Ученые НГУ при компьютерной томографии черепа женщины пазырыкской культуры выявили свидетельства хирургической операции

Компьютерную томографию черепа женщины, погребенной около 2,5 тысяч лет назад, провели ученые Лаборатории ядерной и инновационной медицины Физического факультета Новосибирского государственного университета. При анализе данных, полученных в результате исследования, выяснилось, что при жизни она получила серьезную травму головы, в результате которой был разрушен правый височно­нижнечелюстной сустав. Она пережила серьезное хирургическое вмешательство по восстановлению функций нижней челюсти, благодаря которой пациентке вернули способность разговаривать и принимать пищу. Ранее ученые не сталкивались с такими находками и не встречали упоминаний о подобных операциях в научной литературе.

— Использование рентгеновской компьютерной томографии (КТ) стало ключевым инструментом в изучении черепа женщины из пазырыкского погребения (около 2,5 тыс. лет назад). Благодаря этой технологии мы смогли преодолеть основное препятствие — мумифицированные мягкие ткани, скрывавшие костную структуру. Томограф позволил виртуально «удалить» эти покровы и создать точную цифровую, а затем и физическую 3D-модель черепа, сделав его доступным для детального антропологического анализа, — рассказал заведующий Лабораторией ядерной и инновационной медицины ФФ НГУ Владимир Каныгин.

КТ-сканирование, выполненное на аппарате Philips MX 16, предоставило исчерпывающие данные о состоянии костей. Оно выявило не только последствия тяжелой травмы (вдавление правой височной кости на 6–8 мм), но и тончайшие детали, невидимые при обычном осмотре. К ним относятся: смещение и подвывих нижней челюсти с разрывом связок, два искусственных костных канала в области сустава, просверленных при жизни пациентки, а также кольцевое уплотнение кости вокруг этих каналов, доказывающее их прижизненное происхождение и процесс заживления. При попытке бужирования внутри каналов обнаружились остатки эластичного материала (вероятно, сухожилие или волос), использовавшегося в качестве хирургической лигатуры для стабилизации челюсти. Томография также четко показала асимметрию зубного ряда и признаки повышенной нагрузки на левую сторону, подтвердив успешность древней операции и то, что женщина прожила после нее значительное время.

— Таким образом, компьютерный томограф выступил в роли «машины времени», обеспечив неразрушающий доступ к анатомическим структурам. Он позволил не только диагностировать травму, но и реконструировать результат сложного хирургического вмешательства, проведенного в глубокой древности, превратив единичную находку в детальное свидетельство высокого уровня медицинских знаний пазырыкской культуры, — пояснил Владимир Каныгин.

Могильник Верх-Кальджин-2 на плато Укок в Республике Алтай был открыт в 1994 году доктором исторических наук, академиком РАН Вячеславом Молодиным. Данный памятник относится к пазырыкской культуре. Это археологическая культура скифо-сибирского мира железного века (VI—III вв. до н. э.), известная своими «замерзшими» могилами, в которых сохраняются предметы из органики, а иногда и мумии самих погребенных.

— В этом небольшом, состоящем из пяти маленьких, едва заметных на поверхности курганов, могильнике было раскопано три рядом расположенных, сложенных из камня погребальных сооружения. Два из них оказались не потревоженными и полностью оправдали надежды исследователей. В неглубоких могилах, в деревянных склепах рядовых пазырыкцев, сохранилась вся положенная с ними утварь, состоящая из замечательных деревянных изделий и предметов одежды из ткани и меха. А в кургане 3 была обнаружена хорошо сохранившаяся мумия мужчины. В настоящее время она находится в Музее ИАЭТ СО РАН, как и все остальные предметы из этих погребений. Находки из могильника Верх-Кальджин-2 сразу стали широко известны, им посвящено много публикаций как в России, так и за рубежом. Но оставалось одно погребение, расположенное между этими двумя известными, о котором, как казалось тогда, нечего сказать, — рассказала доктор исторических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник Института археологии и этнографии СО РАН Наталья Полосьмак.

 Это было целое, не потревоженное, более того, сохранившееся в линзе льда, захоронение женщины. Она покоилась в прекрасно сохранившемся срубе из лиственницы на деревянном ложе, на правом боку, с подогнутыми ногами, в позе спящего. Необычным было отсутствие в захоронении каких-либо предметов. Видимо, поэтому оно не особо заинтересовало исследователей. Единственной вещью был характерный для женщин пазырыкской культуры парик на голове женщины. Но на парике не оказалось ни единого украшения. Вероятно, от момента смерти и до погребения прошло очень мало времени и тело женщины не успело превратиться в мумию (обычно препарированный труп мумифицировался в процессе хранения, который мог достигать и полугода). Перед археологами был просто разлагающийся труп. И только голова погребенной оказалась частично мумифицированной в лицевой части. Она была сохранена и в настоящее время хранится в ИАЭТ СО РАН.

