Spin Echo-Sequenzen (TSE) aus der vorliegenden Studie. Stadium 2c: 12 Jahre weiblich, Stadium 3a: 14 Jahre weiblich, Stadium 3b: 15 Jahre weiblich, Stadium 3c: 15 Jahre männlich, Stadium 4: 19 Jahre männlich, Stadium 5: 25 Jahre weiblich.

Vieth et al. verwendeten ein Klassifikationssystem mit sechs Stadien, welches T1-gewichtete Bilder und zusätzlich fettsaturierte T2-gewichtete Bilder analysiert [22]. Nach den folgenden Beurteilungskriterien erfolgte die Zuteilung. Stadium 2: Durchgehende bandförmige Darstellung der Epiphysenfuge. Stadium 3: Diskontinuierliche bandförmige Morphologie der Epiphysenfuge. Stadium 4: Diskontinuierliche linienförmige Fugennarbe. Stadium 5: Fugennarbe als kontinuierliche Linie mit zusätzlich hyperintensem Signal in der T2. Stadium 6: Ebenfalls linienförmige Fugennarbe in der T1 mit jedoch fehlendem Signal in der T2. Stadium 5 und 6 können also nur mittels der T2-Sequenz voneinander unterschieden werden. [Abb. 2] zeigt Beispiele aus der vorliegenden Studie zur Beurteilung der Ossifikation der Epiphysenfugen am oberen Sprunggelenk anhand der Klassifikation von Vieth et al..

Abb. 2 Vieth et al. Stadien. T1 Turbo Spin Echo-Sequenzen (TSE) aus der vorliegenden Studie. Stadium 2: 12 Jahre weiblich, Stadium 3: 14 Jahre weiblich, Stadium 4: 15 Jahre männlich, Stadium 5: 19 Jahre männlich und Stadium 6: 25 Jahre weiblich, letztere mit zusätzlicher fettsaturierter T2 Turbo-Inversion Recovery Magnitude (TIRM)-Sequenz.

Vor der Auswertung durchliefen 3 Untersucher (A, B und C) zunächst ein Training für die beiden Klassifikationssysteme anhand von 50 MRT-Untersuchungen des Kniegelenks. Untersucher A und B hatten jeweils 1 Jahr Erfahrung und Untersucher C 10 Jahre Erfahrung in muskuloskelettaler Radiologie. Am Ende der Trainingsphase wurden die Ergebnisse im Konsens besprochen.

Die MR-Datensätze des Studienkollektivs wurden unabhängig nach den zwei Klassifikationen von Untersucher A analysiert. Die beiden Klassifikationssysteme wurden getrennt auf die distale Tibia und Fibula angewendet. Die Auswertung erfolgte nach Pseudonymisierung und Verblindung hinsichtlich des chronologischen Alters. Zur Bestimmung der Interobserver-Reliabilität wurden 74 Patienten (22% des Gesamtkollektivs) mit gleichmäßiger Altersverteilung über das gesamte Studienkollektiv nach beiden Klassifikationssystemen von allen drei Untersuchern (A, B und C) beurteilt. Zur Beurteilung der Intraobserver-Reliabilität wurden die 74 MRT-Datensätze von Untersucher A nach drei Monaten erneut ausgewertet.

Statistik

Die statistische Analyse erfolgte mit der Statistik-Software IBM SPSS Statistics 27. Minimum, Maximum, Mittelwert ± Standardabweichung und Median mit unteren und oberen Quartilen wurden definiert. Die Ossifikationsstadien wurden in Relation zum Alter der Patienten in Boxplot-Diagrammen dargestellt. Geschlechtsspezifische Unterschiede wurden durch den Mann-Whitney-U-Test analysiert. Die Interobserver- und Intraobserver-Reliabilitäten wurden mit Cohen’s Kappa berechnet und das Bewertungssystem von Altmann wurde verwendet, um die Kappa-Werte zu interpretieren.

