Cranioscopic and craniometric characteristics of the adult neurocranium in normal and deformed states

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Modern craniological studies should be based on an integrated approach and include algorithms to distinguish between normal and pathological conditions. It is essential to determine the extent to which craniometric parameters of deformed skulls deviate from normal values.

AIM: This study aimed to examine the cranioscopic and craniometric characteristics of the neurocranium in normal and deformed states based on the Dolgo-Saburov collection preserved in the Fundamental Museum of the Department of Normal Anatomy, S.M. Kirov Military Medical Academy; to determine the prevalence of cranial deformations; and to develop criteria for the design of contemporary craniological studies.

METHODS: A series of 842 skulls was examined. The condition of cranial sutures was assessed, with identification of craniosynostosis and associated abnormal cranial forms, as well as asymmetry of the neurocranium and its relationship to craniosynostosis. For craniometric determination of neurocranial shape, longitudinal (Martin 1), transverse (Martin 8), and vertical (Martin 17) diameters were measured. The estimated cranial cavity volume was calculated, along with the transverse–longitudinal (cranial), height–length, and height–breadth indices.

RESULTS: Of the examined series, 678 skulls were classified as normal, with no deformations, asymmetry, or developmental anomalies. The majority of skulls were brachycranial or mesocranial based on the cranial index (55.8% and 39.2%, respectively); hypsicranial and orthocranial based on the height–length index (46.5% and 44.1%, respectively); and tapeinocranial and metriocranial based on the height–breadth index (44.4% and 47.9%, respectively). Deformations were observed in 164 skulls, which were divided into three groups: skulls with premature closure of one or more cranial vault sutures (2.6%); asymmetric skulls without signs of premature synostosis (16.1%); and skulls combining abnormal craniosynostosis with asymmetry (1.2%). The first group included two subgroups: skulls with sagittal craniosynostosis (scaphocephaly) and skulls with combined premature coronal and sagittal synostosis (oxycephaly). Scaphocephalic skulls (1.1%) were pathologically elongated and narrow, often with a saddle-shaped cranial vault deformity. In contrast, oxycephalic skulls were short with high height–length indices. For such skulls, we propose the term “pathological hypsibrachycrany.” In plagiocephaly (cranial asymmetry), the occipital, parietal, and frontal regions were shifted in opposite directions, with left-sided asymmetry more common (58.5%).

CONCLUSION: The distribution of normal skulls by cranial index confirms the evolutionary trend toward brachycephalization. Dolichocranial, chamaecranial, and acrocranial skulls are the least common forms (< 10%). Premature suture closure does not always lead to marked cranial deformities. This work provides detailed characteristics of deformed skulls and highlights situations in which standard indices may be inappropriate. Craniometric measurements should be performed only after cranioscopic evaluation for craniosynostosis and asymmetry.

About the authors

Ivan V. Gaivoronsky

Kirov Military Medical Academy

Email: i.v.gaivoronsky@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7232-6419
SPIN-code: 1898-3355

Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Kirill V. Solovyev

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: kirill_solovik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5527-0495
SPIN-code: 6519-7262
Russian Federation, Saint Petersburg

Maria P. Kirillova

Kirov Military Medical Academy

Email: manatomy@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3922-8673
SPIN-code: 2869-5688