— Эта мумифицированная часть кожи на черепе погребенной не давала возможности для антропологических исследований, а о женщине хотелось узнать как можно больше и для этого у нас оставался только ее череп. Поэтому возможность его изучения на томографе была единственным и счастливым шансом, которым я и воспользовалась, — пояснила Наталья Полосьмак.

Рентгеновская компьютерная томография была выполнена в ЛЯИМ ФФ НГУ на томографе CT Philips MX 16. С помощью 551 среза (толщина 0,75 мм, расстояние между срезами 0,375 мм; настройка 140 kVp – типичная для взрослых пациентов). Далее исследованием черепа женщины и его 3D модели занялся доктор медицинских наук, профессор, врач высшей категории по специальности «Рентгенология» Андрей Летягин.

— У нас уже был успешный опыт работы с результатами исследования мумии с помощью магнитно-резонансной томографии. В 2010 году с Андреем Юрьевичем Летягиным и кандидатом физико-математических наук, старшим научным сотрудником лаборатории МРТ-технологий Международного томографического центра СО РАН Андреем Александровичем Савеловым была проведена магнитно-резонансная томография мумии женщины из кургана Ак-Алаха 3, больше известной под именем «принцесса Укока». Это было замечательное по своим результатам исследование, которое, помимо целого ряда важных наблюдений и открытий, позволило ответить на вопрос о том, что явилось причиной смерти этой незаурядной женщины. Кроме того, это был бесценный опыт работы с необычными мумиями плато Укок, имеющими мало общего с египетскими, и даже другими известными мумиями знатных пазырыкцев, хранящимися в Эрмитаже, — сказала Наталья Полосьмак.  

Результаты исследования черепа неизвестной женщины из неприметного на первый взгляд пазырыкского захоронения оказались неожиданными, но не особо удивили ученых. По результатам изучения мумии женщины из Ак-Алаха 3, а также исследованию патологий пазырыкцев Укока им уже было известно, что уже тогда люди умели делать прижизненную трепанацию черепа. Они не бросали больных и травмированных на произвол судьбы, а лечили доступными способами и средствами. У пазырыкцев существовала традиция мумификации тел, предусматривающая различные способы препарирования – от самых простых до достаточно сложных. Поэтому они обладали обширными познаниями о строении человеческого тела и его внутренних органах. Исследователи считают, что традиция мумификации способствовала развитию хирургии. Одними из самых выдающихся хирургов древности были египтяне, и причина их успехов кроется в той же традиции мумификации тел, подробно описанной Геродотом.

— Хирургия — первая из областей медицины, необходимой для поддержания и продолжения жизни. В той жизни, которую вели пазырыкцы в экстремальных условиях горных долин Алтая, она была необходима. Пазырыкцы были небольшой популяцией, с низкой рождаемостью, небольшой продолжительностью жизни, причем жизнь женщин была более короткой, и, судя по тому, что мы видим, жизнь каждого ценилась. Мы крайне мало знаем о том, какими знаниями обладали наши предки. Если бы они не владели определенными медицинскими познаниями, не использовали бы методы хирургии, как бы они выжили в экстремальных условиях горных и высокогорных долин Алтая? Новое исследование стало еще одним важным подтверждением того, что пазырыкцы умели проводить сложные хирургические операции для спасения жизни своих соплеменников. Надо заметить, что уникальная сохранность предметов из органики в ряде пазырыкских могил, в частности кожаных шуб, сосудов, мешочков и прочих вещей, позволяет убедиться, какими необыкновенными для сегодняшнего дня навыками  и умениями владели эти люди. Так у тех, кто шил все это была чрезвычайно развита мелкая моторика – то, что необходимо хирургу, о чем писал современник пазырыкцев – великий Геродот – о том, что хирургу необходимо хорошо владеть концами пальцев. Ведь, например легкие кожаные шубы пазырыкцев для прочности были прошиты  параллельными рядами тонкими сухожильными нитками, а швы эти проходили на расстоянии 4 мм друг от друга и на 1 см шва могло приходиться до 20 стежков, которые они делали тонкой иглой. Руки этих умельцев уже были готовы для проведения хирургических операций, — сказала Наталья Полосьмак.   

