Причины остеопороза многочисленны. Было показано, что нагрузки на саму кость и различные напряжения, возникающие при сокращении мышц, оказывают очень важное влияние на качество костей. Доктор Фрост (США) четко заявляет, что мышечная масса (включая массу и силу мышечной массы) под контролем нервной системы является важным фактором в определении прочности костей. Эта генерируемая мышцами сила (называемая механическими факторами) контролирует прочность костей гораздо больше, чем немеханические факторы (включая различные гормоны, связанные с костями, витамины, кальций и другие минералы, аминокислоты, жиры, цитокины, связанные с костями, и т.д.).
Структурные и механические свойства костной ткани при остеопорозе
Остеопороз — это системное дегенеративное поражение скелетной системы, характеризующееся снижением костной массы и разрушением микроархитектуры кости. Уменьшение костной массы и качества кости снижает физические свойства (механическую прочность) костной ткани и повышает восприимчивость к переломам.
Костное «количество» и костное «качество» — это два разных понятия, первое относится к количеству или объему кости, а второе — к микроструктуре кости, минерализации костного матрикса, трансформации кости, накоплению микротрещин и их репарационной способности. Физические свойства, такие как прочность кости, модуль упругости и жесткость, зависят как от количественных, так и от качественных компонентов кости.
Количество костной ткани: Общее количество костной ткани у пациентов с остеопорозом значительно уменьшается, но скорость потери костной ткани неодинакова для каждого участка, причем потеря костной ткани в отменной кости происходит раньше, чем в кортикальной кости, а потеря костной ткани в костях туловища (позвоночник) более значительна, чем в костях конечностей. Потеря костной массы также отличается в разных возрастных группах: чем старше возраст, тем больше потеря костной массы и тем меньше костная масса. У женщин потеря костной массы ускоряется, начиная с перименопаузы, и потеря костной массы происходит раньше, чем у мужчин, причем скорость потери костной массы выше, чем у мужчин. При остеопорозе количество костных трабекул на единицу объема уменьшается, а кора становится тоньше. Кроме того, объем кости на разных участках также связан со стрессовой нагрузкой на этот участок, и участки с высокой нагрузкой имеют высокий объем и плотность костной ткани.
В настоящее время объем кости обычно измеряется с помощью двухэнергетической рентгеновской костной минеральной абсорбциометрии (DEXA), которая использует измеренные значения минеральной плотности костной ткани (BMD) или содержание костного минерала на единицу площади (BMC) для выражения объема кости. Этот метод использует плотность содержания и распределения минеральных солей в костном матриксе (отменная и кортикальная кость) для отражения значений костной массы, что делает костную массу измеримой.DEXA имеет высокую точность и правильность измерения и является более объективным и воспроизводимым средством измерения костной массы, которое может быть использовано для диагностики остеопороза, косвенно отражает прочность кости и прогнозирует риск переломов, а динамическое наблюдение может также показать скорость потери костной массы. Снижение BMD подразумевает снижение прочности кости и увеличение риска переломов. Показатели BMD у пациентов с остеопорозом зависят как от пика костной массы в молодости, то есть костного резерва, так и от скорости оборота костной ткани в пожилом возрасте или менопаузе, то есть скорости потери костной ткани.
Костная масса: кость представляет собой кристаллический гидроксиапатит, состоящий на 90% из коллагена I типа и на 10% из неколлагеновых белков. Основная структура коллагена представляет собой тройную спиральную структуру, состоящую из 2 альфа1 и 2 альфа2 полипептидных цепей аминоуксусной кислоты, пролина и гидроксипролина. Остеогенный коллаген секретируется остеобластами в межклеточное пространство и минерализуется, образуя микроструктуру кости. Качество кости складывается из пяти факторов: микроархитектура костной ткани, состав коллагена кости, минерализация матрикса, трансформация кости, а также накопление микротрещин и способность к репарации переломов. Микроархитектура кости включает такие факторы, как толщина трабекул, плотность, пространственное расположение и межтрабекулярные связи, особенно количество и механическая конфигурация соединительных трабекул важны для несущей способности кости. Белки костного матрикса (коллаген) придают кости прочность, минерализация матрикса придает кости жесткость, а содержание минеральных солей в костном матриксе определяет жесткость и эластичность кости.
