A study on the characteristics of traumatic, inflammatory, and degenerative lesions in Korean skeletal populations of Joseon Dynasty

Abstract

Paleo-archeologic investigation for morphologic changes in skeletons has been performed extensively in Western countries. However, there is rarely reported on the prevalence and characteristics of diseases of bones in Korean human skeletal remains. This study aimed to find the morphologic changes suggesting the spectrum of bone diseases, which includes three parts; 1) traumatic fracture, 2) inflammatory changes, and 3) degenerative vertebral osteophytic changes and characterize the diseases and find the specific features for Korean population of past ages The skeletons of Joseon Dynasty Human Sample Collection (JDHSC) maintained in Seoul National University College of Medicine, Korea, were analyzed to identify the evidences of traumatic fracture, inflammatory changes of bone, and degenerative vertebral osteophytes. The Lovejoy method (1985) for the auricular surface (AS) was applied to estimate age at death. Estimated age was classified in young adult (12-35 yr), middle (35-50 yr), and old (over 50 yr) groups. Macroscopic inspection and radiographic examination were applied. JDHSC included 103 cases in total. Based on the each selection criteria, 96 cases for traumatic injury and 98 cases for inflammatory lesion and 87 cases for degenerative lesion were analyzed. In the study for traumatic injury, five cases (5.2%, 4 males and 1 female) with seven fractures (0.55% of total elements) including three Colles fractures were found. Male was predominantly affected by long bone fractures (4/56, 7.1% for male vs. 1/40, 2.5% for female); and upper extremities were more frequently involved by fractures, than lower extremity bones were. In these Joseon cases, fracture caused by direct force (e.g. parry fracture) was quite rare, showing that they were not subjected to traumatic forces of violence. In terms of inflammatory lesion, 12.2 % (12/98 cases) of cases showed typical inflammatory changes of bone and the 1st case with possible rheumatoid arthritis in Asian region was found; Of the 96 cases for which age and sex were successfully determined, inflammatory changes were identified in 12.5% of male (7/56 cases) and 7.5% of female (3/40cases). In analyzing degenerative osteophytes of vertebrae, 49 of 87 cases (56.3%) were determined as males. Osteophytes were found in 69 cases of 84 individuals (82.1%) in cervical spine, 74 cases of 76 individuals (94.7%) in thoracic spine, and 68 cases out of 75 individuals (90.7%) in lumbar spine, respectively. The mean osteophytic grade in each element was aggravated in order of cervical, thoracic, and lumbar spine. In each level of spine, osteophytic severity was increasing in lower level of vertebrae. The mean value of osteophytic grade is higher in male than in female (0.82±0.69 vs. 0.52±0.56 for cervical spine, 1.07±0.61 vs. 0.76±0.53 for thoracic spine, 1.63±0.86 vs. 1.15±0.71 for lumbar spine, p <0.05). In a general linear model, the age was consistent independent factor of osteophyte severity. As for the thoracic spine, the presence of osteophyte in cervical spine and lumbar spine was the independent predictors affecting the mean osteophytic grade of thoracic spine. This study is the first results showing the prevalence and characteristics of fractures, inflammatory injuries, and osteophytic changes in Korean population of past ages. Especially, the low prevalence of healed fracture and rare incidence of fracture by direct force may reflect the peaceful situations of high-class Joseon people in highly urbanized Seoul city during 16th to 18th century. Nevertheless, degenerative vertebral osteophytosis were prevalent in this collection. Aging effect, rather than agricultural environment and burden of physical activity may contribute to the distribution and severity of osteophytosis in this collection. This study could contribute to a better understanding of major pathologic findings in human skeletons among East Asian peoples of past ages.

