乳突小房位于颞骨乳突部的内部，是由骨松质气化而成的互相连通并覆盖有无纤毛的粘膜上皮的窦腔，这些小的窦腔数量大小不一，构成颞骨空腔中最重要的组成之一。人类的乳突小房在出生时并未发育，自2岁开始由乳突窦向乳突部逐渐发展，到6、7岁左右已具备一定规模^[1]。通常下部的乳突小房较小，近乳突尖处含骨髓，上部大而含气，与乳突窦相连。向上可达颞鳞，向前可经外耳道达到颧突根内，向内达岩尖，向后延至乙状窦后方^[2]。这样的结构在其他哺乳动物，甚至鸟类中也存在，一些学者还认为这些窦腔可以帮助减轻鸟类的重量^[3]。对于乳突小房的其他生理功能，研究者推测这种结构可以在特定气候下帮助保温，或是通过增加空间调节空气压力等等^[3]。较大的乳突小房因与中耳相连，也有研究者提出乳突小房的气化程度与中耳炎的出现率相关^[4]。

在古人类学的研究中，颞骨的外部形态是对古人类群体进行划分的重要特征之一。而乳突小房等空腔结构因为位于颞骨内部，观察不便，对内部的研究没有像外部形态那样详尽。在CT技术诞生以前，研究者主要通过解剖的方法观察其内部结构^[2]，或是利用X射线影像来直接观察标本或是活体的乳突内部，计算空腔的体积^{[2, 5]}。一些古人类材料，例如周口店直立人，就曾拍摄过耳区的X射线片^[6]，帮助了解古人类的颞骨气化情况。但因为X射线片的投射角度限制，此前对于乳突小房形态的描述也多限于气化程度高低的判断。

CT的出现，尤其是高分辨率CT的发展，配合三维形态复原的应用，让乳突小房的相关研究得以深入，研究者也对现代人以及古人类的这一体质特征有了更为清楚的认知。研究发现，不同古人类的乳突小房变异程度很大。一些可能与现代人接近，例如海德堡人虽然颞骨比现代人粗壮，但其内部的空腔却与现代人相近^[7]，印度尼西亚直立人和尼安德特人也拥有与现代人相类似的乳突小房模式^{[8, 9]}。还有一些则拥有与之不同的模式：爪哇直立人的乳突小房体积仅有4.9cm³，气化程度不是很高，大而且集中的窦腔仅分布于乳突的上半部^[10]；周口店人则普遍气化程度较高，但是个体与个体之间气化范围又有所不同，变异很大^{[8, 9]}；而尼安德特人群体内具有相似的颞骨内空腔模式，并且这些内部空腔可能并不受颞骨外部形态的影响^[11]。一些研究者还做了大猩猩、黑猩猩和狒狒等与人类亲缘关系较近的动物的乳突小房形态的比较，发现无论从乳突外部形态或是颞骨内部空腔的结构，这些物种之间都有着巨大的差异。他们推测，这种差异可能反映了局部的生长动态，肌肉附着，脑形成，或是颅底曲屈^[12]。

综合已有的关于大猿、古人类及现代人材料的乳突小房的研究来看，乳突小房与颞骨的外部形态特征一样，不同物种、不同古人类、甚至现代人之间都可能存在不同的气化形式。限于研究方法及研究深度，迄今为止，对于这种差异的变异程度，还不是很清楚。为此，我们选取了58例现代云南人头骨进行CT扫描及3D虚拟形态复原，获取乳突小房的类型、体积、分布范围在性别之间及左右两侧之间的差异，以及乳突小房这样的内部特征与乳突整体的外部特征关系的数据，为探讨不同人群乳突小房的异同及演化上的差异提供参考资料。

本文的研究材料为距今约300年左右的考古遗址墓葬出土的云南现代人头骨58例，男女各半。标本出土时，全身骨骼大多存在，保存状况较好，其性别是根据骨盆和头骨进行综合鉴定的，准确率较高^[13]。在58例头骨标本中，颞骨乳突部完整的共计112侧，男女各56侧。左侧完整的55例，右侧完整的57例。标本保存在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(以下简称古脊椎所)。