Исследуя снимки, полученные на рентгеновском компьютерном томографе, Андрей Летягин заметил, что помимо всех стандартных изменений, которые обычно присутствуют в таких объектах, в данном артефакте отмечаются свидетельства серьезного травматического воздействия. Причем, явно прижизненного. А также следы проведенной сложной хирургической операции с примитивным протезированием разрушенного сустава.

— При проведении исследования использовались максимальные возможности данного оборудования. Обычно такие режимы в медицинской практике используют только в самых редких случаях, поскольку рентгеновская нагрузка на исследуемый объект довольно высока. Но в данном случае им стал не живой пациент, а археологический артефакт. В результате мы получили изображения высочайшего качества, что оказалось очень важным в данной ситуации. При их изучении в первый очередь были замечены свидетельства вмешательства, характерного для подготовки к погребению у пазырыкцев: часть головного мозга и твердых мозговых оболочек была удалена. А далее были получены результаты, которые ранее не встречались нам в научной литературе. Не исключено, что свидетельства о такой хирургической операции нами были обнаружены впервые, — рассказал Андрей Летягин.

На первом этапе исследования изображений черепа были обнаружены травматические изменения в области правого височно-нижнечелюстного сустава. Был явно виден подвывих со смещением и сильное повреждение связки. Выяснилась и причина этих изменений —травматическая деформация черепа с вдавлением костей правой височной зоны примерно на 6–8 мм. При этом нижняя челюсть осталась целой, но правый височно­челюстной сустав разрушился, и головка челюсти сместилась под кожу, а латеральная связка была разорвана. После такой серьезной травмы женщина не могла ни питаться, ни разговаривать и без квалифицированной хирургической помощи, казалось бы, недоступной в те времена, вскорости погибла бы. Но дальнейшие исследования свидетельствовали о том, что женщина выжила — с поврежденной стороны зубы сохранились хорошо, а вот с левой — «здоровой», — коренные зубы на нижней челюсти были сильно повреждены так, как будто испытывали длительную повышенную жевательную нагрузку: коронки были сточены и имели сколы, вокруг корней присутствовали воспалительные изменения, а 8-й зуб был поражен осложненным кариесом и полностью утратил коронку. Вокруг корней зубов костная ткань была разрежена, что свидетельствовало о длительности воспалительного процесса. Ученым оставалось выяснить, как при такой серьезной травме женщина могла жевать, причем настолько долгое время, что зубные коронки оказались сточенными. Ответ был получен ими при более детальном изучении КТ-изображений.

— Мы обратили внимание, что в правом нижнечелюстном суставе есть изменения явно нетравматические и не возрастные, а произведенные человеком, скорее всего, врачом. Это были два тонких, диаметром 1,53 мм, просверленных в кости канала. Они были достаточно длинные – один порядка полусантиметра, а другой несколько больше — почти 8 миллиметров. Интересно, что они сходились под прямым углом. Один канал был просверлен через головку нижней челюсти, а второй — через скуловой отросток височной кости. В зоне правого височно-нижнечелюстного сустава они сходились под прямым углом, когда челюсть была в закрытом состоянии. Скорее всего, во время операции пациентка держала рот раскрытым. Просверливали эти каналы, вероятно, в два этапа — в горизонтальном и вертикальном направлениях. На КТ-изображениях было явно видно, что кость была просверлена очень ровно, а вокруг отверстий наросла костная ткань. Выявленное нами кольцевое уплотнение костной ткани толщиной в полмиллиметра указывает на прижизненное происхождение этих каналов. В них был обнаружен какой-то эластичный материал — скорее всего, конский волос или сухожилие животного. Такое примитивное протезирование удерживало суставные поверхности вместе и позволяло пациентке выполнять движения челюстью.  Сустав работал, но пережевывать пищу травмированной стороной она все равно не могла из-за сильной боли, — рассказал Андрей Летягин. 

Выяснить, при каких обстоятельствах была получена настолько серьезная травма, не представляется возможным. Ученые предполагают, удар такой большой силы женщина могла получить при падении с лошади на скаку или падении с высоты. Также неизвестно, какое время она прожила после данной операции — возможно, несколько месяцев или лет. Из-за травмы череп ее был перекошен — вдавлен с правой стороны, что, несомненно, повлияло на внешность, однако все это время она сохраняла возможность говорить и питаться.

Установлено, что женщине, череп которой исследовали на компьютерном томограф в ЛЯИМ ФФ НГУ, на момент смерти было примерно 25-30 лет. По тем временам большая часть жизни была прожита. Ее погребение относится к так называемым рядовым погребениям пазырыкской культуры, тем не менее, современники соорудили для нее лиственничный сруб из массивных полубревен, она покоилась на деревянном ложе.