頭蓋骨

頭蓋骨
マウスの頭蓋骨のボリュームレンダリング
詳細
システム骨格系
識別子
メッシュD012886
FMA54964
解剖学用語

頭蓋骨（ずがいこつ）は、典型的には脊椎動物の脳を囲む骨の囲いである。[ 1 ] [ 2 ]一部の魚類や両生類では、頭蓋骨は軟骨でできている。頭蓋骨は脊椎動物の 頭端に位置する。

ヒトの頭蓋骨は、脳頭蓋と顔面骨格という2つの主要な部分から構成されています。 [ 3 ]顔面骨格は第一咽頭弓から進化しました。頭蓋骨は軸骨格の最前部を形成し、脳の頭化と小胞肥大によって形成されました。頭蓋骨には、目、耳、鼻、舌といった特殊な感覚器官が備わっており、魚類では口の近くのひげといった特殊な触覚器官も備えています。 [ 4 ]

頭蓋骨は、頭蓋骨、顔面骨、そして多数の扁平骨や不規則な骨が癒合した耳小骨の3種類の骨で構成されています。頭蓋骨は縫合と呼ばれる強固な線維性接合部で結合しており、多数の孔、窩、突起、そして副鼻腔を有しています。動物学では、頭蓋骨の開口部は窓（fenestrae）と呼ばれ、その中で最も顕著なものが大後頭孔で、脳幹が通過して脊髄と結合します。

人体解剖学では、脳頭蓋（または脳囊）はさらに頭蓋冠と内頭蓋に分けられ、脳を収容する頭蓋腔を形成します。内骨膜は硬膜、顔面骨格、そして内臓頭蓋の一部を形成し、その中で最大の骨は下顎骨です。下顎骨は、一対の顎関節において脳頭蓋の側頭骨と関節を形成します。頭蓋骨自体は、環椎後頭関節において脊柱と関節を形成します。人間の頭蓋骨は生後2年で完全に発達します。

頭蓋骨の機能としては、脳の物理的な保護、首筋、顔面筋、咀嚼筋の付着部としての役割、 眼窩と外耳（外耳道と耳介）を固定して立体視と音源定位を可能にする役割、鼻腔と口腔を形成して嗅覚、味覚、消化を補助する役割、そして腔と副鼻腔内の音響共鳴による発声への貢献などがあります。有蹄類やゾウなどの一部の動物では、頭蓋骨は角、枝角、牙の基盤となることで捕食者からの防御や性淘汰の役割も担っています。

英語の「skull」という単語は、おそらく古ノルド語の「skulle」に由来しており、[ 5 ]、ラテン語の「cranium」はギリシャ語の「κρανίον ( kranion )」に由来しています。

構造

人間

頭蓋骨原位置
横から見た人間の頭蓋骨
平らな骨の解剖学 - 神経頭蓋の骨膜は頭蓋膜として知られています
正面から見た人間の頭蓋骨
頭蓋骨の側骨

ヒトの頭蓋骨は、ヒトの骨格の中で頭部を形成する骨構造です。顔面の構造を支え、脳のための空洞を形成します。他の脊椎動物の頭蓋骨と同様に、頭蓋骨は脳を損傷から保護します。[ 6 ]

頭蓋骨は、発生学的に異なる起源を持つ3つの部分、すなわち神経頭蓋、縫合部、顔面骨格から構成されています。神経頭蓋（または脳頭蓋）は、脳と脳幹を囲み、収容する保護的な頭蓋腔を形成しています。[ 7 ]頭蓋骨の上部は頭蓋冠（頭蓋骨）を形成しています。顔面骨格（膜状臓頭蓋）は、顔を支える骨によって形成され、下顎骨を含みます。

頭蓋骨は、縫合線と呼ばれる線維性の関節で結合しています。これは骨化によって形成された関節包（不動関節）で、シャーピー線維によってある程度の柔軟性が確保されています。縫合線内には、ワーム骨または縫合骨と呼ばれる余分な骨片が存在する場合があります。最も一般的には、ラムドイド縫合の過程で見られます。

骨

人間の頭蓋骨は一般的に22個の骨（頭蓋骨8個と顔面骨14個）で構成されていると考えられています。神経頭蓋においては、後頭骨、側頭骨2個、頭頂骨2個、蝶形骨、篩骨、前頭骨が含まれます。

顔面骨格（14）の骨は、鋤骨、下鼻甲介2個、鼻骨2個、上顎骨2個、下顎骨、口蓋骨2個、頬骨2個、涙骨2個である。資料によっては、一対の骨を1つと数えたり、上顎骨を2つの骨（その一部）と数えたりする。また、舌骨や中耳の3つの耳小骨（槌骨、砧骨、アブミ骨）を含める資料もあるが、人間の頭蓋骨の骨の数に関する一般的な見解は、概ね22個とされている。

