《International Journal of Legal Medicine》：From pocket to profile: Scale-free pelvic sex estimation from 3D photogrammetry
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摘要：生物性别判定(sex estimation)是法医生物学档案(biological profile)构建的核心步骤，成年骨盆因存在显著的性别二态性(sexual dimorphism)而最具判别价值。与此同时，骨骼证据的三维记录正从计算机断层扫描(CT)
摘要：生物性别判定(sex estimation)是法医生物学档案(biological profile)构建的核心步骤，成年骨盆因存在显著的性别二态性(sexual dimorphism)而最具判别价值。与此同时，骨骼证据的三维记录正从计算机断层扫描(CT)和实验室扫描仪向低成本、可及性高的摄影测量(photogrammetry)——尤其是手机摄像头——拓展。尽管摄影测量用于骨学记录可靠性已被支持，但多数既有骨盆性别判定方法仍要求绝对单位测量或依赖专家形态学评分。研究人员提出并验证了一种基于未标定(unscaled)三维骨盆模型的无标度(scale-free)性别判定流程，最终方法基于单件标本内部七个骨盆测量值的对数比值(log-ratios) ln(X/SS)而非绝对尺寸。模型开发使用来自已鉴定干骨及CT来源的2321例已知性别髋骨(os coxae)合并参考数据集，外部实施测试针对现实条件下获取的无标度摄影测量骨盆模型(n＝103)。在Coimbra摄影测量子集中，最终无标度模型达到97.1％二分类准确率、97.1％平衡准确率及AUC＝0.997。采用保守严格阈值时，90.3％案例获得确定性分类且全部正确，其余9.7％保留为不确定(indeterminate)。无标度骨盆性别判定支持在无可靠外部标定情况下将无标度摄影测量三维骨模型用于法医学，该方法不取代标准校准骨测量，但为低成本数字记录、远程分析及分诊导向(triage-oriented)法医工作流程提供实用且可辩护的替代方案。
论文解读：《From pocket to profile: Scale-free pelvic sex estimation from 3D photogrammetry》发表于International Journal of Legal Medicine**
研究背景与立题依据
在法医人类学(forensic anthropology)与生物考古学中，基于人骨遗骸的生物性别判定(sex estimation)是构建生物学档案(biological profile)的基础步骤。成人骨骼中髋骨(os coxae 或 innominate bone)因受分娩及功能约束影响呈现显著的性别二态性(sexual dimorphism)，被公认为性别判定的最关键信息源。经典方法包括基于视诊Phenice性状的形态学方法和基于线性测量的判别/概率方法，如概率性别诊断(Probabilistic Sex Diagnosis, DSP/DSP2)，后者通过绝对尺寸在判别或概率框架下提供标准化判定。近二十年来，死后CT、表面扫描及摄影测量(photogrammetry)推动了虚拟人类学(Virtual Anthropology)发展，使骨骼可在虚拟环境中标点(landmarking)与测量。然而，以智能手机摄影测量重建的三维模型常因缺乏参照物或标定而呈无标度(unscaled)状态——即绝对尺寸不可信。传统度量方法依赖绝对单位，无法直接应用于此类模型，而单纯形态学评分又受主观性限制。现有方法未解决"无可靠外部标定时的骨盆度量性别判定"这一实际法医痛点。因此，研究人员旨在开发一种基于标本内比例结构（尺度归一化变量）的无标度(scale-free)骨盆性别判定方法，使其适用于手机摄影测量所得未标定三维模型。
主要关键技术方法
研究人员采用合并参考数据集(development sample)共2321例已知性别完整髋骨(os coxae)，源自Johannesburg、Washington、Vilnius、Hradec Králové、Cleveland、Chiang Mai及London等12组已发表干骨与CT数据（1153例男性，1168例女性）。独立外部验证样本来自Coimbra Identified Skeletal Collection(CISC)，排除与开发集重叠个体后保留103例由智能手机(Google Pixel 9)多视角摄影并经Agisoft Metashape结构光运动(Structure-from-Motion, SfM)重建简化至约100,000三角面的无标度三维模型（右50，左53）。