薩拉烏蘇河發現的人類膝關節病變古病例

【關鍵詞】膝關節炎；古病例；PA62人類股骨；薩拉烏蘇河

【摘要】桑志華1923年在薩拉烏蘇河采集的人類股骨（PA62），外側髁前上方存在明顯由摩擦形成的象牙樣光滑面，其面積約950平方毫米，縱向有1~1.5毫米深的兩條溝槽，分別長為26毫米和32毫米，寬為6毫米和5毫米，光滑面邊緣的骨質增生形成骨贅，這是膝關節炎病變的結果。這件股骨過去有人將它歸屬于化石“河套人”，現在測定其年齡為200-300年，大致位于清代中期。在中國，目前未見更早時期人類膝關節炎病例的考古報道。

最近，人類膝關節炎的一個古病例在中國科學院古脊椎動物與古人類研究所收藏的人類遺骸PA62（中國科學院古脊椎動物與古人類研究所所藏古人類化石編號）標本上被發現。

一、研究背景

PA62股骨，屬于右股骨，保留長393 毫米，近端的小轉子（trochanter minor）及其上方基本缺失，股骨體(corpus femoris)完好，遠端內側髁(condylus medialis)和內上髁(epicondylus medialis)大體損壞，外側髁(condylus lateralis)保存良好。賈蘭坡推算股骨的實際長應為430毫米，其人身高約163厘米，根據肌肉附著面較為細瘦鑒定為女性個體[1]。

PA62股骨是桑志華（Emile Licent）1923年在內蒙古自治區鄂爾多斯市烏審旗薩拉烏蘇河（Xarusgol）河谷采集到的。在1922年的調查中還從河谷懸崖下面采集到另外一件股骨（PA63）和一件肱骨（PA61），雖然根據標本上附著的沙土判斷其年代可能是古老的，但又找不到證據說明它肯定不是從近代草原面地層中脫落的[2]。德日進（Pierre Teilhard de Chardin）卻推斷這幾件輕度石化的人類肢骨很可能是現代人的[3]。

1951年，賈蘭坡認為：其“大腿骨的顏色與薩拉烏蘇河發現的動物化石顏色頗為相像，并沒有區別”，將該標本歸于“河套人”的研究材料之中[4]。1955年，邱中郎對該股骨以及有關的動物化石進行了含氟量測定，判斷股骨的時代晚于薩拉烏蘇河的動物化石[5]。為此，吳汝康和賈蘭坡指出：“屬于人類發展史上第二階段的所謂‘河套人’，僅有一枚外側門齒為其代表，……另外有在河套地方從地面上撿得的兩根股骨和一根肱骨化石，是否屬于河套人，過去一直是懸而未決的問題。最近我們進行了該化石中氟的定量分析，確定較薩拉烏蘇河動物群為晚。證明不是與河套人同時的。”[6]盡管骨骼的含氟量對比條件要求苛刻，甚難斷定其標本的確切時代。因此，在1980年，張森水領銜的中國科學院古脊椎動物與古人類研究所《中國古人類畫集》編制組將PA62標本仍然作為“河套人股骨化石”[7]。

為了厘清PA62股骨的時代，2003年在吳新智院士的支持下，經過中國科學院古脊椎動物與古人類研究所許可，筆者在標本的指定部位切割了1.5平方厘米，分成2份，一份經英國牛津大學Susan Keates介紹，寄給俄羅斯Y. V. Kuzmin送到美國亞利桑那大學AMS實驗室；另一份送中國北京大學考古學系年代測定實驗室，吳小紅在德國基爾大學加速器質譜和同位素實驗室完成樣品的制備和測量工作。得出的年代測定數值是距今200-300年[8]，大致相當于清代中期雍正或乾隆年間。為此，2007年，張森水指出：“1951年，賈蘭坡出版《河套人》一書。……該書在某些方面有欠準確之處，如把那幾件地表采集的人的肢骨鑒定為‘河套人化石’。其實早在1941年德日進就指出，由桑志華采的幾件人的肢骨，石化程度很低。現對標本做碳十四測年，只有幾百年。”[9]