これらの骨のうち、神経頭蓋内の後頭骨、頭頂骨、前頭骨、顔面骨格内の鼻骨、涙骨、鋤骨などは扁平骨です。

空洞と孔

人間の頭蓋骨の3D CTスキャン

頭蓋骨には、副鼻腔、副鼻腔と呼ばれる空気で満たされた空洞、そして多数の孔があります。副鼻腔は呼吸上皮で覆われています。副鼻腔の機能としては、頭蓋骨の重量を軽減すること、声の共鳴を助けること、そして鼻腔に吸い込まれた空気を温め、湿らせることが知られています。

頭蓋骨には孔と呼ばれる開口部があります。その中で最も大きなものは後頭骨の大後頭孔で、脊髄だけでなく神経や血管も通ることができます。

プロセス

頭蓋骨の多くの突起には、乳様突起と頬骨突起が含まれます。

その他の脊椎動物

窓

チンパンジーの頭蓋骨

フェネストラ（ラテン語で「窓」を意味する）は頭蓋骨の開口部です。

骨

頬骨は、爬虫類、両生類、鳥類のほとんどに見られる頭蓋骨です。哺乳類では、頬骨は頬骨または頬骨と呼ばれることがよくあります。[ 8 ]

前頭骨は、多くの四肢動物の頭蓋骨において涙骨と前頭骨を分ける骨です。

魚

魚の頭部、1889年、イギリス領インドの動物相、サー・フランシス・デイ

魚類の頭蓋骨は、緩く連結した骨の連なりから形成されています。ヤツメウナギやサメは軟骨性の頭蓋内膜のみを有し、上顎と下顎はそれぞれ独立した要素です。硬骨魚類にはさらに皮骨があり、肺魚や真魚類では頭蓋骨がほぼ一体となって形成されています。下顎は顎の輪郭を形成します。

より単純な構造は無顎魚類に見られ、頭蓋は通常、脳を部分的に包む軟骨性の要素からなる溝状の籠で構成され、内耳の嚢と単一の鼻孔と関連している。これらの魚類の特徴的な点は、顎を持たないことである。[ 9 ]

サメやエイなどの軟骨魚類も、単純でおそらくは原始的な頭蓋構造を持っている。頭蓋は単一の構造で、脳の周囲を囲むケースを形成し、下面と側面を囲んでいるが、上部は必ず少なくとも部分的に大きな泉門として開いている。頭蓋の最前方部には、前側の軟骨板、吻、および嗅器官を包む嚢が含まれる。これらの後ろには眼窩があり、さらに内耳の構造を包む一対の嚢がある。最後に、頭蓋は後方に向かって細くなり、大後頭孔が単一の顆のすぐ上に位置し、第1椎骨と関節する。さらに、頭蓋全体のさまざまな場所に、脳神経のための小さな孔がある。顎は、ほとんどの場合、頭蓋本体とは別の、独立した軟骨の輪で構成されます。 [ 9 ]

メカジキの頭蓋骨

条鰭類においても、原始的なパターンから相当な改変が見られる。頭蓋骨は概してよく形成されており、その骨と四肢動物の骨との正確な関係は不明瞭であるものの、便宜上、これらには類似した名称が付けられていることが多い。しかしながら、頭蓋骨の他の部分は縮小されている可能性があり、拡大した眼窩の背後には頬骨領域がほとんどなく、眼窩と眼窩の間にも骨はほとんど、あるいは全く存在しない。上顎は主に前上顎骨から形成されることが多く、上顎骨自体はさらに後方に位置し、さらに合骨と呼ばれる骨が顎と頭蓋骨の残りの部分を繋いでいる。[ 10 ]

化石の肉鰭類の頭骨は初期の四肢動物の頭骨に類似しているが、現生の肺魚類の頭骨はそうではない。頭蓋骨は完全には形成されておらず、四肢動物の頭骨とは直接的な関係のない、やや不規則な形状の複数の骨から構成されている。上顎は翼状骨と鋤骨のみで構成されており、これらにはすべて歯が生えている。頭骨の大部分は軟骨で形成されており、全体的な構造は縮小している。[ 10 ]

