Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 1.736
5-Year Impact Factor – 2.135
Index Copernicus  – 168.52
MEiN – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2009, vol. 18, nr 3, May-June, p. 197–204

Publication type: editorial article

Language: English

Analysis of Human Scapula Morphometry in the Fetal Period

Morfometria łopatki człowieka w okresie prenatalnym

Alicja Kędzia1,, Ryszard Andrzejak2,, Krzysztof Dudek3,, Jacek Stankowski4,

1 Department of Normal Anatomy, Wroclaw Medical University, Poland

2 Department of Internal Diseases, Occupational Diseases, and Hypertension, Wroclaw Medical University, Poland

3 Institute of Machine Design and Operation, Technical University of Wrocław, Poland

Abstract

Background. This paper presents a correlation analysis of results for 22 linear measurements describing scapular geometry in the human fetal period. The analysis aimed at selecting sizes correlating most with fetal age. The mathematical model appears suitable for assessing fetal age on the basis of only two scapular sizes and can be applied in forensic medicine or archaeology. During life, scapular measurements can constitute a fetal age assessment parameter of hypotrophy.
Objectives. The goal of the study was to analyze the metrology and anatomy of the human scapula in the fetal period.
Material and Methods. The material consisted of 63 fetuses (28 males, 35 females) aged 4–7 months of fetal life with a crown−rump length of 85–235 mm. The distances between characteristic points of the scapula were measured using the Gimp 2.0 and Scion for Windows computer programs on the basis of previously prepared scapulae photographs. Statistical analysis of the results excluded sexual dimorphism and left−right asymmetry. The analysis was followed up by the Shapiro−Wilk test for normality, Wilcoxon’s signed−rank test for two related samples, the Mann−Whitney U test for independent samples, as well as nonlinear and multiple regression. The coefficient R2 was determined to evaluate the goodness of fit of nonlinear mathematical models.
Results. The majority of the analyzed sizes strongly correlated with one another and with fetal age. Irregular increases in particular sizes were detected. The decreased rate in scapular development between the 17th and 25th weeks suggests the use of nonlinear models in its description in the prenatal period. The most considerable increase was noted in the lateral margin of the scapula. A correlation matrix was incorporated in all measurements and all features proved to correlate with age. The distance between glenoid labrum and coracoid process did not reveal any statistical correlation with age and was the only exception to the above observation. In the first weeks (14th–17th), the rate of scapular spine growth was greater than that of the distance between the superior angle and osseous margin, thus making the height−length index D1/L2 correlate negatively with age. Starting from the 19th week the proportions become stable.
Conclusion. Faster growth of the length of the spine crest than the distance between the superior angle and the osseous margin in the 14th–17th weeks of fetal life makes height−length index W1 correlate positively with age, which means that scapular bone width increases faster than its length. The linear sizes helped to determine the bone and cartilage areas. The largest increase in osseous surface was observed in the 28th week of fetal life. In the analyzed period of fetal life, the increase in bone surface area AB is sigmoid (rapid growth at the initial and final stages), whereas the increase in cartilage surface area AC is characterized by a sharp rate only in the first stage (14th–17th week).

Streszczenie

Wprowadzenie. Wpracy przedstawiono wyniki analizy współzależności 22 wymiarów liniowych opisujących geometrię łopatki w okresie płodowym człowieka, mającą na celu wybór wymiarów najsilniej korelujących z wiekiem płodu. Zaproponowano model matematyczny umożliwiający oszacowanie wieku płodu na podstawie jedynie dwóch wymiarów łopatki. Model ten może być wykorzystany w medycynie sądowej lub archeologii. Przyżyciowo pomiary łopatki mogą być jednym z parametrów oceny wieku płodu w hipotrofii.
Cel pracy. Analiza metrologii i anatomii ludzkiej łopatki w okresie płodowym.
Materiał i metody. Materiał składał się z 63 płodów (28 męskich i 35 żeńskich w wieku 4–7 miesięcy, wymiar v−tub wynosił 85–235 mm. Odległości między charakterystycznymi punktami łopatki mierzono, wykorzystując program komputerowy Gimp 2.0 oraz Scion for Windows na podstawie fotografii wcześniej wypreparowanych łopatek. Analiza statystyczna wyników pomiarów wykluczyła na poziomie p < 0,05 występowanie dymorfizmu płciowego i asymetrii między stroną lewą i prawą. W analizie korzystano z testu normalności Shapiro−Wilka, testu Wilcoxona dla zmiennych zależnych, testu U Manna−Whitneya dla zmiennych niezależnych regresję nieliniową i regresję wieloraką. Do oceny dokładności dopasowania nieliniowych modeli matematycznych do wyników pomiarów wykorzystano współczynnik determinacji R2.
Wyniki. Wbadanym okresie większość z analizowanych wymiarów silnie korelowało między sobą oraz z wiekiem płodu. Stwierdzono nierównomierne tempo wzrastania poszczególnych wymiarów. Wolniejsze tempo między 17. i 25. tygodniem sugeruje, że do opisu rozwoju łopatki w okresie prenatalnym są przydatne modele nieliniowe. Największy przyrost występował w obrębie brzegu bocznego łopatki. Dla wszystkich pomiarów wyznaczono macierz korelacji – wszystkie cechy korelowały z wiekiem. Wyjątkiem była odległość między obrąbkiem stawowym a wyrostkiem kruczym, która nie wykazała istotnego statystycznie związku z wiekiem. W pierwszych tygodniach (14.–17.) tempo wzrostu długości grzebienia łopatki było większe od tempa wzrostu odległości między kątem górnym a końcem kostnym łopatki, co powodowało, że wskaźnik wysokościowo−długościowy D1/L2 koreluje ujemnie z wiekiem. Od 19. tygodnia proporcje łopatki ustalają się.
Wnioski. Szybsze tempo wzrostu wymiaru długości grzebienia łopatki od odległości między kątem górnym a końcem kostnym łopatki w pierwszych tygodniach (14.–17.) powoduje, że wskaźnik wysokościowo−długościowy W1 koreluje ujemnie z wiekiem, tzn. szerokość łopatki rośnie szybciej niż jej długość. Wymiary liniowe posłużyły do wyznaczenia pola powierzchni kości i chrząstki. Największe tempo wzrostu powierzchni kostnej zaobserwowano w 28. tygodniu życia płodowego. W analizowanym okresie życia płodowego wzrost pola powierzchni kości AB ma charakter sigmoidalny (szybki wzrost w początkowym okresie i końcowym, wzrost pola powierzchni chrząstki AC natomiast charakteryzuje się szybszym tempem jedynie w pierwszym okresie (14.–17. tygodniu).