目前，除了桑志華在1922年和1923年采集的3件人骨PA61、PA62和PA63外，在薩拉烏蘇河收集的人類化石計有20件，其中有的發現在上更新統沉積層中，有的發現在河流階地堆積中。考古研究表明，薩拉烏蘇河60～80米深的河谷大致是從漢代開始形成的，分布在河谷的較高階地中含宋代瓷片，最低的階地堆積中發現了清代乾隆年間的銅錢[10]。在薩拉烏蘇河的野外調查時，從河流階地堆積層中還發現不少人類遺骸，但大部分不能歸于化石人類。薩拉烏蘇河一帶，過去主要為蒙古人居住，由于蒙民的喪葬習俗原因，在這里發現人骨并非難事。PA62股骨殘留部分保存狀況良好，在埋藏前和出土后暴露時間應該比較短暫，標本輕微石化，其色澤、比重和韌性均與薩拉烏蘇河階地堆積中埋藏的現代人骨明顯不同，也許這正是桑志華當年采集它的原因。

PA62股骨時代的判定存有分歧，這是科學研究的正常現象。現在的測年結果我們雖然沒有理由不接受，但是必須指出， PA62股骨如果按照慣常經驗判斷，感覺的確比薩拉烏蘇河階地中發現的現代人遺骸要古老。因此，PA62股骨的年代尚需今后更為先進的測試方法進一步驗證，因為測年技術也需要不斷提高。

二、膝關節炎診斷

PA62股骨遠端因在生前骨骼相互摩擦而出現畸形，在外側髁(condylus lateralis)和髕面(facies patellaris)位置嚴重磨損，表現為一個光滑區域，可以確認這是機械摩擦病變形成的象牙樣光滑面。病灶面積約950平方毫米，縱向有1~1.5毫米深的左右兩條溝紋，長度分別為26毫米和32毫米，寬度分別為6毫米和5毫米（圖一）。在象牙樣光滑面邊緣有唇樣的骨質增生。外側髁前上方摩擦溝槽深達2.8~3.5 毫米。這種現象是骨關節炎病變的結果[11]。

骨性關節炎(osteoarthritis，OA)是一種慢性關節疾病，主要改變是關節軟骨的變性、破壞及骨質增生，即關節軟骨面的退行性變和繼發性的骨質增生。所以，骨性關節炎又叫退行性關節炎，實際并非炎癥，主要為退行性變，屬關節提前老化，特別是關節軟骨的老化。骨性關節炎代表著關節的衰老，故稱之為老年性關節炎。臨床上以中老年人發病最多，而且絕經后的女性較為常見。所以，骨性關節炎又稱增生性膝關節炎、老年性膝關節炎。其病理特征是局灶性關節軟骨的退行性變，軟骨下骨質變密（硬化），邊緣性骨軟骨骨贅形成和關節畸形。本病的主要病理變化就是關節軟骨的中央部分逐漸消失，而關節的軟骨周圍卻發生骨質增生。由于關節的軟骨中央部分的缺失，造成骨頭之間的直接摩擦，最后在骨端便出現象牙樣的光滑面。

骨性關節炎不同于風濕性關節炎，后者大都出現在青年時期。它的病因常被解釋為關節經過各種長期不正確使用而發生的自然損耗現象。因此，它的發生既同勞損有關，也與年齡有關，還和兒童時期發生的各種營養性骨病以及各種引起關節局部血液供給障礙等因素有關。

PA62股骨的病變系髕骨外脫位和股骨外側髁摩擦所致。由于髕骨外脫位，因股四頭肌萎縮或松弛而出現髕骨復發性外脫位。長期性的髕骨復發性外脫位，使髕骨關節面經常在股骨外側髁上面滑脫，從而引起髕骨軟骨面的局部退化一直到最后缺損，便造成了髕骨和外側髁的摩擦而出現了磨光面。在髕骨軟骨中間部分消失的同時，軟骨邊緣也發生骨組織和軟骨組織的不規則增生。