使用保存在古脊椎所的高分辨率工业CT机(450kV-工业CT)对58例云南人头骨进行扫描。扫描参数为：电压450kV，空间分辨率160μm。CT扫描的原始数据使用高能所研发中心开发的重建软件转换为二维影像，在Dell图形工作站上使用可视化三维图像处理软件Mimics16.1对二维断层扫描影像进行分割，提取三维影像。

按照乳突小房气化的情况不同，根据《耳鼻喉头颈外科学》^[1]一书，分为4种类型：1) 气化型：气化良好，气化面积占据乳突绝大部分；2) 板障型：乳突内仅存在类板障样小而多的窦腔；3) 硬化型：乳突内部坚实，窦腔几不可见；4) 混合型：明显混合了以上两种或3种情况的不可归入其中之一的类型。

使用Rapidform软件在电脑上对3D虚拟复原的乳突小房的长度、高度、表面积和体积进行测量和计算，获取这批现代人的乳突小房相关数据。由于此前对于乳突小房的定量描述较少，我们按照测量过程中的实际情况，参考以往研究中关于头骨其他部位测量的方法^[13]，在测量中我们具体采用如下方法：

(1) 长度测量。首先做出头骨的眼耳平面，并以此为水平标准面，将所有头骨调至水平，而后以左右耳门上点的连线作为冠状轴，将头骨调至正中。我们测量乳突小房模型在矢向上(即平行于眼耳平面、垂直于冠状轴)的最大长度作为乳突小房的长，这一长度的测量点可能因为乳突小房气化良好而超出乳突部的范围。

(2) 高度测量。以乳突小房在垂向上(即垂直于眼耳平面及冠状轴)的最大高度作为乳突小房的高，这一距离的测量点一般落在乳突部中，但由于乳突内部气化情况复杂，这一段距离的延长线往往并不经过乳突点。

(3) 表面积、体积测量方法。本研究中表面积及体积的测量均由Mimics软件导入到Rapidform软件中，由计算机依据重建的三维模型进行自动测量。模型由像素点构成，依照设定的分辨率形成像素距离与实际距离的换算关系：表面积的测量即为模型表面像素点的总和，体积的测量即为全部模型像素点的总和，根据分辨率即可将像素距离转化为实际距离，像素面积、体积转化为实际面积、体积。这种方法的优点在于将所有小的窦腔整合起来，对乳突小房整体空腔进行建模，当模型一致时，在测量中就不会因叠加方向的不同产生差异，同时计算机测量也可避免操作者习惯的不同带来的误差。

为了探讨乳突小房与乳突外部形态是否具有相关性，我们测量了耳门上点到星点的长度作为乳突的长，以眼耳平面到乳突点的距离作为乳突的高^[14]，同时测量耳上颅高(颅顶正中线上的一点至眼耳平面的垂直距离)^[13]作为参比，以排除头骨整体大小的影响。需要注意的是，由于乳突的长度连线与乳突小房的长度连线在一般情况不完全平行，在研究中二者不可直接对比。

将测量数据与类型数据一同录入Excel中，利用Excel对数据按照全体样本、性别区分、左右两侧区分、类型区分进行整理统计，在此基础上导入SPSS 20.0中进行差异分析t检验，分析乳突小房类型、体积、分布范围在性别及两侧间是否有统计学上的差异，以p值小于0.05判定为差异显著；此外，使用SPSS对乳突小房的各项数据与乳突的各项数据做相关性分析(以p值小于0.05判定为相关性显著)，以探究乳突小房与乳突外部是否有关联，又是如何相关的。

按照乳突小房的形态分类标准，在本次复原的58例共112侧乳突小房中，共观测到气化型80侧，占71，其中男性39例，女性41例；板障型13侧，占12，其中男性6例，女性7例；混合型19侧，占17，其中男性11例，女性8例；未见到硬化型(见图 1)。

图 1(Fig. 1)

图 1 3D虚拟复原头骨(a1，b1，c1) 及乳突小房形态特征(a2，b2，c2)(不同比例尺) (a)板障型(diploetic type)；(b)混合型(mixed type)；(c)气化型(pneumatic type) Fig. 1 3D virtual reconstruction of the skull(a1, b1 and c1) and morphologic features of mastoid air cells(a2, b2 and c2) with different scale

