Lasten luustoiän määrityksestä

Sirpa Niinimäki, FT – Oulun yliopisto.

Kun arkeologiselta kaivaukselta löytyy nuoren vainajan jäännökset, miten kuolinikä määritetään? Tässä artikkelissa käsitellään alle 25-vuotiaiden (alkaen sikiöistä) iänmääritykseen soveltuvia menetelmiä.

Varoituksen sana heti alkuun: aikuisille tarkoitettuja iän (tai sukupuolen) määritysmenetelmiä ei voi käyttää lapsille. Tietyn menetelmän paras soveltuvuus voi olla vielä yleistä soveltuvuutta suppeampi. Esimerkiksi syntyneille lapsille tarkoitetut iänmääritysmenetelmät eivät sovi keskosille, eikä päinvastoin. Perustavanlaatuinen ero aikuisten ja lasten iänmäärityksessä on se, että lasten iänmääritys perustuu lapsen kasvuun ja kehitykseen tiettyjen (populaatiosidonnaisten) aikataulujen mukaisesti, kun taas aikuisten iänmääritys perustuu ikääntymisen myötä tapahtuviin morfologisiin muutoksiin, joita voi ajatella iän myötä tapahtuvana kulumisena.

Aikuisten ”kulumismuutosten” aikataulut ovat vaihtelevampia yksilöiden välillä kuin lasten kasvun ja kehityksen aikataulut. Tästä syystä aikuisten luuston perusteella määritetyllä todennäköisellä kuoliniällä on suurempi vaihteluväli kuin mitä lapsen luurangolle voidaan parhaassa tapauksessa arvioida; myös aikuisen ikäarvio on epäluotettavampi menetelmien rajoituksista johtuen. Mitä nuoremmasta yksilöstä on kyse, sitä tarkempirajainen iänmääritys saadaan; vastaavasti vanhemmille yksilöille iänmääritys on epätarkempi. Tämä trajectory effect –nimellä tunnettu ilmiö (Nawrocki 2010:88-89) johtuu siitä, että nuorempana fyysinen kehitys tapahtuu nopeasti, mutta hidastuu iän myötä. Esimerkiksi hampaiden kehityksessä: mitä myöhemmin hammas keskimäärin puhkeaa, sitä suurempi keskihajonta puhkeamisiässä on (Schaefer et al. 2009).

Toinen varoituksen sana: iänmääritysmenetelmien soveltuvuuteen vaikuttaa populaatio, jonka perusteella menetelmä on tehty, ja populaatio, johon menetelmää sovelletaan. Tämä johtuu siitä, että populaatioiden välillä on eroja kasvun ja kehityksen aikatauluissa. Eroja voi olla jopa populaation sisällä sukupolvien välillä (sekulaariset trendit). Esimerkiksi nykyään luustokypsyys saavutetaan varhaisemmalla iällä kuin aiemmilla sukupolvilla: kasvulevyt luutuvat nyt aiemmin kuin 1920-luvulla. Eroja kasvun ja kehityksen aikatauluissa on myös sukupuolten välillä, erityisesti murrosiästä eteenpäin vaikuttavien sukupuolihormonien takia. Myös iänmääritysmenetelmän kehitykseen käytetty aineisto sekä aineiston keräysmenetelmä vaikuttavat menetelmän soveltuvuuteen.

Röntgenkuvausta käytetään yleisesti keskosten iänmääritysmenetelmien (luutumiskeskukset ja hampaiden kehitys, kts. alla) luomiseksi (Fazekás & Kosa 1978). Kokoelmia (kuten Korean sodan amerikkalaissotilaat, Hamann-Todd ja Terry kokoelmat), joiden yksilöille tunnetaan sukupuoli ja kuolinikä, on käytetty esimerkiksi epifyysien luutumisaikataulujen tekemiseen (McKern & Stewart 1957 Korean sodassa kuolleista amerikkalaissotilaista). Myös arkeologisia aineistoja on hyödynnetty iänmääritysmenetelmien kehittämiseen, esimerkiksi Hoppa (1992) vertasi useamman arkeologisen aineiston perusteella pitkien luiden pituutta hampaiden puhkeamisen perusteella saatuun ikäarvioon ja kehitti näin pitkien luiden pituuteen perustuvan iänmääritysmenetelmän.

