Следы хирургического вмешательства на голове человека обнаруживаются на протяжении длительного отрезка истории человечества [12], начиная, как минимум, с археологической эпохи мезолита или раннего неолита (10-12 тыс. лет назад). Не все древнейшие манипуляции могут рассматриваться как собственно нейрохирургические, т.е. направленные на оперативное лечение заболеваний нервной системы. Отчасти они могли быть связаны с ритуалами, посредством которых оперированный человек достигал измененных состояний сознания, требуемых для религиозной и магической деятельности, ибо не исключено, что отклонения в поведении, наблюдаемые после травм черепа, рассматривались древними как проявления «божественного безумия». С этой точки зрения, трепанация должна была способствовать появлению новых свойств и качеств у здорового, но специально избранного по каким-то причинам человека [4]. Тем не менее следует также предполагать, что основной целью прижизненного трепанирования было лечение травм и устранение неврологических симптомов у больных людей.
Под термином «трепанация» принято понимать процесс удаления участка черепа у живого индивидуума без повреждения содержимого черепа [9, 17, 21, 32].
Интерес к теме доисторических трепанаций возник еще в 1865 г., когда Эфраим Джордж Сквайер (Ephraim George Squier) - археолог, этнолог и представитель США в Центральной Америке - привез из захоронений инков в Перу череп с четырьмя надрезами, выполненными на правой половине лобной кости перпендикулярно к ее поверхности и образовавшими прямоугольное отверстие около половины дюйма по площади [11]. Были выявлены отчетливые признаки заживления краев отверстия, что свидетельствовало о выживании пациента, по меньшей мере, в течение нескольких недель после операции. Несмотря на то что этот факт был подтвержден известным французским врачом, анатомом и антропологом Полем Брока (Paul Broca), мало кто верил в возможность успешной трепанации в условиях примитивной древней медицины [17, 24]. Помимо технических сложностей трепанации, «хирургу» необходимо обеспечить эффективное обезболивание, остановку кровотечения из обильно кровоснабжаемых мягких тканей покровов черепа и кости, а также предупреждать развитие инфекции в ране. Так, даже в середине XIX столетия выживание больных после трепанации в лучших госпиталях Европы редко превышало 10%, что было связано с крайне высоким риском инфекционных осложнений и использованием этой операции только у крайне тяжелых больных с черепно-мозговой травмой [13].
Нами были изучены случаи прижизненного оперативного вмешательства в ткани головы на трех черепах, полученных из погребений пазырыкской археологической культуры, существовавшей на территории Горного Алтая приблизительно 2,5 тыс. лет назад (с конца VI до начала II века до н.э.). Этот хронологический период называется также скифским временем, эпохой ранних кочевников или эпохой раннего железа. Южные границы ареала пазырыкской культуры охватывали северные области Восточного Казахстана и Монголии. Ведущей отраслью хозяйства горно-алтайских племен являлось кочевое скотоводство.
Трепанации на двух черепах выполнены настолько искусно, что оперированные люди прожили после операций довольно долгое время. В статье дается оценка проведенным операциям с позиций современной медицины. Исторический аспект нашего исследования заключается в сравнительном анализе трепанаций, проведенных пазырыкскими хирургами и целителями других археологических культур, сведения о которых мы обнаружили среди публикаций. Особый интерес представляет то обстоятельство, что время существования пазырыкской культуры совпадает с расцветом медицины в античной Греции, становлением и развитием школы великого греческого врача Гиппократа (460-377 гг. до н.э.).
Материал и методы
Тщательному обследованию подверглись три черепа. Два обнаружены в курганных группах Кызыл-Джар, расположенных в высокогорной долине урочища Кызыл-Джар в 7-8 км от с. Бельтир Кош-Агачского района Республики Горный Алтай [5]. Оба черепа хранятся в антропологической коллекции Томского государственного университета. 1. Кызыл-Джар-V (курган 3, №КА ТГУ - 2012): захоронен мужчина, умерший в возрасте 40-45 лет. 2. Кызыл-Джар- V (курган 2, №КА ТГУ - 2009): захоронена женщина, умершая в возрасте около 30 лет. Третий череп (мужской с возрастными изменениями на уровне 50-60 лет) обнаружен в кургане 3 могильника Бике-III, расположенного в урочище Бике в долине среднего течения р. Катуни, исследованного В.Д. Кубаревым [2]. Этот череп хранится в антропологической коллекции Института археологии и этнографии СО РАН. В соответствии с данными авторов раскопок может быть сделан вывод о том, что все три индивида жили в V-III веке до н.э.; происходили из социальной среды рядовых общинников и относились к разным этноплеменным группам в составе пазырыкской археологической культуры.