我们将每个乳突小房按照性别及左右侧进行分组后进行乳突小房的形态特征统计(如表 1所示)，在此基础上就乳突小房类型在男女性别及左右侧的差异进行t检验，得到p值分别为0.97和1.0，均不显著。

表 1(Table 1)

表 1 乳突小房的形态特征比较 Table 1 Morphologic features comparison of mastoid air cells 气化型 板障型 硬化型 混合型 左侧 男性(n=28) 20 3 0 5 女性(n=27) 20 3 0 4 合并(n=55) 40 6 0 9 右侧 男性(n=28) 20 3 0 5 女性(n=29) 21 4 0 4 合并(n=57) 41 7 0 9

表 1 乳突小房的形态特征比较 Table 1 Morphologic features comparison of mastoid air cells

在这共计58例的样本中，双侧均完整的样本有53例，其中双侧类型相同的有43例，占81.进一步对双侧完整的样本进行形态特征在左右侧上的比较，发现差异仍然不明显(p值为1.00)。

在本文研究的112侧乳突中，测得的乳突小房的平均长度为3.69cm(变异范围1.97~6.36cm，SD=0.99cm，变异系数为0.27)，高为1.98cm(变异范围0.24~3.28cm，SD=0.60cm，变异系数为0.30)。将这112侧乳突小房的分布数据按照性别和左右两侧分别统计得到表 2，在此基础上我们对乳突小房的长度及高度数据进行性别及两侧的t检验，得到乳突小房的长度性别差异t检验p值为0.248，高度性别差异t检验p值为0.315；长度两侧差异t检验p值为0.873，高度两侧差异t检验p值为0.927，差异均不显著。

表 2(Table 2)

表 2 乳突小房的长度、高度比较[均值±标准差(最小值~最大值)] Table 2 Length and height comparison of mastoid air cells[mean±standard deviation(min~max)] 长度/cm 高度/cm 男性(n=56) 3.79±0.99(1.97~6.36) 2.04±0.60(0.24~3.28) 女性(n=56) 3.60±0.99(2.05~5.85) 1.93±0.60(0.36~2.91) 左侧(n=55) 3.68±0.97(2.03~5.84) 1.96±0.57(0.40~2.86) 右侧(n=57) 3.70±1.02(2.00~6.36) 2.01±0.62(0.24~3.28) 总体(n=112) 3.69±0.99(1.97~6.36) 1.98±0.60(0.24~3.28)

表 2 乳突小房的长度、高度比较[均值±标准差(最小值~最大值)] Table 2 Length and height comparison of mastoid air cells[mean±standard deviation(min~max)]

考虑到乳突小房类型可能存在的影响，我们对所有气化型样本(即此前研究中所述的气化良好样本)做了乳突小房长度及高度的性别和左右两侧统计，发现对于气化型样本，乳突小房长度和高度性别差异t检验p值分别为0.344和0.151，两侧差异t检验p值分别为0.328和0.843，虽然乳突小房高度t检验的p值较小，但是仍然大于0.05，即差异同样不显著。

在我们研究的样本中，乳突小房最大长可达6.3cm，范围超出乳突本身，向前超过外耳道延伸至颧突根，向后延伸至乙状窦沟后方；而在垂向上，气化最良好的乳突小房分布可达乳突尖端。这样的样本乳突小房高度与乳突近似，尖端骨壁极薄，非常容易损坏。

关于乳突小房的面积及体积，我们用软件测量后同样按照性别及左右两侧进行分类统计，这批材料乳突小房的平均体积为6.45cm³(变异范围0.81~16.13cm³，标准差=3.44cm³)，表面积为41.36cm²(变异范围8.56~90.12cm²，标准差=16.62cm²)。表 3对比了乳突小房的表面积和体积在性别和侧别间的差异。

表 3(Table 3)

