metaboliche (sede di deposito preferenziale del calcio, accoglie gli elementi emopoietici del midollo osseo)

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1 Quando si ritrovano resti scheletrici occorre porsi almeno due domande: - A chi appartengono le ossa? (specie, individuo) - Quanti individui sono presenti? Lo studio osteologico si propone anche di individuare alcune importanti caratteristiche biologiche dei soggetti: il sesso di ciascun individuo id l età alla morte la statura la capacità cranica le proporzioni dei principali segmenti corporei le capacità meccaniche lo stato di salute ed eventualmente la causa di morte le relazioni filogenetiche con gli altri ominidi (se non è nota la specie) le affinità geografiche con altri individui della stessa specie Per studiare il singolo osso di ominide o un suo frammento si ha sempre a disposizione uno scheletro di riferimento: il nostro Lo scheletro dell Uomo moderno Funzioni dello scheletro: sostegno del corpo (struttura portante) morfologia generale del corpo protezione pote o edi alcuni organi vitali (cervello, e cuore, polmoni, o midollo o spinale) postura e locomozione (le ossa prestano attacco a muscoli e tendini) metaboliche (sede di deposito preferenziale del calcio, accoglie gli elementi emopoietici del midollo osseo) Caratteristiche generali: colore biancastro o giallino chiaro consistenza solida 206 ossa Tipologie secondo la forma: lunghe (femore, omero, tibia ) piatte (parietali, sterno ) corte (carpali ) sesamoidi soprannumerarie (es.patella) si formano dopo la nascita entro cartilagini o legamenti wormiane di sutura soprannumerarie (es.lambdoidee) irregolari (es.vertebre)

2 OSSA CORTE OSSO PIATTO OSSO IRREGOLARE OSSO LUNGO OSSA WORMIANE (DI SUTURA) OSSO SESAMOIDE (rotula, ossicini del carpo )

3 Tipologie di osso secondo il grado di compattezza: osso compatto o corticale : appare come una massa solida continua. Rappresenta l 80% dello scheletro e costituisce la quasi totalità delle ossa lunghe (nelle quali assume forma tubolare delimitando il canale midollare contenente il midollo osseo) e di quelle piatte. È rivestito all esterno dal periostio e all interno dall endostio. Ha densità di 1,8 g/cm 3. osso trabecolare o spugnoso : rete tridimensionale di piccole spicole ossee ramificate che delimitano un labirinto di spazi intercomunicanti occupati dal midollo osseo emopoietico e da tessuto adiposo. Ha densità variabile da 0,1 a 1 g/cm 3. Struttura dell osso spugnoso OSSO SPUGNOSO OSSO COMPATTO Essendo meno denso, l osso spugnoso è molto meno resistente alla compressione rispetto a quello compatto e le fratture si verificano prevalentemente nelle ossa contenenti più tessuto trabecolato. Nelle ossa lunghe, la diafisi è costituita da osso compatto, le epifisi da osso spugnoso avvolto da un sottile strato corticale. La struttura trabecolare delle epifisi ha la migliore orientazione possibile per resistere alle sollecitazioni e le fibre osse sono perciò disposte lungo le linee di carico. Principali piani di frattura Disposizione delle trabecole nella epifisi prossimale del femore.

4 Osteometria Cos è : è l insieme delle tecniche per la misura dello scheletro A cosa serve : a esprimere numericamente la variabilità fenotipica Strumentazione classica (1) COMPASSO A BRANCHE DIRITTE ASIMMETRICHE COMPASSO A BRANCHE DIRITTE SIMMETRICHE COMPASSO DI SPESSORE A SLITTA

5 Strumentazione classica (2) MISURAZIONE PLICHE CUTANEE COMPASSO A BRANCHE RICURVE MISURA LARGHEZZA FACCIA CON COMPASSO A BRANCHE RICURVE PLICOMETRO ANTROPOMETRO (ALTIMETRO) Strumentazione classica (3) MISURA ANGOLI PELVI E MANDIBOLA MISURAZIONE PROGNATI- SMO ALVEOLARE CON GONIOMETRO DI MOLLISON GONIOMETRO PELVICO E MAN- DIBOLARE (SERGI-FRASSETTO) GONIOMETRO DI MOLLISON COMPASSO A BRANCHE DIRITTE E GONIOMETRO DI MOLLISON TORACOMETRO