В ходе биологической эволюции костная ткань приобрела такие физические свойства, как жесткость, эластичность и поглощение энергии. Вариации размеров и морфологической структуры кости определяются генетическими кодами, которые могут быть изменены стрессом и другими факторами окружающей среды, воздействующими на кость во время роста и развития и во взрослом возрасте. На ранних этапах роста и развития скелет наиболее чувствителен к стрессовой нагрузке, и скелет отвечает на стресс изменением морфологии, объема и структуры, чтобы завершить строительство кости для соответствия нагрузке. Костная ткань — это минерализованная коллагеновая ткань, расположенная между эндостальной и эпостальной мембранами, а сама костная ткань постоянно обновляется и изменяется. В процессе ремоделирования кости морфология кости и ее трехмерная пространственная конструкция регулируются биологическими и механическими законами, в соответствии с законом Вольфа.
Собственная сила тяжести тела — сила реакции, равная по величине силе тяжести, действующей на тело, оказывает гидростатическое воздействие на рост, развитие и формирование структуры человеческого каркаса (скелетной системы), в то время как стрессы движения и труда оказывают кинетическое воздействие на кость. У высоких, более тяжелых людей объем костной ткани и костная масса больше, чем у низкорослых, более худых людей, и плотность костной ткани также относительно высока. У тех, кто занимается спортом и физическим трудом, объем костной ткани и костная масса больше, чем у тех, кто не занимается спортом. Возникновение остеопороза связано не только с потерей объема и качества костной ткани вследствие биологической дегенерации костной ткани по мере старения, но и с изменениями внутренней и внешней механической среды, вызванными структурной дегенерацией и функциональным упадком опорно-двигательной и нервной систем, которые происходят одновременно со старением. Изменения механической среды могут ускорить и стимулировать процесс биологической дегенерации костной ткани. Рост и развитие костей до своего пика — это этап накопления костной массы, за которым следует период относительного равновесия костного метаболизма, а затем этап потери костной массы с увеличением возраста. Процесс ремоделирования, реконструкции костной ткани и характеристики костной структуры на каждом этапе в основном отражают биологическое воздействие костной ткани на механические воздействия на разных этапах.
Роль мышц на кость и взаимосвязь с остеопорозом
Кость и мышцы и другие двигательные системы являются основой движения, а мышцы, как одна из наиболее прилегающих тканей скелета, являются связующим звеном между костью и соединением костей, и тесно связаны с ростом и развитием костей. Мышцы являются двигателем человеческого движения, производство движения является основной функцией мышц, кроме того, мышцы также выполняют функцию поддержки, поддержания осанки и т.д.
1.Роль мышц в метаболизме костной ткани
Механическая нагрузка, возникающая при сокращении мышцы, прикрепленной к поверхности кости, действует на кость, создавая деформацию, которая затем действует на остеобласты и остеокласты, что становится основным фактором, регулирующим восстановление кости. Когда люди достигают пожилого возраста, их мышечная сила (особенно взрывная сила) уменьшается, а активность снижается, что приводит к снижению уровня напряжения в кости, в то время как структура кости и ее объем зависят от величины напряжения в механике. По сути, этот стресс является биомеханическим соединением резорбции и формирования кости. Структура кости и костная масса регулируются в первую очередь механической нагрузкой, создаваемой мышцами, и этот эффект механической нагрузки вместе с напряжением, создаваемым костью, является важным стимулом для остеобластов постоянно формировать новую кость in situ, тем самым увеличивая костную массу. Как только этот стимул ослабевает, он может как увеличить резорбцию костной ткани, так и уменьшить образование костной ткани, в конечном итоге формируя остеопороз.
2, Мышцы и плотность костной ткани Содержание минералов в костной ткани
Исследования показали, что нагрузка и физические упражнения являются важным механическим стимулом для роста и восстановления костей, и оба эти фактора могут увеличить минеральную плотность костной ткани (МПК) и МПК. Движение человека происходит за счет сокращения мышц, а мышцы имеют самую тесную связь с МПК и МПК, как одномерную, так и линейную. Влияние силы мышц на BMD более значимо, чем влияние содержания мышц на BMD. Влияние мышц на BMD обусловлено в первую очередь динамической нагрузкой, т.е. силой мышц, и во вторую очередь статической нагрузкой, т.е. силой тяжести, создаваемой самой мышцей. Снижение костной массы, особенно в позвоночнике и нижних конечностях, является результатом уменьшения действия механической нагрузки на кость, возникающей при сокращении мышц. Увеличение мышечной силы с помощью физических упражнений может способствовать повышению BMD.
