Ποικιλομορφία μετρικών χαρακτήρων του ανθρώπινου σκελετού I Δρ. Μαρία-Ελένη Χοβαλοπούλου
Μετρικοί χαρακτήρες Η μέτρηση στοιχείων του σκελετού (ανθρωπομετρία) επιτρέπει την ποσοτική μελέτη της σκελετικής μορφολογίας Σήμερα η ανθρωπομετρία έχει σημαντική συνεισφορά στην: ιατροδικαστική έρευνα παλαιοντολογία αρχαιολογία Παραδοσιακές και σύγχρονες τεχνικές μέτρησης Ψηφιοποιητής κρανιομετρικών σημείων Ανθρωπομετρικά όργανα: A. Ψηφιακό παχύμετρο, Β - Γ. Αναλογικά παχύμετρα, Δ. Κεφαλόμετρο Σε αυτήν την ενότητα εστιάζουμε στους βασικούς οστεομετρικούς χαρακτήρες του ανθρώπινου σκελετού
Α. Κρανίο Το κρανίο αποτέλεσε και αποτελεί κύριο αντικείμενο μελέτης στη Φυσική Ανθρωπολογία έχουν αναπτυχθεί αναλυτικά πρωτόκολλα κρανιομετρικών σημείων που δίνουν τη δυνατότητα στους ερευνητές για συγκριτικές μελέτες Τα κρανιομετρικά σημεία χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: μονήρη βρίσκονται πάνω στη νοητή τοξοειδή γραμμή που ξεκινά από τους άνω τομείς, διατρέχει το κρανίο κατά το οβελιαίο επίπεδο και τερματίζει στους κάτω τομείς κατά ζεύγη βρίσκονται εκατέρωθεν αυτής της τοξοειδής γραμμής Στα σχήματα που ακολουθούν δίνονται ενδεικτικά κρανιομετρικά σημεία που χρησιμοποιούνται σε ανθρωπολογικές αναλύσεις
Α1. Κρανιομετρικά σημεία Μονήρη σημεία Βρέγμα (bregma b): Στην κορυφή του κρανίου στο σημείο ένωσης της στεφανιαίας και της οβελιαίας ραφής Ριζορρίνιο (nasion n): Στο σημείο ένωσης των δύο ρινικών οστών με το μετωπιαίο οστό Νωτορρίνιο (nasospinale ns): Το σημείο όπου η εφαπτομένη στα κάτω όρια του ρινικού ανοίγματος τέμνει την τοξοειδή γραμμή που αποτελεί τον οβελιαίο άξονα του κρανίου Μεσόφρυο (glabella g): Το πλέον εξέχον σημείο του μετωπιαίου οστού συνήθως πάνω από τη μετωπορινιαία ραφή Πρόσθιο (prosthion pr): Το πλέον εξέχον σημείο της φατνιακής προεξοχής της άνω γνάθου
Οπισθοκράνιο (opisthocranion op): Το πλέον εξέχον σημείο του ινιακού οστού ή το σημείο του ινιακού οστού που έχει τη μεγαλύτερη απόσταση από το μεσόφρυο Οπίσθιο (opisthion ο): Το πλέον οπίσθιο σημείο του ινιακού τρήματος Βάσιο (basion ba): Το πλέον πρόσθιο σημείο του ινιακού τρήματος Γνάθιο (gnathion gn): Το πλέον πρόσθιο σημείο του κάτω άκρου της κάτω γνάθου στο οβελιαίο επίπεδο Σημεία κατά ζεύγη Εύρυο (euryon eu): Τα σημεία που αντιστοιχούν στο μέγιστο πλάτος του κρανίου (καθορίζονται με το κεφαλόμετρο) 0 Ζύγιο (zygion zy): Τα σημεία που αντιστοιχούν στη μέγιστη απόσταση της εξωτερικής επιφάνειας των ζυγωματικών οστών (καθορίζονται με το κεφαλόμετρο) Πτερύγιο (alare al): Τα πλέον πλευρικά σημεία του ρινικού ανοίγματος Κογχικό (orbitale or): Το κατώτατο σημείο της οφθαλμικής κόγχης Πόριο (porion po): Το ανώτατο σημείο στην περιφέρεια του ακουστικού πόρου