6 Strumentazione classica (4) TAVOLA DEI COLORI DEI CAPELLI (C.STELLA) APPARECCHIO DI SCHULTZ MISURAZIONE ALTEZ- ZA DELLA TESTA CON L APPARECCHIO DI SCHULTZ VENTAGLIO DEI COLORI DELLA PELLE (A.HINTZE) ANTROPOMETRIA DEL VIVENTE

7 Punti antropometrici e regioni del corpo VERTEX TRICHION NASION ACROMION GNATION PUNTO SOPRASTERNALE PUNTO RADIALE OMFALION PUNTO SINFISARIO TROCANTERION STYLION DACTILION PUNTO TIBIALE SPHYRION (PUNTO MALLEOLARE INTERNO) Tecniche di rilevazione antropometrica della testa (vivente) GLABELLA : punto più sporgente della fronte, subito sopra il naso OPISTOCRANION : punto più sporgente all indietro dell occipitale EURION : subito sopra l orecchio PORION : margine superiore meato uditivo esterno BASION : punto anteriore mediano del foro occipitale (forame magno) (non su vivente) BREGMA : punto incontro sutura sagittalesutura coronale (non su vivente) Vertex GLABELLA OPISTOCRANION LUNGHEZZA VERTEX PORION / BASION EURION EURION LARGHEZZA ALTEZZA

8 Tecniche di rilevazione antropometrica della faccia (vivente) SELLION ALTEZZA DEL NASO NASION PUNTO SOTTONASALE GNATION ALTEZZA MORFOLOGICA LARGHEZZA DEL NASO Punti somatometrici della mano Punti somatometrici del piede DACTYLION III PUNTO ME- TACARPA- LE RADIALE ACROPODION DACTYLION I PUNTO ME- TACARPA- LE ULNARE PHALANGION I PUNTO ME- TATARSALE FIBULARE PUNTO ME- TATARSA- LE TIBIALE PHALANGION III STYLION RADIALE PTERNION

9 Antropometria e studi di popolazioni Statura e secular trend Quali sono state le cause del secular trend della statura? Miglioramento della qualità dell alimentazione (>proteine) Miglioramento delle condizioni igieniche a adozione di politiche di assistenza sanitaria (vaccinazioni di massa ) Miglioramento delle condizioni economiche, del livello di istruzione e dello stile di vita (atteggiamenti nuovi verso le cure) Diminuzione della pressione selettiva verso gli individui più alti (con aumento della loro sopravvivenza) e verso la mortalità perinatale e infantile Aumento dell esogamia con effetti fenotipici tipo eterosi Altre cause (fecondità differenziale, numero di figli e loro ordine ) da Sanna, 2002

10 Quali sono state le cause del secular trend della statura? (continuazione) E difficile valutare l influenza che ciascun fattore deve aver avuto sul secular trend, anche perché essi devono aver inciso con tempi e modalità differenti da popolazione a popolazione. Questi fattori si sono stabilizzati e nelle ultime decadi il trend staturale in Italia sembra in effetti essersi esaurito (ma non quello di altri caratteri a maggior componente ambientale quali il peso e il correlato BMI). Forse il solo fattore dei precedenti che rimane ancora vivo e che potrà sostenere una eventuale ulteriore variazione staturale è dato dall incremento di nuovi geni in ingresso, dovuto all integrazione di individui appartenenti a etnie provenienti da ogni dove. MISURAZIONI CON REPERTI SCHELETRICI

11 Piccolo atlante del cranio (da F.Netter) CRANIO

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13 Punti craniometrici (1) CRANIO IN NOR- MA FRONTALE CRANIO IN NOR- MA LATERALE