3.Мышцы и остеопоротический перелом
Падения являются основным фактором риска остеопоротических переломов. Мышцы не только напрямую связаны с BMD и BMC, но и являются независимым показателем постуральной стабильности, которая играет решающую роль в постуральном балансе и стабильности. Низкий ИМТ и плохая устойчивость повышают частоту падений. Остеопороз и дегенеративная потеря функциональных мышечных единиц у пожилых людей способствуют деформации остеопоротических костей, в дополнение к снижению физической нагрузки, что влияет на здоровье мышц и костей и вызывает непропорциональную слабость разгибательной или сгибательной системы спины относительно веса тела, повышая риск компрессионных переломов щадящих позвонков. Лучшей мерой профилактики падений и переломов из-за снижения костной массы у пожилых людей является увеличение мышечной силы, напряжения и улучшение поддержания гибкости и силы мышц с помощью физических упражнений. Физические упражнения не только укрепляют здоровье костей, повышают мышечную силу, гибкость, координацию и баланс тела и двигают организм к общему здоровому состоянию, но и являются лучшей формой укрепления костной ткани и мышечной поддержки костей.
Короче говоря, мышцы имеют тесную связь с остеопорозом. Мышцы не только влияют на метаболизм костной ткани, способствуют остеогенезу, сокращаясь для создания напряжения, увеличивают BMD и BMC, улучшают остеопороз, но и снижают частоту падений, повышая баланс и устойчивость тела, что в свою очередь снижает частоту переломов у пациентов с остеопорозом.
Роль физических упражнений при остеопорозе
Большое количество исследований показало, что физические упражнения являются не только основным условием для минерализации и формирования костной ткани, но и способствуют секреции половых гормонов, регулируют метаболическое состояние всего организма, значительно улучшают мышечную и нервную функции, способствуют анаболизму и восстановлению костей и мышц, повышают прочность костей и силу мышц, тем самым уменьшая потерю костной ткани и достигая цели профилактики и лечения остеопороза. Кроме того, соблюдение соответствующих физических упражнений помогает улучшить и повысить податливость, растяжение и гибкость сухожилий и связок, улучшить баланс и ловкость, тем самым предотвращая или уменьшая вероятность падений и снижая частоту остеопоротических переломов.
Принцип применения физических упражнений для профилактики и лечения остеопороза
1, стрессовый эффект упражнений: эффективность упражнений для профилактики остеопороза заключается в их стрессовом воздействии на кости и хорошем влиянии на нервно-мышечный метаболизм и т.д.. Конкретно это выражается в.
① Мышечное напряжение и механический стресс, создаваемый физическими упражнениями, действует на кость, приводя к специфической деформации костной ткани, изменяя пьезоэлектрический потенциал в кости, что в свою очередь стимулирует генерацию остеобластов, способствует формированию и реконструкции кости для поддержания костной массы или увеличения плотности кости, а также повышает эластичность кости, увеличивает устойчивость к изгибу, экструзии и скручиванию. Исследования показали, что у женщин в постменопаузе и пожилых людей физические упражнения в определенной степени компенсируют значительную потерю костной массы и, таким образом, играют определенную роль в поддержании уровня костной массы.
② Сокращение мышц, вызванное динамическими и статическими упражнениями, может поддерживать нервные клетки мышц в возбужденном состоянии в течение более длительного периода времени, улучшить работоспособность нервных клеток, усилить передачу нервных импульсов, увеличить содержание миоглобина, сделать мышцы толще и увеличить мышечную силу.
2, гормональный эффект физических упражнений: эндокринная система играет очень важную роль в поддержании нормального метаболизма костной ткани, в основном для содействия синтезу белка в костной ткани, так что общее количество костного матрикса увеличивается, и способствует кальцификации костей. В частности, тестостерон и эстрадиол могут способствовать росту и развитию костей, утолщению костной коры и увеличению плотности костной ткани.
Упражнения могут способствовать формированию костей, регулируя эндокринную функцию, и могут увеличить секрецию тестостерона и эстрогена, способствуя метаболизму костной ткани.