사람뼈의 형태학적 변화는 과거 시대의 질환의 유병 및 특성을 밝히기 위한 방법으로 고고인류학적 연구영역에서 폭넓게 연구되어 왔으나, 서구와는 달리, 국내 사람 뼈에서 나타나는 골격계 질환의 유병 및 특성에 대한 연구는 거의 없는 현실이다. 본 연구는 조선시대 한국인 뼈에서 1) 긴 뼈의 외상성 골절, 2) 긴 뼈의 염증성 변화 및 3) 척추뼈의 퇴행성 골증식체 등의 일련의 골격계 질환을 시사하는 형태학적인 변화와 특성을 조사하고, 한국인에 특징적인 소견을 확인하고자 하였다. 서울대학교 의과대학에 보관되어 있는 조선시대 사람 뼈 표본군 (JDHSC)에 대해서 외상성 골절, 염증성 변화 및 척추뼈의 퇴행성 골증식체를 확인하고 분석이 이루어졌다. 전체 103례 중 외상성 골절 분석에는 96례, 염증성 변화에 대한 분석에는 98례 및 퇴행성 골증식체 분석에는 87례가 연구 대상에 포함되었다. 사망 시 연령은 Lovejoy 방법(1985)을 이용하여 긴 뼈의 귀모양면 (AS)으로 추정하였으며, 청년층(12-35세), 중년층 (35-50 세) 및 노년층 (50세 이상)의 세군으로 분류하였다. 골증식체 중증도는 Stewart (1958) 및 Nathan (1962)의 5 단계법을 사용하였다. 육안 관찰소견 외에도 추가적으로 영상의학적 검사를 시행하였다. 외상성 골절에 대한 분석 결과, 사지 긴 뼈의 골절 분석이 가능한 96례 중 5례 (5.2%, 남자 4례, 여자 1례)에서 Colles 골절 3례를 포함하여 7건 (전체 확인된 뼈의 0.55%)의 외상성 골절이 확인되어 외국 보고보다 낮았다. 골절은 남자에서 흔하였으며 (남자: 4/56, 7.1%, 여자: 1/40, 2.5%) 상지에 흔하였으나 쇄골 골절은 관찰되지 않았고, 폭력 등에 의한 직접적인 힘에 의한 골절은 1례에서 관찰되었다. 평온한 조선시대 상류층을 중심으로 형성된 회곽묘의 특성과 부합되는 소견으로 판단하였다. 뼈속질염, 뼈막염 및 관절염을 포함한 사람뼈의 염증성 변화는 전체 98례 중 11례 (11.2 %)에서 확인되었으며, 유병률은 성별 분석이 가능한 96례 기준으로 남자는 10.5% (6/56례), 여자는 7.5% (3/40례)였다. 감염 및 외상과 관련된 뼈속질염이나 뼈막염 이외에도 아시아에서 드물게 류마티스 관절염을 시사하는 전형적인 염증성 병변을 보인 사례를 확인하였다. 척추뼈의 퇴행성 골증식체 분석에서는 전체 87례 중 49례인 56.3%가 남자였다. 목뼈의 경우 82.1% (69/84례), 등뼈의 경우 94.7% (74/76례), 허리뼈의 경우 90.7% (68/75례)에서 하나 이상의 골증식체가 관찰되었다. 골증식체의 평균적인 중증도는 목뼈, 등뼈, 허리뼈 순으로 심해졌다. 각 부위별로 하위 척추뼈로 갈수록 중증도가 심해지는 양상이었다. 골증식체 중증도 평균값은 남자에서 유의하게 높았다 (목뼈: 0.82±0.69 vs. 0.52±0.56, 등뼈: 1.07±0.61 vs. 0.76±0.53, 허리뼈:1.63±0.86 vs. 1.15±0.71, p <0.05). 일반선형모델에서 연령이 골증식체 중증도에 영향을 미치는 독립적인 위험요인이었으며, 등뼈에서는 목뼈와 허리뼈에 골증식체가 있는 경우에 유의하게 등뼈의 골증식제 중증도에 영향을 미쳤다. 경추의 골증식체 중증도와 관련된 위험인자는 확인되지 않았다. 본 연구는 한국인 사람뼈에서 외상성, 염증성 및 퇴행성 변화를 확인하고 유병률 및 유병 양상을 국내 최초로 분석한 결과이다. 외상성 골절의 낮은 빈도 및 폭력에 의한 골절을 시사하는 소견이 드문 점 등은 조선시대 당시의 상위 계층의 사회문화적인 환경을 반영하는 소견으로 판단되며, 연구 대상 척추의 골증식체는 외국에 비하여 흔하였고, 등뼈에서도 유의한 유병률 증가가 관찰되었다. 고령이 많이 포함된 연구 집단의 특성 및 사람뼈에서 사망 시 연령을 측정하는 방법의 한계점 등이 본 연구 결과에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 향후 국내 및 아시아인에 대해 이루어질 고고인류학 연구에 중요한 기초 자료가 될 것이다.