テトラポッド

最初期の四肢動物の頭骨は、肉鰭類の魚類の祖先の頭骨とよく似ていた。頭蓋は上顎骨、前頭骨、頭頂骨、涙骨など一連の板状の骨で形成され、サメやエイの軟骨頭骨に相当する内頭蓋を覆っている。人間の側頭骨を構成する様々な骨も頭蓋の連なりの一部である。さらに4対の骨で構成された板が口蓋を形成し、これには鋤骨と口蓋骨が含まれる。頭蓋底は大後頭孔を取り囲む骨の輪と、さらに前方に位置する正中骨で形成され、これらは哺乳類の後頭骨および蝶形骨の一部と相同である。最後に、下顎は複数の骨から構成されており、その最も前方の骨（歯骨）のみが哺乳類の下顎骨と相同である。[ 10 ]

現生の四肢動物では、元々の骨の多くが消失しているか、あるいはさまざまな配置で互いに融合している。

鳥

カッコウの頭蓋骨

鳥類は爬虫類と同様に双弓類の頭蓋骨を持ち、涙窩（一部の爬虫類に存在）を有する。頭蓋骨には後頭顆が1つある。[ 11 ]頭蓋骨は5つの主要な骨、すなわち前頭骨（頭頂部）、頭頂骨（頭の後ろ）、前上顎骨と鼻骨（上のくちばし）、そして下顎骨（下のくちばし）から構成される。通常の鳥類の頭蓋骨の重量は、通常、鳥類の全体重の約1%である。眼は頭蓋骨のかなりの部分を占め、周囲を硬質眼輪（小さな骨の輪）で囲まれている。この特徴は爬虫類にも見られる。

両生類

両生類の頭蓋骨、ハンス・ガドウ、1909年『両生類と爬虫類』

現生両生類は典型的には頭蓋骨が大幅に縮小しており、多くの骨が欠損しているか、全部または一部が軟骨に置換されている。[ 10 ]特に哺乳類や鳥類では、脳の拡大を可能にするために頭蓋骨が変形した。鳥類では様々な骨の癒合が特に顕著であり、個々の構造を識別するのが困難な場合がある。

発達

横から見た新生児の頭蓋骨

頭蓋骨は複雑な構造で、その骨は膜内骨化と軟骨内骨化の両方によって形成される。顔面骨格の骨と神経頭蓋の側面および天井を含む頭蓋骨は膜内骨化によって形成される真皮骨であるが、側頭骨は軟骨内骨化によって形成される。脳を支える骨である頭蓋骨（後頭骨、蝶形骨、篩骨）は、主に軟骨内骨化によって形成される。したがって、前頭骨と頭頂骨は完全に膜状である。[ 12 ]頭蓋底とその窩、つまり前頭蓋窩、中頭蓋窩、後頭蓋窩の形状は急速に変化する。前頭蓋窩は、特に妊娠初期に変化し、頭蓋骨欠損がこの時期によく発生します。[ 13 ]出生前の前頭蓋窩の成長は均一ではありません。妊娠初期には相対成長が見られ、胎児期8週目から14週目の間に縦方向の寸法が5ミリメートルから17ミリメートルに増加します。同時に、前頭蓋窩の角度は減少し、中頭蓋窩に向かって深さが深くなります。妊娠後期には、成長は続きますが、前頭蓋窩の角度の変化はわずかで、より均一になります。前額面で前頭蓋窩の深さが増加するにつれて、蝶形骨の小翼間の角度は徐々に減少します。[ 14 ]

出生時、人間の頭蓋骨は44個の独立した骨要素で構成されています。発達の過程で、これらの骨要素の多くは徐々に癒合し、硬い骨（例えば、前頭骨）へと変化します。頭蓋骨の天井部分の骨は、当初は泉門と呼ばれる密な結合組織の領域によって隔てられています。泉門は6つあり、前頭（または前頭）に1つ、後頭（または後頭）に1つ、蝶形骨（または前外側）に2つ、乳様突起（または後外側）に2つあります。出生時、これらの領域は線維性で可動性があり、出産とその後の成長に不可欠です。この成長は、後頭骨の扁平部と外側部が接合する「産科ヒンジ」に大きな張力をかける可能性があります。この張力によって起こりうる合併症として、大脳静脈の破裂が挙げられます。成長と骨化が進むにつれて、泉門の結合組織が骨に侵され、置換されて縫合が形成されます。5つの縫合は、 2つの扁平縫合、1つの冠状縫合、1つのラムダ縫合、そして1つの矢状縫合です。後泉門は通常8週間で閉じますが、前泉門は18ヶ月まで開いたままになることがあります。前泉門は前頭骨と頭頂骨の接合部に位置し、赤ちゃんの額の「柔らかい部分」です。注意深く観察すると、前泉門を通る脈拍を観察することで赤ちゃんの心拍数を数えることができることがわかります。