14 Punti craniometrici (2) CRANIO IN NOR- MA OCCIPITALE CRANIO IN NOR- MA SUPERIORE Cefalometria Craniometria neurale Calcolo dei diametri cranici e degli angoli tra i diametri nasion - punto di incontro fra sutura naso-frontale e sutura nasale; glabella - punto mediano del rilievo tra le due arcate sopraciliari impari bregma - punto di incontro fra sutura coronale e sutura sagittale; vertex - punto, di poco posteriore al bregma, in posizione più elevata di tutti gli altri allorché il cranio è orientato sul piano orizzontale lambda - punto di incontro della sutura sagittale con quella lambdoidea; opistocranion - punto opposto alla glabella sulla squama occipitale; inion - protuberanza occipitale esterna; opistion - punto posteriore mediano del margine del foro occipitale; basion - punto anteriore mediano del foro occipitale (forame magno) pari eurion - punto corrispondente alla maggiore larghezza del neurocranio, situato sulla parete laterale (previo orientamento del cranio sul piano orizzontale); frontotemporale - punto d'incontro tra il processo zigomatico del frontale e la linea temporale superiore; asterion - punto d'incontro fra sutura lambdoidea e sutura squamosa (sulla convergenza delle ossa parietale, occipitale e temporale porion - punto situato sul margine superiore del meato uditivo esterno

15 NORMA ANTERIORE Punti di repere del cranio NORMA POSTERIORE Asterion Inion Cefalometria Craniometria splancnica (facciale) impari pogonion - punto più sporgente protuberanza mentoniera gnation - punto più basso sinfisi mentoniera infradentale - punto superiore mediale incisivi inferiori prostion - punto inferiore mediale incisivi superiori acantion - margine inferiore dell apertura nasale Calcolo diametri facciali pari zighion - punto più laterale sporgente ponti zigomatici orbitale - punto più basso margine inferiore orbitale dacrion - punto di incontro sulla parete mediale della orbita delle ossa frontale, lacrimale, mascellare ectoconchion - punto posto sul margina laterale orbita gonion - punto più laterale dell angolo mandibolare

16 NORMA SUPERIORE NORMA ANTERIORE Principali misure assolute del cranio NORMA LATERALE Principali indici associati al cranio (1) CONFORMAZIONE DEL CRANIO Indice cranico orizzontale (cefalico) (forma del cranio in norma superiore) - dolicocrania (lungo e stretto) 74,9 - mesocrania (ben proporzion.) 75 79,9 - brachicrania (largo e corto) 80

17 Indice cefalico = - dolicocrania (lungo e stretto) 74,9 - mesocrania (ben proporzion.) 75 79,9 - brachicrania (largo e corto) 80 CRANIO MESOCEFALO CRANIO DOLICOCEFALO Principali indici associati al cranio (2) PROFILO DELLA FACCIA Ortognatismo-prognatismo (angolo facciale in norma laterale)

18 Principali indici associati al cranio (3) Indice cranico orizzontale (forma del cranio in norma superiore) Indice vertico longitudinale (forma del cranio in norma laterale) - dolicocrania (lungo e stretto) 74,9 - mesocrania (ben proporzion.) 75 79,9 - brachicrania (largo e corto) 80 - camecrania (basso e lungo) 69,9 - ortocrania (cranio medio) 70 74,9 - ipsicrania (alto e corto) 75 Indice vertico trasversale (forma del cranio in norma posteriore) Indice fronto-parietale (fronte in relazione alla larghezza) - tapeinocrania (basso e largo) 91,9 - metriocrania (cranio medio) 92 97,9 - acrocrania (alto e stretto) 98 - stenometopia (fronte stretta) 65,9 - metriometopia (fronte media) 66 68,9 - eurimetopia (fronte larga) 69 Indice facciale superiore (forma della faccia) - eurienia (faccia bassa e larga) 49,9 - mesenia (faccia media) 50 54,9 - leptonici (faccia stretta e alta) ) 55 EURIENIA LEPTONIA Indice nasale (forma del naso) - leptorrinia (naso stretto e alto) 46,9 - mesorrinia (naso media) 47 50,9 - camerrinia (naso largo e basso) 51

