Skeletal growth and effects of physical activity during adolescence

Abstract

The aim of this thesis was to evaluate bone mass and bone size in girls and boys from age 12 to 16, with special attention to physical activity. We also wanted to retrospectively evaluate the effect of exercise for the years preceding age 12. The findings were as follows. Sixteen year old adolescents in a rural area had higher areal bone mineral density in the total body and the spine compared with 16 year old adolescents in an urban area. This implies a possibility to develop a higher peak bone mass and thereby presumably a lower risk of future fragility fractures. These findings could be the result of a higher physical activity in the rural group. Quantitative ultrasound measurements (QUS) in the calcaneus from age 11 to 16 show similar results as for adults, concerning the correlation with dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) and single-energy X-ray absorptiometry (SXA) at other skeletal sites, and they also show a similar significant correlation with anthropometric data. QUS did not identify the same individuals with low bone mass as the X-ray techniques. Increased bone mass may be achieved in a population based cohort of boys (but not in girls) by moderate increased physical activity within the school curriculum from age 12 to 16. Before age 13, the skeleton seems to respond to moderate physical activity in weight loaded regions. Additional 3 years of high exercise level from age 13 to 16 do not contribute to an increased difference in bone mass when children with high and low activity level were compared in either gender. Skeletal growth from age 12 to 16 builds a bigger, but not a denser skeleton in the femoral neck. Growth in the appendicular skeleton precedes growth in the axial. Growth in size precedes accrual of bone mineral content (BMC). The girls were in all ages more maturely advanced in bone size and BMC than the boys.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Osteoporos (benskörhet) är en sjukdom som drabbar de äldre och leder till att skelettet urkalkas och därmed förlorar delar av sin styrka. Detta bidrager till olika typer av frakturer (brott av benet) där de vanligaste är handleds-, axel-, kot- och höftfrakturer. Andelen frakturer ökar i befolkningen, vilket både medför ökade kostnader för samhället och invaliditet för den enskilde individen. En av anledningarna till den ökande mängden frakturer kan vara den förändrade livsstilen med mindre fysisk aktivitet både i arbetet och på fritiden. Eftersom fysisk aktivitet har visat sig ge ett starkare skelett har man på senare år börjat intressera sig för hur skelettet utvecklas under uppväxten. Spekulationerna är att om man kan bygga upp ett starkt skelett under uppväxten, så har man igen det på äldre dar med färre frakturer som följd. Syftet med denna studie var att följa skelettets utveckling hos pojkar och flickor från 12 till 16 år och se hur fysisk aktivitet påverkar skelettet, både under denna tidsperiod, men även försöka dokumentera vilken effekt aktiviteten före dessa åldrar har. För att mäta skelettet har vi dels använt en metod där man utnyttjar en lågstrålande röntgen energi och dels en teknik där man med hjälp av ultraljud kan mäta skelettet. I det första delarbetet jämförde vi en grupp 16 åringar från stadsdelen Kirseberg i Malmö (44 flickor och 58 pojkar) med motsvarande ungdomar från Hässleholm och Sösdala (66 flickor och 82 pojkar). Vi fann skillnader med 12% högre benmassa i ländryggen och 3,4% högre benmassa i hela kroppen hos flickorna från landsbygden. Motsvarande siffror för pojkarna var 14% respektive 7% högre värden hos landsbygdsungdomarna. Det verkar som om barn ifrån mindre städer/landsbygd kan utveckla mer benmassa och den möjliga förklaring vi fann till detta var en högre fysisk aktivitetsnivå hos landsbygdsungdomarna. I det andra delarbetet jämförde vi den