Ergebnisse

Von den initial 447 MRT-Untersuchungen verblieben nach der Anwendung der beschriebenen Kriterien insgesamt 333 Datenätze (160 weiblich, 173 männlich). Für die Auswertung nach Vieth et al. wurden aufgrund von fehlenden passenden fettgesättigten T2-gewichteten Aufnahmen nur 324 Patienten eingeschlossen ([Abb. 3]). Die Patienten wurden nach dem jeweiligen chronologischen Alter in vier Altersgruppen eingeteilt (<14 Jahre; 14–17 Jahre; 18–20 Jahre; >21 Jahre). [Tab. 4] zeigt die Häufigkeit der Altersklassen für die 333 Patienten bei beiden Geschlechtern. Insgesamt wurden 167 MRT-Untersuchungen des linken Sprunggelenks und 166 Untersuchungen des rechten Sprunggelenks ausgewertet.

Tab. 4 Häufigkeit der Altersklassen bei den männlichen und den weiblichen Patienten.

Männlich				Weiblich
Alter	Häufigkeit	Prozent	Kumulierte Prozente	Alter	Häufigkeit	Prozent	Kumulierte Prozente
<14	37	21,4	21,4	<14	37	23,1	23,1
14–17	40	23,1	44,5	14–17	56	35,0	58,1
18–20	20	11,6	56,1	18–20	12	7,5	65,6
>/=21	76	43,9	100,0	>/=21	55	34,4	100,0
Gesamt	173	100,0		Gesamt	160	100,0

Abb. 3 Flussdiagramm zur Ermittlung des Patientenkollektivs.

Auswertung nach Ottow et al.

Altersgrenze 14. Lebensjahr

Bei der Auswertung der Tibiaepiphyse nach der Klassifikation von Ottow et al. waren die Patienten, die in Stadium 2c eingeteilt wurden, jünger als 14 Jahre. Alle Patienten, bei der Auswertung der Tibiaepiphyse und der Fibulaepiphyse, die in Stadium 3b oder höher eingeteilt wurden, waren älter als 14 Jahre ([Abb. 4]). Bei der Auswertung der Fibulaepiphyse waren zum Vergleich mit der Tibiaepiphyse nicht alle Patienten in Stadium 2c unter 14 Jahre alt. Die restlichen Über- oder Unterschreitungen der relevanten Altersgrenzen waren ansonsten bei der Auswertung der Fibula sehr ähnlich ([Abb. 4]). Die Spezifität für die Altersgrenze von 14 Jahren lag ab dem Stadium 3b für beide Epiphysenfugen bei 100%.

Abb. 4 Boxplot: Ossifikationsstadien der distalen Tibia und Fibula in Relation zum Alter der männlichen Patienten nach der Klassifikation von Ottow et al.

Auch bei den Patientinnen, die in Stadium 2c eingeteilt wurden, waren alle jünger als 14 Jahre ([Abb. 5]). Auch bei der Auswertung der weiblichen Fibulaepiphyse waren im Vergleich zur Tibiaepiphyse nicht alle Patientinnen in Stadium 2c jünger als 14 Jahre. Nach der Anwendung des Mindestalterkonzeptes konnte bei beiden Epiphysenfugen die Vollendung des 14. Lebensjahres nicht bestimmt werden. ([Abb. 5]). Die Spezifität für das Erreichen des 14. Lebensjahres ab Stadium 4 oder höher lag an der Fibulaepiphyse bei 98,18% und an der Tibiaepiphyse bei 94,59%.

Abb. 5 Boxplot: Ossifikationsstadien der distalen Tibia und Fibula in Relation zum Alter der weiblichen Patienten nach der Klassifikation von Ottow et al.

Altersgrenze 18. Lebensjahr

Die Patienten, die an der Tibiaepiphyse in Stadium 2c und 3a eingeteilt wurden, waren jünger als 18 Jahre ([Abb. 4]). Bis auf einen Ausreißer waren auch alle Patienten in Stadium 3b unter 18 Jahre. Die Patientinnen, welche in Stadium 2c bis 3b eingeteilt wurden, waren alle unter 18 Jahre alt. In Stadium 5 waren alle Patientinnen – bis auf eine Ausnahme – älter als 18 Jahre ([Abb. 5]). Sowohl bei den männlichen, als auch bei den weiblichen Patienten konnte unter Anwendung des Mindestalterkonzeptes bei beiden Epiphysenfugen die Volljährigkeit nicht bestimmt werden. Bei der Auswertung der Fibulaepiphyse ergaben sich hinsichtlich der Über- und Unterschreitung des 18. Lebensjahres bei beiden Geschlechtern keine wesentlichen Unterschiede. Die Spezifität bei den männlichen Patienten lag ab Stadium 5 an der Tibiaepiphyse bei 98,70% und an der Fibulaepiphyse bei 97,70%. Bei den weiblichen Patienten lag die Spezifität an der Tibiaepiphyse bei 98,92% und an der Fibulaepiphyse bei 94,62%.