表 3 乳突小房的表面积、体积比较[均值±标准差(最小值~最大值)] Table 3 Surface area and volume comparison of mastoid air cells[mean±standard deviation(min~max)] 面积/cm2 体积/cm3 男性(n=56) 43.09±16.57(8.70~79.51) 6.71±3.47(0.86~16.13) 女性(n=56) 39.63±16.64(8.56~90.12) 6.18±3.42(0.81~14.19) 左侧(n=55) 40.47±15.90(8.56~70.60) 6.28±3.22(0.87~13.74) 右侧(n=57) 42.22±17.39(8.70~90.12) 6.60±3.66(0.81~16.13) 总体(n=112) 41.36±16.62(8.56~90.12) 6.45±3.44(0.81~16.13)

表 3 乳突小房的表面积、体积比较[均值±标准差(最小值~最大值)] Table 3 Surface area and volume comparison of mastoid air cells[mean±standard deviation(min~max)]

对这112侧乳突小房的表面积及体积进行t检验，发现其表面积在性别间无统计学差异(p值为0.123)，在两侧间无统计学差异(p值为0.600)；其体积在性别间无统计学差异(p值为0.414)，在两侧间无统计学差异(p值为0.621)。当我们将统计对象限定在气化型样本中时，得到的结果是一致的：乳突小房表面积和体积性别差异t检验p值分别为0.240和0.310，两侧差异t检验的p值分别为0.592和0.486，均大于0.05。对乳突小房的体积及表面积进行相关性分析，得到乳突小房体积对于表面积的相关系数(r)为0.884，p值小于0.01，说明二者为显著正相关。

为确定乳突小房的体积是否与乳突的外部形态相关。测量得到，这批样本男性个体的乳突长度均值为4.96cm(变异范围4.06~5.68cm，SD=0.37cm)，高度的均值为2.68cm(变异范围1.89~3.44cm，SD=0.33cm)，与女性的长4.77cm(变异范围3.78~5.64cm，SD=0.36cm)，高2.36cm(变异范围1.59~3.08cm，SD=0.32cm)均具有统计学上的显著差异(p值分别为0.008和0.000)。

乳突的长度与高度在性别上具有统计学上的差异，而乳突小房的体积、分布均不具有性别差异，试分析乳突小房的体积与乳突的长度及高度的相关性(见表 4)，发现乳突小房的体积与乳突的长度有明显的关系(p小于0.05) 但为弱相关，而与乳突高度的相关性不显著。

表 4(Table 4)

表 4 乳突小房的体积与乳突长度、高度的相关性[均值±标准差(最小值~最大值)] Table 4 Correlation between volume of mastoid air cells and length, height of mastoid[mean±standard deviation(min~max)] 乳突小房体积/cm3 乳突长度/cm 乳突高度/cm 男性(n=56) 6.71±3.47(0.86~16.13) 4.96±0.37(4.06~5.68) 2.68±0.33(1.89~3.44) 女性(n=56) 6.18±3.42(0.81~14.19) 4.77±0.36(3.78~5.64) 2.36±0.32(1.59~3.08) 与乳突小房体积相关系数(r) 0.238 0.154 相关性分析p值 0.011 0.106

表 4 乳突小房的体积与乳突长度、高度的相关性[均值±标准差(最小值~最大值)] Table 4 Correlation between volume of mastoid air cells and length, height of mastoid[mean±standard deviation(min~max)]

此次研究通过对58例云南人头骨的完整的112侧乳突内乳突小房的复原，得以清晰直观地认识与研究乳突小房的结构。所有112侧复原的乳突小房可以分为3种类型：气化型(71)，板障型(12)，及混合型(17)，未发现硬化型。由于此前的研究中发现硬化型约占到1 ~2^{[1, 2]}，比例很低，因此本次研究未发现硬化型的可能原因之一是样本数量不足，但同时也不能排除此次研究人群样本的特殊性。此前的研究常常将气化良好(本文所述气化型)的样本与有一定气化但不完全的(本文所述混合型均属于这一类)样本一同归入“气化型”中^{[2, 15]}，按照这一标准，本次研究中“气化型”的占比为88，气化比例非常高，我们需要考虑这种现象的产生是否与样本所属人群的生存环境有关。