因勞損而引起的增生性關節炎常影響個別單獨關節，而且常常在人體的某一大關節發病，多見于人體的負重關節。發病一般是逐漸變化的，不伴隨體溫升高或全身不適等癥狀。

膝關節患增生性關節炎，關節往往無紅腫，同時關節上下肌肉韌帶等軟組織發生改變，膝關節不能完全伸直，活動時能感覺到骨與骨之間的摩擦，陰雨天時會感到疼痛不適。推測患關節炎的薩拉烏蘇河PA62股骨的個體年齡較大，生前腿的支撐力線變異，兩腿呈X形，行走相當不便，如果不是骨性關節炎，那么該個體可能多處患有關節炎，至少左腿膝蓋也應該存在同樣的病癥。

帶溝槽和骨贅的骨質象牙樣光滑面，是骨關節炎的病理特征[12]。人們普遍認為骨質象牙樣光滑面明確顯示骨關節炎癥已經到了晚期階段[13]。骨質象牙樣光滑面是骨頭之間軟骨消失后，骨頭之間直接的機械摩擦造成的。在古病理學上，顯然，薩拉烏蘇河PA62股骨上溝槽和骨贅的存在，足夠可以作為一個膝關節炎的案例考慮。

許多骨質象牙樣光滑面和偶爾的溝槽出現的例子也曾經見過，例如中國社會科學院考古研究所韓康信曾經向衛奇展示過的中國山西省太谷古代墓葬（太谷80T8M2）的左股骨遠端及髕骨，秘魯古代的一個左股骨髕骨面[14]，一個四五十歲的埃及木乃伊男子[15]，英國Barton-on-Humber一個中世紀超過45歲的骨架雙膝[16]，英國最近的兩個分別81歲和79歲的死體和術后標本[17]。

骨關節炎是含滑膜液關節生理失調的獨特現象，常常發生在胯、肘或膝的部位。它的特點就是骨關節之間的軟骨消失，并且在關節面上形成骨質增生[18]。有的學者不完全認同這樣的解釋，它通常被看作是年老或外傷引起的病變，一般確診為軟骨的修復及骨的重塑過程[19]。骨關節炎的開始首先起于伴隨病變關節表面的周邊新骨質化或骨贅的形成。如果軟骨分解并且關節繼續使用，其表面摩擦形成溝痕甚至發生關節活動功能喪失而變得僵直[20]。

骨關節炎的病因很多，有些因素是伴隨骨關節炎出現而綜合發作，其因素包括過度磨損、體型肥胖、遺傳、氣候、性別、激素的影響、新陳代謝、營養不良、骨密度、脈管堵塞、傳染病、外傷、疾病、膝關節形態和股四頭肌的虛弱，等等[21][22]。然而，機械應力似乎是骨關節炎的主要根源[23]。事實上，關節炎與飲食環境也有一定的關系，例如許家窯——侯家窯早期智人遺址一帶，飲用水含氟量嚴重超標，關節炎不僅表現在現代人類身上，而且在10來萬年前的化石人類趾骨上和動物肢骨上也有明顯反映。薩拉烏蘇河地區恰恰位于華北受飲食環境影響的“克山病”多發地帶。

骨關節炎是古脊椎動物中常見的一種疾病，最早的病例見于中生代的恐龍[24]。骨關節炎在鳥類、爬行動物和哺乳動物中有，發現在考古遺址的動物骨架中是最為普遍的變態[25]，并且在數百萬年以來有所表現[26]。在人類系統中，關節變性病現在最早的記錄是來自埃塞俄比亞Hadar的大約318萬年前的南方古猿（Australopithecus afarensis）A.L.288-1，伴隨的一些脊椎動物也有病征。關節病征也發現在尼安德特人中，例如在法國大約5萬年前的拉沙拜爾人（La Chapelle），關節炎病變表現在頜骨、脊椎骨、胯骨和腳骨上[27]。古代人類膝關節的骨關節炎，病例在古秘魯人中曾經發現過，代表材料是一件左側股骨（USNM265331）[28]，它的外側髁髕面被磨蝕成象牙樣的光滑面。這樣的例子在英國薩福克（Suffolk）的伯菲卡斯爾（Burgh Castle）發現的早薩克遜（Saxon）時期的材料中也存在，例如有一件左側股骨（Norwich， Castle M.51.962/63），它的遠端和脛骨摩擦出現了象牙樣的光滑面[29]。薩拉烏蘇河發現的膝關節炎是中國華北已知較早的膝關節炎病例。