Реконструкция процесса лечения осуществлялась на основе тщательного макроскопического исследования черепов с проведением стандартных остеометрических измерений места трепанации с использованием хирургической оптики и данных многосрезовой компьютерной томографии (МСКТ). Последняя выполнялась на приборе Toshiba Aquilion ONE (320 рядов детекторов, ширина детектора 0,5 мм, с выполнением VTR и МРR), магнитно-резонансная томография осуществлялась на приборе GE Signa Infinity (1,5Т) с укладкой на основание черепа. Известно, что КТ значительно четче показывает изменения в костной ткани, чем краниография, в подобного рода исследованиях [8].
Результаты и обсуждение
На черепе из Кызыл-Джара-V (курган 3, №КА - ТГУ 2012), принадлежавшего мужчине 40-45 лет, в левой височной и теменной кости имеется линейный перелом (результат травмы?!), идущий до сагиттального шва (рис. 1).
В левой теменной кости, отступя 12 мм от средней линии, определяется округлый дефект черепа, имеющий внутренний размер 40×41 мм. Край дефекта скошен за счет вынесения части наружной пластинки. Таким образом, общий размер дефекта кости составляет 63×64 мм. Толщина кости в месте дефекта 3 мм. Визуально определяются признаки новообразования кости как по краю дефекта, так и по линии перелома. Известно, что заживление линейного перелома костей черепа растягивается на долгие годы [3]. МСКТ продемонстрировала хорошую регенерацию и заживление кости (рис. 2).
Любопытно, что трепанация, выполненная пазырыкским хирургом, проведена в строгом соответствии с рекомендациями Гиппократа, считавшего, что травмы кости вблизи швов в большинстве случаев требуют проведения трепанации. При этом Гиппократ предупреждал воздержаться от наложения отверстия на шов. «Самые же швы трепанировать не следует, но, отступя, в ближайшей кости произвести операцию» [1, с. 590; 23]. У Гиппократа нет упоминаний о синусах или каких-либо сосудистых структурах, находящихся под швами [21]. Швы рассматривались как наиболее слабые участки кости, опасные для повреждения интракраниального содержимого при использования трепана гиппократовских времен.
Одна из странных рекомендаций Гиппократа касалась техники выполнения трепанации. Он советовал оставлять тонкий слой кости, прикрывающий твердую мозговую оболочку, не доводя вскрытие черепа до конца: «…когда кость уже стала подвижной: оставить эту операцию, чтобы костная часть отделилась самопроизвольно…. то, что осталось уже достаточно тонко» [1 с. 597]. Это утверждение в последующем побудило подозрение, что автор не был знаком с техникой проведения трепанаций [20]. Однако на самом деле это не удивительно. Гиппократ нигде не указывал, что трепанация выполняется для эвакуации гематом, абсцессов или других интракраниальных вмешательств. Гиппократ был также против использования трепанации для лечения вдавленных переломов. Трепанацией он лечил линейные повреждения костей черепа. Подтверждение этому является еще одна рекомендация Гиппократа. Утверждая, что самая тонкая и самая слабая кость - это темя, а другая слабая область - это висок [1, с. 582], он был категорически против разрезов на виске из-за риска повреждения находящейся здесь «вены» и развития у оперируемого конвульсий [1, с. 591]. Сегодня мы знаем, что более 70% эпидуральных гематом, требующих проведения трепанации, располагается именно в височной области. Судя по характеру проведенной пазырыкским хирургом успешной трепанации, его целью было интракраниальное содержимое. Отверстие имеет достаточные размеры, центрировано на линию перелома, удалены все слои теменной кости. Трепанационное окно очень удобно для эвакуации внутричерепной гематомы!
Согласно данным литературы, доисторические трепанации имели высокий процент выживаемости трепанированных индивидов без признаков послеоперационных осложнений. Эти цифры достигали 50-90% [7, 14]. Успешное завершение древних операций на черепе связывают с небольшим диаметром большинства отверстий и наложением их в безопасных местах, чтобы избежать повреждений швов и твердой мозговой оболочки [33]. В описываемом случае скифский хирург при наложении отверстия очень правильно отступил от шва более одного сантиметра, на расстояние, где заканчивается край сагиттального синуса, массивное кровотечение из которого даже сегодня требует специальных технологий и материалов для его остановки. Однако нельзя сказать, что пазырыкский лекарь сделал маленькое трепанационное окно. Современный нейрохирург в подобной ситуации накладывал бы отверстие не меньшего диаметра.
