Katedra i Zakład Anatomii Prawidłowej i Klinicznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie al. Powstańców Wlkp. 72, 70-111 Szczecin
Kierownik: dr hab. n. med. Zbigniew Ziętek
Summary
Introduction: The size and symmetry of the eye -socket have puzzled many medical and biological scientists. The orbit is a very complicated skull part because of the great number of bones involved in its structure, and its specific physiological function.
The aim of our study was to estimate variations in the shape, size and position of the orbital openings in contem-porary human skulls by using computer software.
Material and methods: The material consisted of 80 male human skulls of the European population from the beginning of the 20th century. X -ray photographs were taken in the P -A projection, then the images were scanned and calibrated by means of MicroStation 95 Academic Edition software. Tools for measuring the vector elements were used to assess measurements: n -mf, mf -ml, mf -ek, -sbk and the area of the orbital opening. The orbital index and the index of morphological asymmetry were assessed.
Michalski’s tables were used to establish orbit features. The statistical analysis was performed using the Statistica com-puter software package.
Results and conclusions: Measurements of the -socket position in relation to the mid -line were signifi-cantly more frequently larger on the left -hand side, which means a more lateral position of orbits on that side. The measurements of breadth, height and area were more fre-quently larger on the right side. The asymmetry index was significant for orbit width. The majority of the examined orbits were classified as hypsikonch, according to the orbital index. According to Michalski’s scale, the dominant size of orbit was No. 4, and the shape of orbit No 7. The above
data described orbital openings in the European population from the West Pomeranian region. The awareness of vari-ability in this area is necessary for the correct interpretation of patients’ examination results, reconstruction planning, in forensic medicine, and anthropology.
K e y w o r d s: orbital opening – eye -socket – orbit – skull – asymmetry.
Streszczenie
Wstęp: Kształt i symetria oczodołów jest tematem inte-resującym badaczy wielu dyscyplin medycznych i biologicz-nych. Oczodół jest skomplikowaną częścią twarzoczaszki ze względu na dużą liczbę budujących go kości oraz spe-cyficzną rolę fizjologiczną.
Celem pracy była ocena symetrii, kształtu i wielkości wejścia do oczodołów w czaszkach współczesnych przy użyciu metod komputerowych.
Materiał i metody: Materiał składał się z 80 czaszek męskich populacji europejskiej z początku XX w. w wieku adultus i maturus. Wykonano zdjęcia radiologiczne w rzu-cie P -A, które następnie zeskanowano i skalibrowano za pomocą oprogramowania MicroStation 95 Academic Edi-tion. Za pomocą narzędzi do pomiaru elementów wektoro-wych zmierzono odległości: n -mf, mf -ml, mf -ek, spa -sbk oraz pole powierzchni wejścia do oczodołu. Wyliczono wskaźnik oczodołowy i wskaźnik asymetrii morfologicznej.
Do oceny kształtu i wielkości wejścia do oczodołu użyto tablic Michalskiego. Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą programu komputerowego Statistica.
Wyniki i wnioski: Odległość oczodołu od linii pośrod-kowej była częściej większa po stronie lewej, co oznacza bardziej boczne położenie oczodołu po tej stronie. Wyso-kość, szerokość i pole powierzchni oczodołu były częściej większe po stronie prawej. Wskaźnik asymetrii był istotny dla szerokości oczodołu. Większość badanych oczodołów wg wskaźnika oczodołowego sklasyfikowano jako typ hypsi-konch – wysokie. Według skali Michalskiego dominuje roz-miar oczodołu nr 4 i kształt nr 7. Powyższe dane zawierają charakterystykę wejścia do oczodołu populacji europejskiej z regionu zachodniopomorskiego. świadomość zmienności w tym obszarze jest konieczna dla prawidłowej interpre-tacji wyników badań pacjentów, planowania rekonstrukcji, w medycynie sądowej i antropologii.
H a s ł a: oczodół – wejście do oczodołu – asymetria.
Wstęp
Kształt i symetria oczodołów jest tematem interesują-cym badaczy wielu dyscyplin medycznych oraz biologicz-nych. Oczodół jest skomplikowaną częścią twarzoczaszki ze względu na dużą liczbę budujących go kości, a także specyficzną rolę fizjologiczną.
