李法军:鲤鱼墩遗址史前人类行为模式的骨骼生物力学分析 生物力学的方法对其进行力的载荷分析。通过对特定横截面生物力学参数的计算和分析 就可以衡量个体骨骼的发育强度和活动特点3。这种方法可以更有效地对个体的生前行 为特点和活动强度进行评估,能够在很大程度上对生业方式和个体行为进行阐释。因 此,本文希望通过骨骼生物力学方法,对鲤鱼墩遗址史前人类的个体行为特点进行分析, 并尝试验证上述的推测。 2材料与方法 2.1鲤鱼墩遗址骨骼样本信息 本次研究所用人骨材料包括5例个体,现保存于中山大学人类进化与科技考古实验室。 有关人骨材料的具体信息见表 22骨骼的修复与pQCT图像的获取 本文所涉及的骨骼生物力学分析是基于骨骼特定横截面进行的,因此在分析前需要 进行骨骼特定横截面的提取。目前有两种主要的提取方式:一是使用精细硅橡胶印模材料, 是使用CT断层扫描仪。虽然这两种方法所获取的骨骼横截面差异较小,但CT断层 扫描仪所获取的横截面不仅数量多,而且更为精确,也能同时获取骨骼内部的信息。本文 使用了中山大学第一附属医院的日本东芝公司 Aquilion64CT断层扫描仪,对所选择的长 骨进行全部扫描(图2)。 为了节省扫描成本,在扫描时尽可能将样本置于同一扫描批次内,长骨骨干长轴尽 量与CT扫描仪床板长轴同向或互相垂直(如图2所示)。由于骨骼样本较为残破,为了 尽可能获得相关数据,应用Avzo公司的 Fire For Materials Science6.3软件以及Oix 软件,在三维环境下依据同个体对侧同名骨骼形态特征,在假设左右侧同名骨骼等长的前 提下,对残破的长骨进行了长度复原(图3)。 根据被扫描骨骼的实际轴向,选择 Fire For materials science6.3软件,将其调整至与 扫描轴向垂直位。调整的标准是:长骨远端首先被调整至扫描仪头侧(机架侧),其近侧 端被置于足侧。在被测长骨上添加一个与扫描轴向垂直相交的平面,然后在被测长骨上再 添加一个与此面垂直相交的平面,新添加的平面即保证了与扫描轴向平行。逐步调整长 骨,使其骨干长轴与第二个平面平行。此时,被测长骨的轴向己经由实际扫描轴向变为标 准扫描轴向。通过参数设置和软件计算,第一个平面将自动调整到所需位置,此平面即 表1本文所用样本的基本信息 Tab. I The basic information of specimens from the Liyudun site 墓葬号 Burial number性别Sex年龄Age骨骼样本Bone O3SL M3 男 40-45左侧胧骨,右侧胫骨 <4660±100BP 03SL M4 20-25左侧胫骨 第三期<4660±100BP 03SL M5 男 成年左、右侧股骨及左、右侧胫骨 >5160±100BP 03SL M6 左侧胧骨,左侧股骨和左侧胫骨 >5160±100BP 20左、右侧胧骨,左、右侧股骨及左、右侧胫骨第二期>5160±100BP 注:*性别和年龄信息引自文献[311。*所示“绝对年代”引自文献2],原文未提及是否为校正数值4 期 李法军：鲤鱼墩遗址史前人类行为模式的骨骼生物力学分析 • 5 • 生物力学的方法对其进行力的载荷分析。通过对特定横截面生物力学参数的计算和分析， 就可以衡量个体骨骼的发育强度和活动特点 [33-35]。这种方法可以更有效地对个体的生前行 为特点和活动强度进行评估，能够在很大程度上对生业方式和个体行为进行阐释 [36-40]。因 此，本文希望通过骨骼生物力学方法，对鲤鱼墩遗址史前人类的个体行为特点进行分析， 并尝试验证上述的推测。 2 材料与方法 2.1 鲤鱼墩遗址骨骼样本信息 本次研究所用人骨材料包括5例个体，现保存于中山大学人类进化与科技考古实验室。 有关人骨材料的具体信息见表 1。 2.2 骨骼的修复与 pQCT 图像的获取 本文所涉及的骨骼生物力学分析是基于骨骼特定横截面进行的，因此在分析前需要 进行骨骼特定横截面的提取。目前有两种主要的提取方式：一是使用精细硅橡胶印模材料， 二是使用 CT 断层扫描仪。虽然这两种方法所获取的骨骼横截面差异较小 [41]，但 CT 断层 扫描仪所获取的横截面不仅数量多，而且更为精确，也能同时获取骨骼内部的信息。本文 使用了中山大学第一附属医院的日本东芝公司 Aquilion 64 CT 断层扫描仪，对所选择的长 骨进行全部扫描（图 2）。 为了节省扫描成本，在扫描时尽可能将样本置于同一扫描批次内，长骨骨干长轴尽 量与 CT 扫描仪床板长轴同向或互相垂直（如图 2 所示）。由于骨骼样本较为残破，为了 尽可能获得相关数据，应用 Avizo® 公司的 Fire For Materials Science 6.3 软件以及 OsiriX 软件，在三维环境下依据同个体对侧同名骨骼形态特征，在假设左右侧同名骨骼等长的前 提下，对残破的长骨进行了长度复原（图 3）。 根据被扫描骨骼的实际轴向，选择 Fire For Materials Science 6.3 软件，将其调整至与 扫描轴向垂直位。调整的标准是：长骨远端首先被调整至扫描仪头侧（机架侧），其近侧 端被置于足侧。在被测长骨上添加一个与扫描轴向垂直相交的平面，然后在被测长骨上再 添加一个与此面垂直相交的平面，新添加的平面即保证了与扫描轴向平行。逐步调整长 骨，使其骨干长轴与第二个平面平行。此时，被测长骨的轴向已经由实际扫描轴向变为标 准扫描轴向。通过参数设置和软件计算，第一个平面将自动调整到所需位置，此平面即 表 1 本文所用样本的基本信息 Tab.1 The basic information of specimens from the Liyudun site 墓葬号 Burial number 性别＊ Sex 年龄 Age 骨骼样本 Bone 文化期 Phase 14C date 年代＊＊ 03SL M3 男 40-45 左侧肱骨，右侧胫骨 第三期 < 4660±100BP 03SL M4 男 20-25 左侧胫骨 第三期 < 4660±100BP 03SL M5 男 成年 左、右侧股骨及左、右侧胫骨 第二期 > 5160±100BP 03SL M6 男 30± 左侧肱骨，左侧股骨和左侧胫骨 第二期 > 5160±100BP 03SL M7 女 20± 左、右侧肱骨，左、右侧股骨及左、右侧胫骨 第二期 > 5160±100BP 注：＊性别和年龄信息引自文献 [31]。＊＊所示 “ 绝对年代 ” 引自文献 [2]，原文未提及是否为校正数值