anatomyЖурнал анатомии и гистопатологииJournal of Anatomy and Histopathology2225-7357N.N. Burdenko Voronezh State Medical University10.18499/2225-7357-2023-12-1-29-36anatomy-1700Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL PAPERSГеометрический морфометрический анализ форм морфологических типов кисти человека по данным рентгенографииGeometric Morphometric Analysis of the Human Hand Morphology Based on X-ray Imaginghttps://orcid.org/0000-0002-2163-7911ЕрмоленкоА. С.ErmolenkoA. S.

Ермоленко Александр Сергеевич – врач

ул. Крюкина, 28, Ульяновск, 432071

Aleksandr S. Ermolenko – doctor

ul. Kryukina, 28, Ulyanovsk, 432071

osteon@yandex.ruУльяновский областной клинический центр специализированных видов медицинской помощи имени заслуженного врача России Е.М. ЧучкаловаHonored Doctor of Russia E.M. Chuchkalov Ulyanovsk Regional Clinical Center for Specialized Types of Medical Care2023130420231212936Copyright © Ермоленко А.С., 20232023Ермоленко А.С.Ermolenko A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://anatomy.elpub.ru/jour/article/view/1700

В настоящее время у человека соотношение указательного и безымянного пальцев (2D:4D ratio) определяет морфологически тип кисти: тип 1 или радиальный (2D>4D), тип 2 или неопределенный (2D=4D), тип 3 или ульнарный (2D<4D). Однако, вышеуказанные различия не позволяют осуществить морфологическую верификацию формы кисти как объекта в целом.Цель исследования – изучить формы кисти в зависимости от ее морфологического типа по данным рентгенографии с помощью геометрических морфометрических методов.Материал и методы. Геометрическая морфометрия включала анализ конфигураций форм кистей, описываемых 20 ориентирами, расположенными на цифровых изображениях рентгенограмм (передне-задняя проекция) 50 правых кистей мужчин и 50 правых кистей женщин. Каждая кисть была классифицирована в зависимости от того был ли указательный палец длиннее, равен или короче безымянного пальца, путем визуального оценки.Результаты. Выявлены различия между формами кистей в поперечном направлении, при этом кисти ульнарного типа (U) являются более широкими, в то время как, кисти радиального типа (R) – более узкие. Кисти неопределенной формы в отличие от двух других обладают более овальной формой. Средняя форма кисти варьировала в зависимости от морфологического типа. Наиболее выраженные преобразования формы в поперечном направлении обусловлены геометрией пястных костей, а в продольном – геометрией II, IV и V пальцев. Межгрупповые различия по ширине выявлены между группой кистей радиально (R)-неопределенного (N) типов и ульнарным (U) типом, а по длине – между группой кистей радиального (R)-ульнарного (U) типов и неопределенного (N) типа. Аллометрия формы кисти минимальна.Заключение. Результаты исследования демонстрируют возможности геометрической морфометрии для анализа форм кисти человека и их изменчивость в зависимости от морфологического типа.

Currently, in humans, the ratio of the index and ring fingers (2D:4D ratio) determines the morphological type of the hand: type 1 or radial (2D>4D), type 2 or neutral (2D=4D), type 3 or ulnar (2D<4D). However, the above differences do not allow for morphological verification of the hand shape as a whole.The aim of the study was to inspect the hand shapes depending on its morphology based on radiographical images with geometric morphometric methods.Material and methods. Geometric morphometry included an analysis of the right hand shape described by 20 landmarks located on digital radiographic images (anteriorposterior projection) in 50 males and 50 females. Each hand was classified according to whether the index finger was longer, equal to, or shorter than the ring finger by visual assessment.Results. The study revealed differences between the hand shapes in the transverse direction, namely, the hands of the ulnar type (U) were wider, while the hands of the radial type (R) were narrower. The hands of neutral shape, unlike the other two types, were more oval in shape. In average, the hand shape depended on the morphological type. The most pronounced shape transformations were due to the geometry of the metacarpal bones in the transverse direction, and due to the geometry of the II, IV and V fingers in the longitudinal direction. Intergroup differences in width were revealed between the group of hands of radial (R)-neutral (N) types and ulnar (U) type, and in length between the group of hands of radial (R)-ulnar (U) types and neutral (N) type. The allometry of the hand shape was minimal.Conclusion. The results of the study demonstrate the potentials of geometric morphometry for analysis of the human hand shapes and their variability depending on the morphological type.