19 Misurazione della capacità cranica METODO DIRETTO di Broca Occorre disporre di un cranio integro. - Si tappano i fori delle cavità orbitarie e dei condotti carotidei con cotone. - Si versa del miglio con un imbuto dal forame magno, riempiendo la cavità encefalica, scuotendo più volte per riempire i vuoti. - Si svuota il cranio versando il miglio in un cilindro graduato, che dà la misura in cm 3. METODI INDIRETTI Maschi = Lunghezza x Larghezza x Altezza* x 0, ,6 Femmine = Lunghezza x Larghezza x Altezza* x 0, ,0 Interrazziale di Pearson Maschi = Lunghezza x Larghezza x Altezza^ x 0, ,3 Femmine e = Lunghezza x Larghezza ag ax Altezza^ x 0, ,4 Lee-Pearson Maschi = Lunghezza x Larghezza x Altezza^ x 0, ,01 Femmine = Lunghezza x Larghezza x Altezza^ x 0, ,6 * Altezza Basion-Bregma ^ Altezza auricolare Porion-Bregma METODO di Olivier Insieme di equazioni che usano molti dati craniometrici - Oligocrani Maschi 1300 Femmine Eucrani Maschi Femmine Aristocrani Maschi 1451 Femmine 1301 CLASSIFICA- ZIONE CRANI Misurazione della capacità cranica con la TAC La Tomografia Assiale Computerizzata (TAC; in inglese CT: Computed Tomography ) è un metodo diagnostico per immagini che riproduce sezioni corporee adiacenti che vengono poste in successioni ed elaborate tramite computer. La CT è basata sull emissione di raggi x e consente di stimare con grande precisione la capacità cranica, sia nel vivente che nei reperti ossei, fossilizzati o meno. Spesso il cranio dei reperti antichi è incompleto oppure riempito di materiale fortemente calcificato ed è difficilissimo riprodurre la struttura della teca endo- endocranica senza distruggerla. La CT genera un modello virtuale in 3D della cavità interna del cranio, ottenendo la forma precisa del cervello che vi era ospitato. L uso di algoritmi parti- colari consente poi la stima della capacità cranica.

20 Antropometria delle ossa lunghe (1) SUBTROCANTERE - DIAMETRO SAGITTALE - DIAMETRO TRASVERSO Indici associati alle ossa lunghe Esempi relativi al femore LUNGHEZZA FISIOLOGICA LUNGHEZZA MASSIMA META DIAFISI - CIRCONFERENZA - DIAMETRO SAGITTALE - DIAMETRO TRASVERSO

21 Determinazione della statura da elementi scheletrici Scheletro completo Avendo a disposizione uno scheletro intero è possibile stimare la statura del soggetto ricorrendo al metodo anatomico di Fully (1956). 1) Si sommano i seguenti segmenti ossei: 102 scheletri di maschi da Mau- Altezza bregma-basionbasion del cranio thausen di altezza in vita nota Somma delle altezze dei corpi vertebrali da C2 a L5 C2 Altezza della prima vertebra sacrale Lunghezza fisiologica del femore Lunghezza massima della tibia (compreso malleolo) Distanza dall astragalo (punto più alto) al calcagno (punto più basso) ottenendo l altezza h 1 + S L5 Basion: base cranio (foramen magnum) (continuazione) 2) all altezza ottenuta (h 1 ) si applica una delle due equazioni, secondo sia nota (anche stimata) o meno l età alla morte (in anni) del soggetto: h 2 = 1,009 x h 1 (0,0426 x età ) + 12,1 Se l età alla morte è nota h 2 = 0,996 x h ,7 Se non è nota l età alla morte e non è neppure possibile stimarla 3) l altezza ottenuta (h 2 ) viene corretta aggiungendo i seguenti fattori di correzione dello spessore dei tessuti molli (dischi intervertebrali e tessuti del cuscinetto del calcagno), differenziati in funzione del sesso e della statura h 2 : Il metodo di Fully porta a stime di statura molto precise. Raxter, recentemente (2005),, la- vorando su campioni dello Smithsonian Institute, ha proposto una revisione, proponen- do di aggiungere ulteriori 2 cm ai fattori di correzione dello spessore dei tessuti molli.