Второй череп из местонахождения Кызыл-Джар (курганная группа Кызыл-Джар-IV, курган 2, №КА ТГУ - 2009) принадлежал молодой женщине в возрасте около 30 лет. Его осмотр и данные МСКТ свидетельствуют, что женщина получила тяжелую травму в виде перелома правой височной кости и основания средней черепной ямки. По характеру повреждения можно предположить, что травма получена в результате падения с высоты. В задних отделах темени строго по средней линии по сагиттальному шву наложено округлое отверстие с наружным диаметром 39×36 мм и внутренним диаметром 23×16 мм. Отверстие имеет сквозной характер с удалением наружного костного слоя, губчатого вещества и внутренней (стекловидной) пластинки (рис. 3).
И наконец, третий череп (могильник Бике-III, курган 3) принадлежал мужчине 50-60 лет. Визуальная оценка этого черепа свидетельствует, что имеется его врожденная деформация в виде уплощения правой половины затылочной кости за счет неравномерного закрытия затылочных швов. Никаких следов травмы на черепе не обнаружено.
В 15 мм кзади коронарного шва и 50 мм от сагиттального имеется полуовальное отверстие, наружные размеры которого составляют 52×45 мм, величина внутреннего дефекта 22×34 мм. Толщина кости в месте трепанации равна 2 мм (рис. 5).
Столь успешный результат двух из трех представленных операций заслуживает того, чтобы подробно обсудить технологические детали этих манипуляций.
Описано пять основных методов выполнения трепанаций [17, 27]. Один уже упомянут во введении - способ образования прямоугольного отверстия путем пересекающихся надрезов кости. Первый такой череп был найден в Перу. Отверстие выполнялось с помощью ножа, сделанного из кремния или вулканического стекла.
Второй метод заключается в выскабливании кости. Поль Брока с помощью куска стекла провел такую трепанацию на черепе взрослого человека, затратив 50 мин [28].
Третий метод предполагает вырезывание кругового желоба с последующим поднятием костного диска. Этот метод широко использовался до последнего времени в Кении [13].
Четвертый способ образования округлого трепанационного окна требует применения корончатой пилы. Этот способ был описан Гиппократом, усовершенствован римскими врачами и использовался в современной медицине до последнего времени.
Пятый метод состоит в том, что близко друг к другу в кости высверливаются круглые отверстия и затем долотом или стамеской кость прорубается между ними. Эта технология была рекомендована римлянами, воспринята арабами и использовалась в средние века. Ее продолжением стал метод, который в ряде случаев используется и по сей день, несмотря на наличие высокоскоростных электро- и пневмодрелей, оснащенных краниотомами с раутерами из высокопрочной лигированной стали. Метод заключается в том, что между фрезевыми отверстиями кость пропиливается пилкой Джигли, проведенной под костью над твердой мозговой оболочкой с помощью проводника.
Пазырыкские хирурги для проведения трепанаций могли использовать железо, медь и бронзу. Высокопольная МРТ трепанированных черепов не выявила наличия ферромагнетика (железа) в зоне резания кости. Медь довольно мягкий металл для резания костной ткани. Вероятнее всего пазырыкцы использовали прочные и удобные бронзовые инструменты.
На раскопках памятников пазырыкской культуры археологи не обнаружили специализированных инструментов, которые можно было бы отнести к медицинским, с помощью которых могли выполняться трепанации черепа. Однако практически во всех захоронениях пазырыкцев независимо от их социального статуса обнаруживаются бронзовые ножи (рис. 7).
Масс-спектральный анализ и рентгенофлуоресцентные исследования образцов кости, взятых с места древних трепанаций, проведенные нами в рамках гранта РФФИ, продемонстрировали, что наиболее вероятным инструментом, который использован скифскими хирургами, был бронзовый нож [6].
Отмечено, что метод выскабливания (scraping) давал самый высокий процент выживаемости при проведении древних трепанаций [15]. При сравнении вероятности заживления кости и, следовательно, выживаемости пациентов на большом материале из Анатолии установлено, что наилучший результат был получен при технике выскабливания по сравнению с пилением и высверливанием [9].
Древние кельты, чьи поселения простирались от Франции к Дунаю и до берегов Черного моря, продолжали широко использовать технику выскабливания кости для проведения трепанаций [20] и лишь в немногих местах использовалась, тогда уже известная, техника сверления.