3, эффект кальция от упражнений: эффект кальция от упражнений может быть показан в: один, упражнения могут улучшить порог потребности в кальции и способствовать поглощению кальция. Упражнения увеличивают костную массу, а также увеличивают потребность в Ca, что повышает порог потребности в кальции. Напротив, при длительном отсутствии физических нагрузок, например, при постельном режиме или иммобилизации конечностей, потребность в Ca в костной груде низкая, и большое количество Ca выводится с мочой, что снижает плотность костной ткани. Во-вторых, при занятиях на свежем воздухе организм может получать достаточное количество солнечного света, что повышает содержание витамина D и тем самым способствует усвоению Ca. В-третьих, правильные физические упражнения могут улучшить кровоснабжение костной ткани, тем самым способствуя усвоению Ca.
4, мышечный эффект упражнений: усиленная мышечная сила упражнений также повышает уровень костной массы. Морозов считает, что в патогенезе остеопороза мышечная масса (включая мышечную массу и мышечную силу) под регулированием нервной системы является важным фактором, определяющим прочность костей (включая костную массу и структуру костей). Было установлено, что у человека мышечная сила соответствует объему костной ткани в приблизительно постоянной пропорциональной зависимости, и возрастная потеря костной массы у женщин часто сопровождается соответствующим снижением мышечной силы. Поскольку физические упражнения увеличивают размер мышц и мышечную силу, упражнения увеличивают мышечную силу, сохраняя или увеличивая соответствующую костную массу.
Способ применения физических упражнений для профилактики и лечения остеопороза
1. Программа физических упражнений
Хотя высокоинтенсивные и взрывные виды спорта стимулируют кости большой нагрузкой, этот вид спорта, с одной стороны, оказывает неблагоприятное воздействие на систему кровообращения пациента; с другой стороны, при многократном воздействии высокой нагрузки кости подвержены переломам. Поэтому высокоинтенсивные, взрывные упражнения не рекомендуются в профилактике и лечении остеопороза, особенно пожилым людям или пациентам с остеопорозом они должны быть противопоказаны. Американский колледж спортивной медицины рекомендует «программу упражнений для профилактики остеопороза» — силовые тренировки и аэробные упражнения.
Аэробные упражнения: Обычно используемые программы упражнений включают ходьбу, бег трусцой, езду на велосипеде, плавание, подъем по лестнице, пешие прогулки, танцы и различные боксерские упражнения.
Ходьба: является наиболее простым и эффективным видом аэробной тренировки, подходит для пожилых и ослабленных людей. Скорость ходьбы должна быть умеренно быстрой, все тело расслаблено, каждый раз в течение 15-30 минут.
Бег трусцой: интенсивность упражнений выше, чем при ходьбе, бег трусцой требует большей части мышц тела для координации выполнения. При беге трусцой следует обратить внимание на следующее: сначала приземляется пятка, а затем вся стопа на землю, чтобы мышцы ног были расслаблены. Кроме того, коленный сустав должен быть слегка согнут после приземления стопы, чтобы амортизировать часть силы. Осанка тела должна быть правильной, голова поднята, грудь поднята, обе верхние конечности расслаблены и свободно раскачиваются вперед-назад. Бег должен быть согласован с дыханием, например, 2~3 шага на выдохе и 2~3 шага на вдохе. Скорость бега также должна быть освоена, чтобы пульс увеличился до необходимого уровня, а затем поддерживаться 15-30 минут. Дорожка для бега должна быть широкой и ровной, избегайте занятий на слишком твердой спортивной площадке, чтобы избежать спортивных травм.
Силовые упражнения: мышцы живота, мышцы спины, квадрицепс упражнения доступны штанга, гантели, мешки с песком, шкивы, специальные тренажеры мышц, собственный вес тела, такие как на месте прыжки высокого сопротивления тренировки, также могут быть использованы изометрические тренировки.
2.Объем упражнений
После определения программы упражнений, освоение соответствующего объема упражнений является ключом к определению эффективности профилактики упражнений. Под объемом упражнений понимается общий объем мышечной работы, выполняемой за одно упражнение. На его величину влияют три фактора: интенсивность, продолжительность и частота упражнений, и соотношение между ними может уравновешивать друг друга.
