Scheletro umano - San Giovanni Bosco

Lo scheletro umano
Atlante di anatomia umana e comparata
online: www.eskeleton.org (in inglese...)
Lo scheletro umano (adulto)* è composto da circa 206 ossa
(80% peso corporeo)
* Questo
conteggio
non vale per i
subadulti che
hanno
normalmente un
numero di ossa
superiore a
quello citato,
poiché ogni osso
è formato da
più segmenti
che si saldano
con
l’accrescimento
Il tessuto osseo: struttura e funzioni
L’osso è un tessuto connettivo con funzioni protettive, meccaniche e metaboliche.
E’ il tessuto costitutivo di quasi tutto lo scheletro e inoltre forma la dentina e il
cemento dei denti.
Come tutti i tessuti connettivi è formato da
due componenti:
Cellule (osteociti, osteoblasti, osteclasti …)
Matrice intercellulare
(in cui sono immerse le cellule),
organica e inorganica.
E’ la matrice usata per
le datazioni al C14 e
per altre indagini
chimiche sulle ossa
Matrice organica (ca. 30%):
fibre collagene
proteine non collageniche
proteoglicani
glicoproteine
Matrice inorganica (ca. 70%):
fosfato e carbonato di calcio
sotto forma di
idrossiapatite
Processo di accrescimento delle ossa
L’ accrescimento osseo avviene tramite un
processo di sostituzione del tessuto cartillaginoso
mediante l’attività degli osteoblasti.
Le ossa si formano quindi mediante centri di
ossificazione dove avviene la congiunzione di più
segmenti fino a saldatura completa
Centri di ossificazione
dell’omero
Il tessuto osseo: struttura e funzioni
Dal punto di vista macroscopico si distinguono due tipi di tessuto
osseo: osso spugnoso e osso compatto
Entrambi i tipi di osso hanno una struttura lamellare:
ciascuna lamella è formata da cellule (osteociti) e sostanza
intercellulare. Gli osteociti sono accolti in cavità scavate nella
matrice calcificata.
Osso spugnoso: le lamelle si aggregano formando
trabecole irregolari, disposte disordinatamente, che
delimitano un sistema di spazi intercomunicanti
occupati da midollo osseo, con funzione emopoietica.
Osso compatto: le lamelle si associano
parallelamente formando strutture
compatte molto regolari.
L’osso è avvolto da una membrana connettivale
esterna detta periostio e da una interna detta
endostio: queste membrane, molto vascolarizzate,
assicurano il nutrimento alle cellule e intervengono
nei processi di formazione e riparazione dell’osso.
Istologia dell’osso
L'osso compatto è costituito , per la maggior parte da una sostanza
interstiziale calcificata detta matrice; questa è organizzata in lamelle
che disponendosi in forme concentriche delimitano il canale di Havers.
Nella sostanza fondamentale sono distribuite cavità a forma di lente
biconvessa dette lacune ossee ciascuna delle quali è occupata dalla cellula
ossea: osteocita, l'insieme prende nome di osteone.
I canali di Havers contengono
vasi sanguigni e linfatici, fibre
nervose e tessuto connettivo,
sono disposti in modo parallelo
tra di loro, comunicano con la
superficie libera dell'osso e la
cavità midollare nonché tra di
loro con dei canali disposti
trasversalmente e obliquamente
detti canali di Wolkmann.
Lo scheletro ha diverse
funzioni:
• sostiene i tessuti muscolari
(permettendo la locomozione)
• protegge gli organi interni
(encefalo, cuore…)
• ha funzioni emopoietiche
(da origine alle cellule del sangue)
Si differenzia in:
•Scheletro assile
•Scheletro appendicolare
Scheletro assile:
Cranio
16 ossa per il neurocranio e lo splancnocranio
1 mandibola
Colonna vertebrale
24 vertebre
24 costole
1 sterno
2 scapole
2 clavicole
Più ossa sono tenute insieme da:
- articolazioni (ginocchio, gomito…)
- sinfisi (pelvi)
- cinti (pelvi, torace)
Scheletro appendicolare:
Arti superiori
Omero
Ulna
Radio
Ossa della mano (carpo, metacarpo, falangi)
Arti inferiori
Femore
Tibia
Perone
rotula
Ossa del piede (tarso, metatarso, falangi)
Cinti:
Pelvico (2 ossa coxali, sacro)
Toracico (sterno, clavicole, scapole)
Classificazione dei tipi di ossa:
Lunghe: quelle ossa la cui lunghezza supera
la larghezza e lo spessore. Sono di solito
quelle degli arti, suddivise in una diafisi e
due epifisi (distale e prossimale).
