Палеопатологическая диагностика детской цинги и рахита методом деревьев классификации

Аннотация

Введение. Публикация преследует двоякую цель – 1) представление вероятного случая метаболического заболевания на скелете ребенка эпохи поздней бронзы с территории Южного Зауралья и 2) рассмотрение диагностических возможностей алгоритма деревьев классификации для дифференциации детской цинги и рахита на остеологическом материале.

Материалы и методы. Скелет ребенка в возрасте 4–8 мес. с патологическими изменениями обнаружен при раскопках кургана 1 могильника Неплюевский, погребальные комплексы которого отнесены к срубно-алакульскому культурному типу. Наблюдаемые патологические изменения согласуются с диагнозом рахит и/или цинга. Задача дифференциальной диагностики этих двух состояний решалась методом деревьев классификации (пакет Statistica 12.0) с использованием
13 параметров и привлечением 110 палеопатологических случаев метаболических нарушений (72 случая рахита и 38 – цинги). Построение двух вариантов деревьев с разными способами заполнения пропусков в данных осуществлялось методом CHAID. Для оценки качества классификации использованы показатели точности, чувствительности, специфичности и отношения правдоподобия для положительного результата. Дополнительно между всеми входными признаками были рассчитаны коэффициенты корреляции.

Результаты и обсуждение. Совокупность имеющихся макроскопических и рентгенографических признаков свидетельствует о наличии у ребенка метаболического нарушения, в наибольшей степени согласующегося с диагнозом рахит. Построенные деревья решений имеют высокую точность классификации (93,6%) и высокое отношение правдоподобия для положительного результата.

Заключение. Диагностированный случай рахита является одним из наиболее ранних и первым, надежно документированным на палеоантропологическом материале с рассматриваемой территории. Полученные деревья классификации свидетельствуют, что дифференциация рахита и цинги может быть осуществлена с использованием трех признаков – деформации и утолщения длинных костей конечностей, а также патологических изменений эпифизарных пластинок роста.

Благодарности. Исследование выполнено в соответствии с планами НИР Института этнологии и антропологии РАН «Тема 5. Ультрасоциальность человека: биосоциальные и кросскультурные аспекты» – Рег. № НИОКТР 124112200079-1 (В.В. Куфтерин). Исследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М.В.Ломоносова (М.К. Карапетян).

 

Литература

Карапетян М.К., Шарапова С.В. Патологические изменения на скелетах из Неплюевского могильника эпохи поздней бронзы (курган 1) // Нижневолжский археологический вестник, 2022. Т. 21. № 2. С. 100–119. https://doi.org/ 10.15688/nav.jvolsu.2022.2.6.

Медникова М.Б., Энговатова А.В., Шведчикова Т.Ю., Решетова И.К., Васильева Е.Е. «Дети Смутного времени»: новые данные о качестве жизни в г. Ярославле XVI–XVII вв. по антропологическим материалам из раскопок детских погребений // Краткие сообщения Института археологии РАН, 2013. Вып. 228. С. 115–126.

Наркевич А.Н., Виноградов К.А., Гржибовский А.М. Интеллектуальные методы анализа данных в биомедицинских исследованиях: деревья классификации // Экология человека, 2021. № 3. С. 54–64 https://doi.org/ 10.33396 /1728-0869-2021-3-54-64

Федорчук О.А., Гончарова Н.Н. Применение метода «деревья решений» для дифференциации групп человечества // Археология, этнография и антропология Евразии, 2024. Т. 52. № 3. С. 148–156. https://doi.org/ 10.17746/1563-0102.2024.52.3.148-156

Юнкеров В.И., Григорьев С.Г., Резванцев М.В. Математико-статистическая обработка данных медицинских исследований. СПб.: ВМедА, 2011. ISBN 5-94277-011-5.