Vielä viimeiseksi: on muistettava, että kronologinen, vuosissa laskettava ikä ja luustoikä voivat erota toisistaan (yksilö kehittyy vuosiaan nopeammin/hitaammin); tutkittavan populaation yksilöt ovat kuolleet johonkin, eli kasvussa ja kehityksessä voi olla eroja verrattuna siihen, jos tarkasteltaisiin vastaavanikäisiä, terveitä yksilöitä; ja lopuksi tietenkin tafonomiset tekijät, tosin tafonomisten prosessien vaikutus on korostuneempi aikuisten iänmääritykseen käytettävien piirteiden tarkastelussa, jos ei oteta huomioon lasten luiden yleisesti huonompaa säilyvyyttä ja havaittavuutta arkeologisessa kontekstissa.

Lasten iänmäärityksestä

Luu muodostuu joko suoraan sidekudoksesta, kuten solisluu ja kallon kaikki muut luut paitsi kallon pohja, tai rustoisen mallin kautta, kuten kallon pohja ja muut postkraniaaliset luut paitsi solisluu. Luutuminen alkaa luutumiskeskuksista. Myöhemmin nämä keskukset luutuvat toisiinsa muodostaen kokonaisen luun aikuisen luurangossa. Tämän asian ymmärtämisellä on merkitystä varsinkin keskosten ja vastasyntyneiden iänmäärityksen kannalta.

Lapsen luut erottuvat aikuisten luista siinä, että ne ovat pienempiä ja ohutseinämäisiä. Lasten luissa luun kasvu näkyy uuden luun muodostumisena. Epifyysit eivät ole luutuneet diafyyseihin, joten metafyysipinnat näkyvät. Maitohampaat ovat pienempiä kuin rautahampaat ja niiden kiille ohuempaa ja pehmeämpää, joten se on herkkä kariekselle, mutta juuri muita patologioita enamel hypoplasian (kiilteen kasvuhäiriö) lisäksi maitohampaisiin ei ehdi tullakaan. Maitohampaat ovat morfologisesti leveämpiä ja lyhyempiä kuin rautahampaat: hammasosa on pullistuva, etenkin hammaskaulan yläpuolella, ja juuret harottavat ulospäin. Mainitsen vielä lyhyesti, että lapsen luurangon voi erottaa aikuisen luurangosta myös luun tiheyden perusteella, sekä histologisesti luun remodellaation aiheuttamina eroina primääristen ja sekundääristen osteonien määrässä (Ubelaker 2010:178).

Kasvu ja iänmääritysmenetelmät

Yleisimmin käytetyt menetelmät perustuvat luun muodostumiseen (luutumiskeskukset ja kasvulevyjen luutuminen), luun kasvuun (luun lineaariset dimensiot), ja hampaiden muodostumiseen ja puhkeamiseen.

1. Luun muodostuksessa on kaksi tarkasteltavaa seikkaa:
   .
   • Luutumiskeskusten synty, jolla voi määrittää yksilön kuolinikää raskausviikoissa. Tämä soveltuu kaikille luille, niin suoraan sidekudoksesta luutuville kuin rustoisen mallin kautta luutuville luille. Arkeologisissa tapauksissa varhaisia luutumiskeskuksia voi olla vaikea löytää ja/tai tunnistaa (Ubelaker 2010:179). Menetelmää kehittävää tutkimusta on tehty vähän, ja pääasiassa röntgenkuvaamalla moderneja keskosia. Perustutkimuksen tekivät Fazekás ja Kosa (1978), mutta muutamia tutkimuksia yksittäisistä luista löytyy myös. Oleellisimmin osin asiat löytyvät kirjoista Scheuer & Black 2000 ja Schaefer et al. 2009. Tätä menetelmää ei yleisesti esitellä osteologian perusteoksissa ja oppikirjoissa johtuen luultavasti siitä, että sitä on vaikea soveltaa arkeologiseen aineistoon, ellei kasvukeskuksia löydetä in situ.