Piatte: quelle ossa hanno lunghezza e
larghezza pressochè equivalenti. Un esempio
di osso piatto è l’osso del bacino.
Brevi e/o irregolari: quelle ossa in cui
lunghezza, larghezza e spessore si
equivalgono. Rientrano nella categoria delle
ossa rregolari quelle per le quali non è
possibile stabilire con certezza il rapporto
tra le varie dimensioni.
Piani di orientamento dello scheletro
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Prossimale
Distale
Frontale o anteriore
Dorsale o posteriore
Laterale
Mediale
Ulnare
Radiale
Tibiale
Fibulare
Volare
Dorsale
Piano sagittale
Piani frontale (A)
e trasversale (B)
Cranio
Il cranio conta circa 24 ossa
distribuite nel neurocranio (cranio
neurale) e nello splancnocranio
(cranio facciale o viscerale)
Neurocranio:
Frontale
Parietale
Occipitale
Temporale
Sfenoide
Etmoide
Ossa accessorie:
Ossa dell’orecchio
Osso ioide
Splancnocranio:
Mascella
Nasale
Lacrimale
Vomere
Turbinato
Palatino
Malare
Mandibola
Anatomia dello scheletro – CRANIO (norme)
Funzioni:
• protezione dell’encefalo
e degli organi di senso
• substrato per i muscoli
della faccia
Variabili metriche, morfologiche e degenerative
• diagnosi di sesso
• diagnosi di età
• patologie (cranio e dei denti)
Anatomia dello scheletro – CRANIO (norme)
Posteriore
Superiore
Frontale
Laterale
Inferiore
CRANIO: le suture principali
Il cranio: le suture principali
sutura coronale
tra l’osso frontale e le
ossa parietali
sutura sagittale
tra le due ossa parietali
sutura lambdoidea
tra l’osso occipitale e
le ossa parietali
sutura squamosa
tra le ossa parietale,
temporale e sfenoide
In base allo stato di
saldatura delle suture
è possibile stabilire
l’età alla morte di un
individuo
Il cranio
Mascellare
Mandibola
Colonna vertebrale
Vertebre cervicali (7)
Vertebre dorsali (12)
Vertebre lombari (5)
Sacro (5)
Coccige (ca. 3)
La colonna vertebrale
Ogni vertebra è composta da un corpo, da cui si dipartono due prolungamenti
(dx e sx) che formano l’arco vertebrale. Tale arco delimita il foro vertebrale,
all’interno del quale decorre il midollo spinale.
spinale
Posteriormente all’arco vertebrale è presente un processo spinoso (o apofisi
spinosa) mentre lateralmente sono presenti due processi detti processi
traversi.
Vertebre
Le vertebre cervicali hanno un corpo piccolo e basso, con apofisi bifide e fori posti
lateralmente al corpo (arteria vertebrale). Le prime due vertebre cervicali (atlante
ed epistrofeo si distinguono dalle altre per la loro morfologia.
Le vertebre dorsali hanno il corpo più grande delle cervicali, e si distinguono dalle
toraciche per le faccette articolari poste sui lati del corpo. La spina o apofisi non è
bifida come nelle cervicali.
Le vertere lobari sono le più grandi che
aumenta di grandezza dalla prima alla
quinta. Sono prive delle faccette
articolari sui lati del corpo e hanno le
apofisi trasverse verticalizzate e la
spina rettangolare.
Le vertebre sacrali (nell’adulto) sono
fuse in un unico osso che si articola con
le due ossa del bacino.
La colonna vertebrale
L’articolazione di una vertebra all’altra
è assicurata da spazi appositi dette
faccette articolari, localizzati sui
processi articolari superiore e inferiore.
I corpi vertebrali sono separati tra
loro da dischi intervertebrali,
fibrocartilaginei, che ammortizzano i
movimenti di flessione ed estensione
della colonna.