三、討論

1、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所收藏的人類遺骸PA62股骨，在遠端的外側髁前上方存在摩擦形成的象牙樣光滑面，確診為膝關節炎病灶。

2、在中國，報道人類古病例的只有化石“許家窯人”頭骨和牙齒的病癥。化石人類的肢骨發現得極為稀少，而且股骨遠端保存良好的標本在中國只有薩拉烏蘇河有記錄，但尚未有過膝關節炎古病例的報道。PA62股骨雖然依據測年結果，應該是清代雍正或乾隆年間現代人的遺骸，不屬于化石人類“河套人”，但作為考古材料，其骨關節病變仍然可以作為膝關節炎古病例。這是目前在中國已知最早的膝關節炎病例證據。

3、PA62股骨時代的測定給我們一個重要提示：在薩拉烏蘇河階地堆積中和地表發現的所有的人類化石，都需要可信測年技術的佐證。

4、因為沒有發現PA62股骨的有關其他骨架部分，所以我們難以確定其生活方式、骨關節炎起因以及大致的死亡年齡。不過，從膝關節炎病灶推測，其生長年齡屬于老年期的可能性較大。

雖然闡明骨關節炎的原因是相當難的，但我們可以推測PA62股骨在膝關節炎發病期間，顯示出關節炎綜合癥狀的臨床表現，例如疼痛、關節彎曲困難、行走不便等。然而，目前的研究還難以查明關節炎病情、痛苦和征兆之間的直接關系。當今多數患骨關節炎的人，雖然不至于不能行動，但一些綜合癥，例如站不穩或突然急性病痛，可以產生。

5、關節炎是伴隨人類的頭號致殘性疾病。目前，全世界關節炎患者約有4億人，中國就有1億多，其中大多數為骨性關節炎。幾乎每個老人都有退行性關節老化，尤其是女性，這是生理性的變化，其中 80％是有癥狀的，最明顯的表現就是關節疼痛。將今論古，原始時代的人類，在饑寒交迫的條件下，常常為食物而不得不長時間奔跑顛簸，他們的膝蓋受損傷應該是不會少的。

6、古人類學研究，必須建立在大量材料的統計基礎之上。但是，化石材料實在有限，依其觀測判斷，片面性的結果也是十分無奈的。因此，PA62股骨不僅其性狀需要綜合考慮，而且其病癥原因也需要從多方面分析，但是發現的遺骸畢竟只有一件。

［1］［4］ 賈蘭坡：《河套人》，龍門聯合書局，1951年。

［2］ Licent， E. P Teilhard de Cardin.:《Le paléolithique de la Chine》. 《L’Anthropologie》， 1925， 35:14-234.

［3］ Teilhard de Chardin， P:《Early man in China》. Pékin: Institut de Géo-Biologie.1941.

［5］ 邱中郎：《含氟量分析在中國幾種人類化石上試用的初步報告》，《古生物學報》1955年第 3卷第4期。

［6］ 吳汝康， 賈蘭坡：《中國發現的各種人類化石及其在人類進化上的意義》，《科學通報》1955年1期。

［7］ 中國科學院古脊椎動物與古人類研究所《中國古人類畫集》編制組：《中國古人類畫集》，科學出版社，1980年，第127-129頁。

［8］ 尚虹， 衛奇， 吳小紅：《關于薩拉烏蘇遺址地層及人類化石年代的問題》，《人類學學報》2006年第25卷第1期。

［9］ 張森水：《薩拉烏蘇河遺址舊石器研究史略及淺議》，《文物春秋》2007年5期。

［10］ 衛奇：《薩拉烏蘇河舊石器時代考古史（上）》，《文物春秋》2005年5期。

［11］ 范國聲：《臨床骨科學》，人民衛生出版社，1958年。

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〔責任編輯：張金棟〕