머리뼈
1. 개요
머리뼈는 얼굴과 뇌, 감각 기관을 보호하는 단단한 구조물로, 뇌머리뼈와 얼굴뼈로 구성된다. 뇌머리뼈는 뇌를 둘러싸 보호하며, 마루뼈, 관자뼈, 이마뼈, 벌집뼈, 나비뼈, 뒤통수뼈 등으로 이루어져 있다. 얼굴뼈는 얼굴의 형태를 구성하며, 코뼈, 눈물뼈, 아래코선반, 입천장뼈, 광대뼈, 보습뼈, 위턱뼈, 아래턱뼈 등으로 구성된다. 머리뼈는 치밀골과 해면골로 이루어져 있으며, 22개의 뼈로 구성된다. 머리뼈의 뼈들은 봉합이라는 섬유 관절로 연결되어 있으며, 신경과 혈관이 통과하는 구멍과 돌기들이 존재한다. 머리뼈는 발생 과정에서 막내골화와 연골내골화를 거쳐 형성되며, 출생 시에는 44개의 뼈 요소로 구성된다. 머리뼈는 두개골 조기 유합증, 두개내압 상승, 외상 등 다양한 임상적 중요성을 가지며, 과거에는 천공술과 같은 수술이 시행되기도 했다. 성별에 따라 머리뼈의 크기와 형태에 차이가 있으며, 사회와 문화 속에서 인위적 두개골 변형과 같은 다양한 형태로 나타난다.
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납작뼈 -
골반
골반은 몸통 아랫부분의 골반뼈와 관련 구조물로 이루어진 부위로, 골반 골격, 골반강, 골반저, 회음으로 구성되어 척추와 하지를 연결하고 내부 장기를 포함하며 자세 유지와 운동에 중요한 역할을 한다. -
납작뼈 -
복장뼈
복장뼈는 흉부에 위치하며 빗장뼈와 갈비뼈에 연결되어 흉곽을 구성하는 길쭉한 편평골로, 흉골자루, 몸통, 칼돌기로 이루어져 있으며, 골수 검사, 심장 수술 등에 사용된다. -
머리뼈 -
안와
안와는 얼굴 중앙에 위치하여 눈을 보호하고 지지하는 공간으로, 7개의 뼈로 구성되며, 눈의 움직임을 조절하는 근육과 혈관, 신경을 포함하고, 종양, 염증, 외상 등으로 인해 다양한 문제가 발생할 수 있다. -
머리뼈 -
미간중간점
2. 구조
머리뼈는 뇌를 비롯한 주요 감각기관을 보호하기 위해 여러 뼈들이 섬유 관절로 단단하게 결합된 구조이다. 머리뼈는 크게 뇌머리뼈와 얼굴뼈로 나뉜다.
머리뼈에는 뇌가 자리 잡는 머리뼈공간, 눈이 위치하는 눈확, 코를 구성하는 코곁굴, 청각 기관이 있는 속귀 등의 공간이 있다. 이 공간들은 여러 뼈들이 결합하여 형성되는데, 예를 들어 눈확은 이마뼈를 포함한 7개의 뼈가 모여 만들어진다.
머리뼈는 치밀골과 해면골로 구성되어 표면은 밀도가 높은 치밀골, 내부는 골밀도가 낮은 해면골로 이루어져 압축력에 강하고 전단력에 약한 이방성을 보인다.
머리뼈를 구성하는 뼈의 종류는 다음과 같다.
2.2. 얼굴뼈
얼굴뼈는 얼굴의 형태를 구성하는 뼈이다. 코뼈, 눈물뼈, 아래코선반, 입천장뼈, 광대뼈, 보습뼈, 위턱뼈, 아래턱뼈로 구성된다.
얼굴 골격은 얼굴을 지지하는 뼈로 구성되며, 아래턱뼈를 포함한다.
2.3. 혀의 뼈와 귓속뼈
혀의 뼈는 목뿔뼈라고도 불리며 혀의 움직임에 관여한다. 귓속뼈는 속귀에 위치하고 있으며 망치뼈, 모루뼈, 등자뼈(각각 2개)로 소리 전달에 중요한 역할을 담당한다.
2.4. 뼈의 구성
머리뼈는 다른 뼈와 마찬가지로 치밀골과 해면골로 이루어져 있다. 머리뼈의 표면은 밀도가 높은 치밀골이 분포하고, 단면의 내부는 골밀도가 적은 해면골로 이루어져 있다. 이러한 구조 때문에 뼈는 압축력에는 강하지만 전단력에는 약한 이방성을 갖는다.