Blöcher J., Brami M., Feinauer I.S., Stolarczyk E., Diekmann Y. et al. Descent, marriage, and residence practice of a 3,800-year-old pastoral community in Central Eurasia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2023, 120 (36), e2303574120. https://doi.org/ 10.1073/pnas.2303574120

Boldsen J.L. Epidemiological approach to the paleopathological diagnosis of leprosy. Am. J. Phys. Anthropol., 2001, 115, pp. 380–387.

Botha D., Masiu R., Steyn M. Assessing tuberculosis in the skeleton with the use of decision tree analysis. Anthropol. Anz., 2024, 81 (2), pp. 233–239. https://doi.org/ 10.1127/anthranz/2023/1737

Bourbou C. Evidence of childhood scurvy in a Middle Byzantine Greek population from Crete, Greece (11th – 12th centuries A.D.). Int. J. Paleopathol., 2014, 5, pp. 86–94. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2013.12.002

Brickley M., Ives R. Skeletal manifestations of infantile scurvy. Am. J. Phys. Anthropol., 2006, 129, pp. 163–172 https://doi.org/ 10.1002/ajpa.20265

Brickley M., Ives R. The Bioarchaeology of Metabolic Bone Disease. London, Academic Press, 2008. XVI, 333 p. ISBN 978-0-12-370486-3.

Brickley M., Mays S. Metabolic disease. In Ortner’s Identification of Pathological Conditions in Human Skeletal Remains. San Diego, Academic Press, 2019, pp. 531–566. https://doi.org/ 10.1016/B978-0-12-809738-0.00015-6

Brickley M.B., Mays S., George M., Prowse T.L. Analysis of patterning in the occurrence of skeletal lesions used as indicators of vitamin D deficiency in subadult and adult skeletal remains. Int. J. Paleopathol., 2018, 23, pp. 43–53. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2018.01.001

Brickley M.B., Morgan B. Assessing diagnostic certainty for scurvy and rickets in human skeletal remains. Am. J. Biol. Anthropol., 2023, 181, pp. 637–645. https://doi.org/ 10.1002/ajpa.24799.

Brown M., Ortner D.J. Childhood scurvy in a Medieval burial from Mačvanska Mitrovica, Serbia. Int. J. Osteoarchaeol., 2011, 21, pp. 197–207. https://doi.org/ 10.1002/oa.1124

Buckley H.R., Kinaston R., Halcrow S.E., Foster A., Spriggs M. et al. Scurvy in a tropical paradise? Evaluating the possibility of infant and adult vitamin C deficiency in the Lapita skeletal sample of Teouma, Vanuatu, Pacific islands. Int. J. Paleopathol., 2014, 5, pp. 72–85. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2014.03.001

Byers S.N., Roberts C.A. Bayes’ theorem in paleopathological diagnosis. Am. J. Phys. Anthropol., 2003, 121, pp. 1–9. https://doi.org/ 10.1002/ajpa.10164

Castilla M., Carretero J.-M., Gracia A., Arsuaga J.-L. Evidence of rickets and/or scurvy in a complete Chalcolithic child skeleton from the El Portalón site (Sierra de Atapuerca, Spain). J. Anthropol. Sci., 2014, 92, pp. 257–271. https://doi.org/ 10.4436/JASS.92005

Crandall J.J., Klaus H.D. Advancements, challenges, and prospects in the paleopathology of scurvy: Current perspectives on vitamin C deficiency in human skeletal remains. Int. J. Paleopathol., 2014, 5, pp. 1–8. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2014.04.005.

Creo A.L., Thacher T.D., Pettifor J.M., Strand M.A., Fischer P.R. Nutritional rickets around the world: An update. Paediatr. Int. Child Health, 2017, 37 (2), pp. 84–98. https://doi.org/ 10.1080/20469047.2016.1248170

Dangvard Pedersen D., Milner G.R., Kolmos H.J., Boldsen J.L. The association between skeletal lesions and tuberculosis diagnosis using probabilistic approach. Int. J. Paleopathol., 2019, 27, pp. 88–100. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2019.01.001

Ferreira M.T. A scurvy case in an infant from Monte da Cegonha (Vidigueira – Portugal). Antropologia Portuguesa, 2002, 19, pp. 57–63.