Wzrastająca liczba wypadków komunikacyjnych spo-wodowanych z jednej strony większą liczbą samochodów, a z drugiej nieuwagą kierowców i pieszych, oraz częstsze brutalne pobicia związane z rosnącą agresją napadów spo-wodowały wzrost liczby chorych z obrażeniami wielona-rządowymi, w tym wielomiejscowymi urazami czaszki [1].
Złamania jarzmowo -twarzowe stanowią trzecią pod wzglę-dem częstości grupę złamań kości twarzowej czaszki po zła-maniach kości nosa i żuchwy [2, 3]. Druga grupa schorzeń wpływająca na naruszenie ciągłości oczodołu to nowotwory złośliwe szczęki. Stanowią one 3% złośliwych guzów głowy i szyi oraz 0,6% wszystkich nowotworów złośliwych u czło-wieka. Najczęściej umiejscowione są pierwotnie w zatoce szczękowej. Nowotwory umiejscowione w górnej części masywu szczękowo -sitowego, tzw. suprastrukturze, rokują gorzej. W okolicy tej szybciej dochodzi do naciekania oczo-dołu lub jamy czaszki, co utrudnia wykonanie doszczęt-nego zabiegu [4, 5]. Diagnostyka i leczenie tych nowo-tworów, ze względu na podstępny przebieg kliniczny oraz fakt, że większość chorych zgłasza się w zaawansowanym stadium choroby, stanowi trudny problem kliniczny [6].
Położenie na pograniczu twarzo - i mózgoczaszki powo-duje możliwość rozprzestrzeniania się procesów chorobo-wych na obie okolice. Dlatego też dokładna znajomość tego regionu wymagana jest od lekarzy wielu specjalności, m.in.
stomatologów, chirurgów szczękowych, okulistów, neurolo-gów i neurochirurneurolo-gów. Badania radiologiczne twarzoczaszki są podstawą do określenia zmian w regionie oczodołów.
Ponieważ istnieją istotne różnice w kształcie, wielkości i położeniu oczodołów pomiędzy populacjami wywodzą-cymi się z różnych obszarów geograficznych, stanowią one
również użyteczne narzędzie w identyfikacji szczątków kost-nych zarówno podczas badań sądowo -medyczkost-nych szczątków współczesnych, jak i w analizie antropometrycznej materia-łów wyeksplorowanych podczas badań archeologicznych.
Celem pracy była ocena symetrii, kształtu i wielkości wejścia do oczodołów w czaszkach współczesnych popu-lacji europejskiej z regionu Pomorza Zachodniego.
Materiał i metody
Materiał badawczy stanowiło 80 czaszek współczesnych męskich populacji europejskiej z początku XX w. Wiek czaszek oceniono na adultus i maturus. Wiek i płeć oce-niono wg standardowych metod antropologicznych [7, 8, 9].
Wszystkie czaszki były dobrze zachowane. Zmian patolo-gicznych nie stwierdzono.
Badanym czaszkom ustawionym w płaszczyźnie frank-furckiej wykonano zdjęcia radiologiczne w rzucie P -A [10, 11], które następnie zeskanowano. Zeskanowane zdjęcia
poddane zostały procesowi kalibracji w oprogramowaniu MicroStation 95 Academic Edition. Dla nadania właściwej geometrii wykonano transformację wielomianem I stopnia Helmerta. Na tak przygotowanym materiale referencyjnym dokonano wektoryzacji osi oraz granic oczodołów. Przy zastosowaniu narzędzi do pomiaru elementów wektoro-wych zmierzono: 1) szerokość oczodołu – odległość punktu maxilofrontale położonego w miejscu zetknięcia się krawę-dzi przyśrodkowej oczodołu i szwu czołowo -szczękowego od punktu ektokonchion na bocznej krawędzi oczodołu w miejscu, gdzie krawędź tę przecina prosta równoległa do górnej krawędzi oczodołu (mf -ek), 2) wysokość oczo-dołu (sbk -spa) – distantia subkonchion – największą odle-głość między górną i dolną krawędzią oczodołu wyzna-czoną prostopadle do szerokości oczodołu, 3) obwód i pole powierzchni wejścia do oczodołów po stronie prawej i lewej oraz 4) odległość punktu maxilofrontale (mf) od punktu nasion (n) leżącego na przecięciu się płaszczyzny pośrod-kowej ze szwem nosowo -czołowym i linii pośrodpośrod-kowej wyznaczonej wzdłuż punktów nasion i prosthion, który znajduje się na wyrostku zębodołowym szczęki w płasz-czyźnie pośrodkowej (n -pr) [9]. Na podstawie pomiarów podstawowych obliczono wskaźnik oczodołowy: wysokość oczodołu/szerokość oczodołu ×100 [12, 13] oraz wskaźnik asymetrii morfologicznej (prawy pomiar – lewy pomiar/
prawy pomiar ×100) [14].
