Search

Although suboptimal bone health has been reported in children and adolescents with low motor competence (LMC), it is not known whether such deficits are present at the time of peak bone mass. We examined the impact of LMC on bone mineral density (BMD) in 1043 participants (484 females) from the Raine Cohort Study. Participants had motor competence assessed using the McCarron Assessment of Neuromuscular Development at 10, 14, and 17 years, and a whole body dual-energy X-ray absorptiometry scan at 20 years. Bone loading from physical activity was estimated from the International Physical Activity Questionnaire at the age of 17. The association between LMC and BMD was determined using general linear models that controlled for sex, age, body mass index, vitamin D status, and prior bone loading. Results indicated LMC status (present in 29.6% males and 21.9% females) was associated with a 1.8 to 2.6% decrease in BMD at all load-bearing bone sites. Assessment by sex showed that the association was mainly in males. Osteogenic potential of physical activity was associated with increased BMD dependent on sex and LMC status, with males with DCD showing a reduced effect from increasing bone loading. As such, although engagement in osteogenic physical activity is associated with BMD, other factors involved in physical activity e.g. diversity, movement quality, may also contribute to BMD differences based upon LMC status. The finding of lower peak bone mass for individuals with LMC may reflect a higher risk of osteoporosis, especially for males, however, further research is required. peerReviewed

Background: Predictors of bone deterioration after hip fracture have not been well characterized. The aim of this study was to examine the associations of physical function and lean body mass (LBM) with loss of bone density and strength in older people recovering from a hip fracture. Methods: A total of 81 over 60-year-old, community-dwelling men and women operated for a hip fracture participated in this 1-year prospective follow-up study. Distal tibia total volumetric bone mineral density (vBMDTOT, mg/cm³) and compressive strength index (BSI, g²/cm⁴) and mid-tibia cortical vBMD (vBMDCO, mg/cm³) and bending strength index (SSI, mm³) were assessed in both legs by peripheral quantitative computed tomography (pQCT) at baseline (on average 10 weeks after fracture) and at 12 months. At baseline, LBM was measured with a bioimpedance device and physical function with the Short Physical Performance Battery (SPPB) and perceived difficulty in walking outdoors. Robust multivariable linear regression models were used to estimate the associations of physical function and LBM with the change in bone parameters at 12-months. Results: The mean change in distal tibia vBMDTOT and BSI in both legs ranged from − 0.9 to − 2.5%. The change in mid-tibia vBMDCO and SSI ranged from − 0.5 to − 2.1%. A lower SPPB score, difficulty in walking outdoors and lower LBM predicted greater decline in distal tibia vBMDTOT in both legs. A lower SPPB score and difficulty in walking outdoors were also associated with a greater decline in distal tibia BSI in both legs. At the midshaft site, a lower SPPB score and lower LBM were associated with greater decline in SSI on the fractured side. Conclusions: Older hip fracture patients with low physical function and lower LBM may be at risk for greater decline in tibia bone properties during the first post-fracture year. Acknowledgement of the risk factors could assist in developing interventions and care to promote bone health and overall recovery. Trial registration: ISRCTN, ISRCTN53680197. The trial was registered retrospectively but before the recruitment was completed. Registered March 3, 2010.

IntroductionWe aimed to investigate whether the relationship between fat mass and bone mineral content (BMC) is mediated by insulin, leptin, adiponectin, dehydroepiandrosterone sulphate, testosterone and estradiol in children aged 9-11 years.Materials and MethodsWe utilised cross-sectional data from the Physical Activity and Nutrition in Children study (n = 230 to 396; 112 to 203 girls). Fat mass and BMC were assessed with dual-energy X-ray absorptiometry. Endocrine factors were assessed from fasted blood samples. We applied the novel 4-way decomposition method to analyse associations between fat mass, endocrine factors, and BMC.ResultsFat mass was positively associated with BMC in girls (ß = 0.007 to 0.015, 95% confidence interval (CI) 0.005 to 0.020) and boys (ß = 0.009 to 0.015, 95% CI 0.005 to 0.019). The relationship between fat mass and BMC was mediated by free leptin index in girls (ß = -0.025, 95% CI -0.039 to -0.010) and boys (ß = -0.014, 95% CI -0.027 to -0.001). The relationship between fat mass and BMC was partially explained by mediated interaction between fat mass and free leptin index in boys (ß = -0.009, 95% CI -0.013 to -0.004) and by interaction between fat mass and adiponectin in girls (ß = -0.003, 95% CI -0.006 to -0.000).ConclusionAt greater levels of adiponectin and free leptin index, the fat mass and BMC relationship becomes less positive in girls and boys respectively. The positive association between fat mass with BMC was largely not explained by the endocrine factors we assessed.Clinical Trial Registration[https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01803776], identifier NCT01803776.