La degenerazione del disco intervertebrale
che si verifica con il progredire dell’età, o a
seguito di stress biomeccanici, può causare
patologie osservabili sulle vertebre
(atropatie, ernie del disco o ernie di
Schmörl).
Costole e sterno – cinto toracico
Le vertebre della regione toracica sono
articolate con le costole, le quali si
portano ventralmente a costituire la
gabbia toracica.
Le costole sono in numero di 12 paia.
Le prime sette si articolano direttamente con lo
sterno (vere); le successive 3 si articolano allo
sterno ancorandosi alla cartilagine della costola
precedente (false); le ultime 2 sono fluttuanti.
Costole e sterno
Lo sterno è formato da
3 parti:
manubrio,
corpo,
processo xifoideo.
Cinto toracico
L’elemento di raccordo tra lo scheletro assile e lo scheletro appendicolare
superiore (vale a dire l’arto superiore) è il cinto toracico o scapolare.
scapolare
Esso è formato da due ossa pari:
la scapola e la clavicola.
La scapola è un osso piatto triangolare,
formato soprattutto da tessuto osseo
compatto.
Si articola con l’omero a livello della cavità
glenoidea e con la clavicola a livello della
faccia acromiale.
La clavicola è un osso lungo a forma di S.
Si articola con la scapola (a livello
dell’acromion) e con lo sterno.
Scapola
e
clavicola
concorrono
ai
movimenti
articolari della spalla: di abduzione, cioè di
allontanamento del braccio dall’asse del
corpo, e di elevazione dello stesso al di
sopra del capo.
Arto superiore
OMERO (braccio)
L’omero, come tutte le ossa
lunghe è composto da una
diafisi e due epifisi. La diafisi
ha sezione più o meno
cilindrica che mostra una
tuberosità detta deltoidea
posta a circa metà sezione.
L’epifisi prossimale viene
detta testa e si affianca a due
tuberosità dette trochite e
trochine. L’epifisi distale
presenta anteriormente una
fossa radiale (per
l’articolazione con il radio) e
posteriormente la fossa
olecranica con il condilo e la
troclea. Lateralmente sono
visibili l’epicondilo
(lateralmente) e l’epitroclea
(medialmente)
Arto superiore
RADIO E ULNA (avambraccio)
Il radio è formato da una
diafisi a sezione prismaticotriangolare. L’epifisi
prossimale è costituita da un
capitello e da una tuberosità,
mentre quella distale ha
forma triangolare e presenta
un processo stiloideo.
L’ulna ha una diafisi con
sezione triangolare con
margini più acuti. L’epifisi
prossimale presenta
l’olecrano che si articola con
l’omero (fossa olecranica)
mentre l’epifisi distale è
piccola e leggermente
appuntita; anche essa
presenta un processo
stiloideo.
Arto superiore
MANO
Le ossa che compongono la mano sono 2, divise in: carpo, metacarpo e falangi. Le
ossa del carpo sono 8, disposte in due linee parallele e corrispondono
all’articolazione del polso. Sono: scafoide, semilunare, piramidale, pisiforme, trapezio,
trapezoide, grand’osso e uncinato
Metacarpo:
5 ossa (I-V)
Falangi
Sono tre per dito:
Prossimali
Intermedie
Distali
Il pollice ne ha
solo 2
BACINO
Il bacino è l’osso maggiormente
diagnostico per la determinazione
del sesso.
Il bacino o pelvi è formato dalle due ossa
dell’anca e dal sacro e il coccige.
L’osso dell’anca è composto da tre segmenti (che
corrispondono a quelli che si saldano durante
l’accrescimento) che sono ileo, ischio e pube.
L’ileo è composto da un segmento inferiore
(corpo) dove si trova la faccetta di inserzione
della testa del femore (acetabolo) e da uno
superiore (ala).
L’ischio è formato da un ramo, che si estende
verso il pube e da un corpo che presenta il
forame otturato e termina nella tuberosità
ischiatica.
Il pube è composto da due rami che terminano
nella sinfisi pubica.