   

   • Kasvulevyjen luutumista (epifyysien luutumista diafyyseihin) tarkastellaan rustoisen mallin kautta muodostuvista luista, ja menetelmä soveltuu lasten iänmääritykseen syntymästä aina 28-vuotiaaksi saakka, mutta erityisen hyvin murrosikäisille ja varhaisaikuisille (White 2000:349; Ubelaker 2012:181). Epifyysien luutuminen alkaa heti syntymän jälkeen, jolloin ensimmäisenä luutuu kitaluun siipi kitaluun runkoon 9kk ikään mennessä, viimeisenä noin 28-vuotiaana ensimmäisen ja toisen ristinikaman rungot luutuvat toisiinsa (Scheuer & Black 2000; Schaefer et al. 2009). Luutumisaikataulut ovat sukupuoli- ja populaatiosidonnaisia (White 2000:349; Ubelaker 2010:181). Luutuminen pisteytetään yleensä asteikolla 0=luutumaton, 1=neljänneksen luutunut, 2=puolet luutunut, 3=kolme neljäsosaa luutunut, 4=kokonaan luutunut (Scheuer & Black 2000; Schaefer et al. 2009). Kaikki epifyysit luutuvat noin 28 ikävuoteen mennessä, jonka jälkeen postkraniaalisessa (kaikki paitsi kallo) luurangossa ei ole enää iän määritykseen käytettäviä kasvuun ja kehitykseen perustuvia indikaattoreita. Epifyysien luutumisesta on tehty useita tutkimuksia. Perustutkimukset, mm. McKern & Stewart’n (1957) tekemä luutumisaikataulu, löytyvät jokaisesta osteologian perusteoksesta. Tarjolla on myös runsaasti populaatio- ja/tai luusidonnaisia tutkimuksia artikkeleina julkaistuna. Oleellisimmat tutkimukset on esitelty kirjoissa Scheuer & Black 2000 ja Schaefer et al. 2009.

2. Luun lineaarinen kasvu, oli sitten kyseessä pitkät luut, lapaluu tai lantio, on nopeaa sikiöillä ja vastasyntyneillä ensimmäisen kasvupyrähdyksen aikana, mutta hidastuu ennen toista kasvupyrähdystä murrosiässä. Luun koko sopii iänmääritysmenetelmänä ensimmäisen kasvupyrähdyksen aikaan, eli lapsen ensimmäisille elinvuosille. Menetelmää voi soveltaa vanhemmillekin lapsille, mutta vain ennen murrosiän (12-15 vuotiaana) toista kasvupyrähdystä. Tässä murrosiän toisessa kasvupyrähdyksessä yksilöt saavuttavat pituuskasvun geneettisen potentiaalinsa ympäristöolosuhteiden sallimissa rajoissa, joten luiden lineaarinen pituus ei enää sovellu iänmääritykseen. Tässä toisessa kasvupyrähdyksessä kehittyvät erot sukupuolten välille luuston mittasuhteissa, joista huomattavimpana lantion mittasuhteiden muutokset (Washburn 1948). On huomattava, että luun pituuteen perustuvat iänmääritysmenetelmät ovat erityisen alttiita trajectory effectille, eli mitä vanhempi lapsi, sitä epäluotettavampi menetelmä on (Ubelaker 2010:180), ja sitä enemmän myös populaatioiden väliset erot vaikuttavat iänmääritykseen. Lisäongelman muodostaa se, että luun kasvu on herkkä ympäristön stressitekijöille. Stressiä aiheuttavat puutteellinen ravitsemus ja lapsuusajan sairaudet, mutta myös sosioekonominen status, ja asuinympäristö (Ubelaker 2010:182). Menetelmä itsessään on yksinkertainen. Esimerkiksi pitkistä luista mitataan diafyysin maksimipituus ilman epifyysejä, ja arvioitu ikä perustuu näin saatuun luun pituuteen. Luun lineaarisiin mittoihin perustuvaa tutkimusta on tehty vähemmän, eikä tietoa yleensä löydy osteologian perusteoksista johtuen luultavasti sitä, että menetelmä on erityisen populaatiosidonnainen. Aiempien tutkimusten tulokset on koottu oleellisin osin kirjoihin Scheuer & Black 2000 ja Schaefer et al. 2009.

