Anatomical, Morphometric, and Volumetric Examination of the Humerus and Antebrachium With Computed Tomography in Van Cats

Abstract

This study was carried out to make a three-dimensional (3D) reconstruction of the humerus, radius, and ulna by using computed tomography (CT) in Van cats, to detect their anatomical features, to obtain morphometric and volumetric measurements, and to determine the biometric differences of these measurement values in terms of sexual dimorphism. In the study, 16 Van cats, 8 females and 8 males were used. The cats were anesthetized using dissociative agents (ketamine and xylazine combination). The images of the animals under anesthesia were obtained by CT scanning. The images obtained were transferred to the workstation to be processed in DICOM format and reconstructed using the 3D modeling program Syngo CT. Then, the anatomical structures of these bones were examined, morphometric and volumetric measurements were calculated and statistical analysis was made. In the 3D reconstruction images in the study, both foramen (for.) supracondylare and supratrochleare were present in the distal humerus. In the morphometric analysis results, it was observed that there were statistically significant differences in male and female Van cats in terms of measurement values of the humerus, radius, and ulna (P<0.05). Volume measurement values of the humerus, radius, and ulna of the male and female cats were determined as 11.22±0.86 cm3, 8.01±1.16 cm3; 3.85±0.57 cm3, 2.37±0.20 cm3; 26±0.66 cm3, 2.99±0.26 cm3, respectively. These differences between male and female cats' volumetric measurement values were found to be statistically significant (P<0.05). In conclusion, the statistical differences between the genders of the measurement parameters of the humerus, radius, and ulna in Van cats were determined using CT and 3D modeling program. Also, it is thought that the morphological information and osteometric measurement values obtained from this study will be useful for studies in many areas such as pathology, surgery, clinical practice, and zooarchaeology, especially in anatomy education related to these bones.

Keywords

• Computed tomography
• Humerus
• Radius
• Three-dimensional reconstruction
• Ulna
• Van cat

Van Kedilerinde Humerus ve Antebrachium’un Bilgisayarlı Tomografi ile Anatomik, Morfometrik ve Volümetrik Olarak İncelenmesi

Abstract

Bu çalışma, Van kedilerinde humerus, radius ve ulna’nın bilgisayarlı tomografi (BT) aracılığıyla üç boyutlu (3B) rekonstrüksiyonu yapmak, anatomik özelliklerinin belirlenmesini sağlamak, morfometrik ve volümetrik ölçülerini elde etmek ve bu ölçüm değerlerinin seksüel dimorfizm bakımından biyometrik farklılıklarının belirlenmesi amacıyla yapıldı. Çalışmada 8 dişi, 8 erkek olmak üzere 16 adet Van kedisi kullanıldı. Kediler dissosiyatif ajanlar (ketamine ve xylazine kombinasyonu) kullanılarak anesteziye alındı. Anestezi altındaki hayvanlar BT ile taranarak görüntüleri elde edildi. Elde edilen imajlar DICOM formatında işlenmek üzere iş istasyonuna aktarıldı ve 3B modelleme programı olan Syngo CT kullanılarak rekonstrüksiyon işlemi yapıldı. Daha sonra bu kemiklerin anatomik yapıları incelenerek, morfometrik ve volümetrik ölçümleri hesaplandı ve istatistiki analizi yapıldı. Yapılan çalışmadaki 3B rekonstrüksiyon görüntülerinde, humerus’un distal’inde hem foramen (for.) supracondylare hem de for. supratrochleare’ye rastlanıldı. Morfometrik analiz sonuçlarına bakıldığında, humerus, radius ve ulna’nın ölçüm değerleri bakımından erkek ve dişi Van kedileri arasında istatistiksel olarak önemli farklılıklar olduğu görüldü (P<0.05). Erkek ve dişi kedilere ait humerus, radius ve ulna’nın volüm ölçüm değerleri sırasıyla 11.22±0.86 cm3, 8.01±1.16 cm3; 3.85±0.57 cm3, 2.37±0.20 cm3; 26±0.66 cm3, 2.99±0.26 cm3 olarak tespit edildi. Erkek ve dişi kedilerin volümetrik ölçüm değerleri arasında görülen bu farklılıkların istatistiksel olarak anlamlı seviyede olduğu bulundu (P<0.05). Sonuç olarak, Van kedilerinde humerus, radius ve ulna’ya ait ölçüm parametrelerinin istatistiksel olarak cinsiyetler arasındaki farklılıkları BT ve 3B modelleme programı kullanılarak tespit edildi. Ayrıca çalışmadan elde edilen morfolojik bilgilerin ve osteometrik ölçüm değerlerinin bu kemiklerle ilgili anatomi eğitimi başta olmak üzere, patoloji, cerrahi, klinik uygulama ve zooarkeoloji gibi birçok alandaki çalışmalara faydalı olacağı düşünülmektedir.