nonPeerReviewed

Objectives: We investigated the associations of accelerometry-derived osteogenic indices (OIs), moderate-to-vigorous (MVPA), and vigorous intensity physical activity (VPA) with peripheral quantitative computed tomography (pCQT) parameters in 99 adolescents aged 10–13 years. Methods: Bone parameters were assessed at the distal (4%) and shaft (66%) of the tibia using pQCT. Accelerometers were worn on the right hip for 7 consecutive days. OIs were calculated based on acceleration peak histograms either using all of the peaks (OI) or peaks with acceleration ≥5.2 g (HOI). MVPA and VPA were defined using previously published cut-points. Results: HOI was positively associated with total area (Partial correlation= 0.22, 95% CI=0.01 to 0.41), cortical area (CoA) (0.33, 95% CI=0.13 to 0.50), and stress strain index (SSI) (0.29, 95% CI=0.09 to 0.47) of tibial shaft and with total density at the distal tibia (0.23, 95% CI=0.02 to 0.42). OI was positively associated with CoA (0.31, 95% CI=0.11 to 0.49) and SSI (0.26, 95% CI=0.05 to 0.44) of tibial shaft. MVPA was positively associated with CoA (0.28, 95% CI=0.07 to 0.46) of the tibial shaft. Conclusions: OI and HOI were positively associated with pQCT parameters while MVPA and VPA demonstrated less consistent associations with them. peerReviewed

Purpose: Moderate-to-vigorous physical activity (MVPA) positively influences bone mineral content (BMC) in prepubertal children, but it is unknown whether this relationship is partially mediated by free leptin index. The aim of this study was to examine whether the relationship between MVPA and total body less head (TBLH) BMC is mediated or moderated by free leptin index in prepubertal children. Methods: We performed a cross-sectional analysis on 401 children (194 girls) from baseline examinations of the Physical Activity and Nutrition in Childhood Study. We applied the four-way decomposition mediation analysis method to assess whether free leptin index, measured from fasted blood samples, mediated the relationship between accelerometer-measured MVPA and TBLH BMC measured by dual-energy X-ray absorptiometry. Results: MVPA had a positive controlled direct effect on TBLH BMC in girls and boys (β = 0.010 to 0.011, p &lt, 0.05). There was no mediation or interaction between MVPA, free leptin index and TBLH BMC in girls or boys (β = −0.000 to 0.001, p &gt, 0.05). Conclusion: Our study indicates that MVPA positively influences TBLH BMC through pathways not related to free leptin index in predominantly normal-weight prepubertal children, likely primarily through mechanical loading. The relationships between MVPA, free leptin index and TBLH BMC may be influenced by other factors such as pubertal status and adiposity, so it is unknown whether these observations extend to overweight and obese children at different stages of puberty.

Progressive resistance training (PRT) combined with weight-bearing impact exercise are recommended to optimize bone health, but the optimal frequency and dose of training remains uncertain. This study, which is a secondary analysis of an 18-month intervention in men aged 50–79 years, examined the association between exercise frequency and the volume of training with changes in DXA and QCT-derived femoral neck (FN) and lumbar spine (LS) bone outcomes, respectively. Men were allocated to either thrice-weekly PRT plus impact exercise training (n = 87) or a non-exercising (n = 85) group. Average weekly exercise frequency (ExFreq) and training volume per session [PRT volume (weight lifted, kg), number of weight-bearing impacts (jumps completed) and total training volume] over the 18-months were calculated from the participants' exercise cards. Regression analysis showed that average weekly ExFreq and training volume per session were positively associated with the 18-month changes in FN BMD and LS trabecular volumetric BMD. Men completing on average 1 to

