Effect of intentional cranial modification on cranial shape and size: Revisiting the contribution of radiographic data

Abstract

The current availability of CT-generated lateral cephalograms has repositioned the use of information contained in two-dimensional data for assessing intentional cranial modification, with traditional lateral radiography (2D) still in use for this purpose. Considering this, the aim of the present work is twofold: i) to revisit the contribution of radiographic data compared to three-dimensional (3D) models for studying intentional cranial modification, and ii) to assess the effect of this practice on cranial size. The pattern of cranial shape and size variation was analyzed on a set of radiographs and 3D models of intentionally deformed crania belonging to the same individuals (adults from archaeological and contemporary samples), considering a geometric morphometrics semilandmark approach. Our main results show that: i) the shape and size components of intentionally modified crania, when comparing teleradiographs and 3D models from the same individuals, were highly concordant, thus supporting the contribution of 2D data as reliable imaging information for studying this biocultural practice, and ii) the intentionally modified crania were smaller than the non-deformed ones, probably due to the common effect of modification that mostly affects the antero-posterior growth axis, which prevents normal sagittal development of the cranial base.

La disponibilidad actual de cefalogramas laterales generados por tomografía computarizada (CT) ha reposicionado el uso de la información contenida en datos bidimensionales para evaluar la modificación craneal intencional (ICM), siendo la radiografía lateral tradicional aún la utilizada para este propósito. A partir de esta información, los principales objetivos del presente trabajo son: i) revisar la contribución de los datos radiográficos en dos dimensiones (2D) para estudiar la modificación craneal intencional en comparación con modelos tridimensionales (3D) y ii) evaluar el efecto de la ICM en el tamaño del cráneo. El patrón de variación de la forma y el tamaño craneal se analizó en una muestra de radiografías y modelos 3D de cráneos intencionalmente deformados pertenecientes a los mismos individuos (adultos provenientes de muestras arqueológicas y actuales) desde un enfoque estándar de morfometría geométrica con uso de semi-hitos. De acuerdo con nuestros principales resultados: i) los componentes de forma y tamaño de los cráneos modificados intencionalmente al comparar teleradiografías y modelos 3D de los mismos individuos fueron altamente concordantes, lo que corrobora la contribución de los datos 2D como información imagenológicamente sólida para estudiar esta práctica biocultural, y ii) los cráneos modificados intencionalmente fueron más pequeños que los no deformados, probablemente debido al efecto común de la modificación que afecta principalmente el eje de crecimiento anteroposterior, lo que evitaría el desarrollo sagital normal de la base del cráneo.

A disponibilidade atual de cefalogramas laterais gerados por tomografia computadorizada (TC) reposicionou o uso da informação contida em dados bidimensionais para avaliar a modificação craniana intencional (MCI), sendo a radiografia lateral tradicional ainda em uso para esse propósito. Com base nessas informações, os principais objetivos do presente trabalho são: i) revisar a contribuição dos dados radiográficos bidimensionais (2D) para o estudo da modificação craniana intencional em comparação com modelos tridimensionais (3D) e ii) avaliar o efeito da MCI no tamanho do crânio. O padrão de variação do formato e tamanho do crânio foi analisado em uma amostra de radiografias e modelos 3D de crânios intencionalmente deformados pertencentes aos mesmos indivíduos (adultos provenientes de amostras arqueológicas e atuais), a partir de uma abordagem padrão de morfometria geométrica com uso de semimarcos. De acordo com nossos principais resultados: i) os componentes de forma e tamanho dos crânios intencionalmente modificados, comparando telerradiografias e modelos 3D dos mesmos indivíduos, foram altamente concordantes, o que corrobora coma contribuição dos dados 2D como informações imagenologicamente sólidas para o estudo dessa prática biocultural, e ii) os crânios intencionalmente modificados foram menores do que os não deformados, provavelmente devido ao efeito comum da deformação que afeta principalmente o eixo de crescimento anteroposterior, o que evitariao desenvolvimento sagital normal da base do crânio.