Α2. Καθορισμός κρανιακών μετρήσεων 1. Μέγιστο μήκος κρανίου (g-op): Η απόσταση από το οπισθοκράνιο (op) μέχρι το μεσόφρυο (g) Όργανο: Κεφαλόμετρο 2. Μέγιστο πλάτος κρανίου (eu-eu): Η απόσταση μεταξύ αριστερού και δεξιού ευρύου (eu) Όργανο: Κεφαλόμετρο 3. Διαζυγωματική διάμετρος (zy-zy): Η μέγιστη απόσταση μεταξύ αριστερού και δεξιού ζυγίου (zy) Όργανο: Κεφαλόμετρο 4. Ρινικό ύψος (n-ns): Η απόσταση μεταξύ ριζορρίνιου (n) και νωτορρίνιου (ns) Όργανο: Παχύμετρο 5. Ύψος άνω προσώπου (n-pr): Η απόσταση μεταξύ ριζορρίνιου (n) και προσθίου (pr) Όργανο: Παχύμετρο 6. Συνολικό ύψος προσώπου (gn-n): Η απόσταση μεταξύ γναθίου (gn) και ριζορρίνιου (n) Όργανο: Παχύμετρο 7. Ρινικό πλάτος (al-al): Η μέγιστη απόσταση μεταξύ των δύο πτερυγίων (al) Όργανο: Παχύμετρο
8. Μέγιστο ύψος κρανίου ή Βασιοβρεγματικό ύψος (ba-b): Η μέγιστη απόσταση μεταξύ βασίου (ba) και βρέγματος (b) Όργανο: Κεφαλόμετρο 9. Μήκος βάσης κρανίου (ba-n): Η απόσταση μεταξύ νασίου (n) και βασίου (ba) Όργανο: Κεφαλόμετρο 10. Απόσταση μεταξύ βασίου και προσθίου (ba-pr): Η απόσταση μεταξύ βασίου (ba) και προσθίου (pr) Όργανο: Κεφαλόμετρο ή παχύμετρο
Α3. Δείκτες και χωρητικότητα Ορισμένοι βασικοί δείκτες που χρησιμοποιούνταν εκτενώς για τον προσδιορισμό του σχήματος: Σήμερα θεωρούνται ξεπερασμένοι λόγω σύγχρονων πολυπαραγοντικών στατιστικών μεθόδων Κρανιακός δείκτης=100 Μέγιστο πλάτος κρανίου Μέγιστο μήκος κρανίου Κατηγορία Τιμή Περιγραφή Μακρυκρανία < 74.99 Στενό ή επίμηκες κρανίο Μεσοκρανία 76.00-79.99 Μέσο ή ενδιάμεσο κρανίο Βραχυκρανία 80.00-84.99 Πλατύ ή στρογγυλό κρανίο Υπερβραχυκρανία 86.00 < Πολύ πλατύ κρανίο
Δείκτης άνω προσώπου=100 Ύψος άνω προσώπου Διαζυγωματική απόσταση Τιμές μεγαλύτερες από 50 υποδηλώνουν λεπτοπροσωπία (στενό ή επίμηκες πρόσωπο), ενώ τιμές κάτω από 50 είναι ενδεικτικές χαμηλοπροσωπίας (χαμηλό ή κοντό πρόσωπο) Ρινικός δείκτης=100 Ύψος άνω προσώπου Μέγιστο ύψος μύτης Άτομα με τιμή δείκτη μέχρι 47,99 χαρακτηρίζονται ως λεπτόρρινα (στενή μύτη), με τιμή 48,00-52,99 ως μεσόρρινα (ενδιάμεση μύτη), ενώ με τιμή μεγαλύτερη από 53,00 ως πλατύρρινα (φαρδιά μύτη). Κρανιακή χωρητικότητα: Δίνεται ένας ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος Κρανιακή χωρητικότητα=0,4 Μέγιστο μήκοςκρανίου Μέγιστο πλάτοςκρανίου Ύψος κρανίου+83,5 Αξίζει να σημειωθεί ότι και σ αυτήν την περίπτωση υπάρχουν διακυμάνσεις ανάμεσα στους πληθυσμούς