Altersgrenze 21. Lebensjahr

An der Tibiaepiphyse waren bis auf einen Ausreißer in Stadium 3b alle Patienten, die in Stadium 2c bis 3c eingeteilt wurden unter 21 Jahre alt ([Abb. 4]). Bei den Patientinnen waren bis auf einen Ausreißer in Stadium 3c ebenfalls alle, die in Stadium 2c bis 3c eingeteilt wurden, unter 21 Jahre alt ([Abb. 5]). Bei der Auswertung der Fibulaepiphyse ergaben sich hinsichtlich der Über- und Unterschreitung des 21. Lebensjahres bei beiden Geschlechtern keine wesentlichen Unterschiede. Die Spezifität für das 21. Lebensjahr war: männlich: Tibiaepiphyse 96,90% und Fibulaepiphyse 89,69%; weiblich: Tibiaepiphyse 99,05% und Fibulaepiphyse 89,52%.

Die Häufigkeiten der jeweiligen Ossifikationsstadien für die Tibia und Fibula sowie minimales und maximales chronologisches Alter pro Stadium sind für die beiden Geschlechter in [Tab. 5] und [Tab. 6] dargestellt. Ergänzende Tabellen (Tab. A1 und A2) zeigen für Tibia und Fibula die Häufigkeit der Ossifikationsstadien in den Altersklassen.

Tab. 5 Deskriptive Statistik der Ossifikationsstadien der Tibia und Fibula nach Ottow et al., männlich.

Tibia und Fibula Stadium/Alter (in Jahren) männlich
		Anzahl	Minimum	Maximum	Median			Anzahl	Minimum	Maximum	Median
Tibia Stadium	2c	23	10,38	13,61	11,76	Fibula Stadium	2c	28	10,61	14,58	12,17
	3a	27	12,12	16,74	13,83		3a	25	10,38	16,97	14,14
	3b	8	14,94	23,94	15,96		3b	4	14,94	17,18	15,83
	3c	11	14,53	18,60	16,38		3c	14	14,53	23,94	16,89
	4	89	14,88	28,93	23,33		4	42	14,88	28,44	22,22
	5	15	17,52	28,73	24,53		5	60	16,25	28,93	24,73

Tab. 6 Deskriptive Statistik der Ossifikationsstadien der Tibia und Fibula nach Ottow et al., weiblich.

Tibia und Fibula Stadium/Alter (in Jahren) weiblich
		Anzahl	Minimum	Maximum	Median			Anzahl	Minimum	Maximum	Median
Tibia Stadium	2c	12	10,19	12,69	11,73	Fibula Stadium	2c	21	10,19	14,16	12,03
	3a	18	10,58	14,89	13,09		3a	14	12,16	16,02	14,10
	3b	8	12,27	16,02	14,19		3b	11	12,27	15,77	13,23
	3c	21	12,73	22,09	14,62		3c	21	13,04	18,36	15,39
	4	83	13,65	28,73	18,93		4	46	14,44	28,57	18,15
	5	18	17,41	28,92	25,88		5	47	13,74	28,92	24,11

Mittels Mann-Whitney-U-Test ergaben sich für die jeweiligen Stadien beim Vergleich zwischen den Geschlechtern teilweise signifikante Unterschiede. Bei der Tibia gab es in den Stadien 3a bis 4 signifikante Unterschiede (3a: p=0,037; 3b: p=0,007; 3c: p=0,006; 4: p=<0,001), bei der Fibula in den Stadien 3b bis 4 (3b: p=0,01; 3c: p=0,034; 4: p=0,023). Insgesamt lassen sich die Unterschiede so zusammenfassen, dass prozentual gesehen in den jeweiligen Stadien die männlichen Patienten tendenziell älter sind als die weiblichen.

Auswertung nach Vieth et al.