保留七项经典DSP骨盆线性测量：耻骨支坐耻联合长(Acetabulo-symphyseal pubic length, PUM)、髋臼耻骨宽(Cotylo-pubic breadth, SPU)、骨盆最大高(Maximum pelvic height, DCOX)、髋臼后坐骨长(Post-acetabular ischium length, ISMM)、髂骨宽(Iliac breadth, SCOX)、棘坐骨长(spino-sciatic length, SS)及棘耳状面长(spino-auricular length, SA)。以SS为分母计算各变量标本内对数比值(log-ratio) ln(Xi/SS)消除尺度影响，采用加权二分类Logistic回归拟合，CT自动测量数据降权(0.5)处理。外部验证使用自研Excel工具(Sex Estimator)输入对数比值计算男性概率P(Male)，默认二分类阈值为0.50；保守严格阈值为P(Male)≥0.90判男、≤0.10判女、中间为不确定(indeterminate)，默认推荐0.90/0.10。观察者误差通过35例模型的组间(interobserver)与组内(intraobserver)重复测量以组内相关系数(Intraclass Correlation Coefficient, ICC)、相对测量技术误差(relative Technical Error of Measurement, rTEM)及可靠性系数(Coefficient of Reliability, CR)评估。
研究结果
Development and validation sample（开发样本与验证样本描述）
开发集中七项测量完整，男女均值符合预期二态模式（男SPU、DCOX、ISMM、SCOX、SS较大，女PUM较大）。摄影测量验证集模型为无标度数值，经ln(X/SS)尺度归一化后，ln(PUM/SS)、ln(SPU/SS)、ln(SCOX/SS)、ln(SA/SS)显示最清晰的性别分布差异，ln(DCOX/SS)单独区分力有限但具多变量贡献。
Final classification model（最终分类模型）
研究人员基于2321例合并参考集拟合得到线性预测值η及男性后验概率公式：P(Male)=1/[1+exp(?η)]，其中η=?10.19499?46.03852·ln(PUM/SS)+15.29799·ln(SPU/SS)+29.46989·ln(DCOX/SS)+23.79130·ln(ISMM/SS)?19.45941·ln(SCOX/SS)?17.58748·ln(SA/SS)。二分类以0.50为切点；严格模式以≥0.90判男、≤0.10判女、中间为indeterminate，工具允许用户自定义阈值。
Observer error analysis（观察者误差分析）
35例模型重复测量显示测量重现性高：组内ICC 0.995～0.999，组间ICC 0.987～1.000；各变量组内rTEM约0.52%～2.94%，组间rTEM约0.76%～4.9%；可靠性系数均>98.8％，表明绝大部分变异来源于生物学差异而非测量误差，SPU与PUM误差略大但仍可接受。
Classification performance（分类性能）
应用于103例Coimbra摄影测量模型，二分类准确率97.1％(100/103)，平衡准确率97.1％，AUC＝0.997；男性灵敏度96.3％(52/54)，女性特异度98.0％(48/49)；仅3例误判（2男→女，1女→男）。严格阈值下93例(90.3％)获确定分类且全部正确（严格准确率100.0％），余10例(9.7％)为不确定；3例二分类误判均被吸收进不确定区间。
讨论与结论翻译
研究人员指出，本研究表明即便是简易摄影测量工作流所得无标度三维模型，若匹配适宜分析方法仍可具备法医实用价值，填补了虚拟人类学中既有度量方法多需标定尺寸的空白。该方法是对已有骨测量与虚拟工作流的扩展而非替代，DSP/DSP2在有标定数据时仍为首选。此无标度方程非黑箱分类器，而是基于广泛参考样本、解剖可解释的简化判别工具，刻意在无绝对标度受限条件下保留骨盆性别信号——Coimbra子集近完全判别能力说明模型捕获的是稳定骨盆相对形状比例中的二态信息，而非仅靠整体尺寸趋势。严格报告框架下无错误强制赋值，不确定性被保守保留。相比需标定、高维或自动化条件的先进方法，本研究证明低成本身影测量+简单可解释log-ratio模型可维持强性别判定表现。局限性含异质开发集可能模糊群体特异性、摄影测量质量依赖成像条件、故意舍弃绝对尺寸不适用于需真实尺寸的问题、需在更多人群中复现、阈值具可调性等。
结论(Conclusions)部分原文翻译：
综上所述，本研究支持无标度摄影测量骨盆模型在性别判定中具有扩展但明确限定的作用。此类模型可用于有经验的非度量形态评估，且在所测条件下亦可支持不依赖绝对尺寸、基于形状的统计方法，但并非取代既有度量标准。本工作的重要意义在于表明可及性与法医实用性不必互斥——通过衔接专家形态学实践、概率推理与低成本虚拟采集，在研究传统干骨评估与高计算强度数字流程之间增加了一个务实的方法层级，尤其适用于最佳模型不可得但仍需可辩护生物学档案推断的法医人类学、骨学馆藏管理及野外记录场景。