Β. Κάτω γνάθος 1. Ύψος γνάθου: Η απόσταση μεταξύ της κορυφής του φατνίου μεταξύ των κεντρικών τομέων και του γναθίου. 2. Απόσταση μεταξύ γωνίων: Η απόσταση μεταξύ του αριστερού και του δεξιού γωνίου ή το μέγιστο πλάτος του σώματος 3. Μέγιστο μεσοκονδυλικό πλάτος: Η απόσταση μεταξύ των ακραίων εξωτερικών σημείων των αρθρικών κονδύλων 4. Ύψος σώματος γνάθου: Η απόσταση από το άκρο του φατνίου μέχρι το κάτω άκρο της γνάθου στο επίπεδο του γναθικού τρήματος 5. Ύψος κλάδου: Η απόσταση από το υψηλότερο άκρο του κονδύλου μέχρι το γώνιο 6. Μέγιστο πλάτος κλάδου: Η απόσταση ανάμεσα στα ακραία σημεία στο πάνω μέρος της γνάθου 7. Ελάχιστο πλάτος κλάδου: Το ελάχιστο πλάτος της κλάδου κάθετα στο ύψος της κλάδου
Γ. Μετακρανιακός σκελετός Οι μετρήσεις του μετακρανιακού σκελετού προσφέρουν πολλές πληροφορίες που σχετίζονται με: την οικολογία τη συμπεριφορά τον τρόπο διαβίωσης Για παράδειγμα, η σύγκριση του μήκους του μηριαίου οστού με το μήκος του βραχιονίου μπορεί να δώσει αρκετές πληροφορίες για τον τρόπο βάδισης και για την ύπαρξη ή όχι δενδρόβιας διαβίωσης Γ1. Κλείδα Μέγιστο μήκος: Η μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ των δύο άκρων του οστού Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας
Γ2. Ωμοπλάτη - Ανώνυμα οστά 1. Μέγιστο πλάτος: Απόσταση από τη βάση της ωμογλήνης μέχρι το μέσο άκρο της ωμοπλατιαίας άκανθας 2. Μέγιστο μήκος: Η μέγιστη απόσταση μεταξύ του εγγύς και του άπω άκρου του οστού Οι σημαντικότερες μετρήσεις που αφορούν τα ανώνυμα οστά είναι το πλάτος (1) και το ύψος (2) Οι μετρήσεις αυτές χρησιμοποιούνται κυρίως στις συγκριτικές μελέτες που αφορούν την όρθια στάση και τον διποδισμό
Γ3. Άνω άκρο 1. Μέγιστο μήκος βραχιονίου: Η μεγαλύτερη απόσταση από το πλέον εγγύς σημείο της κεφαλής μέχρι το πλέον άπω σημείο της τροχιλίας Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας 2. Μέγιστη διάμετρος στο μέσο του μέγιστου μήκους 3. Μέγιστη κάθετη διάμετρος κεφαλής: Η μεγαλύτερη διάμετρος της κεφαλής όταν αυτή είναι προσανατολισμένη κατακόρυφα 4. Επικονδυλικό πλάτος: Η μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ των κεντρικών και πλευρικών σημείων των κονδύλων
1. Μέγιστο μήκος ωλένης: Η μεγαλύτερη απόσταση από το πλέον εγγύς σημείο του ωλέκρανου μέχρι το άπω σημείο της στυλοειδούς απόφυσης Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας 2. Μέγιστο φυσιολογικό μήκος ωλένης: Η μεγαλύτερη απόσταση από το πλέον προεξέχον σημείο της κορωνοειδούς απόφυσης μέχρι το άπω σημείο της κεφαλής της ωλένης Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας 3. Μέγιστο μήκος κερκίδας: Η μεγαλύτερη απόσταση από το πλέον εγγύς σημείο της κεφαλής μέχρι το άπω σημείο της στυλοειδούς απόφυσης Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας
Γ4. Κάτω άκρο 1. Μέγιστο μήκος μηριαίου: Η μεγαλύτερη απόσταση από το πλέον εγγύς σημείο της κεφαλής μέχρι το άπω σημείο του κεντρικού κονδύλου Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας 2. Μέγιστη διάμετρος στο μέσο του μέγιστου μήκους 3. Μέγιστο φυσιολογικό μήκος: Η μεγαλύτερη απόσταση από το πλέον εγγύς σημείο της κεφαλής μέχρι την κοινή εφαπτομένη των άκρων των κονδύλων Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας
1. Μέγιστο μήκος κνήμης: Η μεγαλύτερη απόσταση από το πλέον εγγύς σημείο του κεντρικού αρθρικού κονδύλου μέχρι το άπω σημείο του μέσου σφυρού Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας 2. Μέγιστο εγγύς πλάτος κνήμης: Η μεγαλύτερη απόσταση από τα πλέον πλευρικά και κεντρικά σημεία των αρθρικών κονδύλων 3. Μέγιστο άπω πλάτος κνήμης: Η μεγαλύτερη απόσταση από το πλέον κεντρικό σημείο του μέσου σφυρού μέχρι το πλευρικό σημείο της εγγύς επίφυσης 4. Μέγιστο μήκος περόνης: Η μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ των πλέον εγγύς και άπω σημείων του οστού Όργανο μέτρησης: Οστεομετρικός πίνακας
Κριτήρια Bass Υπάρχει σημαντική ενδο- και δια-πληθυσμιακή ποικιλομορφία στο μέγεθος των οστών και στα αντίστοιχα επίπεδα φυλετικού διμορφισμού Μετρήσεις στο στέρνο: 1. Μήκος λαβής 2. Μήκος σώματος Μετρήσεις βραχίονα και αντιβραχίονα: 1. Διάμετρος κεφαλής βραχιονίου 2. Διάμετρος κεφαλής κερκίδας Μετρήσεις στο μηριαίο: 1. Διάμετρος κεφαλής μηριαίου Μετρήσεις σην ωμοπλάτη: 1. Μήκος ωμοπλάτης 2. Μήκος ωμογλήνης 2. Περίμετρος στο μέσο της διάφυσης του μηριαίου
Υπόθεση εργασίας Εφαρμογή στατιστικών μεθόδων για την ανάλυση και την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την παρουσία φυλετικού διμορφισμού σε μετρικά χαρακτηριστικά του μετακρανιακού σκελετού σε σύγχρονο ελληνικό πληθυσμό Μεταβλητή: Ένα χαρακτηριστικό ή μια ιδιότητα ενός προσώπου, αντικειμένου ή κατάστασης, που μετράται κατά την έρευνα Διακρίνονται σε ποσοτικές και ποιοτικές ανάλογα με το εάν οι τιμές εκφράζουν αριθμητικά ή ονομαστικά δεδομένα Οι ποσοτικές μεταβλητές διακρίνονται επιμέρους σε: Συνεχείς: για κάθε δύο τιμές της μεταβλητής μπορούμε να βρίσκουμε πάντα μια τρίτη τιμή, έστω και θεωρητική, μεταξύ τους (όπως το βάρος, το ύψος) Διακριτές: μεταξύ δύο τιμών δεν υπάρχει μια τρίτη ενδιάμεση τιμή (όπως οικογένεια με ένα παιδί, οικογένεια με δύο παιδιά, οικογένεια με τρία παιδιά, κ.λπ.)