Altersgrenze 14. Lebensjahr

Bei der Auswertung der Tibiaepiphyse der Patienten nach der Klassifikation von Vieth et al. waren die Patienten, die in Stadium 2 eingeteilt wurden, unter 14 Jahre ([Abb. 6]). Alle Patienten, sowohl bei der Auswertung der Tibia- als auch der Fibulaepiphyse, welche in Stadium 4 oder höher eingeteilt wurden, waren älter als 14 Jahre. Bei der Auswertung der Fibulaepiphyse waren im Vergleich zur Tibia nicht alle Patienten in Stadium 2 unter 14 Jahre alt ([Abb. 6]).

Abb. 6 Boxplot: Ossifikationsstadien der distalen Tibia und Fibula in Relation zum Alter der männlichen Patienten nach der Klassifikation von Vieth et al.

Die Patientinnen, welche an der Tibiaepiphyse in Stadium 2 eingeteilt wurden, waren noch keine 14 Jahre alt ([Abb. 7]). Im Vergleich zur Tibia waren bei den Auswertungen der Fibula nicht alle Patientinnen jünger als 14. Alle Patientinnen, bei beiden Epiphysenfugen, die in die Stadien 5 und 6 eingeteilt wurden, waren älter als 14. Die restlichen Einteilungen in die jeweiligen Stadien ergaben keinen wesentlichen Unterschied in Bezug auf die Altersgrenze des 14. Lebensjahres ([Abb. 7]). Die Spezifität für das Erreichen des 14. Lebensjahres ab Stadium 4 oder höher betrug bei beiden Geschlechtern 100%.

Abb. 7 Boxplot: Ossifikationsstadien der distalen Tibia und Fibula in Relation zum Alter der weiblichen Patienten nach der Klassifikation von Vieth et al.

Altersgrenze 18. Lebensjahr

Bei der Beurteilung der Tibiaepiphyse waren alle Patienten, die in Stadium 2 und 3 eingeteilt wurden, noch nicht volljährig. Die Patienten, deren Tibiaepiphyse dem Stadium 6 zugeteilt wurden, waren alle volljährig ([Abb. 6]), bei der Fibulaepiphyse war dies nicht bei allen der Fall, hier waren 95,4% der Patienten in Stadium 6 älter als 18 Jahre.

Alle Patientinnen, die an der Tibiaepiphyse in Stadium 2 bis 3 eingeteilt wurden, waren noch nicht volljährig. Bei den Patientinnen gab es kein Stadium, in welchem alle älter als 18 Jahre waren. ([Abb. 7]). 90,3% der Patientinnen, die an der Tibiaepiphyse in Stadium 6 eingeteilt wurden, waren Volljährig, an der Fibulaepiphyse waren es 84,2%. Die Spezifität für das 18. Lebensjahr an der Tibiaepiphyse der männlichen Patienten lag bei 100%, an der Fibulaepiphyse bei 96,10%. Bei den weiblichen Patienten lag die Spezifität an der Tibiaepiphyse bei 96,67% und an der Fibulaepiphyse bei 90,00%.

Altersgrenze 21. Lebensjahr

Bei der Beurteilung der Tibiaepiphyse waren alle Patienten im Stadium 2 bis 4 jünger als 21 Jahre ([Abb. 6]). Jedoch konnte nach der Anwendung des Mindestalterkonzeptes bei keinem Stadium die Vollendung des 21. Lebensjahres bestimmt werden, bei der Tibiaepiphyse waren 92,9% in Stadium 6 >=21 Jahre, bei der Fibulaepiphyse 83,1%. Alle Patientinnen, die an der Tibiaepiphyse in Stadium 2 bis 4 eingeteilt wurden, waren noch nicht volljährig und somit auch jünger als 21 Jahre ([Abb. 7]. Auch bei den weiblichen Patienten konnte nach dem Mindestalterkonzept die Vollendung des 21. Lebensjahres nicht bestimmt werden, bei der Tibiaepiphyse waren 77,4% in Stadium 6 ≥21 Jahre und bei der Fibulaepipyhse 70,2%. Die Spezifität für das 21. Lebensjahr war: männlich: Tibiaepiphyse 97,92% und Fibulaepiphyse 88,54%; weiblich: Tibiaepiphyse 93,07% und Fibulaepiphyse 83,17%.

Die Häufigkeiten der jeweiligen Ossifikationsstadien für die Tibia und Fibula sowie minimales und maximales chronologisches Alter pro Stadium sind in [Tab. 7] und [Tab. 8] dargestellt. Ergänzende Tabellen (Tab. A3 und A4) zeigen für Tibia und Fibula die Häufigkeit der Ossifikationsstadien in den Altersklassen.