У Гиппократа описаны четыре инструмента для проведения трепанации: три приспособления для прободения кости - трепан и зубчатый трепан, щуп для определения глубины прорезания кости и подвижности костных фрагментов, распатор для выскребания костной ткани и освобождения ее от мягких тканей головы [1, с. 579-600]. Скифскому хирургу достаточно было использования универсального бронзового ножа.
Мы применили трасологический анализ следов операции [6] для моделирования процесса удаления костных фрагментов при создании трепанационного дефекта черепа. Очевидно, что операция проводилась в два этапа. Сначала вращательными движениями срезался кортикальный наиболее прочный слой кости без прободения черепа насквозь. Плоскость срезания кости расположена по касательной к сферической поверхности черепа. Только затем на втором этапе операции, направляя, скорее всего, тот же инструмент под более отвесным углом, удалялась губчатая часть кости и затем осторожно поднималась и удалялась стекловидная пластинка, прилежащая к твердой мозговой оболочке. Если на первом этапе движения орудия имеют относительно длинный «рабочий ход», то на втором - это следы относительно более частых, коротких движений руки хирурга. При сравнении техники выполнения операций на трех представленных черепах следует отметить более грубые колющие движения при проведении трепанации у женщины с отверстием в области сагиттального шва [6].
Поскольку никаких письменных свидетельств, посвященных медицинской деятельности, пазырыкская культура не оставила, проблема восстановления мотивации скифских хирургов для проведения трепанаций черепа является непростой задачей. Однако следует отметить, что если в случае с трепанациями неолитического периода вообще сложно понять, зачем и кем это делалось [16, 18], за редким исключением [34], то в пазырыкской культуре манипуляции на голове явно носили медицинский характер и проводились специалистами, наделенными определенными знаниями о строении человеческого тела и его заболеваниях.
В первом представленном нами случае с трепанацией черепа операция была направлена на лечение больного с тяжелой черепно-мозговой травмой. Судя по расположению отверстия в центре перелома с отступом от сагиттального шва и размерам образованного дефекта, а также четкости проведения манипуляций на кости, скифский лекарь был отличным диагностом, тренированным хирургом с хорошим знанием анатомии. Операция явно носила лечебный характер и с большой степенью вероятности была направлена на удаление внутричерепной гематомы.
Во втором случае речь также идет о попытке лечения травмы головы. Неблагоприятный исход операции мог быть связан со многими обстоятельствами, из которых на первое место должна быть поставлена тяжесть первоначальной травмы. В конце концов, и сегодня, располагая самыми современными нейрохирургическими и реанимационными технологиями, мы теряем больных после трепанации в связи с тяжелым исходным повреждением головного мозга или других органов при сочетанной травме. Возможно, определенную роль сыграли неудачный и необъяснимый выбор места нанесения отверстия на черепе прямо над самым крупным венозным коллектором мозга с риском получения смертельного кровотечения. Не исключено, что и более грубая техника выполнения операции определила неблагоприятный исход лечения. Вероятно, и в те незапамятные времена человеческий фактор, фактор выбора врача имел решающее значение.
В третьем случае, в котором отсутствуют признаки травмы черепа, трепанация выполнена над двигательной корой и трепанированный скончался глубоким по тем временам стариком, прожив долго после хирургического вмешательства, мотивы проведения операции остаются неясными. Вполне возможно, что это случай лечения травмы головы, не оставившей следов на черепе. Однако нельзя исключить и другие причины, например, менингиомы [29] или паразитарное поражение мозга. В современной Сибири и на Алтае нередко встречаются случаи поражения мозга цистицеркозом и эхинококкозом, требующие хирургического лечения. Животные, которых разводили 2,5 тыс. лет назад скотоводы Алтая, являются основными или промежуточными хозяевами в жизненном цикле гельминтов и могли быть источником заражения. Высокий уровень диагностики и успешное выполнение интракраниальных вмешательств древними хирургами не исключают возможность извлечения гельминта из головного мозга индивида из Бике-III.
Заключение
Судя по полученным данным, уровень развития диагностики и выполнения хирургических манипуляций на голове у врачей пазырыкской культуры был достаточно высок. Они имели серьезные знания в области анатомии черепа и интракраниальных венозных коллекторов.
Одна из операций выполнена так, будто пазырыкский хирург руководствовался рекомендациями великого греческого врача Гиппократа. Стоит предполагать либо конвергентное развитие технологии лечения линейных переломов, либо связь ранних кочевников Сибири с медицинскими центрами античного мира.