кисть человекаформаизменчивость формыгеометрическая морфометриярентгенографияhuman handshapeshape variabilitygeometric morphometryradiographyReferencesПавлинов И.Я., Микешина Н.Г. Принципы и методы геометрической морфометрии. Журнал общей биологии. 2002;63(6):473–93.Pavlinov IYa, Mikeshina NG. Printsipy i metody geometricheskoi morfometrii. Journal Of General Biology. 2002;63(6):473–93. (In Russ.).Синева И.М., Бахолдина В.Ю. Остеологические данные к проблеме антропологического изучения кисти человека. Вестник Московского университета. Серия XXIII. Антропология. 2012;2:4-16.Sineva IM, Baholdina VYu. Osteological Data to the Anthropological Investigation of Human Hand. Lomonosov Journal Of Anthropology (Moscow University Anthropology Bulletin). 2012;2:4-16.Adams DC, Rohlf FJ, Slice DE. Geometric morphometrics: Ten years of progress following the “revolution.” Italian Journal of Zoology. 2004 Jan;71(1):5–16. doi: 10.1080/11250000409356545Adams DC, Rohlf FJ, Slice DE. Geometric morphometrics: Ten years of progress following the “revolution.” Italian Journal of Zoology. 2004 Jan;71(1):5–16. doi: 10.1080/11250000409356545Barrett CK, Case DT. Use of 2D:4D Digit Ratios to Determine Sex. Journal of Forensic Sciences. 2014 Feb 19;59(5):1315–20. doi: 10.1111/1556-4029.12450Barrett CK, Case DT. Use of 2D:4D Digit Ratios to Determine Sex. Journal of Forensic Sciences. 2014 Feb 19;59(5):1315–20. doi: 10.1111/1556-4029.12450Blincoe H. Significant types of hands related to distal extent of digits. The Anatomical Record. 1959 Mar;133(3):527–35. doi: 10.1002/ar.1091330306Blincoe H. Significant types of hands related to distal extent of digits. The Anatomical Record. 1959 Mar;133(3):527–35. doi: 10.1002/ar.1091330306Cooper KL. Developmental and Evolutionary Allometry of the Mammalian Limb Skeleton. Integrative and Comparative Biology. 2019 Jun 10;59(5):1356–68. doi: 10.1093/icb/icz082Cooper KL. Developmental and Evolutionary Allometry of the Mammalian Limb Skeleton. Integrative and Comparative Biology. 2019 Jun 10;59(5):1356–68. doi: 10.1093/icb/icz082Guéro S. Developmental biology of the upper limb. Hand Surgery and Rehabilitation. 2018 Oct;37(5):265–74. doi: 10.1016/j.hansur.2018.03.007Guéro S. Developmental biology of the upper limb. Hand Surgery and Rehabilitation. 2018 Oct;37(5):265–74. doi: 10.1016/j.hansur.2018.03.007Kalichman L, Batsevich V, Kobyliansky E. 2D:4D finger length ratio and radiographic hand osteoarthritis. Rheumatology International. 2017 Oct 20;38(5):865–70. doi: 10.1007/s00296-017-3831-1Kalichman L, Batsevich V, Kobyliansky E. 2D:4D finger length ratio and radiographic hand osteoarthritis. Rheumatology International. 2017 Oct 20;38(5):865–70. doi: 10.1007/s00296-017-3831-1Klingenberg CP, MorphoJ: an integrated software package for geometric morphometrics. Molecular Ecology Resources. 2010 Oct 5;11(2):353–7. doi: 10.1111/j.1755-0998.2010.02924.xKlingenberg CP, MorphoJ: an integrated software package for geometric morphometrics. Molecular Ecology Resources. 2010 Oct 5;11(2):353–7. doi: 10.1111/j.1755-0998.2010.02924.xKlingenberg CP. Size, shape, and form: concepts of allometry in geometric morphometrics. Development Genes and Evolution. 2016 Apr 1;226(3):113–37. doi: 10.1007/s00427-016-0539-2Klingenberg CP. Size, shape, and form: concepts of allometry in geometric morphometrics. Development Genes and Evolution. 2016 Apr 1;226(3):113–37. doi: 10.1007/s00427-016-0539-2Klingenberg CP. Walking on Kendall’s Shape Space: Understanding Shape Spaces and Their Coordinate Systems. Evolutionary Biology. 