Из всех костных образований скелета череп является самым сложным и вариативным. Это обусловлено большим количеством костей, участвующим в его формировании, многими влияниями со стороны мышц и связок, внутричерепным давлением ликвора и крови, генетически обусловленными расовыми и индивидуальными особенностями.

Изучение отдельных костей черепа не даёт представления о структуре и функции черепа в целом. Череп может быть рассмотрен с разных позиций: анатомии, физиологии, эмбриологии, клиники и др. Здесь рассмотрим череп в основном с позиций биосопромата.

Эволюция черепа

В процессе филогенеза перепончатая соединительнотканная капсула вокруг головного мозга у круглоротых заменяется хрящевым черепом, достигающих наибольшего развития у акул. У наземных позвоночных череп вступает в новую стадию развития – костную (В.Г. Николаев и др).

Филогенетически череп человека изменяется в связи с переходом в вертикальное положение тела. У животных, например, у собак хождение на четырёх конечностях приводит к почти горизонтальному положению шейного отдела позвоночника и, соответственно, нижнезаднему расположению большого затылочного отверстия, в отличии от человека у которого большое отверстие затылочной кости находится в нижнем (передне-нижнем) положении (А.Капанджи).

Формирование черепа человека в процессе онтогенеза имеет ряд особенностей. Лицевой череп, свод и основание черепа имеют различное происхождение: мембранозное, хрящевое или смешанное окостенение (И.А. Егорова).

Поскольку процесс формирования мозговых пузырей сдвинут на ранние этапы эмбриогенеза, соответствующей перепончатой стадии скелета, то хрящевой череп мешал бы этому процессу, и кости свода черепа, минуя стадию хряща окостеневают на базе соединительной ткани, то есть эндесмально (В.Г. Николаев и др).

В процессе онтогенеза участки костей черепа, испытывающие меньшее напряжения, постепенно истончаются до порога относительного выравнивания напряжений в сравнении с другими областями и вместо губчатой ткани развивается компактная (В.Н. Крюков).

Классификация

Полиморфность черепов значительно усложняет классификацию их по форме. Даже простой сравнительно-краниологический метод сопоставления размеров по плоскостям: поперечно-продольного, высотно-продольного и высотно-широтного даёт комбинацию из 27 основных типов черепа. По вертикальной и латеральной норме Frussetto ещё в 1905 году выделял 54 типа черепа.

Анализом соотношений индексов установлено: чем череп ближе к долихоцефалам, тем по отношению к его длине меньше его высота, длиннее лобная кость, уже – затылочная. Наоборот, чем ближе череп к брахиоцефалам, тем больше его высота, короче лобная кость и шире затылочная. То есть, чем больше основной индекс черепа, тем сферичнее череп.

Исследования (В.Н. Крюков, 1986) показали, что прочностные характеристики черепа и особенности его деформаций определяются в основном двумя параметрами: поперечно-продольным индексом и сочетанием высотно-широтного и высотно-продольного указателей.

Поперечно-продольный индекс, или процентное отношение поперечного размера к продольному, указывает на форму черепа:

• Менее 75 – долихокрания
• 75-79,9 – мезокрания
• Более 80 – брахиокрания

По высотному показателю – отношению высоты черепа к его продольному размеру также выделяют 3 формы черепа:

• Высокие (гипсицефалы)
• Средние (ортоцефалы)
• Низкие (платицефалы)

Сопромат черепа

Из учения о сопротивлении материалов известно, что чем симметричнее купол, и чем в большей степени он приближается к полушарию или овоиду, тем в большей степени симметричные деформации он испытывает. Высотно-широтный и высотно-продольный показатели в сочетании указывают на меру сфероидности черепа и, тем самым, степень его конструкционной прочности. На свойства деформации черепа так же влияют различия толщины костей черепа по его периметру, степень синостозирования швов, варианты их развития, наличие непостоянных костей, степень пневматизации, структура диплоэ (В.Н. Крюков).

Несмотря на индивидуальность топографии силовых напряжений выделено три группы черепов: брахицефалы, мезоцефалы и долихоцефалы. Черепа одной группы при одинаковых внешних воздействиях имеют очень сходные картины распределения силовых напряжений, и в значительной степени отличаются между собой по группам.

Анатомическая граница

Анатомически череп подразделяется на два как бы самостоятельных отдела, морфологически и функционально отличающихся друг от друга: лицевой и мозговой. Последний, в свою очередь, состоит из двух частей – свода и основания.

Условную границу между этими двумя частями принято обозначать как линию, проходящую через затылочный бугор – основание сосцевидного отростка – верхний край наружного слухового прохода – скуловой отросток лобной кости – надглазничный и носовой край лобной кости.