Маловероятно, что трепанации были выполнены по ритуальным мотивам, так как для двух случаев причиной послужила черепная травма. Письменные источники уже начала нашей эры свидетельствуют, что врачи, выполнявшие трепанации, отдавали себе отчет в том, что это достаточно рискованная операция. Аретей из Каппадокии (Aretaeus of Cappadocia) заклеймил трепанацию, назвав ее «дерзким средством от болезни» [31]. Гален (Galen), описывая риски повреждения мозга при проведении трепанации, подчеркивал необходимость неоднократной практики в этой операции, чтобы стать мастером [25, с. 75, 76, 183]. При анализе 40 случаев трепанации в Анатолии от неолита до позднего Оттоманского периода было установлено, что причинами проведения этих операций следует рассматривать в основном травмы черепа, в некоторых случаях опухоли и тренинг врачей [9]. К мысли о тренинге проведения трепанаций приходят и другие авторы, анализируя череп античного времени из Италии [10].
Комментарий
Исследование проф. А.Л. Кривошапкина и соавт. является, к сожалению, первым за последние 122 года российской истории. Прошлое и единственное описание черепа со следами трепанации, найденного на территории России (а теперь уже и не России), опубликовано в 1892 г. [2]. Поскольку первоисточник малодоступен, стоит напомнить его содержание.
При раскопках городища на Княжей горе (в Киевской губернии) был обнаружен череп со следами трепанации, датированный XIII веком от Р.Х. По заключению археологов и медиков [1, 2], череп принадлежал юноше, защищавшему осажденное укрепление и получившему открытую проникающую черепно-мозговую травму (вероятно, ранение стрелой). Ему сразу была оказана специализированная помощь - рана рассечена, произведена резекционная трепанация путем расширения краев костного дефекта до 2,75×2,5 см. Вскоре после операции раненый скончался и был похоронен внутри города. Анализируя это наблюдение, трудно предположить, чтобы в небольшом укрепленном пункте («городе») выполнялись уникальные хирургические вмешательства - очевидно, что трепанация черепа на Руси, как и в других странах, была достаточно рутинной операцией.
Однако судьба этого черепа неизвестна. Практически убежден, что в отечественных археологических музеях и хранилищах находятся и другие похожие черепа, при изучении которых с использованием современных технических средств мы могли бы узнать много нового. Но, насколько мне известно, единственным в России коллективом, ведущим такие исследования, являются авторы настоящей статьи. Намного шире подобные работы ведутся в других странах.
Известны результаты раскопок Перуанского некрополя, где примерно 10% черепов имеют следы трепанации, причем характер костных изменений указывает на то, что около 60% больных переносили операцию и жили после нее не менее нескольких месяцев [4].
Около ⅓ трепанаций выполнялись по поводу черепно-мозговых повреждений, причем исход их определялся в первую очередь тяжестью и локализацией травмы. В подавляющем большинстве случаев повреждения парасагиттальной области исход был неблагоприятным (на что указывало отсутствие реактивных изменений в краях трепанационного дефекта).
Показания к трепанации черепа в остальных ⅔ случаев остаются неясными, предположительно, ими были остеомиелит костей черепа, головная боль, эпилепсия и умственные расстройства; весьма вероятно, что трепанации черепа производились и в ритуальных целях. Примечательно, что древние инки, выполняя двусторонние трепанации, не резецировали кость над верхним сагиттальным синусом.
Помимо трепанации, инки осуществляли и пластику костных дефектов - золотыми или серебряными пластинами. Инфекционные осложнения (остеомиелит) наблюдались только в 15% случаев [3].
В Европе останки сохранялись не так хорошо, и самые ранние со следами трепанации относятся к Средним векам. Так, в обнаруженных на территории Германии захоронениях, датированных VI-VIII веком от Р.Х., следы трепанации имеются только в 8 из 384 черепов (это примерно 2%). Примечательно, что летальный исход на 4-й неделе после операции, связанный с развитием остеомиелита, имел место только в одном случае, соответственно показатель летальности, равный показателю инфекционных осложнений, составил 12,5% [4]. Также интересно, что один из больных данной «серии», благополучно перенесший выполненную с помощью кусачек трепанацию в лобной области, скончался значительно позже от проникающего ранения теменно-парасагиттальной области, причиненного ударом меча.
Отрадно, что после длительного периода вновь возник интерес к истории отечественной медицины. Хотел бы поблагодарить авторов за удовольствие, полученное при чтении работы, и пожелать им дальнейших успехов.
А.В. Козлов (Москва)