Sviluppo del bacino
La fusione delle 3 ossa dell’anca (ileo, ischio e pube) si completa entro i 13-15 anni
La valutazione dello stato di saldatura delle ossa
dell’anca consente una stima dell’età alla morte nei
soggetti subadulti
Morfologia del bacino
La valutazione della morfologia del bacino è importante per la diagnosi
di sesso degli individui adulti
Arto inferiore
FEMORE
La misura della testa
del femore viene usata
nella diagnosi di sesso
Il femore ha la diafisi a sezione più
o meno circolare, che presenta
lungo la superficie posteriore una
inserzione muscolare detta linea
aspra.
L’epifisi prossimale è formata da
una testa (che si articola con il
bacino tramite l’acetabolo) e da
aree di inserzione muscolare dette
grande trocantere e piccolo
trocantere.
L’epifisi distale è data da due aree
distinte dette condili (mediale e
laterale) intervallati da una fossa
detta intercondiloidea.
Arto inferiore
TIBIA E PERONE (o fibula)
La tibia ha una diafisi con
sezione triangolare. L’epifisi
prossimale presenta due condili
(mediale e laterale) separati da
un’area intercondiloidea.
Anteriormente è visibile una
tuberosità tibiale.
L’epifisi distale ha un processo
posto medialmente detto
malleolo. Distalmente è visibile
un incisura peroneale per
l’articolazione con il perone,
appunto.
Il perone (o fibula) è piuttosto
sottile e ha sezione molto
irregolare con margini acuti.
L’epifisi prossimale ha una
testa, mentre quella distale ha
un malleolo laterale.
Arto inferiore: rotula
La rotula (o patella) è un osso pari che
viene considerato come un osso sesamoide
in quanto si trova inserito nello spessore di
un tendine.
E’ di forma triangolare con apice verso il
basso.
Posteriormente presenta due superfici
articolari con i condili del femore (la
superficie mediale è la più piccola).
Anatomia dello scheletro – arti inferiori
PIEDE
Le ossa che compongono il
piede sono circa 27, divise
in tarso, metatarso e
falangi. Le ossa del tarso
sono 7, disposte in due
linee parallele e
corrispondono
all’articolazione della
caviglia. Tra queste le più
importanti sono calcagno e
l’astragalo
Metatarso (I-V)
Falangi (I-V):
Prossimali
Intermedie
Distali (I-IV)
Esistono nel piede ossa
sovrannumero dette
sesamoidi
Elementi di antropometria
Antropometria (nel vivente) o
Osteometria (per i resti scheletrici)
L’osteometria (o misurazioni delle
diverse ossa dello scheletro)
rappresenta il nucleo storico
dell’antropologia fisica.
In particolare la misura del cranio
umano (considerato come la parte più
nobile del corpo) ha ricevuto tanta
attenzione da generare una
sottodisciplina, la craniologia.
Johann Friedrich Blumembach (1752-1840), studioso tedesco, alla fine del XVIII
secolo intraprende lo studio sistematico delle variazioni fisiche/morfologiche
nell’uomo, osservando in particolare il cranio. Questo approccio richiede
necessariamente una serie di norme codificate che rendano più rigorosi i criteri di
osservazione e garantiscano una obbiettività che si svincoli dal giudizio
dell’osservatore.
Alla fine del ‘700 Camper misura l’angolo facciale, stabilendo che esiste una
gradazione di valori che vedono ad un estremo i bianchi Europei (angolo tendente i
100°) e all’altro le scimmie antropomorfe (57°). I neri presentano un valore
intermedio che si aggira intorno ai 70°.
Craniologia
Paul Broca (1824-1880), anatomista e clinico, a Parigi tiene
la cattedra di Antropologia. La sua formazione è
prevalentemente naturalistica. Il suo lavoro contribuisce
enormemente alla disciplina. Mettendo a punto una serie di
strumenti antropometrici e tecniche di misurazione Broca
detta norme precise di rilevamento in base a punti
antropometrici di riferimento (landmarks). Con il suo
metodo è possibile confrontare i caratteri metrici di una
serie di popolazioni scheletriche (per lo più crani).
I musei di tutta Europa si riempiono di crani/scheletri che
vengono misurati a scopo comparativo (Museum period). Tra
i caratteri di misurazione Broca identifica anche tratti
come il colore della pelle, delle iridi, dei capelli.
Anders Retzius (1796-1860)
utilizzerà i rapporti tra misure del
cranio per determinare l’indice
cefalico (anche detto indice di
Retzius) ed esprimere tramite un
valore numerico la forma del cranio.