2.4.1. 뼈의 목록 (사람)
사람의 머리뼈는 일반적으로 22개의 뼈로 구성된다 (뇌머리뼈 8개, 얼굴뼈 14개). 귓속뼈 (망치뼈, 모루뼈, 등자뼈)나 목뿔뼈를 포함하는 경우도 있다.
2.4.2. 봉합
머리뼈의 뼈들은 봉합이라고 알려진 섬유 관절에 의해 연결된다. 봉합은 뼈의 골화로 형성된 부동 관절이며, 샤피 섬유는 어느 정도의 유연성을 허용한다. 때때로 봉합 내에 벌레뼈(봉합골)로 알려진 추가적인 뼈 조각이 있을 수 있는데, 이는 람다 봉합에서 가장 흔하게 발견된다.
2.4.3. 구멍과 돌기
머리뼈에는 여러 구멍들이 존재하며, 이 구멍들을 통해 신경과 혈관이 지나간다. 이 중 가장 큰 구멍은 대후두공으로, 척수가 지나가는 통로이다. 머리뼈에는 유양돌기, 관골돌기 등 여러 돌기들도 존재한다.
다음은 머리뼈에 뚫린 구멍과 그 구멍을 통과하는 것들의 목록이다. (복측에서 배측 순)
| 구멍 이름 | 통과하는 것 |
|---|---|
| 맹공 | 위시상정맥동으로의 유출 정맥 |
| 사판공 | 후각신경 섬유 다발 |
| 후사골공 | 후사골동맥, 후사골정맥, 후사골신경 |
| 시신경관 | 시신경 (II), 눈동맥 |
| 상안와열 | 눈돌림신경 (III), 도르래신경 (IV), 눈신경(V1)의 가지인 눈물샘신경, 앞머리신경, 코섬모체신경, 갓돌림신경 (VI), 상안정맥 |
| 원형공 | 위턱신경 (V2) |
| 난원공 | 아래턱신경 (V3), 부경막가지, 소추체신경 |
| 극공 | 중간경막동맥 및 중간경막정맥, 아래턱신경 경막가지 |
| 경동맥관 | 속목동맥, 속목동맥신경총 |
| 파열공 | 섬유연골이 메움, 대추체신경, 심추체신경 |
| 소추체신경열 | |
| 대추체신경열 | |
| 내이공 | 얼굴신경 (VII), 속귀신경(VIII), 미로동맥 |
| 경정맥공 | 아래추체정맥동, 혀인두신경(IX), 미주신경 (X), 더부신경 (XI), S상정맥동, 후경막동맥, 속목정맥 |
| 설하신경관 | 설하신경 (XII) |
| 대후두공 | 숨뇌, 척추동맥, 척추동맥의 수막가지, 더부신경(XI)의 척수근 |
2.5. 기타 척추동물의 머리뼈
척추동물은 종류에 따라 머리뼈의 구조가 다르다.
==== 어류 ====
칠성장어와 상어는 연골성 내두개골만을 가지며, 위턱과 아래 턱은 별개의 요소이다. 경골어류는 추가적인 피부골을 가지고 있으며, 폐어와 전골어에서 다소 일관된 머리뼈 지붕을 형성한다. 아래턱은 턱을 정의한다.
무악어류는 턱이 없고, 머리뼈는 뇌를 부분적으로만 둘러싸는 연골성 요소의 홈 모양 바구니로 나타나며, 내이와 단일 콧구멍의 캡슐과 관련이 있다.
연골어류인 상어와 가오리는 단순한 머리뼈 구조를 가진다. 머리뼈는 뇌를 둘러싸는 단일 구조이며, 아래와 측면을 둘러싸지만, 상단은 부분적으로 열려 있어 큰 숨구멍이 있다. 머리뼈 앞쪽에는 연골의 앞쪽 판, 부리, 후각 기관을 둘러싸는 캡슐이 있다. 그 뒤에 눈구멍, 내이 구조를 둘러싸는 캡슐 쌍이 있다. 머리뼈는 뒤쪽으로 가늘어지며, 대후두공이 첫 번째 척추와 연결되는 단일 과립 위에 위치한다. 뇌신경을 위한 작은 구멍들이 머리뼈 전체에 있다. 턱은 머리뼈와 구별되는 별도의 연골 고리로 구성된다.
