Physical activity and regional bone mass

Abstract

This thesis considers the effect of physical activity on bone mass in weight-loaded and unloaded regions of the skeleton. Bone mass was measured by Dual X-ray Absorptiometry (DXA) and by Quantitative Ultrasound (QUS). In a cross-sectional study 67 male soccer-players, on different levels of the Swedish national league, were compared with 24 male controls. No differences were demonstrated between soccer-players on different exercise levels, but the soccer-players had 13% higher bone mass in the hip and 24% higher value in the calcaneus compared with the controls. Bone mass was correlated with duration of exercise up to 6 hours per week, but further increase in exercise did not confer additional bone mass. It seems as bone mass increases to a level sufficient to maintain the bone strength that is required. The bone mass was 10% lower in the upper part of the skull, an unloaded skeletal region, in the soccer-players compared with the controls. Furthermore, 128 male former soccer-players (20?85 years) were compared with 138 matched controls. No differences were demonstrated in bone mass after the age of 70 years either in the skull or the hip when comparing former soccer-players and controls. In a longitudinal study 32 women and 12 men who had sustained a hip fracture were followed 1 year after the injury. The bone mass decreased in the fractured femur by 14% and in the non fractured hip by 4% while the bone mass increased in the upper part of the skull by 4% during the 13 months follow-up. It seems as bone mass in the upper part of the skull, an unloaded region, is affected in an opposite direction compared with bone mass in weight-loaded regions of the skeleton, in periods of increased as well as decreased activity. Athletes with medial tibial stress syndrome had 15% lower bone mass compared with controls in the tibial region corresponding to the pain, but higher bone mass in virtually all other weight-loaded regions. Fourteen of the athletes with medial tibial stress syndrome were re-measured after 6 years when all had improved. The bone mass in the tibial region corresponding to the pain had then increased by 19% so that no difference could be detected compared with controls. In the other weight-loaded regions bone mass was unchanged. It seems as protracted medial tibial stress syndrome affects the skeleton but the bone mass normalises with recovery from symptoms.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Under de senaste decennierna har osteoporos (benskörhet) erhållit allt större uppmärksamhet eftersom allt fler individer drabbas av åkomman. Osteoporos är en sjukdom som ökar med stigande ålder och framför allt drabbar kvinnor. Sjukdomen leder till ökad risk för fraktur (benbrott) och antalet osteoporosrelaterade frakturer har ökat markant under senaste halvan av 1900-talet med stort individuellt lidande för patienten och enorm samhällskostnad som följd. De frakturer som man oftast relaterar till osteoporos är kotfrakturer och frakturer nära lederna såsom höften, axeln och handleden. Orsaken till frakturökningen är dels att antalet äldre i befolkningen har ökat men även att osteoporos har blivit vanligare hos de äldre. Anledningen till att osteoporos har ökat kan delvis förklaras av en förändrad livsstil, med allt mindre fysisk aktivitet i befolkningen. Andra kända riskfaktorer är hög ålder, kvinnligt kön, ärftlighet, låg kroppsvikt, rökning, vissa mediciner och vissa sjukdomstillstånd. I det kliniska arbetet är det av största vikt att kunna identifiera individer som riskerar att drabbas av fraktur. En av de mest använda riskfaktorerna för fraktur är låg benmassa. Benmassan mätes idag bl.a. med Dual X-ray Absorptiometry (DXA), en typ av röntgenundersökning och med Quantitative Ultrasound (QUS), en ultraljudsundersökning. Låg benmassa korrelerar väl med risken för fraktur, bäst med frakturrisken just i den mätta skelettdelen. Detta är en av orsakerna att regional benmassa röner ett allt större intresse. Denna avhandling behandlar effekten av fysisk aktivitet på benmassan (mängden skelettvävnad) i belastade och icke belastade delar av skelettet. I en tvärsnittsundersökning inkluderades 67 manliga fotbollsspelare på olika nivåer i svenska seriesystemet där de olika lagen i medeltal tränade mellan 6 och 12 timmar per vecka samt 24 manliga kontrollpersoner. Det förelåg ingen skillnad i benmassa mellan fotbollsspelarna på olika träningsnivåer, däremot hade fotbollsspelarna 13 % högre benmassa i höften och 24 % högre värde i hälbenet jämfört med kontrollgruppen. Ökningen av benmassa korrelerade med träningstiden upp till 6 timmars träning per vecka, men ytterligare ökning av träning medförde ingen ytterligare ökning av benmassan. Det verkar som benmassan ökar till en viss nivå som är tillräcklig för att klara den påfrestning skelettet är utsatt för. Övre delen av skallen är kanske den enda region som inte är påverkas av viktbelastad aktivitet. I andra delarbetet jämförde vi samma 67 fotbollsspelare och 24 kontrollpersoner. Benmassan visade sig vara 10 % lägre i övre delen av skallen hos fotbollsspelarna. Dessutom jämförde vi 128 manliga före detta fotbollsspelare med 138 manliga kontrollpersoner i samma ålder (20 ? 85 år). Efter 70 års ålder, den period då benskörhetsfrakturerna ökar exponentiellt, fann vi ingen kvarvarande skillnad i benmassa vare sig i skalle eller höft hos före detta fotbollsspelare jämfört med kontroller. Det verkar som om idrottsbetingade effekter på skelettet ej längre är mätbara i ålderdomen hos de som slutar med sin idrott i yngre åldrar. I det tredje delarbetet följdes 32 kvinnor samt 12 män som drabbats av höftfraktur under drygt ett år efter skadan. Benmassan sjönk i det frakturerade lårbenet med 14 %, i den icke frakturerade höften med 4 % vid uppföljningen 13 månader efter höftfrakturen. Tvärtemot ökade benmassan i övre delen av skallen med 4 % vid uppföljningen 13 månader efter skadan. Då benmassan även minskade i den icke frakturerade höften, spekulerar vi i att den minskade fysiska aktiviteten efter skadan är orsak till förändringarna. Det verkar således som om benmassan i övre delen av skallen, en icke belastad region, påverkas i motsatt riktning gentemot viktbelastade delar av skelettet vid såväl ökad som minskad fysisk aktivitet. I de två sista delarbetena utvärderades benmassan lokalt i underbenen samt i höften hos manliga patienter med långdragna benhinnebesvär i underbenen. De 18 patienterna med benhinnebesvär som idrottade 4 timmar per vecka jämfördes med 16 kontroller med 2 timmars motionsidrott per vecka och 18 tävlingsidrottare utan benhinnebesvär (idrottskontroller) med 10 timmars träning per vecka. Patienterna med benhinnebesvär hade 15 % lägre benmassa jämfört med kontrollerna och 23 % lägre benmassa än idrottskontrollerna i skenbenet motsvarande det smärtande området medan benmassan i flertalet andra viktbelastade regioner var högre hos patienter med benhinnebesvär jämfört med kontrollerna men lägre jämfört med idrottskontrollerna. Fjorton av patienterna med benhinnebesvär, i fjärde delarbetet, efterundersöktes efter 6 år när sex blivit helt symtomfria och åtta betydligt förbättrade, i alla fall utom två, efter ett mjukdelsingrepp i underbenet. Under uppföljningstiden ökade benmassan i skenbenet motsvarande det smärtande området så att benmassan ej längre skiljde sig jämfört med kontrollerna vid uppföljningen. I övriga viktbelastade regioner var benmassan i stort sett oförändrad jämfört med tidigare. Dessa två arbeten visar att långdragna benhinnebesvär troligen även angriper skelettet men att med behandling och vid symtomfrihet normaliseras benmassan i underbenet.