本次研究样本的乳突小房体积的均值(见表 3)为6.45cm³(变异范围0.81~16.13cm³，SD=3.44cm³)，这一结果与韩国的Kim等^[16]的结果接近，而与金和娟等^[17]的结果有一定的差异。这种差异的来源可能是建立模型时对乳突小房的选择标准的差异。在本研究中，散见于明显的乳突小房周围的板障样窦腔均未计入体积。但同样的，我们也不能排除样本来源人群的不同可能导致了此一批与彼一批样本之间真实存在着差异。这些都需要在扩大样本的选取后做进一步的研究。

在研究中，我们收集了共计112侧乳突小房的形态特征(类型)、分布范围(长与高)、表面积及体积的信息，我们将这些信息按照左右两侧、性别分别统计进行t检验，发现无论是整体形态特征，还是分布范围，或是定量测定的表面积、体积，此次研究的样本都不具有两侧差异或是性别差异。这一结果意味着，如果这一结果不是本文选择样本的特殊性导致的，那么在后续研究中研究者就可以不必过于考虑样本左右侧或性别的代表性，而某些特殊材料——例如以士兵为主体、男性占绝大多数的样本——也可加入对比，甚至在研究人类化石时也可以考虑进行单侧及单一性别间的对比。这大大方便了我们在研究过程中的材料选取。但是这一结果的反面则是我们也不能轻易地根据这一特征区分出男女性别。

我们将测量所得的这112侧乳突小房的体积及表面积进行相关性分析，发现此二者是显著相关的，体积对于表面积的相关系数(r)为0.884，这种相关程度比我们此前所预期的更高。在三维复原技术发展之前，此前关于乳突小房的研究也曾计算过CT扫描所得的乳突小房的体积及由正侧位乳突小房面积所推导出的表面积之间的定量关系^[5]，虽然计算结果有所差异，但是相关系数大多与本次研究计算得到的相近。

在我们得出“乳突小房在性别及左右两侧间无差异”的结论时，我们也验证了“乳突的长与高具有显著的性别差异”的结论，同时这种差异在乳突长、高与耳上颅高相比之后得到的相对值中仍然存在，p值为0.013。那么，乳突外部大小有性别差异，内部空腔却无性别差异，这样的情况推动我们进一步探究影响乳突小房的因素。

通过对乳突小房体积与乳突长度、高度相关性的分析，我们发现，乳突小房的体积与乳突的长显著相关，但与高的相关性不显著。同时，相关性分析所得的相关系数都较低，这意味着乳突的长度、高度对乳突小房体积影响较弱，仅根据乳突外部长度高度来推算其内部乳突小房的体积是很困难且不准确的。为了更好地研究乳突小房的体积与什么有关，我们还需要进一步探究在乳突长度、高度确定的情况下还有哪些因素影响乳突小房体积，而乳突小房的形态特征(在本文中具体称为乳突小房的气化类型)应当正是其中之一。

全体乳突小房样本的高度变异系数为0.30，大于长度变异系数0.27，说明乳突小房分布范围在高度上变异更大大，这也是受到气化程度影响的主要体现点，同时这种气化程度对乳突小房高度所造成的影响也导致了乳突小房高度与乳突高度的关联的微弱。我们试图寻找一种简单的定量指标可以在将来的研究中用以描述乳突小房的气化程度，而“乳突小房的高度”可能是适合的标准之一。

这样看来，乳突小房与乳突外部形态的关系可以总结为：内部空腔受限于乳突(甚至颞骨)的外部形态，例如长度、高度等，而在可允许的范围内通过气化程度的变化形成多变的内部形态。

在本研究中，我们复原了大量的现代云南人样本的乳突小房模型，在进一步研究中可以对比我们所研究的其他样本或是文献中观测的现代人、部分古人类化石及一些现生灵长类的乳突小房形态，以期对乳突小房在时空上的形态、分布变化有所了解。

另外，我们采用了一种简单直观的表达方法表示乳突小房的分布范围，便于与乳突及头骨整体进行比较。但这种表示方法是可能存在问题的：观察面限于侧面，而与颞骨表面不完全平行，导致无法直接与乳突形态进行比较；此外，乳突小房的主要分布区域互相重叠，测得乳突小房的长与高会丢失形态的部分信息。因此，在未来的研究中我们需要选择更佳的指标来描述乳突小房的分布情况。

致谢: 感谢中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的侯叶茂和张亚盟在CT扫描、三维虚拟复原过程中的技术指导。