조기어류는 머리뼈 지붕이 잘 형성되어 있으며, 뼈의 정확한 관계가 사지동물의 뼈와 명확하지 않지만, 일반적으로 유사한 이름이 부여된다. 확대된 눈구멍 뒤에는 뺨 부위가 거의 없고, 눈구멍 사이에 뼈가 거의 없다. 위턱은 주로 전상악골로 형성되며, 상악골은 뒤쪽에 위치하고, 턱을 머리뼈와 연결하는 교감골이 있다.
==== 양서류와 파충류 ====
현존하는 양서류는 일반적으로 머리뼈가 크게 축소되었으며, 많은 뼈가 없어지거나 연골로 완전히 또는 부분적으로 대체되었다.
조류는 파충류와 마찬가지로 전비골 와(일부 파충류에서 나타남)가 있는 이궁류 머리뼈를 가지고 있다. 머리뼈에는 단일 후두골 과가 있다.
2.5.1. 어류
칠성장어와 상어는 연골성 내두개골만을 가지며, 위턱과 아래 턱은 별개의 요소이다. 경골어류는 추가적인 피부골을 가지고 있으며, 폐어와 전골어에서 다소 일관된 머리뼈 지붕을 형성한다. 아래턱은 턱을 정의한다.
무악어류는 턱이 없고, 머리뼈는 뇌를 부분적으로만 둘러싸는 연골성 요소의 홈 모양 바구니로 나타나며, 내이와 단일 콧구멍의 캡슐과 관련이 있다.
연골어류인 상어와 가오리는 단순한 머리뼈 구조를 가진다. 머리뼈는 뇌를 둘러싸는 단일 구조이며, 아래와 측면을 둘러싸지만, 상단은 부분적으로 열려 있어 큰 숨구멍이 있다. 머리뼈 앞쪽에는 연골의 앞쪽 판, 부리, 후각 기관을 둘러싸는 캡슐이 있다. 그 뒤에 눈구멍, 내이 구조를 둘러싸는 캡슐 쌍이 있다. 머리뼈는 뒤쪽으로 가늘어지며, 대후두공이 첫 번째 척추와 연결되는 단일 과립 위에 위치한다. 뇌신경을 위한 작은 구멍들이 머리뼈 전체에 있다. 턱은 머리뼈와 구별되는 별도의 연골 고리로 구성된다.
조기어류는 머리뼈 지붕이 잘 형성되어 있으며, 뼈의 정확한 관계가 사지동물의 뼈와 명확하지 않지만, 일반적으로 유사한 이름이 부여된다. 확대된 눈구멍 뒤에는 뺨 부위가 거의 없고, 눈구멍 사이에 뼈가 거의 없다. 위턱은 주로 전상악골로 형성되며, 상악골은 뒤쪽에 위치하고, 턱을 머리뼈와 연결하는 교감골이 있다.
2.5.2. 양서류와 파충류
현존하는 양서류는 일반적으로 머리뼈가 크게 축소되었으며, 많은 뼈가 없어지거나 연골로 완전히 또는 부분적으로 대체되었다.
조류는 파충류와 마찬가지로 전비골 와(일부 파충류에서 나타남)가 있는 이궁류 머리뼈를 가지고 있다. 머리뼈에는 단일 후두골 과가 있다.
3. 발생
머리뼈는 복잡한 구조를 가지며, 막내골화와 연골내골화의 두 가지 방식으로 형성된다.
머리뼈 바닥과 그 와의 기하학, 앞머리뼈우묵, 가운데머리뼈우묵, 뒤머리뼈우묵은 급격하게 변한다. 특히 앞머리뼈우묵은 임신 초기 3개월 동안 변화하며, 이 시기에 머리뼈 결손이 종종 발생할 수 있다.
신생아의 머리뼈는 신체의 다른 부분에 비해 크다. 얼굴 골격은 머리덮개 크기의 1/7이다. (성인에서는 1/2). 머리뼈 바닥은 짧고 좁지만, 내이는 거의 성인 크기이다.
3.1. 막내골화
머리덮개뼈, 얼굴 골격의 뼈, 신경두개골의 측면 및 지붕은 막내골화로 형성된다. 측두골은 연골내골화로 형성되지만, 막내골화로 형성된 피부뼈이다. 전두골과 두정골은 순수하게 막성이다.