Summary A 12-month exercise program reversibly prevented hip bone loss in premenopausal women with early breast cancer. The bone-protective effect was maintained for 2 years after the end of the program but was lost thereafter. Purpose Breast cancer survivors are at an increased risk for osteoporosis and fracture. This 5-year follow-up of a randomized impact exercise intervention trial evaluated the maintenance of training effects on bone among breast cancer patients. Methods Five hundred seventy-three early breast cancer patients aged 35–68 years and treated with adjuvant therapy were allocated into a 12-month exercise program or a control group. Four hundred forty-four patients (77%) were included in the 5-year analysis. The exercise intervention comprised weekly supervised step aerobics, circuit exercises, and home training. Areal bone mineral density (aBMD) was measured by dual-energy X-ray absorptiometry. Physical activity was estimated in metabolic equivalent (MET) hours per week and physical performance assessed by 2-km walking and figure-8 running tests. Results In premenopausal patients, the 12-month exercise program maintained femoral neck (FN) and total hip (TH) aBMD for 3 years, but the protective effect was lost thereafter. The mean FN aBMD change in the exercise and control groups was − 0.2% and − 1.5% 1 year, − 1.1% and − 2.1% 3 years and − 3.3% versus − 2.4% 5 years after the beginning of the intervention, respectively. Lumbar spine (LS) bone loss was not prevented in premenopausal women and no training effects on aBMD were seen in postmenopausal women. The main confounding element of the study was the unexpected rise in physical activity among patients in the control group. The physical performance improved among premenopausal women in the exercise group compared with the controls. Conclusion The 12-month exercise program prevented FN and TH bone loss in premenopausal breast cancer patients for 3 years. The bone-protective effect was reversible and lost thereafter. Electronic supplementary material The online version of this article (10.1007/s00198-020-05611-w) contains supplementary material, which is available to authorized users.

This study aimed to investigate the associations of competitive sport participation in adolescence and age at menarche (AAM) with body composition, femoral neck bone mineral density (BMD), physical performance, and physical activity (PA) in middle-aged women. 1098 women aged 47&ndash, 55 years formed the sample of this retrospective study. Participants self-reported their PA level at age 13&ndash, 16 years and AAM. The protocol also included dual-energy X-ray absorptiometry, physical performance tests, and accelerometer-measured PA. Participants were divided into three groups according to their PA level at the age of 13&ndash, 16 (no exercise, regular PA, and competitive sport) and according to their AAM (&le, 12, 13, and &ge, 14 years). After adjusting for potential confounding factors, participation in competitive sport at age 13&ndash, 16 was associated with higher midlife lean mass and BMD, and better physical performance compared to groups with no exercise or regular PA. Individuals with AAM &ge, 14 years had lower midlife BMI and fat mass than participants in the other AAM groups and pre- and perimenopausal women with AAM &ge, 14 years had lower BMD than those with AAM &le, 12. The findings indicate that participation in competitive sport in adolescence is associated with healthier body composition, higher BMD, and better physical performance in midlife, but BMD might be impaired if menarche occurs late.

OBJECTIVE: This systematic review will assess the association between developmental coordination disorder and low motor competence, and impairments in bone health across the lifespan. INTRODUCTION: Individuals with developmental coordination disorder tend to have a pattern of physical activity associated with bone health impairments. Preliminary studies have found impairments in bone health measures, including fractures, throughout the lifespan with potential public health ramifications. As studies in this area are of small samples across wide age ranges no comprehensive picture of bone health in this group has been formed, hindering action. A systematic review is needed to determine the potential risk of bone impairment in this population. INCLUSION CRITERIA: Studies that assess the relationship between developmental coordination disorder/low motor competence and bone health, regardless of measures used, will be included in the review. There will be no exclusions based on region, study design, or participant demographic characteristics. METHODS: Published studies and gray literature will be searched, with no limits on publication date or language. Assessment of studies for inclusion, as well as data extraction, will be performed by two reviewers, with data cross checked for accuracy. Studies will be appraised using the appropriate JBI tool for the study design. Data to be extracted include unadjusted results and effect sizes for bone health measures. A narrative synthesis will be performed and if there is a sufficient number of studies, a meta-analysis using the same outcome measures will be performed on odds ratios of abnormal bone phenotype and fracture in this population. SYSTEMATIC REVIEW REGISTRATION NUMBER: PROSPERO CRD42020167301.