Femmine
Maschi
Forma
< 75%
< 65%
dolicocefalo
75% to 80%
65% to 75%
mesocefalo
> 80%
> 75%
brachicefalo
Osteometria
Storicamente, le misure del cranio
sono state utilizzate per classificare le
popolazioni secondo schemi tipologicorazziali.
Le misure del cranio sono state sempre
ritenute “molto più ereditarie” di quelle
del più “ecosensibile” postcranio, e per
questo privilegiate negli studi
antropologici di fine ‘800-inizio ‘900
La moderna tendenza a considerare lo scheletro umano come un vero e proprio
archivio biologico ha reso gli onori al trascurato scheletro postcraniale, rivalutato
proprio per la sua maggiore sensibilità a fattori ambientali che su di esso
possono lasciare tracce utili per ricostruire lo stile di vita, la presenza di stress
alimentari e/o ambientali …
Osteometria
La raccolta delle principali
dimensioni delle ossa permette di
definire alcuni parametri
morfometrici del cranio e della
faccia e di descrivere elementi
della costituzione fisica e delle
proporzioni corporee di un
individuo o di una popolazione.
Misure del cranio
Misure del postcranio
caratterizzazione fisica
dell’individuo e della popolazione
caratterizzazione costituzionale e
valutazione della robustezza e del
carico di stress biomeccanico
dell’individuo e della popolazione
Osteometria
Lo studio della morfometria scheletrica
(insieme a quello della morfologia) permette
di ricostruire il tipo e il livello di attività
fisica nelle popolazioni del passato, oltre a
fornire informazioni su eventuali disturbi
alimentari e patologie croniche.
Lo scheletro è infatti influenzato da una
serie di fattori ambientali (sia durante
l’accrescimento che durante la vita adulta) a
cui risponde con modificazioni della sua
struttura.
Per es., individui che conducono una vita molto
attiva, con elevato stress biomeccanico,
hanno ossa più robuste, e la robustezza può
essere quantificata mediante apposite
misure.
Una vita sedentaria si accompagna a un minor
appiattimento delle sezioni trasverse delle
diafisi del femore e della tibia …
Misure del cranio
Esiste una serie di misure
codificate del cranio (riferimento:
Manuale di Martin e Saller,
1957-1962) che si basano sull’uso
di particolari punti antropometrici
di riferimento (landmarks).
Alcuni esempi:
1. Lunghezza massima (g-op)
8. Larghezza massima (eu-eu)
10. Diametro frontale massimo (co-co)
11. Diametro frontale minimo (ft-ft)
…
Indici del cranio…
Sulla base delle misure del cranio è possibile calcolare una serie di indici
cranici che caratterizzano in modo sintetico alcuni aspetti della forma del
cranio.
Indice cranico orizzontale: rapporto
percentuale tra larghezza massima e
lunghezza massima. Delinea la forma
allungata (dolicocranio) o corta
(brachicranio) della calotta cranica.
Dolicocrani (<74.9)
Mesocrani (75 ÷ 79.9)
Brachicrani (>80)
L’indice cranico è stato ampiamente utilizzato per caratterizzare
tipologicamente le popolazioni umane.
Per es., classificazione di Biasutti in 4 principali razze caratterizzate
da valori differenti dell’indice cefalico:
• Negroidi e Australoidi: sono in media dolicocefali
• Mongoloidi: brachicefali
• Europoidi: sono rappresentate tutte le categorie dell’indice.
Misure del postcranio
Come per il cranio, esiste una serie di misure codificate anche per il postcranio
(Manuale di Martin e Saller, 1957-1962) basate sull’uso di punti
antropometrici di riferimento.
Indici del postcranio: alcuni esempi
Indice diafisario dell’omero: rapporto percentuale
tra i diametri minimo e massimo misurati a metà
diafisi. Quando il valore dell’indice si avvicina a 100 i
due diametri sono simili e la diafisi ha una forma
rotondeggiante, mentre quando il diametro minimo è
molto più piccolo del diametro massimo si ha un
appiattimento dell’omero (platibrachia) che può essere
causato dal lavoro del bicipite e del deltoide.