新生児の頭蓋骨は、体の他の部分に比べて大きい。顔面骨格は頭蓋冠の7分の1の大きさである（成人では半分の大きさ）。頭蓋底は短く狭いが、内耳はほぼ成人と同じ大きさである。[ 15 ]

臨床的意義

頭蓋縫合早期癒合症は、乳児の頭蓋骨の1つまたは複数の繊維縫合が早期に癒合し、 [ 16 ]頭蓋骨の成長パターンが変化する状態です。[ 17 ]頭蓋骨は癒合した縫合に対して垂直方向には拡張できないため、平行方向に成長します。[ 17 ]結果として生じる成長パターンは、成長する脳に必要なスペースを提供する場合もありますが、頭の形や顔の特徴が異常になることがあります。[ 17 ]代償によって成長する脳に十分なスペースが効果的に提供されない場合、頭蓋縫合早期癒合症によって頭蓋内圧が上昇し、視覚障害、睡眠障害、摂食障害、または精神発達障害につながる可能性があります。[ 18 ]

銅叩き頭蓋とは、強い頭蓋内圧によって頭蓋骨の内面が変形する現象です。[ 19 ]この名称は、銅細工師がよく使用するボールペンハンマーで頭蓋骨の内側が叩かれたように見えることに由来します。この症状は小児に最も多く見られます。

怪我と治療

脳損傷は生命を脅かす可能性があります。通常、頭蓋骨は高い変形抵抗によって脳を損傷から保護します。頭蓋骨は自然界で最も変形しにくい構造の一つであり、直径を1cm縮小するのに約1トンの力が必要です。[ 20 ]しかし、頭部外傷によっては、硬膜下血腫などのメカニズムによって頭蓋内圧が上昇することがあります。このような場合、頭蓋内圧の上昇により脳が拡張するスペースがなくなり、大後頭孔から脳が脱出（「コーニング」）することがあります。緊急手術で脳圧を下げなければ、重大な脳損傷や死亡につながる可能性があります。そのため、脳震盪の患者は極めて注意深く観察する必要があります。繰り返し脳震盪を起こすと、脳を保護する頭蓋骨の構造が活性化する可能性があります。[ 21 ]

新石器時代にまで遡る頭蓋穿孔術と呼ばれる頭蓋骨手術が行われていました。これは頭蓋骨に穿孔（ドリルで穴を開ける）を施す手術です。この時代の頭蓋骨の調査により、患者がその後何年も生き延びた例もあったことが明らかになっています。また、純粋に儀式的または宗教的な理由で頭蓋穿孔術が行われていた可能性も高いようです。現在でもこの手術は行われていますが、通常は頭蓋切除術と呼ばれています。

2013年3月、米国で初めて、研究者らは患者の頭蓋骨の大部分を精密な3Dプリントポリマーインプラントで置換した。[ 22 ]約9か月後、3Dプリントプラスチックインサートを用いた初の頭蓋骨完全置換手術がオランダ人女性に行われた。彼女は頭蓋骨肥厚症を患っており、頭蓋骨が厚くなり脳が圧迫されていた。[ 23 ]

2018年にボストンのハーバード大学医学部の研究者らが国立衛生研究所（NIH）の資金提供を受けて実施した研究では、脳組織の損傷後、免疫細胞が血液を介して移動する代わりに、頭蓋骨内に「小さなチャネル」があり、骨髄と結合した免疫細胞がそれを通って炎症部位に到達することが示唆されました。[ 24 ]

トランスジェンダーの手続き

性的二形性の頭蓋骨の特徴の外科的変更は、顔面女性化手術または顔面男性化手術の一部として行われることがあります。これらの再建外科手術は、性的二形性の顔の特徴を変更して、望ましい性別の顔の特徴に形とサイズを近づけることができます。[ 25 ] [ 26 ]これらの手術は、性別違和のトランスジェンダーの人々の治療法の重要な部分となり得ます。[ 27 ] [ 28 ]

社会と文化

アダムはカルバリー山に埋葬されたと信じられています。絹の刺繍（17世紀）。

人工的な頭蓋変形は、一部の文化において主に歴史的な慣習として行われてきました。紐や木の板を用いて乳児の頭蓋骨に圧力をかけ、その形状を、時にはかなり大きく変化させることがありました。この処置は出生直後から始まり、数年間にわたって続けられました。

