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Bone microstructure: quantifying bone vascular orientation

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Abstract:

Bone microstructure often preserves a temporal record of the life history of the animal to which it belongs. Previously used bone microstructure metrics to differentiate between primary bone types are reviewed and tested with a broad sample of bone types. Two new metrics, the radial index and the longitudinal index, are developed to quantitatively differentiate bone types based on bone vascular orientation in three dimensions. All previously used metrics described the bone microstructure in a nonlinear pattern and were unable to separate bone types satisfactorily. The radial index and longitudinal index effectively differentiated bone types and described bone microstructure within a linear continuum. The continuous nature of the range of vascular orientation in bone microstructure necessitates a quantitative approach rather than the commonly used qualitative classifications. The radial index and longitudinal index, which objectively detect small differences in vascular orientation in three dimensions, are therefore preferable to other metrics for inter- and intra-specific comparisons of bone microstructure. These metrics offer novel methods to facilitate examinations of the relationship between primary bone type and ontogeny, biomechanics, and phylogeny.

La microstructure des os d’un animal conserve souvent un enregistrement chronologique de son cycle biologique. Nous faisons une rétrospective des métriques des microstructures des os utilisées dans le passé pour distinguer les types osseux primaires et nous les évaluons à l’aide d’un grand échantillon de types osseux. Nous proposons deux nouvelles métriques, l’indice radial et l’indice longitudinal, pour différencier quantitativement les types osseux d’après l’orientation vasculaire tridimensionnelle des os. Toutes les métriques utilisées précédemment décrivent la microstructure des os selon un patron non linéaire et n’arrivent pas à distinguer les types osseux de manière satisfaisante. L’indice radial et l’indice longitudinal permettent de distinguer effectivement les types osseux et ils décrivent la microstructure des os dans le cadre d’un continuum linéaire. La nature continue de la gamme des orientations vasculaires présentes dans la microstructure des os requiert l’utilisation d’une méthodologie quantitative plutôt que celle des classifications qualitatives couramment employées. L’indice radial et l’indice longitudinal, qui détectent de manière objective de faibles différences dans l’orientation vasculaire tridimensionnelle, sont donc préférables aux autres métriques employées pour la comparaison de la microstructure osseuse chez une même espèce ou entre différentes espèces. Ces métriques fournissent de nouvelles méthodes pour faciliter l’examen des relations entre le type osseux primaire, d’une part, et l’ontogénie, la biomécanique et la phylogénie, d’autre part.

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2007

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nrc/cjz/2007/00000085/00000001/art00008
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