Dodatkowo dokonano oceny wielkości i kształtu wejścia do oczodołów, posługując się tablicami kranioskopijnymi Michalskiego [12, 13].
Obliczenia statystyczne oraz analizę statystyczną prze-prowadzono za pomocą programu komputerowego Statistica.
Obliczono średnią, medianę, wartości minimalne i maksy-malne oraz odchylenie standardowe (SD). Normalność roz-kładu zmiennych weryfikowano testem W Shapiro–Wilka, a jednorodność wariancji testem F Fishera. W porówna-niu wewnątrzgrupowych pomiarów prawej i lewej strony
zastosowano test t -Studenta. Dla oceny istotności staty-stycznej za błąd pierwszego rodzaju przyjęto p < 0,05.
Wyniki
Zaobserwowano dużą zmienność wejścia do oczodołu pod względem wielkości, kształtu i położenia względem sie-bie oraz osi pośrodkowej. Większe wymiary wejścia do oczo-dołów – szerokość, obwód i pole powierzchni występują po stronie prawej. Punkt mf jest bardziej oddalony od linii pośrodkowej po stronie lewej (tab. 1), co oznacza, że oczo-doły położone są po tej stronie bardziej bocznie. Dla tej cechy zanotowano istotne wartości wskaźnika asymetrii morfologicznej (tab. 2). Używając wskaźnika oczodołowego wg Martina i Sallera [9, 12], zdecydowaną większość oczo-dołów w badanych czaszkach zarówno po stronie prawej, jak
T a b e l a 1. Pomiary na zdjęciach radiologicznych i wskaźnik asymetrii morfologicznej
Pomiar/Jednostka n średnia – strona prawa SD średnia – strona lewa SD p
n -mf (mm) 80 16,4312 2,7609 17,1725 2,6868 0,0000
mf -ml (mm) 80 12,3187 1,8184 13,6437 1,8023 0,0000
mf -ek (mm) 80 39,0862 3,2619 38,1012 3,2199 0,0001
spa -sbk (mm) 80 39,5987 2,42291 38,8025 2,2560 0,0005
Pole powierzchni wejścia do oczodołu
a. orbit. (mm2) 80 1277,5230 108,0345 1220,2600 100,1979 0,0000
i lewej zakwalifikowano jako hypsikonch (ryc. 1). Według skali Michalskiego w czaszkach współczesnych domi-nują otwory charakteryzowane jako średnie – nr 4 (ryc. 2), a wyraźnie dominującym kształtem jest kształt nr 7 (ryc. 3).
Dyskusja
Analiza symetrii ciała ludzkiego intrygowała badaczy już w czasach starożytnych. Badania nad asymetrią budowy czaszki płodów prowadzone w 1892 r. przez Scheffera [15]
wykazały, że kształt czaszki i jej symetria zależą od roz-woju kości klinowej oraz piramidy kości skroniowej. Tre-nouth [15] również obserwował asymetrię czaszek płodów ludzkich. Stwierdził dominację lewostronną. Na podstawie badań wykazano, że asymetria wzrastała z wiekiem płodów.
Przyjmuje się, że na rozwój części mózgowej czaszki zasad-niczy wpływ ma dynamika rozwoju centralnego układu nerwowego. Mózg i jego forma nadają kształt sklepieniu czaszki, gdy funkcja narządu żucia, mięśnie żwaczowe oraz dna jamy ustnej, gardła, język i napięcie tkanek mięk-kich wpływają na formę części twarzowej, a tym samym na pozycje oraz kształt wejścia do oczodołów [12].