Tab. 7 Deskriptive Statistik der Ossifikationsstadien der Tibia und Fibula nach Vieth et al., männlich.

Tibia und Fibula Stadium/Alter (in Jahren) männlich
		Anzahl	Minimum	Maximum	Median			Anzahl	Minimum	Maximum	Median
Tibia Stadium	2	9	10,38	13,61	11,88	Fibula Stadium	2	21	10,61	14,58	12,21
	3	48	10,61	17,18	13,68		3	36	10,38	17,18	14,08
	4	8	14,53	18,08	16,66		4	8	14,53	23,43	16,82
	5	78	14,88	28,75	22,67		5	41	14,88	28,75	20,55
	6	28	18,37	28,93	25,54		6	65	16,25	28,93	24,67

Tab. 8 Deskriptive Statistik der Ossifikationsstadien der Tibia und Fibula nach Vieth et al., weiblich.

Tibia und Fibula Stadium/Alter (in Jahren) weiblich
		Anzahl	Minimum	Maximum	Median			Anzahl	Minimum	Maximum	Median
Tibia Stadium	2	7	10,19	12,06	11,69	Fibula Stadium	2	14	10,19	14,16	11,73
	3	29	10,36	16,02	12,76		3	26	11,29	16,02	13,16
	4	17	12,73	15,77	14,09		4	16	12,73	16,62	14,59
	5	69	14,44	28,73	18,11		5	40	14,44	27,48	17,26
	6	31	15,73	28,92	25,06		6	57	15,31	28,92	23,84

Mittels Mann-Whitney-U-Test ergaben sich für die jeweiligen Stadien beim Vergleich zwischen den Geschlechtern teilweise signifikante Unterschiede. Bei der Tibia gab es einen signifikanten Unterschied in Stadium 4 (p=0,002) und in Stadium 5 (p=0,001). Bei der Fibula gab es einen signifikanten Unterschied im Stadium 2 (p=0,037), in Stadium 4 (p=0,013) und in Stadium 5 (p=0,013). Auch hier lassen sich die Unterschiede so zusammenfassen, dass die weiblichen Patienten in den jeweiligen Stadien jünger waren als die männlichen.

Intra- und Interobserver-Reliabilität

Der Wert für die Intraobserver-Reliabilität bei der Klassifikation nach Ottow et al. war sehr gut mit Werten von 0,980 bei der Tibia und 0,927 bei der Fibula. Die Interobserver-Reliabilität bei der Klassifikation nach Ottow et al. zwischen den Untersuchern lag bei 0,717 und 0,981, was nach der verbalen Bewertung nach Altmann einer Bewertung von gut bis sehr gut entspricht.

Der Wert für die Intraobserver-Reliabilität bei der Klassifikation nach Vieth et al. war sowohl bei der Tibia (0,872), als auch bei der Fibula (0,903) sehr gut. Der Wert für die Interobserver-Reliabilität bei der Klassifikation nach Vieth et al. zwischen den Untersuchern lag zwischen 0,885 und 0,942, was nach den verbalen Bewertungen nach Altmann einer sehr guten Übereinstimmung entspricht.

Diskussion

Die Ergebnisse zeigen, dass anhand der Beurteilung der distalen Tibia mit beiden Klassifikationen das 14. Lebensjahr für beide Geschlechter und das 18. Lebensjahres bei den männlichen Patienten mit der Klassifikation nach Vieth et al. bestimmt werden kann. Das 18. Lebensjahr konnte mit beiden Klassifikationssystemen für beide Geschlechter und Knochen (Tibia und Fibula) ermittelt werden. Das Erreichen des 21. Lebensjahres konnte mit der Klassifikation nach Vieth et al. männliche Patienten an der Tibia und die Fibula bestimmt werden.