Geber J., Murphy E. Scurvy in the Great Irish Famine: Evidence of vitamin C deficiency from a mid-19th century skeletal population. Am. J. Phys. Anthropol., 2012, 148, pp. 512–524. https://doi.org/ 10.1002/ajpa.22066

Giuffra V., Vitiello A., Caramella D., Fornaciari A., Giustini D. et al. Rickets in a high social class of Renaissance Italy: The Medici children. Int. J. Osteoarchaeol., 2015, 25, pp. 608–624. https://doi.org/ 10.1002/oa.2324

Klaus H.A. Subadult scurvy in Andean South America: Evidence of vitamin C deficiency in the late pre-Hispanic and Colonial Lambayeque Valley, Peru. Int. J. Paleopathol., 2014, 5, pp. 34–45. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2013.09.002

Klaus H.D. Paleopathological rigor and differential diagnosis: Case studies involving terminology, description, and diagnostic framework for scurvy in skeletal remains. Int. J. Paleopathol., 2017, 19, pp. 96–110. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2015.10.002

Lewis M. Paleopathology of Children: Identification of Pathological Conditions in the Human Skeletal Remains of Non-Adults. London, Academic Press, 2018. XI, 288 p. ISBN 978-0-12-410402-0.

Littleton J. A Middle Eastern paradox: Rickets in skeletons from Bahrain. J. Paleopath., 1998, 10 (1), pp. 13–30.

Lovász G., Schultz M., Gödde J., Bereczki Z., Pálfi Gy. et al. Skeletal manifestations of infantile scurvy in a late medieval anthropological series from Hungary. Anthropol. Sci., 2013, 121 (3), pp. 173–185. https://doi.org/ 10.1537/ase.130905

Mays S. A likely case of scurvy from Early Bronze Age Britain. Int. J. Osteoarchaeol., 2008, 18, pp. 178–187. https://doi.org/ 10.1002/oa.930

Mays S. The palaeopathology of scurvy in Europe. Int. J. Paleopathol., 2014, 5, pp. 55–62. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2013.09.001

Mays S., Brickley M. Vitamin D deficiency in bioarchaeology and beyond: The study of rickets and osteomalacia in the past. Int. J. Paleopathol., 2018, 23, pp. 1–5. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2018.05.004

Mays S., Brickley M., Ives R. Skeletal manifestations of rickets in infants and young children in a historic population from England. Am. J. Phys. Anthropol., 2006, 129, pp. 362–374. https://doi.org/ 10.1002/ajpa.20292

Melikian M., Waldron T. An examination of skulls from two British sites for possible evidence of scurvy. Int. J. Osteoarchaeol., 2003, 13, pp. 207–212. https://doi.org/ 10.1002/oa.674

Ortner D.J., Butler W., Cafarella J., Milligan L. Evidence of probable scurvy in subadults from archeological sites in North America. Am. J. Phys. Anthropol., 2001, 114, pp. 343–351.

Ortner D.J., Ericksen M.F. Bone changes in the human skull probably resulting from scurvy in infancy and childhood. Int. J. Osteoarchaeol., 1997, 7, pp. 212–220.

Ortner D.J., Kimmerle E.H., Diez M. Probable evidence of scurvy in subadults from archeological sites in Peru. Am. J. Phys. Anthropol., 1999, 108, pp. 321–331.

Ortner D.J., Mays S. Dry-bone manifestations of rickets in infancy and early childhood. Int. J. Osteoarchaeol., 1998, 8, pp. 45–55.