22 (continuazione) Nel 1960 Fully e Pineau dimostrarono che è non è necessario disporre di tutti i segmenti ossei già indicati (cranio, astragalo etc ) ma che sono sufficienti la frazione lombare del rachide e il femore (oppure la tibia) ) per ottenere stime sufficientemente precise della statura (h), utilizzando le seguenti equazioni di regressione (alle quali non occorre aggiungere i fattori di correzione): h = 12,67 + 2,09 x (lunghezza fisiologica femore + somma vertebre lombari) oppure h = 48,63 + 2,32 x (lunghezza massima della tibia + somma vertebre lombari) Scheletro in situ disteso in decubito dorsale È in teoria possibile misurare la statura del soggetto direttamente in fa- se di scavo se esso è in posizione supina e se appare intatto, usando un metro a rotella e seguendo le curvature dello scheletro. Questo metodo diretto si è peraltro rivelato impreciso, sovrastimando media- mente di 7 cm la statura reale in vita del soggetto (Petersen, 2005). Solo ossa lunghe Non disponendo dello scheletro intero ma solo delle ossa lunghe (che in genere si trovano più spesso) è possibile applicare delle equazioni di regressione (metodo matematico per la stima della statura), formu- late in passato da diversi studiosi (Manouvier 1892; Pearson 1899; Oliver 1963 etc ) che tengono conto dell alta correlazione esistente tra ossa lunghe e statura. Occorre utilizzare equazioni di regressione diverse in funzione: - del sesso del soggetto Più informazioni (ossa) si utilizzano, più - dell etniaetnia di appartenenza la stima diviene precisa e affidabile. - del periodo di riferimento (anche se è difficile disporre di equazioni per questo dato) Equazioni di Pearson

23 (continuaz.) Le equazioni di regressione più utilizzate sono però quelle di Trotter e Gleser (1952 e 1958) basate sui campioni XIX-XX XX secolo della Smithso- nian s Terry Collection e su quelli di oltre militari deceduti durante la seconda guerra mondiale (bianchi e neri) e durante la guerra di Corea, questi ultimi comprendenti anche asiatici ( mongolici ) e ispano-portoricani portoricani ( messicani ). La statura dei militari era perfettamente nota e si sono potute stabilire delle correlazioni molto precise tra la lunghezza dei segmenti ossei degli arti e la statura stessa, con margini d errore molto limitati. Pure la correlazione tra le lunghezze degli arti appare notevole. Trotter ha dimostrato anche che più segmenti ossei vengono utilizzati, più la stima della statura diviene precisa. Esempio: h = 2,38 x femore + 61,41 con lungh.fisiol.femore=48,5 2,38 x 48,5 + 61,41 = 176,84 Soldati americani deceduti nella II guerra mondiale

24 Equazioni di Trotter (1970) per la stima della statura a partire dalle singole ossa lunghe, per sesso ed etnia. Dati da Smithsonian s s Terry Collection e soldati americani della 2nd World War. Molti dati si riferiscono a soggetti nati nella seconda metà dell 800 e all inizio del 900, prima che si compisse il secular trend dell aumento staturale. Jantz (1992) dimostrò che è possibile utilizzare la tabella di Trotter anche per le donne bianche attuali (limitatamen- te alle stime da femori e ti- bie) modificata come segue: Utilizzando formule di regressione multipla con più ossa la stima diviene più accurata. Esse però pre- vedono l uso della tibia e quest ultima presenta alcuni problemi metodologici legati al campionamen- to originale dei dati americani (con/senza malleolo). Stima di statura con frammenti ossei E possibile stimare la statura anche se si dispone soltanto di frammenti di ossa lunghe (G. Steele, 1970). 1) Si cerca di ricostruire le dimensioni dell osso frammentato misu- rando le sezioni ancora integre. Essendo note le lunghezze relative delle varie sezioni (Steele 1970, Krogman 1962) è possibile risalire alle dimensioni i i originali. i Esempio: segmento 2-3 di maschio lungo 28,6 cm lungh.fisiol.femore=28,6 / 58,97 x 100 = 48,5 cm 2) Si applicano le equazioni di Trotter so- stituendo in essa la lunghezza stimata. h = 2,38 x 48,5 + 61,41 = 176,84 cm

25 Tib Om Si possono usare anche frammenti di ossa meno lunghe adottando un metodo del tutto analogo: i meta- carpali ed i vari segmenti del rachide (C;T;L), separa- tamente per singolo tratto o assieme (TL o CTL). Il metodo di Olivier, Tissier e Fully (1978) si basa sui parametri delle rette di regressione (statura vs lunghezza ossa degli arti) ) ottenute da misurazioni effettuate su individui deceduti in campi di concentramento in Francia ed Italia, differenziando le stime per quanto concerne l utilizzo di ossa lunghe appartenenti agli arti di destra o di sinistra. La stima della statura è riferita al vivente. R = coeff. correlaz. statura/osso