St. Martin et al. entwickelten anhand von 180 MRT-Datensätzen ein Klassifikationssystem mit 3 Stadien zur Beurteilung der Ossifikation der distalen Tibia und des Calcaneus [19]. In einer weiteren Studie konnten St. Martin et al. in ihrer Kohorte aus 160 Personen 97,4% der männlichen und 93,4% der weiblichen Teilnehmer, die 18 Jahre oder älter waren, korrekt klassifizieren [20]. Das 3-stufige System wurde von Lu et al. auf 6 Stadien erweitert und bei 590 Probanden im Alter von 8 bis 25 Jahren angewendet [17]. Die Klassifikation mit 6 Stadien wurde in einer weiteren Studie von Yavuc et al. verwendet [28]. Die Autoren kamen zu dem Ergebnis, dass diese Klassifikation als ergänzende Methode zur Bestimmung der Altersgrenze des 18. Lebensjahres verwendet werden kann. Neben der dreistufigen Klassifikation von St. Martin et al. für das Sprunggelenk und der von Lu et al. auf 6 Stadien erweiterten Klassifikation wendeten Gurses et al. die Klassifikation von Vieth et al. für MR-Datensätze des Sprunggelenks an [18] [19] [20] [22]. In ihrer Kohorte konnte mit dieser Klassifikation das 18. Lebensjahr bestimmt werden. Neben der Volljährigkeit wurden die Altersgrenzen des 14. oder des 21. Lebensjahres in diesen Studien nicht gesondert betrachtet.

Altersgrenze 14. Lebensjahr

Nach dem minimum age-Konzept war es in unserer Studie möglich, die Vollendung des 14. Lebensjahres für Tibia und Fibula bei den männlichen Patienten mit der Klassifikation von Ottow et al. mit der Einteilung in Stadium 3b zu bestimmen. Bei den weiblichen Patienten war dies an der Tibia mit der Einteilung in das Stadium 5 ebenfalls möglich. Für die Fibula bei weiblichen Patienten und der Auswertung nach Ottow et al. gelang dies in unserer Studie nicht, hier gab es einen Ausreißer in Stadium 5 mit knapp unter 14 Jahren. Ottow et al. hingegen konnten in ihrer Studie bei der Auswertung von MR-Aufnahmen des Kniegelenks die Vollendung des 14. Lebensjahres bei weiblichen Patienten mit Stadium 3b für das Femur und mit Stadium 4 für die proximale Tibia bestimmen. In unserem Studienkollektiv lag die Vollendung des 14. Lebensjahres bei männlichen Patienten ab einem Stadium 4 sowohl an der distalen Tibia als auch an der distalen Fibula vor. Für weibliche Patientinnen konnte die Vollendung des 14. Lebensjahres ab einem Stadium 5 festgestellt werden. Die Spezifität hinsichtlich des Mindestalterkonzeptes lag somit für Stadium 4 bei den männlichen Patienten und für Stadium 5 bei den weiblichen Patienten bei 100 %. Mit der Klassifikation nach Ottow et al. wurde eine Spezifität von 100% nur für Stadium 3b bei den männlichen Patienten erreicht. Auf diese Altersgrenze wird in der Studie von Vieth et al. nicht explizit eingegangen. Wenn man jedoch rückblickend die Daten dahingehend betrachtet, sind die Ergebnisse von Vieth et al. im Hinblick auf die Vollendung des 14. Lebensjahres ähnlich wie in der vorliegenden Studie. Ein Unterschied besteht darin, dass bei Vieth et al. das 14. Lebensjahr bei Patientinnen nicht für Femur und Tibia durch die Einteilung in das Stadium 4, sondern bei der proximalen Tibia durch die Einteilung in Stadium 5 definiert wurde. Gurses et al. haben die Klassifikation von Vieth et al. ebenfalls auf Knochen des Sprunggelenkes angewandt [18]. Das 14. Lebensjahr kann bei Gurses et al. rückblickend bei beiden Geschlechtern durch die Einteilung in Stadium 5 bei der Tibia und am Calcaneus durch die Einteilung in das Stadium 5 bei den Patienten und Stadium 6 bei den Patientinnen definiert werden. Eine mögliche Erklärung könnten Unterschiede hinsichtlich des ethnischen Hintergrunds zwischen den Originalpublikationen, der vorliegenden Studie und dem Studienkollektiv von Gurses et al. sein.