Filogenetyczne badania antropologów nad twarzoczaszką dowodzą, że twarz neandertalczyka była większa od twarzy homo sapiens i odznaczała się znacznym wysunięciem obu szczęk do przodu. Szczęka i żuchwa człowieka pierwotnego były większe i bardziej masywne. W związku z postępują-cym ortognatyzmem twarzy, czyli cofaniem się jej kośćca
Ryc. 1. Zdjecie radiologiczne w projekcji P -A, czaszka męska w wieku adultus, typ oczodołu hypsiconch
Ryc. 2. Tablica Michalskiego nr 12, wielkość oczodołu, nr 4 rozmiar
średni [12]
Ryc. 3. Tablica Michalskiego nr 13, kształt oczodołu, nr 7 okrągło
-rombo-waty [12]
T a b e l a 2. Wskaźnik asymetrii morfologicznej Pomiar/Jednostka n Wskaźnik
asymetrii SD p
n -mf (mm) 80 −5,8329 15,5200 0,5283
mf -ml (mm) 80 −12,3267 17,6879 0,2867
mf -ek (mm) 80 2,3090 6,4704 0,0141
spa -sbk (mm) 80 1,8764 4,8456 0,8066
Pole powierzchni wejścia do oczodołu
a. orbit. (mm2) 80 4,2906 5,8526 0,8774
pod puszkę mózgową, zarówno szczęka, jak i żuchwa uległy znacznemu skróceniu [16, 17, 18, 19]. W oparciu o badania Lotha [17, 18] można przypuszczać, że sklepienie czaszki ludzkiej w przyszłości będzie jeszcze większe, zaś część twarzowa ulegnie dalszemu zmniejszeniu i stanie się jesz-cze bardziej ortognatyczna [19].
W badaniach prowadzonych na płodach obserwo-wano przejście z formy płaskiej i szerokiej w prawie okrą-głą w końcowym okresie życia wewnątrzłonowego. Jest to zgodne z obserwacjami własnymi kształtu oczodołów kwalifikowanymi w większości wg skali Michalskiego jako okragło -romboidalne, a wg wskaźnika oczodoło-wego jako hypsikonch – wysokie [15, 20]. Wydaje się więc, że kształt oczodołu, jak wiele innych cech podczas rozwoju płodowego, zmienia się, by przyjąć kształt jak najlepiej dostosowany do pełnionej w życiu pozapłodowym funk-cji. Kształt wejścia do oczodołu istotnie różni się pomię-dzy grupami etnicznymi. Porównując wyniki z pracą Ji i wsp. [21] opartą na analizie dorosłej populacji chińskiej, zauważa się, że czaszki europejskie cechuje większe pole powierzchni wejścia do oczodołu, które jest jednocześnie wyższe i węższe od badanej populacji chińskiej. Kształt wejścia do oczodołu jest w populacji chińskiej spłaszczony, a w europejskiej zbliża się do okrągłego. W obrębie samej populacji europejskiej też można zauważyć silne wpływy etniczne. U mieszkańców rejonu basenu Morza śródziem-nego obserwowano większe wymiary szerokości oczodołu niż wysokości [22]. U mieszkańców rejonu Morza Czar-nego obserwowano większe wymiary szerokości oczodołu po stronie prawej, tak jak w analizowanej serii z Pomorza, natomiast wysokości po stronie lewej odmiennie do anali-zowanej serii [23]. Obserwowano również różnice pomię-dzy pomiarami charakteryzującymi wejścia do oczodołów czaszek europejskich i tajskich [24].
Badania dotyczące budowy wejścia do oczodołów opie-rały się zwykle na bezpośrednich pomiarach na czaszkach szerokości i wysokości oczodołów [21, 25, 26]. Omawiane badania prowadzone były przede wszystkim na radiogra-mach jako materiale najczęściej poddawanym analizie przez lekarzy wielu specjalności [27, 28, 29, 30, 31, 32].