Pinhasi R., Shaw P., White B., Ogden A.R. Morbidity, rickets and long-bone growth in post-medieval Britain – a cross-population analysis. Ann. Hum. Biol., 2006, 33 (3), pp. 372–389. https://doi.org/ 10.1080/03014460600707503

Pitre M.C., Stark R.J., Gatto M.C. First probable case of scurvy in ancient Egypt at Nag el-Qarmila, Aswan. Int. J. Paleopathol., 2016, 13, pp. 11–19. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2015.12.003.

Ribot I., Roberts C. A study of non-specific stress indicators and skeletal growth in two Mediaeval subadult populations. J. Archaeol. Sci., 1996, 23, pp. 67–79.

Rothschild B.M., Surmik D., Bertozzo F. Modern Paleopathology, The Study of Diagnostic Approach to Ancient Diseases, their Pathology and Epidemiology. Berlin, Springer Nature, 2023. XXXVI, 851 p. ISBN 978-3-031-28623-0.

Schattmann A.B. The Co-occurrence of Scurvy and Rickets in 16^th to 18^th Century Skeletal Material from Douai, France. MA in Anthropology Thesis. McMaster University, Hamilton, 2014. XIII, 212 p.

Schattmann A., Bertrand B., Vatteoni S., Brickley M. Approaches to co-occurrence: Scurvy and rickets in infants and young children of 16–18th century Douai, France. Int. J. Paleopathol., 2016, 12, pp. 63–75. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2015.12.002

Simonit R., Maudet S., Giuffra V., Riccomi G. Infantile scurvy as a consequence of agricultural intensification in the 1st millennium BCE Etruria Campana. Sci. Rep., 2023, 13 (1), 21396. https://doi.org/ 10.1038/s41598-023-48455-0

Snoddy A.M.E., Buckley H.R., Elliott G.E., Standen V.G., Arriaza B.T. et al. Macroscopic features of scurvy in human skeletal remains: A literature synthesis and diagnostic guide. Am. J. Phys. Anthropol., 2018, 167, pp. 876–895. https://doi.org/ 10.1002/ajpa.23699

Srienc-Ściesiek M.T., Richards N., Ladstätter S., Kirchengast S. Evidence of non-adult vitamin C deficiency in three early medieval sites in the Jaun/Podjuna Valley, Carinthia, Austria. Int. J. Paleopathol., 2024, 45, pp. 18–29. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2024.02.002

Stark R.J. A proposed framework for the study of paleopathological cases of subadult scurvy. Int. J. Paleopathol., 2014, 5, pp. 18–26. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2014.01.005

Veselka B., Hoogland M.L.P., Waters-Rist A.L. Rural rickets: Vitamin D deficiency in a post-Medieval farming community from the Netherlands. Int. J. Osteoarchaeol., 2015, 25, pp. 665–675. https://doi.org/ 10.1002/oa.2329

Vlok M. Technical note: The use and misuse of threshold diagnostic criteria in paleopathology. Am. J. Biol. Anthropol., 2023, 181, pp. 326–335. https://doi.org/ 10.1002/ajpa.24721

Vlok M., Oxenham M., Domett K., Trinh H.H., Minh T.T. et al. High prevalence of adult and nonadult scurvy in an early agricultural transition site from Mainland Southeast Asia was associated with decreased survivorship. Am. J. Biol. Anthropol., 2024, 185, e25011. https://doi.org/ 10.1002/ajpa.25011

Vlok M., Snoddy A.M.E., Ramesh N., Wheeler B., Standen V.G. et al. The role of dietary calcium in the etiology of childhood rickets in the past and the present. Am. J. Hum. Biol., 2023, 35 (2), e23819. https://doi.org/ 10.1002/ajhb.23819

Watts R., Valme S.-R. Osteological evidence for juvenile vitamin D deficiency in a 19th century suburban population from Surrey, England. Int. J. Paleopathol., 2018, 23, pp. 60–68. https://doi.org/ 10.1016/j.ijpp.2018.01.007