Altersgrenze 18. Lebensjahr

Wie in der Originalpublikation konnte auch in unserer Studie mit der Auswertung nach Ottow et al. die Vollendung des 18. Lebensjahres nicht bestimmt werden. Bei der Auswertung nach Vieth et al. konnte in unserer Studie die Volljährigkeit nur bei den männlichen Patienten an der Tibia bestimmt werden. Im Gegensatz dazu konnte in der Studie von Vieth et al. bei den Patienten für Femur und Tibia und bei den Patientinnen bei der Analyse des Femurs die Volljährigkeit bestimmt werden. Im Gegensatz zu Gurses et al., bei denen alle Patienten in Stadium 2–4 jünger als 18 Jahre alt waren, traf dies bei uns nur auf die Patientinnen zu. In unserer Studie konnte des Weiteren das 18. Lebensjahr bei der Tibia der männlichen Patienten bestimmt werden. Bei Gurses et al. konnte die Volljährigkeit nicht bestimmt werden. Betrachtet man die Spezifität hinsichtlich des Mindestalterkonzeptes für die Grenze des 18. Lebensjahres lagen die Werte in unserer Studie für die Klassifikation nach Ottow et al. zwischen 94,62% und 98,92%, für die Klassifikation von Vieth et al. zwischen 90,00% und 100%.

Altersgrenze 21. Lebensjahr

Um auch die Grenze des 21. Lebensjahres zu evaluieren, wurde in der vorliegenden Studie im Vergleich zu den Originalpublikation das maximale Alter für den Studieneinschluss mit 28 Jahren definiert. Bei der Klassifikation nach Vieth et al. waren sowohl für die Tibia als auch für die Fibula alle weiblichen und männlichen Patienten in Stadium 2–4 jünger als 21 Jahre. Bei der Klassifikation nach Ottow et al. waren – bis auf je einen Ausreißer – alle Patienten von Stadium 2c – 3c jünger als 21 Jahre. Aufgrund der Altersstruktur des Studienkollektivs wurde die Grenze des 21. Lebensjahres in den Originalpublikationen nicht gesondert betrachtet. Durch die Einschlusskriterien hinsichtlich des chronologischen Alters erlauben die Ergebnisse der vorliegenden Studie für beide Klassifikationen somit auch Rückschlüsse auf die Grenze des 21. Lebensjahres.

Insgesamt zeigte sich, dass das Durchschnittsalter in den Stadien 2c bis 5 bei Ottow et al. und Stadium 2 bis 6 bei Vieth et al. kontinuierlich ansteigt, was annehmen lässt, dass die Stadien tatsächlich die fortschreitende Ossifikation der Epiphysenfuge abbilden. Lediglich bei der Fibula der weiblichen Patienten bei der Auswertung nach Ottow ist das Durchschnittsalter in Stadium 3b unter dem von Stadium 3a. Das könnte implizieren, dass sich die Substadien 3a bis 3c von Ottow et al. zu wenig voneinander unterscheiden, was sich durch die Tatsache untermauern lässt, dass das Durchschnittsalter der drei Stadien für alle Knochen bei beiden Geschlechtern sehr ähnlich ist und sich größere Sprünge erst von Stadium 2c zu Stadium 3a und vor allem von Stadium 3c zu Stadium 4 finden.

Die in der vorliegenden Studie für die Klassifikation von Vieth et al. verwendete TIRM-Sequenz wurde gewählt, um die gleichen Sequenzen wie in der der Originalpublikation zu nutzen. Gängigere Sequenzen bei MRT-Untersuchungen des Sprunggelenks – wie beispielsweise fettgesättigte Protonen-gewichtete Sequenzen – wurden in aktuellen Studien bereits erfolgreich eingesetzt [25] [29].

In der vorliegenden Studie wurden im Gegensatz zu den Studien von Ottow et al. und Vieth et al. retrospektiv Datensätze ausgewertet, welche nicht explizit für die Altersschätzung erstellt wurden. Dabei konnte gezeigt werden, dass man diese beiden Klassifikationssysteme auch auf MRT-Bilder der distalen Tibia und Fibula, welche mit anderen Fragestellungen erstellt wurden, mit vergleichbaren Ergebnissen anwenden kann. Eine unproblematische Anwendbarkeit der Klassifikationen auf ein anderes Gelenk ist dadurch gegeben, dass die Klassifikationen auf der Untersuchung von allgemeinen Meilensteinen des Ossifikationsprozesses von Epiphysenfugen basieren und nicht auf Merkmalen von spezifischen Knochen.