Интенсивность упражнений: пожилые люди выступают за низкоэнергетические тренировки, для них подходит 60%-70% от максимальной частоты сердечных сокращений.
Время выполнения упражнений: Для общих аэробных упражнений продолжительность может быть немного меньше, если интенсивность упражнений высокая, и немного больше, если интенсивность упражнений низкая. Как правило, от 30 минут до 1 часа.
При использовании одинакового объема упражнений молодым и физически крепким людям целесообразно использовать программу большей интенсивности и короткой продолжительности; людям среднего возраста, пожилым и ослабленным людям следует выбирать программу меньшей интенсивности и большей продолжительности. Короче говоря, выбор объема упражнений должен варьироваться от человека к человеку и должен решаться в зависимости от реакции пациента и эффекта лечения.
Частота упражнений: то есть количество упражнений в неделю. Если объем упражнений небольшой, то это может быть 1 раз в день или 1 раз в два дня; если объем упражнений большой, то временной интервал должен быть немного больше. Однако следует отметить, что если интервал превышает 3-4 дня, то накопительный эффект от упражнений исчезает, терапевтический эффект будет снижен или неэффективен. Частота упражнений, как правило, определяется на следующий день не чувствует усталости, как степень, 3 ~ 5 дней в неделю тренировки.
3. Меры предосторожности при выполнении упражнений
При выполнении упражнений для профилактики и лечения остеопороза следует обратить внимание на следующие моменты.
① Подчеркните принцип третичной профилактики: для людей с быстрой потерей костной массы необходимо как можно раньше принять соответствующие меры профилактики и лечения. Уделяйте внимание активному лечению заболеваний, связанных с остеопорозом, таких как диабет, ревматоидный артрит и хронический нефрит. Для пожилых пациентов с остеопорозом следует активно проводить лекарственную терапию, направленную на подавление резорбции костной ткани и стимулирование костеобразования.
② Придерживаться принципа индивидуализации: то есть, в соответствии с индивидуальным изменением объема костной ткани, степенью потери, степенью тяжести, ситуацией перелома и различными специфическими запросами людей среднего и пожилого возраста, выбирать программы профилактики и лечения физическими упражнениями и уделять внимание соответствующей координации с различными средствами.
Потеря костной массы и легкий остеопороз без переломов: можно выполнять упражнения на укрепление мышц, такие как упражнения на укрепление мышц сидя и лежа, аэробные упражнения, тренировки с отягощениями (отягощения должны быть расположены близко к телу, избегая сгибания позвоночника) и тренировки на равновесие.
Умеренный и тяжелый остеопороз: упражнения на разгибание спины, упражнения на силу мышц живота, а также упражнения на силу мышц верхних и нижних конечностей, тренировка равновесия и аэробные упражнения должны выполняться под руководством терапевта. Кроме того, 30-40 минут ежедневной ходьбы полезны для стимуляции формирования костной ткани. Интенсивность упражнений необходимо увеличивать, если позволяет физическое состояние.
Люди с остеопорозом в сочетании с переломами позвонков, бедра и запястья: необходимый покой должен выполняться под фиксацией в острой стадии, или занятия на незафиксированной конечности должны выполняться под руководством врача или реабилитолога.
③ Планирование фазы физических упражнений: настаивание на долгосрочных запланированных и регулярных физических упражнениях лучше влияет на задержку потери костной массы.
④ Уделяйте внимание контролю количества физических упражнений: В процессе лечения или профилактики в соответствии с предписаниями по физической нагрузке необходимо постепенно адаптироваться к интенсивности и количеству упражнений, обращать внимание на принцип восстановления после перегрузки, но не форсировать. После упражнений не должно быть чувства усталости, иначе это означает, что интенсивность упражнений чрезмерна.
⑤ Усильте регулярный физический осмотр для выявления любых неблагоприятных изменений и своевременной оценки последствий физических упражнений.
⑥ уделять внимание подготовительным и завершающим мероприятиям: адекватные подготовительные мероприятия могут заставить организм постепенно адаптироваться к большей интенсивности тренировок, чтобы подготовиться и предотвратить возникновение спортивных травм, таких как растяжение мышц. Уделяйте внимание завершению тренировки и расслаблению в конце, это может эффективно предотвратить неблагоприятное воздействие на организм из-за внезапного прекращения тренировки. Например, вызвать гравитационный шок.