Key words

human scapula morphometry, prenatal period

Słowa kluczowe

morfometria ludzkiej łopatki, okres prenatalny

References (22)

  1. Alverdes K: Grundlagen der Anatomie. Thieme, Leipzig 1959.
  2. Andersen H: Histochemistry and development of the human shoulder and acromioclavicular joints with particular reference to the early development of the clavicle. Acta Anat 1963, 55, 124–165.
  3. Ciardi−Dupre G: Modification in form of human scapula during ontogenesis. Boll Soc Ital Biol Sper 1942, 17, 348–349.
  4. Ciardi−Dupre G: Sullo sviluppo della scapola dell’uomo con riferimento alle modalita della inserzione laterale del m. omoioideo. Arch Ital Anat Embriol 1942, 47, 499–553.
  5. Dijkstra O: De ontwikkeling van het schouderblad bij den mensch.Verslag van de gewone vergaderingen der wisen natuurkundige afdeeling. Kon Akad Wetensch Amsterdam 1923, 32, 321–332.
  6. Dilmen G, Öztürk T, Toppare MF, Seckin N, Öztürk M, Göksin E: Scapula length measurement for assessment of fetal growth and development. Ultrasound Med Biol 1995, 21, 2, 139–142.
  7. Drexler L: Über das Schulterblatt von Fetus und Neugeborenem. Acta Anat 1958, 33, 131–145.
  8. Elminger P: Die Frühentwicklung der Scapula beim Menschen. Acta Anat 1966, 65, 58–137.
  9. Fawcet E: A model of a shoulder girdle of 19mm embryo. J Anat Lond 1910, 44, 204–205.
  10. Frey H: Zur Entwicklung der menschlichen Unterzungenbeinmuskeln udn der ihnen verbundenen Skeletteile (Scapula, Thorax, Kehlkopf). Morph Jb 1919, 50, 501–516.
  11. Gardner E, Gray D: Prenatal development of human shoulder and acromioclavicular joints. Amer J Anat 1953, 92, 219–276.
  12. Hagen W: Die Bildung des Knorpelskelets beim menschlichen Embryo. Arch Anat Physiol Anat Abt 1900, 1–40.
  13. Hertwig O: Lehrbuch der Entwicklungsgeschichte des Menschen und der Wirbeltiere. Fischer, Jena 1906.
  14. Http://www.scioncorp.com.
  15. Http://www.gimp.org.
  16. Lewis W: The development of the arm in man. Amer J Anat 1901, 1, 144–184.
  17. Mal FP: On ossification centers in human embryos less than one hundred days old. Am J Anat 1906, 32, 433–458.
  18. Olivier G: Formation du squelette des membres. Vigot, Paris 1962.
  19. Rauber A: Lehrbuch der Anatomie des Menschen. Thieme, Leipzig 1902.
  20. Scammon RE, Calkins LA: The development and growth of external dimensions of the human body in the fetal period. The University of Minnesota Press, 1929, 367.
  21. Subkowitsch E: Zur Frage der Morphologie des Schulterguertels; I. Entwicklung und Morphologie des Processus coracoides bei Mensch und Fledermaus. Morph Jb 1931, 65, 517–538.
  22. Watała C: Biostatistics – the use of statistical methods in the biomedical sciences surveys. α−medica press, 2002.