Die Untersuchung des OSG als peripheres Gelenk könnte die Belastung im Rahmen einer forensischen Altersbestimmung verringern, da auf die vollständige Positionierung der zu untersuchenden Person im MR-Scanner verzichtet werden kann. Auch der Einsatz portabler MR-Scanner zur Untersuchung des OSG im Gegensatz zu anderen, zentraler gelegenen Körperregionen zur Altersbestimmung wie dem Kniegelenk oder auch der Clavicula wäre eine weitere Option. Eine Studie zur Verwendung der Klassifikation von Vieth et al. im Niederfeld-MRT (0,31 T) existiert bereits [25].

Ausblick

Der Einsatz der MRT als strahlungsfreie Alternative zur forensischen Altersdiagnostik wurde in zahlreichen Studien untersucht [30]. Aufgrund der aktuell noch nicht ausreichenden Referenzdaten sowie möglicherweise den mitunter langen Scanzeiten, etwaigen Kontraindikationen, höheren Kosten und der vermehrt erforderlichen Compliance existiert aktuell noch keine Empfehlung der AGFAD [2]. Die in der vorliegenden Studie verwendeten Klassifikationen können als vielversprechender Ansatz angesehen werden. Aktuelle Validierungsstudien auch zur Verbesserung der Anwendbarkeit, insbesondere im Niederfeld-Bereich zeigen vielversprechende Ergebnisse [25] [31]. Zur Verbesserung der Referenzdatenlage sind noch weitere Studien mit ausreichend großen Kollektiven unter Erfassung großer Alterspannen erforderlich.

Limitationen

Bezüglich der Einschränkungen ist zunächst die fehlende Erfassung von systemischen Erkrankungen und Medikamenten, die sich auf den Ossifikationsprozess auswirken könnte, zu nennen. Dazu zählen Wachstumsstörungen, Hormontherapie, Steroide und erfolgte Chemotherapie, die Einfluss auf die Ossifikation der Epiphysenfuge haben können. Bei Pathologien, welche die Beurteilung der Epiphysenfugen beeinträchtigten, wurden die Untersuchungen ausgeschlossen.

Zu den Einschränkungen unserer Studie zählen neben dem retrospektiven Studiendesign auch die ungleiche Altersverteilung in den verschiedenen Gruppen.

Eine weitere Limitation ist, dass nicht alle Datensätze von allen Untersuchern ausgewertet wurden. Auch die unterschiedlichen Erfahrungen der Untersucher sind dabei zu erwähnen, wenngleich für die Knochenaltersbestimmung anhand der Greulich/Pyle-Methode die Erfahrung der Untersucher im direkten Vergleich keinen relevanten Einfluss auf die Genauigkeit der Auswertung gezeigt hat [32].

Des Weiteren konnten in der vorliegenden Studie die Nationalität der Patienten und der sozioökonomische Status retrospektiv nicht mehr ermittelt werden. Hierdurch war die Berücksichtigung möglicherweise vorliegender ethnischer Unterschiede im Knochenwachstum nicht möglich.

Schlussfolgerung

In der vorliegenden Studie war es möglich, die primär am MRT des Kniegelenks entwickelten Klassifikationen zur Altersbestimmung nach Ottow et al. und Vieth et al. auch am OSG anzuwenden und die Vollendung des 14. Lebensjahres für beide Geschlechter und die Vollendung des 18. Lebensjahres bei den männlichen Patienten mit der Klassifikation nach Vieth et al. zu bestimmen. Des Weiteren konnte das noch nicht Erreichen der Volljährigkeit anhand beider Klassifikationssysteme für beide Geschlechter und Knochen (Tibia und Fibula) bestimmt werden. Auch Rückschlüsse auf das Erreichen des 21. Lebensjahres waren möglich. Die vorliegende Studie zeigt, dass MRT-Aufnahmen des Sprunggelenks eine mögliche strahlungsfreie Alternative gegenüber den Röntgenaufnahmen der Hand oder den CT-Aufnahmen der Clavicula darstellen und möglicherweise als zusätzliches Beurteilungskriterium in der forensischen Altersdiagnostik eingesetzt werden können.

Klinische Relevanz der Studie

• Die MRT des Sprunggelenks ist eine strahlungsfreie Alternative zur forensischen Altersdiagnostik.

• Klassifikationen, die primär mit MRT-Aufnahmen des Kniegelenks entwickelt wurden, lassen sich auch am Sprunggelenk anwenden.

• Die Beurteilung der Verknöcherung der Epiphysenfugen am Sprunggelenk kann dazu beitragen, das Erreichen juristischer Altersgrenzen zu bestimmen.

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