2020 Aug 18;47(4). doi: 10.1007/s11692-020-09513-xKlingenberg CP. Walking on Kendall’s Shape Space: Understanding Shape Spaces and Their Coordinate Systems. Evolutionary Biology. 2020 Aug 18;47(4). doi: 10.1007/s11692-020-09513-xLandi F, O’Higgins P. Applying Geometric Morphometrics to Digital Reconstruction and Anatomical Investigation. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2019;1171:55–71. doi: 10.1007/978-3-030-24281-7_6Landi F, O’Higgins P. Applying Geometric Morphometrics to Digital Reconstruction and Anatomical Investigation. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2019;1171:55–71. doi: 10.1007/978-3-030-24281-7_6Lau K, Tao H, Liu H, Wen J, Sturgeon K, Sorfazlian N, et al. Anisotropic stress orients remodelling of mammalian limb bud ectoderm. Nature Cell Biology. 2015 Apr 20;17(5):569–79. doi: 10.1038/ncb3156Lau K, Tao H, Liu H, Wen J, Sturgeon K, Sorfazlian N, et al. Anisotropic stress orients remodelling of mammalian limb bud ectoderm. Nature Cell Biology. 2015 Apr 20;17(5):569–79. doi: 10.1038/ncb3156Manning JT, Fink B. Digit Ratio. Encyclopedia of Evolutionary Psychological Science. 2018;1–12. doi: 10.1007/978-3-319-16999-6_3829-1Manning JT, Fink B. Digit Ratio. Encyclopedia of Evolutionary Psychological Science. 2018;1–12. doi: 10.1007/978-3-319-16999-6_3829-1Neha. Sizing the Shape: Understanding Morphometrics. Journal of Clinical and Diagnostic Research. 2015;9:ZC21-6. doi: 10.7860/JCDR/2015/8971.5458Neha. Sizing the Shape: Understanding Morphometrics. Journal of Clinical and Diagnostic Research. 2015;9:ZC21-6. doi: 10.7860/JCDR/2015/8971.5458Outomuro D, Johansson F. A potential pitfall in studies of biological shape: Does size matter? Behmer S, editor. Journal of Animal Ecology. 2017 Sep 6;86(6):1447–57. doi: 10.1111/1365-2656.12732Outomuro D, Johansson F. A potential pitfall in studies of biological shape: Does size matter? Behmer S, editor. Journal of Animal Ecology. 2017 Sep 6;86(6):1447–57. doi: 10.1111/1365-2656.12732Pélabon C, Firmat C, Bolstad GH, Voje KL, Houle D, Cassara J, et al. Evolution of morphological allometry. Annals of the New York Academy of Sciences. 2014 Jun 9;1320(1):58–75. doi: 10.1111/nyas.12470Pélabon C, Firmat C, Bolstad GH, Voje KL, Houle D, Cassara J, et al. Evolution of morphological allometry. Annals of the New York Academy of Sciences. 2014 Jun 9;1320(1):58–75. doi: 10.1111/nyas.12470Rohlf FJ. The tps series of software. Hystrix. It. J. Mamm. 2015;26(1):9-12. doi: 10.4404/hystrix-26.1-11264Rohlf FJ. The tps series of software. Hystrix. It. J. Mamm. 2015;26(1):9-12. doi: 10.4404/hystrix-26.1-11264Sheeba CJ, Andrade RP, Palmeirim I. Mechanisms of vertebrate embryo segmentation: Common themes in trunk and limb development. Seminars in Cell & Developmental Biology. 2016 Jan;49:125–34. doi: 10.1016/j.semcdb.2016.01.010Sheeba CJ, Andrade RP, Palmeirim I. Mechanisms of vertebrate embryo segmentation: Common themes in trunk and limb development. Seminars in Cell & Developmental Biology. 2016 Jan;49:125–34. doi: 10.1016/j.semcdb.2016.01.010Tickle C. How the embryo makes a limb: determination, polarity and identity. Journal of Anatomy. 2015 Aug 7;227(4):418–30. doi: 10.1111/joa.12361Tickle C. How the embryo makes a limb: determination, polarity and identity. Journal of Anatomy. 2015 Aug 7;227(4):418–30. doi: 10.1111/joa.12361

The authors declare that there are no conflicts of interest present.