Keywords

• Bilgisayarlı tomografi
• Humerus
• Radius
• Ulna
• Üç boyutlu rekonstrüksiyon
• Van kedisi

References

1. Atalar Ö, Karan M, 2002: Sansar (Martes foina) iskelet sistemi üzerinde makro-anatomik araştırmalar. I. Ossa membri thoracici. FÜ Sağlık Bil Dergisi, 16, 2, 229-232.
2. Bahadır A, Yıldız H, 2008: Veteriner Anatomi: Hareket Sistemi & İç Organlar. Ezgi Kitabevi, Bursa.
3. Boonsri B, Pitakarnnop T, Buddhachat K, Changtor P, Nganvongpanit K, 2019: Can feline (Felis catus) flat and long bone morphometry predict sex or skull shape?. Anat Sci Int, 94 (3), 245‐256.
4. Carew RM, Morgan RM, Rando C, 2019: A preliminary ınvestigation into the accuracy of 3D modeling and 3D printing in forensic anthropology evidence reconstruction. J Forensic Sci, 64, 342-352.
5. Demircioglu I, Gezer Ince N, 2020: Three-dimensional modelling of computed tomography images of limb bones in gazelles (Gazella subgutturosa). Anat Histol Embryol, 00, 1-13.
6. Dursun N, 2002: Veteriner Anatomi I. Medisan Yayınevi, Ankara.
7. Dyce KM, Sack WO, Wensing CJG, 2002: Textbook of Veterinary Anatomy. 3rd ed., Saunders, Philadelphia, United States.
8. Girgin A, Karadag H, Bilgiç S, Temizer A, 1988: Kurt (Canis lupus) ve tilki (Canis vulpes) iskelet kemiklerinin yerli köpeğinkilerine (Canis familiaris) göre gösterdikleri makro-anatomik ayırımlar üzerine araştırmalar. SÜ Vet Fak Dergisi, 4, 1, 169-182.