3. Lapsen iän voi määrittää hampaan mineralisoitumisen, kruunun ja juuren kehittymisen sekä hampaiden puhkeamisen perusteella niin maito- kuin rautahampaille (aikuisen iänmäärityksessä tarkastellaan rautahampaiden kulumista). Hampaiden kehittymisen avulla ikää voi määrittää sikiövaiheesta aina 20+ -vuotiaaksi eli aina kolmannen rautaposkihampaan puhkeamiseen saakka. Menetelmä sopii kuitenkin parhaiten nuoremmille lapsille, joilla maitohampaat ovat vaihtumassa rautahampaiksi. Hampaiden puhkeaminen tapahtuu tietyn aikataulun puitteissa, mutta poikkeuksia on sekä populaatioiden välillä että populaatioiden sisällä (White 2000:342). Hampaiden muodostumiseen ja puhkeamiseen eivät kasvuaikaiset stressitekijät juurikaan vaikuta (Ubelaker 2010) enamel hypoplasian muodostumista lukuun ottamatta. Hampaiden iänmäärityksen perustutkimuksen tekivät Moorrees ja työryhmä (1963). Tämä tutkimus on oleellisin osin julkaistu yhä uudelleen (mm. Smith 1991). Myös Ubelaker’n (1989) esittämää menetelmä käytetään paljon, mutta se antaa hyvin ylimalkaisen ikäarvion. Nämä sekä oleellinen uudempi tutkimus hampaiden perusteella tehtävästä iänmäärityksestä (muodostuminen, hampaan pituus, puhkeaminen) löytyvät kirjoista Scheuer & Black 2000 ja Schaefer et al. 2009.

Yhteenvetona mainittakoon, että epifyysien luutumisaikataulut ja hampaiden puhkeamistaulut löytyvät uudelleenjulkaistuna kaikista osteologian perusteoksista. Luutumiskeskusten syntyyn ja luiden kokoon perustuvia iänmääritysmenetelmiä ei yleensä esitellä perusteoksissa. Perusteellinen sikiöiden ja lasten iänmäärityksestä tehtyjen tutkimusten kooste oleellisine taulukoineen löytyy kirjoista Juvenile osteology – a laboratory and field manual (Schaefer M, Black S, Scheuer L 2009) ja The juvenile skeleton (Schaeuer L & Black S 2004).

Ihmisen kehityksen vaiheet ja niihin sopivat iänmääritysmenetelmät

Iänmääritysmenetelmän soveltuvuus riippuu siitä, minkä ikäiselle lapselle ikää ollaan määrittämässä. Varauksena sanottakoon, että arkeologisessa aineistossa ei aina pystytä käyttämään parhaiten soveltuvia menetelmiä.

1. Alkio (hedelmöittyminen-8 viikkoa kohdussa): jaksoa kuvaa suurten elinten muodostuminen; ikää ei voi määrittää luuston perusteella;
2. Sikiö (8-40 viikkoa kohdussa): jaksoa kuvaa luutumisen alkaminen; iänmääritys luutumiskeskusten perusteella;
3. Vastasyntynyt (syntymä-1kk) ja vauva (1-12kk): jaksoa kuvaa nopea kasvu (ensimmäinen kasvupyrähdys) ja maitohampaiden muodostuminen; iänmääritys arkeologisessa aineistossa luun pituuden perusteella (varhaisessa vaiheessa vähemmän populaatioiden välistä vaihtelua), mutta myös hampaiden puhkeamisen perusteella, jos näkyvissä;
4. Nuori lapsi (1-6vuotta): jaksoa kuvaa maitohampaiden puhkeaminen; iänmäärityksessä paras maitohampaiden puhkeaminen, mutta hyvin nuorella lapsella voi käyttää myös luiden pituutta etenkin soveltuvan hammasaineiston puuttuessa;
5. Vanha lapsi (6-12 vuotta): jaksoa kuvaa rautahampaiden puhkeaminen; iänmäärityksessä paras seurata maitohampaiden ja rautahampaiden kehittymistä;
6. Murrosikä (12-18 vuotta): jaksoa kuvaa lisääntymiskypsyyden saavuttaminen; iänmääritys pääasiassa kasvulevyjen luutumisen perusteella, mutta myös viimeisten rautahampaiden puhkeaminen;
7. Aikuinen (18+): jaksoa kuvaa luustokypsyyden saavuttaminen; iänmääritys epifyysien luutumisen perusteella, mukaan voi ottaa myös joitain aikuisen iänmääritykseen tarkoitettuja menetelmiä liukuvasti.