Οι ποιοτικές μεταβλητές διακρίνονται επιμέρους σε: Κατηγορικές: λαμβάνουν τιμές - έννοιες που δεν ιεραρχούνται (όπως το επάγγελμα, το φύλο) Διατάξιμες: λαμβάνουν ως τιμές - έννοιες που ιεραρχούνται (όπως η κατάσταση υγείας: καλή, πολύ καλή άριστη) Κατηγορίες Στατιστικών Μεθόδων Oι τεχνικές για την οργάνωση και την ανάλυση των δεδομένων μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο γενικές κατηγορίες 1. Περιγραφική Στατιστική (descriptive statistics) Οι περιγραφικοί στατιστικοί δείκτες παρέχουν μεθόδους που απλοποιούν και διευκολύνουν την οργάνωση και παρουσίαση των δεδομένων a) Μέτρα κεντρικής τάσης ή θέσης (όπως μέσος, η διάμεσος) δίνουν πληροφορίες για τις κεντρικές τιμές του δείγματος b) Μέτρα διασποράς (όπως εύρος, η τυπική απόκλιση, η διακύμανση) δίνουν πληροφορίες για το πως εκτείνονται οι παρατηρήσεις γύρω από το κέντρο τους
2. Επαγωγική Στατιστική, Έλεγχος Υποθέσεων Διατυπώνουμε μια πρόταση - υπόθεση (στατιστικός έλεγχος) για τον πληθυσμό ξεκινώντας από την πληροφορία που δίνει ένα ή περισσότερα αντιπροσωπευτικά δείγματα του πληθυσμού Συνοπτικά τα στάδια ενός στατιστικού ελέγχου είναι: (1) Ορίζεται η μηδενική υπόθεση H0 (2) Ορίζεται η εναλλακτική υπόθεση H1 Έλεγχος αν η μέση τιμή μιας ποσοτικής μεταβλητής διαφέρει σε δύο ανεξάρτητα δείγματα: Μηδενική υπόθεση: μ1 = μ2 Εναλλακτική υπόθεση: μ1 μ2 (3) Ορίζεται το επίπεδο σημαντικότητας α Η πιο συνήθης τιμή για το α είναι α = 5%. Το επίπεδο σημαντικότητας που υπολογίζεται από τα δεδομένα μας και το οποίο συγκρίνουμε με το οριζόμενο επίπεδο σημαντικότητας α ονομάζεται p-value
(4) Επιλέγεται το κατάλληλο στατιστικό τεστ Παραμετρικά (parametric): στηρίζονται στην προϋπόθεση ότι το δείγμα προέρχεται από πληθυσμό που ακολουθεί την κανονική κατανομή Μη παραμετρικά (non parametric): δεν προαπαιτούν την υπόθεση για κανονική κατανομή του δείγματος Στάδια υλοποίησης υπόθεσης εργασίας 1ο στάδιο: Καταγραφή δεδομένων (η καταγραφή θα πραγματοποιηθεί από την αριστερή πλευρά) 2ο στάδιο: Υπολογισμός περιγραφικών μέτρων 3ο στάδιο: Πραγματοποίηση στατιστικού ελέγχου Θεωρείστε ότι όλες οι μεταβλητές ακολουθούν κανονική κατανομή Η κατάλληλη δοκιμασία σε αυτή την περίπτωση είναι το Independent Samples t-test
Για να πραγματοποιήσετε τους υπολογισμούς για τα στάδια 2 και 3, επισκεφθείτε τον ιστότοπο: http://www.physics.csbsju.edu/stats/t-test_bulk_form.html και ακολουθήστε τις οδηγίες 1) Βάλτε τις τιμές της πρώτης ομάδας (π.χ. αρσενικά) στο κουτί Α, και τις τιμές της δεύτερης ομάδας στο κουτί Β. Οι τιμές διαχωρίζονται με (,) 2) Πατήστε Calculate now 3) Στην οθόνη που θα εμφανιστεί, φαίνεται η τιμή της στατιστικής δοκιμασίας (t), οι βαθμοί ελευθερίας και η πιθανότητα να ισχύει η μηδενική πρόταση 4) Ερμηνεύστε τα αποτελέσματα σας Προτεινόμενη Βιβλιογραφία Howells, W.W. (1973). Cranial Variation in Man. A Study by Multivariate Analysis of Patterns of Difference Among Recent Human Populations. Cambridge MA: Harvard University Press. Ruff, C.B., Holt, B.M., Niskanen, M., Sladék, V., Berner, M., Garofalo, E., Garvin, H.M., Hora, M., Maijanen, H., Niinimäki, S., Salo, K., Schuplerová, E. & Tompkins, D. (2012). Stature and body mass estimation from skeletal remains in the European Holocene. American Journal of Physical Anthropology 148, 601-617.