3.2. 연골내골화
뇌두개뼈 (후두골, 나비뼈, 사골)는 대부분 연골내골화로 형성된다. 머리덮개뼈는 얼굴 골격의 뼈와 신경두개골의 측면 및 지붕을 구성하며, 측두골은 연골내골화로 형성되지만 막내골화로 형성된 피부뼈이다.
3.3. 출생 시 머리뼈
출생 시 인간의 머리뼈는 44개의 개별적인 뼈 요소로 구성된다. 발달하는 동안, 이 뼈 요소들 중 상당수는 점차적으로 융합되어 단단한 뼈가 된다(예: 전두골). 머리덮개뼈는 처음에는 결합 조직이라고 불리는 조밀한 영역에 의해 분리되어 있다. 천문은 6개가 있는데, 앞쪽(또는 전두), 뒤쪽(또는 후두), 두 개의 접형골(또는 앞쪽 가쪽), 두 개의 유양돌기(또는 뒤쪽 가쪽)이다. 출생 시 이러한 부위는 섬유성이며 움직일 수 있어 출산과 이후 성장에 필요하다. 이러한 성장은 비늘과 후두골의 가쪽 부분이 만나는 "산부인과적 경첩"에 많은 양의 긴장을 가할 수 있다. 이 긴장의 가능한 합병증은 대뇌정맥의 파열이다. 성장과 골화가 진행됨에 따라 천문의 결합 조직은 뼈로 대체되어 봉합을 생성한다. 5개의 봉합은 2개의 비늘봉합, 1개의 관상봉합, 1개의 시옷봉합, 1개의 시상봉합이다. 후두 천문은 보통 8주 이내에 닫히지만, 전두 천문은 최대 18개월까지 열려 있을 수 있다. 전두 천문은 전두골과 두정골의 접합부에 위치하며, 아기의 이마에 있는 "부드러운 부분"이다. 주의 깊게 관찰하면 전두 천문을 통해 부드럽게 맥박이 뛰는 것을 관찰하여 아기의 심박수를 셀 수 있다.
4. 기능
머리뼈는 뇌를 비롯하여 눈, 귀, 코와 같은 주요 감각기관을 보호한다. 머리뼈를 이루는 뼈들은 단단한 섬유 관절 결합을 이루어 이러한 기관들을 보호한다. 얼굴 골격은 얼굴 형태를 지지하며, 아래턱뼈를 통해 씹는 기능을 돕는다. 귓속뼈는 속귀에 위치하며 청각 기능을 담당한다.
5. 임상적 중요성
머리뼈 손상은 뇌 손상으로 이어질 수 있으며, 심각한 경우 생명을 위협할 수 있다. 대한민국에서는 1987년 6월 9일, 이한열 열사가 경찰이 쏜 최루탄에 맞아 머리뼈가 손상되는 사건이 있었다.
동(銅) 타격 두개골은 심한 두개내압으로 인해 머리뼈 내부 표면이 변형되는 현상이다. 이 이름은 내부 머리뼈가 볼 핀 해머로 두드린 것처럼 보인다는 사실에서 유래되었으며, 구리 세공인들이 종종 사용하는 도구이다. 이 상태는 주로 어린이에게서 나타난다.
미국 국립 보건원(NIH)에서 자금을 지원하고 하버드 의과대학 연구진이 2018년에 수행한 연구에 따르면, 혈액을 통해 이동하는 대신, 뇌 조직 손상 후 골수와 결합된 백혈구가 머리뼈의 "작은 채널"을 통과하여 염증 부위에 도달할 수 있다고 한다.
5.1. 두개골 조기 유합증
두개골 조기 유합증은 유아의 머리뼈에 있는 하나 이상의 섬유성 봉합이 조기에 융합되어 머리뼈의 성장 패턴을 변화시키는 상태이다. 머리뼈는 융합된 봉합에 수직으로 팽창할 수 없기 때문에, 평행한 방향으로 더 많이 성장한다. 때때로 이러한 성장 패턴은 성장하는 뇌에 필요한 공간을 제공하지만, 비정상적인 머리 모양과 비정상적인 얼굴 특징을 초래한다. 보상이 성장하는 뇌에 충분한 공간을 효과적으로 제공하지 못하는 경우, 두개골 조기 유합증은 두개내압 증가를 초래하여 시각 장애, 수면 장애, 식사 곤란 또는 정신 발달 장애로 이어질 수 있다.