Sovellutuksia

Kun tunnetaan, että hampaiden puhkeaminen ei vaihtele stressitekijöistä riippuen, kun taas pitkien luiden kasvu vaihtelee, voidaan kuolemaa edeltäneitä olosuhteita tutkia vertaamalla näitä iänmäärityksiä keskenään. Tällaista tutkimusta on tehty mm. Pohjois-pohjanmaan kirkkohautausten lapsimuumioille (Niinimäki et al. 2014).

Terminologiaa

Diafyysi: luun keskiosa, esimerkiksi pitkän luun varsi

Enamel hypoplasia: hampaan kiilteen kasvuhäiriö

Epifyysi: luun päätylevy, esimerkiksi pitkän luun nivelpinta

Karies: hampaan reikiintyminen

Metafyysipinnat: epifyysin ja diafyysin välille jäävä pinta

Postkraniaalinen: koko luuranko kalloa lukuun ottamatta

Primääriset ja sekundääriset osteonit: osteoni on luurakenteen perusyksikkö, joista primääriset osteonit ovat ensimmäiset luukudoksen muodostavat osteonit, sekundääriset osteonit syntyvät luun remodellaatiomekanismin seurauksena.

Remodellaatio: luun uudismuodostus, joka tapahtuu luuta hajottavien ja luuta rakentavien luusolujen ansiosta: lopputulos on sekundäärinen osteoni.

Sekulaariset trendit: populaatiossa sukupolvien välillä tapahtuvat muutokset esimerkiksi pituudessa.

Tafonomia: elävän organismin hajoaminen ja maatuminen ympäristöolosuhteista (mm. mikro-organismit, pieneläimet ja kemialliset olosuhteet) johtuen.

Käytetyt lähteet:

Fazekas IGY, Kosa F. 1978. Forensic Fetal Osteology. Budapest: Akademiai Kaido.

Hoppa RD. 1992. Evaluating human skeletal growth: An Anglo-Saxon example. International Journal of Osteoarchaeology 2(4):275–288.

McKern TW, Stewart TD. 1957. Skeletal age changes in young American males, analysed from the standpoint of age identification. Headquarters Quartermaster Research and Development Command, Technical Report. EP-45.Natick, MA.

Moorrees, C.F.A., Fanning, E.A., Hunt, E.E., 1963. Age variation of formation stages for ten permanent teeth. Journal of Dental Research 42, 1490e1502.

Nawrocki SP 2010. The nature and sources of error in the estimation of age at death from the skeleton. Teoksessa: Latham KE & Fennegan M (toim.) Age estimation of the human skeleton, ss. 79-101. Charles C Thomas Publisher Ltd, Springfield, Illinois.

Niinimäki, Sirpa; Vilkama, Rosa; Väre, Tiina; Niinimäki, Jaakko; Junno, Juho-Antti; Kallio-Seppä, Titta; Heino, Matti; Lipkin, Sanna; Nunez, Milton; Tranberg, Annemari; Tuovinen, Saara; Ylimaunu, Timo; Niskanen, Markku: Life and health of children at Keminmaa during the 19th century – a computed tomography study. VI Conference on Childhood Studies, University of Oulu, Finland (7.-9.5.2014).

Schaefer M, Black S, Scheuer L. 2009. Juvenile osteology – a laboratory and field manual. Elsevier Academic Press.

Scheuer L, Black S. 2000. Developmental juvenile osteology. London, Academic Press.

Smith BH. 1991.Standards of human tooth formation and dental age assessment. Teoksessa: Kelley MA, Larsen CS (Toim.) Advances in Dental Anthropology, ss. 143-168. New York: Wiley-Liss.

Ubelaker DH. 2010. Recent advances in the estimation of age at death from the assessment of immature bone. Teoksessa: Latham KE & Fennegan M (toim.) Age estimation of the human skeleton, ss.177-189. Charles C Thomas Publisher Ltd, Springfield, Illinois.

Washburn SL. 1948. Sex differences in the pubic bone. Am J Phys Anthropol 6(2):199–208.

White T. 2000. Human osteology, second edition. Elsevier Academic press, 1991, 2000.