Podczas urazów górnej i środkowej twarzoczaszki naj-częściej dochodzi do urazu oczodołu. Metody radiologiczne, w tym tomografia komputerowa, pomagają określić rozmiar i rozprzestrzenienie urazu oraz dokonać wyboru metody lecze-nia [32, 33, 34, 35, 36]. Analiza kształtu i wielkości wejścia do oczodołów ze względu na różnice etniczne jest ważnym elementem oceny w medycynie sądowej do analizy i iden-tyfikacji szczątków kostnych współczesnych oraz w antro-pologii do oceny materiałów historycznych [37, 38, 39, 40].
Piśmiennictwo
Zapała J., Bartkowski S.B., Kuchta K., Pałka P., Moskała M., Kwiat-1.
kowski S. et al.: Własne doświadczenia w wielospecjalistycznym zaopatrzeniu chorych z obrażeniami twarzowo -czaszkowymi. Czas Stomatol. 1998, 60, 589–593.
Krzymański G., Brozyna B., Domański W., Przybysz -Biernacka B.
2. :
Własne doświadczenia w rozpoznawaniu i leczeniu złamań -szczękowych. Czas Stomatol. 2002, 55, 222–228.
Sirsath N.T., Babu K.G., Das U., Premlatha C.S.
3. : Paranasal sinus
neu-roendocrine carcinoma: a case report and review of the literature. Case Rep Oncol Med. 2013, 2013, 728479. doi: 10.1155/2013/728479.
Hanasono M.M., Silva A.K., Yu P., Skoracki R.J.
4. : A comprehensive
algorithm for oncologic maxillary reconstruction. Plast Reconstr Surg.
2013, 131, 1, 47–60.
Skorek A., Zadrożna V., Stankiewicz C., Berezowski Z., Narożny 5.
W.: Wybrane aspekty zintegrowanego postępowania -protetycznego u chorych leczonych z powodu złośliwych nowotworów
szczęki. Czas Stomatol. 2001, 54, 12, 800–808.
Chu Y., Liu H.G., Yu Z.K.
6. : Patterns and incidence of sinonasal malignancy with orbital invasion. Chin Med J (Engl). 2012, 125, 9, 1638–1642.
Acsádi G., Nemeskéri
7. J.: History of human life span and mortality.
Akademia Kiado, Budapest 1970.
Buikstra J., Ubelaker D.H.
8. : Standards for data collection from
hu-man skeletal remains. Arkansas Archeological Survey Research Series.
1994, 44.
Piontek J.
9. : Biology of primaeval populations. Methodological outline.
Wyd. UAM, Poznań 1999.
Marchioni D.M.
10. : Radiologia kliniczna. Czelej, Lublin 1999.
Daniel B.,
11. Pruszyński B.: Anatomii radiologiczna. PZWL, Warszawa 2005.
Malinowski A., Bożiłow W
12. .: Podstawy antropometrii. Metody, techniki, normy. PWN, Warszawa 1997.
Malinowski A., Strzałko J.
13. : Antropologia. PWN, Warszawa–Poznań
1985.
Rossi M., Ribeiro E., Smith R
14. .: Craniofacial asymmetry in development:
An anatomical study. Angle Orthod. 2003, 73, 381–385.
Trenouth M.J
15. .: Asymmetry of the human skull during fetal growth.
Anat Record. 1985, 211, 205–212.
Jeffery N., Spoor F.
16. : Ossification and midline shape changes of the human fetal cranial base. Am J Phys Anthropol. 2004, 123, 78–90.
Loth E.
17. : Człowiek przeszłości. Odmiany mammalogeniczne w budowie człowieka. Wyd. Uniw. Warsz., Warszawa 1953.
Loth E.
18. : Człowiek teraźniejszości. Rozważania syntetyczne nad roz-wojem i zmiennością rodu ludzkiego w okresie minionym. Wyd. Uniw.
Wroc. Poznań–Wrocław 1954, 199–255.
Ziółkiewicz T.
19. : Redukcja twarzoczaszki człowieka współczesnego. Czas Stomatol. 1967, 20, 399–402.
Haas A., Weiglein A., Faschinger C., Müllner K.
20. : Fetal development of
human orbit. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 1993, 231, 217–220.