9. Gültekin M, Uçar Y, 1980: Yerli tilki (Canis vulpes) ve çakal (Canis sureus) iskelet kemiklerinin yerli köpeğinkilerine (Canis familiaris) göre gösterdikleri makro-anatomik ayrımlar üzerinde araştırmalar. Bölüm 1: Truncus ve membra. AÜ Vet Fak Dergisi, 27, 1-2, 201-214.
10. Kahraman S, 2012: Ratlarda ossa membri thoracici’nin bilgisayarlı tomografi görüntülerinin üç boyutlu modellenmesi. Yüksek lisans tezi, SÜ Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Konya.
11. Kalra MK, Maher MM, Toth TL, Hamberg LM, Blake MA, Shepard J, Saini S, 2004: Strategies for CT radiation dose optimization. Radiology, 230, 619-28.
12. Karan M, 2012: Yaban domuzlarında (Sus scrofa) ön bacak kemiklerinin makro-anatomik olarak incelenmesi. FÜ Sağ Bil Vet Derg, 26, 1, 17 – 20.
13. Karan M, Atalar Ö, 2003: Sincap (Sciurus vulgaris) iskelet sistemi üzerinde makroanatomik araştırmalar I. Ossa membri thoracici. FÜ Sağlık Bil Dergisi, 17, 1, 35-38.
14. Lee UY, Kim IB, Kwak DS, 2015: Sex determination using discriminant analysis of upper and lower extremity bones: new approach using the volume and surface area of digital model. Forensic Sci Int, 253, 1- 4.
15. Liebich HG, König HE, Maierl J, 2007: Forelimb or Thoracic Limb (Membra Thoracica). In: Veterinary Anatomy of Domestic Mammals: Text Book and Colour Atlas, König HE, Liebich HG (Ed), 145-214, Schattauer, Germany.
16. Martín-Serra A, Figueirido B, Palmqvist P, 2014: A three-dimensional analysis of morphological evolution and locomotor performance of the carnivoran forelimb. PLoS One, 9 (1), e85574.
17. Nomina Anatomica Veterinaria, 2017: Prepared by the international committes on veterinary gross anatomical nomenclature and authorized by the general assambly of the world association of veterinary anatomists (6th ed.). The Editorial Committee Hanover (Germany), Ghent (Belgium), Columbia, MO (U.S.A.), Rio de Janeiro (Brazil).
18. Odabaşıoğlu F, Ateş CT, 2000: Van Kedisi. 1. Baskı, Selçuk Üniversitesi Basımevi, Konya.
19. Ohlerth S, Scharf G, 2007: Computed tomography in small animals-basic principles and state of the art applications. Vet J, 173, 254-71.
20. Özkan ZE, 2002: Macro-anatomical investigations on the forelimb skeleton of Mole-Rat (Spalax leucodon nordmann). Vet Arhiv, 72, 2, 91-99.
21. Özkan ZE, 2004: Kirpi (Erinaceus europaeus) iskelet sistemi üzerinde makro-anatomik araştırmalar I. Ossa membri thoracici. Turk J Vet Anim Sci, 28, 271-274.
22. Özkan ZE, Dinç G, Aydın A, 1997: Tavşan (Oryctolagus cuniculus), kobay (Cavia porcellus) ve ratlarda (Rattus norvegicus) scapula, Skeleton brachii ve Skeleton antebrachii’nin karşılaştırmalı gross anatomisi üzerinde incelemeler. FÜ Sağlık Bil Derg, 11, 171-175.
23. Pazvant G, Kahvecioğlu KO, 2009: Studies on homotypic variation of forelimb and hindlimb long bones of rabbits. J Fac Vet Med Istanbul Univ, 35, 23-39.
24. Polly PD, 2007: Limbs in Mammalian Evolution. In: Fins into Limbs. Evolution, development and transformation, Chapter 15, Hall BK (Ed.), 245-268, University of Chicago Press, Chicago.
25. Prokop M, 2003: General principles of MDCT. Eur J Radiol, 45, 4-10.
26. Saber AS, 2013: Some morphological observations on the thoracic limb bones of the Hairy-Nosed Wombat (Lasiorhinus latifornis, Owen). J Vet Anat, 6, 2, 93-109.
27. Sesoko NF, Rahal SC, Bortolini Z, Pasini de Souza L, Vulcano LZ, Monteiro FOB, Teixeira CR, 2015: Skeletal morphology of the forelimb of Myrmecophaga tridactyla. J Zoo Wildl Med, 46, 4, 713–722.
28. Staden SL, 2014: The thoracic limb of the suricate (Suricata suricatta): osteology, radiologic anatomy, and functional morphologic changes. J Zoo Wildl Med, 45, 3, 476-486.
29. Tobechukwu OK, Adeniyi OS, Olajide HJ, Tavershima D, Sulaiman SO, 2015: Macro–anatomical and morphometric studies of the Grasscutter (Thryonomyss winderianus) forelimb skeleton. Int J Vet Sci Anim Husb, 2, 1, 006-012.
30. Von Den Driesch A, 1976: A guide to the measurement of animal bones from archaeological sites. Peabody Museum Bulletins, Harvard University, The United States of America.
31. Wisner ER, Zwingenberger AL, 2015: Atlas of Small Animal CT and MRI. 40-65, Willey-Blackwell Publishing, USA.
32. Yılmaz O, 2018: Three-dimensional investigation by computed tomography of the forelimb skeleton in van cats. Doktora tezi, Van YYÜ Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Van.
33. Yılmaz O, Soyguder Z, Yavuz A, 2020: Three-dimensional investigation by computed tomography of the clavicle and scapula in Van cats. Van Vet J, 31 (1), 34-41, 2020.
34. Yılmaz S, Dinç G, Özdemir D, 1999: Su samuru (Lutra lutra) iskelet sistemi üzerinde makro-anatomik araştırmalar. I. Ossa membri thoracici. FÜ Sağlık Bil Derg,13, 3, 225-228.
35. Yılmaz S, Özkan ZE, Özdemir D, 1998: Oklu kirpi (Hystrix cristata) iskelet sistemi üzerine makro-anatomik araştırmalar I. Ossa membri thoracici. Turk J Vet Anim Sci, 22, 389–392.
36. Yılmaz S, Özkan ZE, Özdemir D, 1998: Oklu kirpi (Hystrix cristata) iskelet sistemi üzerine makro-anatomik araştırmalar I. Ossa membri thoracici. Turk J Vet Anim Sci, 22, 389–392.