Objective: The aim of this study is to investigate the potential of mandibular symphysis and mental trigone morphometry in determining sex in the Turkish population and to evaluate the performance of machine learning algorithms in sex prediction.
Methods: Computed tomography (CT) scans of 350 adult individuals (191 males, 159 females) were retrospectively analyzed. Eleven morphometric parameters were measured from midsagittal and three-dimensional reconstructions of the mandible. Sex differences were assessed using independent t-test or Mann–Whitney U test, with ROC curve analysis performed to determine discriminatory accuracy and optimal cut-off points. ML models (SVM, KNN, Naïve Bayes, Logistic Regression, Random Forest, and XGBoost) were implemented in R. The dataset was split into 70% training and 30% testing sets, with 5-fold cross-validation and grid search applied for model optimization. Performance metrics included accuracy, sensitivity, specificity, F1-score, and AUC.
Results: Ten of the eleven morphometric variables differed significantly between sexes (p<0.001), with males exhibiting larger dimensions. Symphyseal height (MSH, AUC=0.727), thickness (MST, AUC=0.726), and cross-sectional area (MSA, AUC=0.725) showed the highest discriminatory power. ML algorithms achieved strong classification performance (AUC range=0.821–0.851). Logistic Regression (F1-score=0.817, AUC=0.845) and XGBoost (F1-score=0.803, AUC=0.851) outperformed other models, while SHAP analysis identified PM_TML and MSH as the most influential predictors.
Conclusion: Mandibular morphometry, particularly symphysis parameters, provides reliable indicators for determining sexual dimorphism. Analyzing these parameters using Logistic Regression and XGBoost methods offers a robust and interpretable methodological framework for forensic sex determination in the Turkish population.
Machine learning Sex prediction Sexual dimorphism Mandibular morphometrics Forensic anthropology
Amaç: Bu çalışmanın amacı, mandibular simfiz ve trigonum mentale morfometrisinin Türk toplumunda cinsiyet belirlemedeki potansiyelini araştırmak ve cinsiyet tahmininde makine öğrenmesi algoritmalarının performanslarını değerlendirmektir.
Yöntemler: 350 yetişkin bireyin (191 erkek, 159 kadın) bilgisayarlı tomografi (BT) taramaları retrospektif olarak analiz edildi. Mandibulanın orta sagital ve üç boyutlu rekonstrüksiyonlarından on bir morfometrik parametre ölçüldü. Cinsiyet farklılıkları bağımsız t-testi veya Mann-Whitney U testi kullanılarak değerlendirildi ve ayırt edici doğruluğu ve optimal kesme noktalarını belirlemek için ROC eğrisi analizi yapıldı. ML modelleri (SVM, KNN, Naïve Bayes, Lojistik Regresyon, Rastgele Orman ve XGBoost) R'de uygulandı. Veri seti %70 eğitim ve %30 test setlerine bölündü ve model optimizasyonu için 5 kat çapraz doğrulama ve ızgara arama uygulandı. Performans ölçütleri arasında doğruluk, duyarlılık, özgüllük, F1-skoru ve AUC yer aldı.
Bulgular: On bir morfometrik değişkenin on tanesi cinsiyetler arasında önemli ölçüde farklılık gösterdi (p<0,001) ve erkekler daha büyük boyutlara sahipti. Symphyseal yükseklik (MSH, AUC=0,727), kalınlık (MST, AUC=0,726) ve kesit alanı (MSA, AUC=0,725) en yüksek ayırt edici gücü gösterdi. ML algoritmaları güçlü sınıflandırma performansı elde etti (AUC aralığı=0,821–0,851). Lojistik Regresyon (F1=0,817, AUC=0,845) ve XGBoost (F1=0,803, AUC=0,851) diğer modellerden daha iyi performans gösterirken, SHAP analizi PM_TML ve MSH'yi en etkili belirleyiciler olarak tanımladı.
Sonuç: Mandibular morfometri, özellikle simfiz parametreleri, cinsel dimorfizmin belirlenmesinde güvenilir göstergeler sağlamaktadır. Bu parametrelerin Lojistik Regresyon ve XGBoost yöntemleri kullanılarak analiz edilmesi, Türk popülasyonunda adli cinsiyet tayini açısından sağlam ve yorumlanabilir bir metodolojik çerçeve sunmaktadır
| Primary Language | English |
|---|---|
| Subjects | Anatomy |
| Journal Section | Research Article |
| Authors | |
| Submission Date | September 22, 2025 |
| Acceptance Date | November 10, 2025 |
| Publication Date | December 25, 2025 |
| Published in Issue | Year 2025 Volume: 26 Issue: 4 |