• author: Magnusson, Håkan
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Thorsen, Kim, PhD, Umeå university, Umeå, Sweden
• organization: Department of Clinical Sciences, Malmö
• publishing date: 2002
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Orthopedics
• keywords: orthopaedics, Surgery, medial tibial stress syndrome, hip fracture, weight-loaded and unloded skeletal regions, physical activity, Bone mineral density, dual X-ray absorptiometry, ortopedi, Kirurgi, traumatology, traumatologi
• pages: 93 pages
• defense location: Malmö University Hospital
• defense date: 2002-05-24 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEDOM-1043-SE
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: The duration of exercise as a regulator of bone mass.Karlsson M K, Magnusson H, Karlsson C, Seeman E.Bone 2001; 28: 128-132. Article: Exercise may induce reversible low bone mass in unloaded and high bone mass in weight-loaded skeletal regions.Magnusson H, Lindén C, Karlsson C, Obrant K J, Karlsson M K.Osteoporos Int 2001; 12: 950-955 Article: Bone mass changes in weight-loaded and unloaded skeletal regions following afracture of the hip.Magnusson H I, Lindén C, Obrant K J, Johnell O, Karlsson M K.Calcif Tissue Int 2001; 69: 78-83. Article: Abnormally decreased regional bone density in athletes with medial tibial stresssyndrome.Magnusson H I, Westlin N E, Nyqvist F, Gärdsell P, Seeman E, Karlsson M K.Am J Sports Med 2001; 29: 712-715 Article: Low regional tibial bone density in athletes with medial tibial stress syndrome normalizes after recovery from symptoms.Magnusson H I, Ahlborg H G, Karlsson M K.Submitted for publication. The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Orthopaedics (013242900), Reconstructive Surgery (013240300)
• id: ca852ba0-a1db-4771-91df-ee78f19ba2c9 (old id 464644)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:39:05
• date last changed: 2018-11-21 21:06:16