Ji Y., Qian Z., Dong Y., Zhou H., Fan X.
21. : Quantitative morphometry of
the orbit in Chinese adults based on a three -dimensional reconstruction method. J Anat. 2010, 217, 501–506.
Catalina -Herrera C.J.
22. : Morphometric study of the orbit’s base in male and female skulls of Spaniards. Bull Assoc Anat (Nancy). 1988, 72, 5–7.
Kadanov D., Jordanov J.
23. : Die Asymmetric künstlich deformierter
Schädel aus einem protobulgarischen Massengrab von 9 Jh. Anat Anz Bd. 1976, 140, 327–336.
Huanmanop T., Agthong S., Chentanez V.
24. : Surgical anatomy of fissures
and foramina in the orbits of Thai adults. J Med Assoc Thai. 2007, 90, 11, 2383–2391.
Cook J.T.
25. : Asymmetry of the cranio -facial skeleton. Brit J Orthod.
1980, 7, 33–38.
Woo T.L.
26. : On the asymmetry of the human skull. Biometrika. 1931, 22, 324–352.
Škvařilová B.
27. : Facial asymmetry: type, extent and rangę of normal values. Acta Chir Plastic. 1993, 35, 173–180.
Škvařilová B.
28. : Facial asymmetry: an X -ray study. Acta Chir Plastic.
1994, 36, 89–91.
Gawlikowska -Sroka A.
29. : Analiza symetrii i kierunku zmian w budo-wie czaszek wybranych populacji dziejowych na podstabudo-wie badań radiologicznych i antropometrycznych. Ann Acad Med Stetin. 2006, 52, 2, 107–117.
Gawlikowska A., Szczurowski J., Czerwiński F., Miklaszewska D., Ada-30. miec E., Dzięciołowska E.: The fluctuating asymmetry of mediaeval
and modern human skulls. HOMO. 2007, 58, 159–172.
Gielecki J.S., Gajda G., Patel B.
31. : Digital image analysis of the orbit.
Proceedings of the XX Congress of the Polish Anatomical Society.
Lublin 2003.
Singh N., Eskander A., Huang S.H., Curtin H., Bartlett E., Vescan A. et 32.
al.: Imaging and resectability issues of sinonasal tumors. Expert Rev Anticancer Ther. 2013, 13, 297–312.
Zhang R.
33. : Reconstruction of the anophtalmic orbit by orbital osteotomy and free flap transfer. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2007, 60, 232–240.
Liu J.M.
34. : Eye socket reconstruction with free flap. Zhonghua Zheng Xing Wai Ke Za Zhi. 2006, 22, 344–346.
Zwahlen R.A.
35. : The galea fascia flap in orbital reconstruction: innovative harvest technique. Eur J Surg Oncol. 2006, 32, 804–807.
Wei F.C., Dayan J.H.
36. : Scalp, skull, orbit, and maxilla reconstruction and hair transplantation. Plast Reconstr Surg. 2013, 131, 411e–424e.
Singh J., Pathak R.K.
37. : Sex and age related non -metric variation of the human sternum in a Northwest Indian postmortem sample: A pilot study. Forensic Sci Int. 2013, 10, 228, 1–3.
Nascimento Correia Lima N., Fortes de Oliveira O., Sassi C., Picapedra 38. A., Francesquini L. Jr., Daruge E. Jr.: Sex determination by linear me-asurements of palatal bones and skull base. J Forensic Odontostomatol.
2012, 30, 1, 38–44.
Ndou R., Smith P., Gemell R., Mohatla O.
39. : The supratrochlear foramen
of the humerus in a South African dry bone sample. Clin Anat. 2012, doi: 10.1002/ca.22132.
Raghavendra Babu Y.P., Kanchan T., Attiku Y., Dixit P.N., Kotian 40. M.S.: Sex estimation from foramen magnum dimensions in an Indian
population. J Forensic Leg Med. 2012, 19, 3, 162–167.
R O C Z N I K I P O M O R S K I E J A K A D E M I I M E D Y C Z N E J W S Z C Z E C I N I E 2013, 59, 1, 81–10
MAŁgORZATA KACZMAREK