Характер топографии и величин силовых напряжений в черепе с позиций сопромата показывают, что такое описание частей черепа неправильно (В.Н. Крюков, 1986, В.А. Чернейкин, Л.П. Шолпо, 1976).

Биомеханическая граница

На основании исследований топографии силовых напряжений черепа граница между сводом и основанием черепа проходит по линии разграничивающей чешую лобной кости от её глазничной части, далее по клиновидно-скуловому шву и линии, разделяющей вертикальную и и горизонтальную части чешуи височной кости до основания пирамиды.

В задней черепной ямке эта граница продолжается по борозде сигмовидной пазухи и замыкается на по утолщению края большого затылочного отверстия. Эта условная линия разделяет растягивающие напряжения свода и сжимающие напряжения основания.

Свод черепа таким образом составляет чешуя лобной кости, чешуя височных костей, теменные кости и чешуя затылочной кости. Такое деление на свод и основание черепа с позиции биомеханики принципиально, и подтверждается математической моделью распределений напряжений и наблюдениями за распределением перемолов костей черепа в практике.

Плоские кости

Плоские кости черепа имеют неодинаковую толщину на протяжении. Пластинка кости может состоять из трех слоев: два компактных слоя и разделяющий их губчатый. Или быть сплошным – склерозированная кость. Губчатое вещество в плоских костях черепа появляется в тех местах, где общая толщина пластинки начинает превышать 0,4см.

Сопоставление математических расчетов с особенностями анатомического строения показывает, что при достижении такой толщины в плоской кости появляется так называемая «нейтральная плоскость». Происходит замена сплошности материала ориентированным губчатым веществом, что эффективно с позиции рационального распределения материала и с энергетических (физических) позиций.

Таким образом, с позиции сопромата череп упрощенно можно рассматривать как многослойную оболочку осе-несимметричной конструкции (В.Н. Крюков).

Балки прочности и амортизация

Центральная часть костей свода черепа представлена участками большой кривизны и повышенной локальной прочности. Кости этой зоны имеют рёбра жёсткости (аналогичные контрфорсам лицевого черепа), связывающие их в единый комплекс и являющимися балками прочности (В.Ф. Жуков): надбровные дуги, область венечного шва, дуга области теменных бугров, горизонтальная ветвь крестообразного возвышения затылочной кости, область сагиттального шва, вертикальная ветвь крестообразной возвышенности затылочной кости (А.Б. Шадымов).

Нижележащая зона свода и всё основание черепа, а также лицевой скелет в большей степени несёт амортизационную функцию: воздухоносные пазухи костей (меняют форму и объём), височные ямки (деформирующиеся по типу рессор), соединения костей черепа (амортизируют за счёт подвижности), зоны вокруг отверстий в черепе (меняют форму), скат (деформация и передача энергии на клиновидно-затылочный синхондроз, затылочная кость в соединении с первым шейным позвонком (передаёт энергию далее в позвоночник).

Сфенобазилярный синхондроз

Клиновидно-затылочный синхондроз (сфенобазилярный синхондроз), а с его синостозированием — тело основной кости, концентрирует на себе напряжения с любого отдела черепа и при любом векторе действия силы: сагиттальном, фронтальном, горизонтальном (В.Н. Крюков), поэтому его можно назвать физическим центром черепа.

Лицевой скелет

Конфигурация лицевых костей, наличие воздухоносных полостей и структура самой костной массы с преимущественно вертикальным строением трабекул формирует прочную и эластичную конструкцию лицевого черепа с наличием единой арочной системы балок прочности – контрфорсов: лобно-носового, скулового, крыло-нёбного, нёбного.

Толщина костей

Толщина каждой из костей свода черепа неравномерна. Данные электротензометрии свидетельствуют о том, что более тонкие участки не испытывают более высоких силовых напряжений в сравнении с утолщенным зонами. Неравномерная толщина костей черепа и наличие целой системы утолщений в виде арок и кольцевых образований формируют каркас, создающий дополнительное упрочнение своду черепа. Увеличение в размерах и изменение конфигурации этих утолщений происходит при переходе на основание черепа, где они приобретают сечение близкое к треугольному, то есть наиболее жесткую геометрическую форму.

Система арок и кольцевидных утолщений способствует рассеиванию энергии и передаче её в значительно менее концентрированном виде на систему костей, образующих основание черепа и позвоночник, выполняющий амортизационную функцию. Такую же амортизационную функцию несут швы и синхондрозы черепа, обеспечивая упругостно-прочностные свойства черепа с возможностью микроподвижности.

Врач-остеопат Арсений Гуричев