5.2. 두개내압 상승
두뇌 부상은 생명을 위협할 수 있다. 일반적으로 머리뼈는 변형에 대한 높은 저항력으로 뇌를 보호한다. 그러나 일부 두부 외상의 경우, 경막하 혈종과 같은 원인으로 두개내압이 상승할 수 있다. 두개내압이 상승하면 뇌가 팽창할 공간이 없어 뇌가 대후두공 밖으로 밀려나는 뇌 탈출(brain herniation)이 발생할 수 있다. 이는 긴급 수술을 통해 압력을 완화하지 않으면 심각한 뇌 손상이나 사망을 초래할 수 있으므로, 뇌진탕 환자는 매우 주의 깊게 관찰해야 한다.
두개골 조기 유합증은 유아의 머리뼈에 있는 하나 이상의 섬유성 봉합이 조기에 융합되어 머리뼈의 성장 패턴을 변화시키는 질환이다. 머리뼈는 융합된 봉합에 수직으로 팽창할 수 없어 평행 방향으로 더 많이 성장한다. 이러한 성장 패턴은 때때로 성장하는 뇌에 필요한 공간을 제공하지만, 비정상적인 머리 모양과 얼굴 특징을 초래하기도 한다. 만약 뇌에 충분한 공간이 제공되지 않으면 두개골 조기 유합증으로 인해 두개내압이 상승하여 시각 장애, 수면 장애, 식사 곤란, 정신 발달 장애 등이 나타날 수 있다.
동(銅) 타격 두개골은 심한 두개내압으로 인해 머리뼈 내부 표면이 변형되는 현상이다. 주로 어린이에게서 나타난다.
5.3. 치료
과거에는 천공술이라는 머리뼈 수술이 시행되었다. 이 수술은 머리뼈에 구멍을 뚫는 방식으로, 신석기 시대부터 시행된 것으로 알려져 있다. 당시의 머리뼈를 검사한 결과, 수술 후 수년 동안 생존한 환자들도 있었던 것으로 보인다. 현대에는 개두술을 통해 두개내압을 낮추거나, 손상된 머리뼈를 복원한다.
2013년 3월, 미국에서는 3D 프린팅 기술을 이용해 환자 머리뼈의 상당 부분을 폴리머 이식물로 교체하는 데 성공했다. 같은 해, 3D 프린팅된 플라스틱 삽입물을 이용한 최초의 완전한 머리뼈 교체가 네덜란드 여성에게 시행되었다. 이 여성은 골과다증을 앓고 있었는데, 이 질환은 머리뼈의 두께를 증가시켜 뇌를 압박하는 병이다.
6. 성별에 따른 차이 (Sexual dimorphism)
남성과 여성의 머리뼈는 크기, 형태 등에서 차이를 보인다. 남성의 머리뼈는 여성보다 크고 튼튼하며, 눈썹 활, 미간 등이 더 두드러진다. 여성의 머리뼈는 더 둥근 안와와 좁은 턱을 가진다.
성인이 되면 남성의 머리뼈는 여성의 머리뼈보다 크고 튼튼하며, 두개골 용량이 약 10% 적다. 여성의 머리뼈가 약간 더 두껍다는 연구 결과도 있지만, 남성의 머리뼈가 특정 부위에서 더 두껍다는 연구 결과도 있다. 남성의 머리뼈는 나이가 들어도 밀도를 유지하는 반면, 여성의 머리뼈 밀도는 약간 감소하는 경향이 있다.
남성의 머리뼈는 평균적으로 여성의 머리뼈보다 더 크고 넓은 입천장, 더 사각형의 안와, 더 큰 유양돌기, 더 큰 부비동, 더 큰 후두과를 가지고 있다. 남성의 아래턱은 일반적으로 더 각진 턱과 더 두껍고 거친 근육 부착부를 가진다.
두부 지수는 머리 너비를 100을 곱하고 머리 길이를 나눈 비율이며, 두개골학의 기초가 되었다.
7. 사회와 문화
일부 문화권에서는 인위적 두개골 변형이라는 역사적 관행이 널리 행해졌다. 이들은 끈과 나무판을 사용하여 유아의 머리뼈에 압력을 가해 모양을 변형시켰으며, 이 시술은 출생 직후부터 수년 동안 계속되었다.
7.1. 인위적 두개골 변형
인위적 두개골 변형은 일부 문화에서 널리 행해졌던 역사적인 관행이다. 끈과 나무판을 사용하여 유아의 두개골에 압력을 가해 모양을 변형시켰는데, 때로는 상당히 심하게 변형되기도 했다. 이 시술은 출생 직후에 시작되어 수년 동안 계속되었다.