骨学

顔と同様に、頭蓋骨と歯もまた、人物の生涯や起源を示すことができます。法医学者や考古学者は、量的および質的特徴を用いて、頭蓋骨の持ち主の容貌を推定します。英国のスピタルフィールズや日本の縄文貝塚のように、大量の骨が発見された場合、骨学者は体長、身長、幅の比率などの特徴を用いて、研究対象集団と他の現生集団または絶滅集団との関係を知ることができます。

ドイツの医師フランツ・ヨーゼフ・ガルは1800年頃、頭蓋骨の特定の特徴がその持ち主の特定の性格特性や知的能力と関連していることを示す骨相学の理論を提唱しました。彼の理論は現在、疑似科学的であると考えられています。

性的二形性

19世紀半ば、人類学者たちは男性の頭蓋骨と女性の頭蓋骨を区別することの重要性に気づきました。当時の人類学者ジェームズ・マグリガー・アランは、女性の脳は動物の脳に似ていると主張しました。[ 29 ]これにより、人類学者は、女性は男性よりも感情的で理性的ではないと断言することができました。その後、マグリガーは女性の脳は幼児に似ていると結論付け、当時は女性を劣っているとみなしました。[ 29 ]当時のフェミニストを黙らせ、女性劣等性の主張をさらに推し進めるため、他の人類学者たちが女性の頭蓋骨の研究に加わりました。これらの頭蓋骨の計測は、頭蓋骨学として知られるものの基礎となっています。これらの頭蓋骨の計測は、女性と黒人とのつながりを明らかにするためにも使用されました。[ 29 ]

研究によると、幼少期には男女の頭蓋骨にほとんど差がないが、成人になると男性の頭蓋骨は女性の頭蓋骨よりも大きく頑丈になる傾向があり、女性の頭蓋骨はより軽く小さく、頭蓋容積は男性よりも約10％少ない。[ 30 ]しかし、その後の研究では、女性の頭蓋骨の方がわずかに厚いため、男性は女性よりも頭部外傷を受けやすい可能性があることがわかっている。[ 31 ]しかし、他の研究では、男性の頭蓋骨は特定の領域でわずかに厚いことがわかっている。[ 32 ]いくつかの研究では、女性は男性よりも脳震盪を受けやすいことがわかっている。[ 33 ]男性の頭蓋骨は加齢とともに密度を維持することもわかっており、これは頭部外傷の予防に役立つ可能性がある。一方、女性の頭蓋骨の密度は加齢とともにわずかに低下する。[ 34 ] [ 35 ]

男性の頭蓋骨は、いずれも眼窩上隆起、眉間、側頭線がより顕著である。女性の頭蓋骨は一般的に眼窩が丸く、顎が狭い。男性の頭蓋骨は平均して女性よりも大きく広い口蓋、角張った眼窩、大きな乳様突起、大きな副鼻腔、そして大きな後頭顆を有する。男性の下顎骨は一般的に女性の下顎骨よりも顎が角張っており、筋肉の付着部は厚く粗い。[ 36 ]

頭蓋測定

頭幅指数は、頭の幅を100倍し、長さ（前後の長さ）で割った比率です。この指数は、特に犬や猫などの動物の分類にも用いられます。頭幅は通常、頭頂隆起のすぐ下で測定され、長さは眉間から後頭点までで測定されます。

人間は次のようなものである可能性があります:

  • 長頭症— 頭が長い
  • 中頭型— 中頭
  • 短頭種— 頭が短い[ 15 ]

垂直頭位指数は、頭の高さに 100 を掛けて頭の長さで割った比率を指します。

人間は次のようなものである可能性があります:

  • Chamaecranic — 頭蓋骨が低い
  • 正頭蓋骨— 中程度の高い頭蓋骨
  • ヒプシクラニック— 頭蓋骨が高い

用語

歴史

頭蓋骨に穴を開けるトレパニングは、考古学的証拠が残る最古の外科手術とされており、[ 37 ]洞窟壁画や人骨の形で発見されています。フランスのある埋葬地では、紀元前6500年頃の埋葬地で、発見された先史時代の頭蓋骨120個のうち40個にトレパニングの穴が開いていました。[ 38 ]

追加画像

参照

参考文献

パブリックドメインこの記事には、グレイの解剖学（1918年）第20版128ページのパブリックドメインのテキストが含まれています。

この編集時点で、この記事はWojciech Derkowski、Alicja Kędzia、Krzysztof Dudek、Michał Glonek著「ヒトの出生前段階における前頭蓋窩の形態計測評価とその臨床的意義」のコンテンツを使用しています。このライセンスはクリエイティブ・コモンズ 表示-継承4.0国際ライセンスの下で再利用が許可されていますが、 GFDLの下では許可されていません。関連するすべての規約を遵守する必要があります。

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