Indice pilastrico del femore: rapporto percentuale
tra i diametri antero-posteriore e trasverso, misurati
al centro della diafisi. Un indice elevato indica un
forte sviluppo della linea aspra associato al lavoro
muscolare della coscia.
Indice di robustezza del femore: rapporto percentuale
tra la somma dei diametri antero-posteriore e trasverso,
e la lunghezza fisiologica del femore. Un indice maggiore
di 12,5 indica robustezza della gamba.
Indici di proporzioni corporee
Le proporzioni tra le diverse parti del corpo possono essere espresse mediante una serie di
indici applicati sia all’interno dello stesso arto (come rapporto tra segmento prossimale e
distale), sia tra arti superiori e inferiori.
Questi indici forniscono informazioni sulla costituzione corporea delle popolazioni e su
eventuali adattamenti a fattori ambientali in base a Regole eco-geografiche
Regola di Allen: prevede un allungamento relativo delle appendici, e in particolare del
segmento distale degli arti, in relazione all’adattamento a climi caldi.
Indice radio-omerale: rapporto percentuale
tra la lunghezza massima del radio e la
lunghezza fisiologica dell’omero.
Indice tibio-femorale: rapporto
percentuale tra la lunghezza totale della
tibia e la lunghezza fisiologica del femore.
Indice intermembrale: rapporto percentuale
tra la lunghezza dell’arto superiore e la
lunghezza dell’arto inferiore.
<74,9: radio breve
75 – 79,9: radio medio
>80: radio lungo
<81,9: tibia breve
82: tibia media
>82: tibia lunga
70: media maschile
69: media femminile
Indice di lateralizzazione degli arti
Attraverso questo indice è possibile valutare
le differenze tra arto dx e sx ottenendo
così informazioni su un eventuale maggior
utilizzo di un lato del corpo rispetto al
controlaterale: inferenze su movimenti
ripetititvi, che producono una asimmetria tra
i due lati.
Formula di Schultz (1937): rapporto
percentuale tra la differenza delle misure
dei lati dx e sx, e la minore delle due
lunghezze.
Indice di lateralizzazione:
dx – sx / min (dx, sx) x 100
Indice di dimorfismo sessuale
Le differenze dimensionali tra i
due sessi possono essere valutate
calcolando il grado di dimorfismo
sessuale attraverso l’Indice di
Hall (1982), equazione applicabile
a qualsiasi misura scheletrica.
Valori elevati di questo indice
possono essere correlati ad
attività lavorative sessospecifiche
Indice di Hall: rapporto
percentuale tra la differenza
delle medie delle misure della
popolazione maschile e femminile
e la media delle misure maschili
Indice di Hall: (media M – media F)/media M x 100
Calcolo della statura
Uno degli indicatori più utilizzati per definire le
dimensioni corporee delle popolazioni umane attuali e del
passato è la statura.
La statura può essere influenzata da vari fattori –
ambientali, genetici, sociali, geografici – e a livello di
popopolazione può fornire indicazioni su condizioni di
adattamento all’ambiente.
Secondo la Regola di Cope, l’incremento della mole
corporea, esprimibile nel caso degli ominidi anche come
incremento della statura, è indizio di successo evolutivo.
Secondo la Regola di Bergmann, si osserva un
incremento della mole corporea al crescere della
latitudine, in quanto la diminuzione del rapporto tra
superficie corporea e volume è vantaggiosa in condizioni
di clima freddo.
La statura inoltre può essere considerato come un
indicatore di stress, in quanto una bassa statura
nell’adulto può essere legata a situazioni di malnutrizione
infantile e giovanile cronica.
Calcolo della statura
Stime della statura da resti scheletrici si possono
ottenere se si ha a disposizione lo scheletro completo e
ben conservato, sommando le altezze di tutti i distretti
scheletrici e aggiungendo coefficienti che sostituiscono le
parti molli e le curvature della colonna vertebrale.
Ma visto che i resti scheletrici sono solitamente
frammentari, vengono usate delle equazioni di
regressione che permettono di ottenere la statura a
partire dalle misure di lunghezza delle ossa degli arti.
•
•
•
•
Trotter e Gleser (1952, 1958, 1977)
Olivier et al. (1978)
Manuvrier (1893)
Sjøvold (1990)
3,08 x lunghezza omero + 70,45 ± 4,05