traditionella mättekniken med röntgen strålning med ultraljudsunderökning för att se hur stor samstämmighet teknikerna har hos ungdomar. Vi mätte ett tvärsnitt av ungdomar (280 stycken) mellan 11 och 16 år. Röntgentekniken användes för mätningar i hela kroppen, handleden, ländryggen och höften. Ultraljudstekniken användes i hälbenet. Resultaten visar en samstämmighet mellan teknikerna vad gäller utveckling med ålder, påverkan av längd och vikt och en viss samstämmighet teknikerna sinsemellan (samma som hos vuxna). Det var dock inte samma individer som identifierades med låg benmassa med de bägge teknikerna. Detta kan bero på olika utveckling av skelettet inom olika delar av kroppen och/eller dålig samstämmighet mellan mätteknikerna. 40 flickor och 40 pojkar 16 år gamla (9:e klass) som hade haft utökad skolidrott med 40 minuter 4 dagar i veckan från 12 eller 13 års ålder (6:e eller 7:e klass) tom 16 års ålder, jämfördes med 66 flickor och 82 pojkar, som under motsvarande tidsperiod haft 40 + 60 minuter skolidrott, i det tredje delarbetet. Vi fann en ökad benmassa hos pojkarna med mer skolidrott och de som började med ökad skolidrott i 6:e klass hade mest ökning av benmassan. Hos flickorna fann vi ingen skillnad mellan de två grupperna. För att försöka utvärdera effekterna av fysisk aktivitet på benmassan så följde vi med årliga mätningar 42 flickor och 44 pojkar från åldern 13-16 år. Vid 13 års ålder försökte vi uppskatta effekterna av tidigare träning. Vi fann skillnader i benmassa redan vid 13 års ålder mellan de som var mer fysiskt aktiva och de som var mindre aktiva både hos pojkar och flickor. De fysiskt mer aktiva barnen hade högre benmassa och denna skillnad kvarstod oförändrad trots 3 års ytterligare träning dvs. de största effekterna av fysisk träning på skelettet uppkommer före 13 års ålder både hos pojkar och flickor vilket också sannolikt förklarar varför vi inte såg någon effekt av ökad skolgymnastik hos flickor. I sista delarbetet följde vi 42 flickor och 44 pojkar från åldern 12-16 år med årliga mätningar för att försöka kartlägga skelettets tillväxt inom olika delar i relation till ålder, mognadsgrad och även jämföra mellan flickor och pojkar. Perifera delar (armar, ben) av skelettet växer snabbare färdigt en centrala (rygg) och längdtillväxt avslutas före tillväxt av benmassa hos både flickor och pojkar. Skelettets densitet i höften var konstant under hela åldersperioden dvs. ett växande skelett blir större på längden, bredden och djupet och får proportionerligt ”lika mycket” mängd benmassa i höften. Flickor växte färdigt snabbare än pojkar. För att sammanfatta har vi funnit att barn som har mer fysisk aktivitet har högre benmassa i åldern 12-16, än de med mindre fysisk aktivitet, men att dessa effekter sannolikt uppkommit före denna tidsperiod. Det verkar dock som att det finns en viss möjlighet att påverka pojkarna i denna ålder då deras skelettillväxt sker något senare än flickornas, men om samhället skall engagera sig för att barn skall få ett starkare skelett skall detta sannolikt göras före 12-13 års ålder. Kanske kan det bidraga till att antalet frakturer minskar på sikt.

• author: Sundberg, Martin
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Docent Mellström, Dan, Göteborg
• organization: Orthopaedics (Lund)
• publishing date: 2001
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Orthopedics
• keywords: Surgery, Population-based, Physical activity, Longitudinal, Intervention, Growth, Adolescents, Bone mineral density, orthopaedics, traumatology, Kirurgi, ortopedi, traumatologi
• pages: 104 pages
• defense location: Universitetsklinikernas aula
• defense date: 2001-04-27 09:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEDOM-1041-SE
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 3683a4e5-ac08-4e9a-9c0e-cb6313272403 (old id 41453)
• date added to LUP: 2016-04-04 14:13:52
• date last changed: 2021-07-15 02:25:18