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Gaivoronsky IV, Solovyov KV. Craniological collections of the Department of normal anatomy of the Military Medical Academy-The national treasure and unique base for scientific research. Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2022;18(4):596–603. EDN: FUFTZY
  2. Alekseev VP, Debets GF. Craniometry. Methods of anthropological research. Moscow: Izdatel’stvo «Nauka»; 1964. (In Russ.) Available at: http://www.e-heritage.ru/Book/10089202
  3. Speranskii VS, Zaichenko AI. Shape and architecture of the skull. Moscow: Meditsina; 1980. (In Russ.)
  4. Zvyaghin VN. Premature obliteration of cranial sutures: the medico-legal aspect. Forensic Medical Expertise. 1976;19(3):18–23. (In Russ.)
  5. Rogers GF. Deformational plagiocephaly, brachycephaly, and scaphocephaly. Part I: terminology, diagnosis, and etiopathogenesis. J Craniofac Surg. 2011;22(1):9–16. doi: 10.1097/SCS.0b013e3181f6c313
  6. Rogers GF. Deformational plagiocephaly, brachycephaly, and scaphocephaly. Part II: prevention and treatment. J Craniofac Surg. 2011;22(1):17–23. doi: 10.1097/SCS.0b013e3181f6c342
  7. Oostra RJ, van der Wolk S, Maas M, Hennekam RC. Malformations of the axial skeleton in the museum Vrolik: II: craniosynostoses and suture-related conditions. Am J Med Genet A. 2005;136A(4):327–342. doi: 10.1002/ajmg.a.30769
  8. Zvyaghin VN. Methods for cranioscopic sex determination in humans. Forensic Medical Expertise. 1983;26(3):15–17. (In Russ.)
  9. Gaivoronsky IV, Fandeyeva OM, Nichiporuk GI, Gaivoronskaya MG. Comparative characteristics of the methods for determining the somatic sex of an adult person with the use of a skull. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2018;3(63):207–213. EDN: SWUAHX
  10. Solovyev KV, Magdich AE, Kirillova MP. Comparative effectiveness of the national methods of sex determination based on an adult’s skull. Russian Military Medical Academy Reports. 2021;40(S1-3):304–308. EDN: EPHUJG
  11. Bunak VV, Nesturkh MF, Roginskii YaYa. Anthropology: A short course. Moscow: Gosudarstvennoe uchebno-pedagogicheskoe izdatel’stvo Narkomprosa RSFSR; 1941. (In Russ.)
  12. Ginzburg VV. Fundamentals of anthropology for physicians. Leningrad: Gosudarstvennoe izdatel’stvo meditsinskoi literatury; 1963. (In Russ.)
  13. Pamazanau M. Background and preliminary results of the study variabilities in time of the shape of the human skull (by the example of the belarusian population, the end of the 19th - the beginning of the 21st century). Actual issues of anthropology. 2022;(17):286–303. EDN: EQTSTQ
  14. Huang MH, Gruss JS, Clarren SK, et al. The differential diagnosis of posterior plagiocephaly: true lambdoid synostosis versus positional molding. Plast Reconstr Surg. 1996;98(5):765–774; discussion 775–776. doi: 10.1097/00006534-199610000-00001
  15. Kabbani H, Raghuveer TS. Craniosynostosis. Am Fam Physician. 2004;69(12):2863–2870.
  16. Yapijakis C, Pachis N, Sotiriadou T, et al. Molecular mechanisms involved in craniosynostosis. In Vivo. 2023;37(1):36–46. doi: 10.21873/invivo.13052 EDN: RQWCDV
  17. Sufianov AA, Gaibov SSKh, Sufianov RA, Ivanova NE. The clinical picture of nonsyndromic craniosynostosis in children. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2015;115(8):18–22. doi: 10.17116/jnevro20151158118-22 EDN: UKQWUB
  18. Skrzat J, Zdilla MJ, Brzegowy P, Walocha J. A case of early obliteration of the sagittal suture without effect on cranial deformation. Folia Med Cracov. 2022;62(1):19–28. doi: 10.24425/fmc.2022.141688
  19. Padmalayam D, Tubbs RS, Loukas M, Cohen-Gadol AA. Absence of the sagittal suture does not result in scaphocephaly. Childs Nerv Syst. 2013;29(4):673–677. doi: 10.1007/s00381-012-2005-4
  20. Mercan E, Hopper RA, Maga AM. Cranial growth in isolated sagittal craniosynostosis compared with normal growth in the first 6 months of age. J Anat. 2020;236(1):105–116. doi: 10.1111/joa.13085
  21. Bystrov AP. Human past, present and future. Leningrad: Medgiz; 1957. (In Russ.)
  22. Yasonov SA, Lopatin AV. Plagiocephaly: The classification for asymmetrical scull deformation of synostotic origin. Annals of Plastic, Reconstructive and Aesthetic Surgery. 2016;(2):72–84. EDN: WXQMZL

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Distribution of non-deformed skulls by cranial types based on standard indices: CI, cranial index (transverse–longitudinal); HLI, height–length index; HBI, height–breadth index.

Download (171KB)
3. Fig. 2. Classification of skulls with premature synostosis; numbers in parentheses indicate the number of skulls in each subgroup.

Download (193KB)
4. Fig. 3. Variants of neurocranial shapes with sagittal craniosynostosis: a, scaphocephaly. Long, narrow, relatively low skull, ultradolichocranial based on the cranial index and chamaecranial based on the height–length index; cranial vault with pentagonoid contour; b, elongated and broad skull of medium height. Mesocranial based on the cranial index and orthocranial based on the height–length index; cranial vault with eury-pentagonoid contour. White arrows indicate saddle-shaped vault deformity, i.e., symmetric narrowing in the pterion region.

Download (205KB)
5. Fig. 4. Variants of skull shape with combined premature coronal and sagittal synostosis: a, hypsibrachycrany. Short, broad, relatively high skull with spheroid vault; b, oxycephaly, conical skull.

Download (190KB)
6. Fig. 5. Classification of asymmetric deformed skulls by groups and types; numbers in parentheses indicate the number of skulls in each subgroup.

Download (266KB)
7. Fig. 6. Variants of plagiocephaly (skull obliquity). Asymmetric skulls without signs of craniosynostosis: a, predominance of the left side of the vault; b, predominance of the right side. Combined deformities (craniosynostosis with asymmetry): c, pronounced predominance of the right half of the cranium with premature sagittal synostosis; d, pronounced predominance of the right half of the cranium with combined coronal and sagittal synostosis.

Download (377KB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

License URL: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».