Understanding how bones are innately designed, robustly developed and delicately maintained through intricate anatomical features and physiological processes across the lifespan is vital to inform our assessment of normal bone health, and essential to aid our interpretation of adverse clinical outcomes affecting bone through primary or secondary causes. Accordingly this review serves to introduce new researchers and clinicians engaging with bone and mineral metabolism, and provide a contemporary update for established researchers or clinicians. Specifically, we describe the mechanical and non-mechanical functions of the skeleton; its multidimensional and hierarchical anatomy (macroscopic, microscopic, organic, inorganic, woven and lamellar features); its cellular and hormonal physiology (deterministic and homeostatic processes that govern and regulate bone); and processes of mechanotransduction, modelling, remodelling and degradation that underpin bone adaptation or maladaptation. In addition, we also explore commonly used methods for measuring bone metabolic activity or material features (imaging or biochemical markers) together with their limitations. peerReviewed

Objectives: Developmental coordination disorder (DCD) compromises bone health purportedly due to lower levels of physical activity. The potential of an exercise intervention to improve bone health parameters in adolescents with DCD has not previously been studied. This study thus aimed to determine the impact of a multimodal exercise intervention on bone health in this population at-risk of secondary osteoporosis. Methods: Twenty-eight adolescents (17 male, 11 female) aged between 12-17 years (Mage=14.1) with DCD participated in a twice weekly, 13-week generalised multimodal exercise intervention. Peripheral quantitative computed tomography scans of the tibia (4% and 66%) were performed over a six month period. Generalised estimating equations were used to examine the impact of fitness measures on bone parameters over time. Results: An overall improvement trend was observed for bone health, with significant increases at the 66% tibial site for bone mass (4.12% increase, dcohen=0.23, p=0.010) and cortical area (5.42% increase, η2 =12.09, p=0.014). Lower body fitness measures were significantly associated with improvements in bone health parameters, tempered by the degree of motor impairment. Conclusion: A multimodal exercise intervention may be effective in improving bone health of adolescents with DCD. Given the impact of motor impairments, gains may be greater over an extended period of study. peerReviewed

This study investigated the impact of Nordic walking on bone properties in postmenopausal women with pre-diabetes and non-alcohol fatty liver disease (NAFLD). A total of 63 eligible women randomly participated in the Nordic walking training (AEx, n = 33), or maintained their daily lifestyle (Con, n = 30) during intervention. Bone mineral content (BMC) and density (BMD) of whole body (WB), total femur (TF), femoral neck (FN), and lumbar spine (L2-4) were assessed by dual-energy X-ray absorptiometry. Serum osteocalcin, pentosidine, receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL) levels were analyzed by ELISA assay. After an 8.6-month intervention, the AEx group maintained their BMCTF, BMDTF, BMCL2−4, and BMDL2−4, and increased their BMCFN (p = 0.016), while the Con group decreased their BMCTF (p = 0.008), BMDTF (p = 0.001), and BMDL2−4 (p = 0.002). However, no significant group × time interaction was observed, except for BMDL2−4 (p = 0.013). Decreased pentosidine was correlated with increased BMCWB(r = −0.352, p = 0.019). The intervention has no significant effect on osteocalcin and RANKL. Changing of bone mass was associated with changing of pentosidine, but not with osteocalcin and RANKL. Our results suggest that Nordic walking is effective in preventing bone loss among postmenopausal women with pre-diabetes and NAFLD.

Background Dynamic high-intensity physical activity is thought to be beneficial for older adults’ bone health. Traditional volume-based processing of accelerometer-measured physical activity data, quantified on a minute-per-minute basis, may average out sporadic high impact activity, whereas accelerometer data processing approaches based on identifying impacts can capture also these potentially beneficial short activity bursts. We investigated the associations between habitual physical activity and proximal femur bone traits among sedentary older adults utilizing three different numerical treatments of accelerometer-data to examine, if impact-based processing approaches are more suitable to assess bone loading than volume-based processing of physical activity data among older adults. Methods This cross-sectional study utilized the baseline data from the PASSWORD-study (n=284, mean ± SD age 74 ± 4 years, 57 % women). Total femur bone mineral content (BMC) and bone mineral density (BMD), femoral neck BMC, BMD, section modulus and minimal width (MNW) were measured with dual energy x-ray absorptiometry. Physical activity was measured for seven consecutive days with a tri-axial accelerometer. Raw acceleration data was processed in three different ways and quantified as i) mean daily minutes in sedentary, light and moderate-to-vigorous-intensity activity, ii) mean daily number of acceleration peaks divided into low (1.5 g to 2.0 g), medium (2.0 g to 2.5 g) and high (> 2.5 g) impacts, and iii) mean daily osteogenic index, which is a summary score calculated from log-transformed number of impact peaks in 32 intensity bands (≥ 1.3 g). Associations between physical activity measures and each bone trait were estimated with multiple linear regression adjusted with covariates (age, sex, weight, height, smoking, physical function, medication). Results Participants recorded on average 10 h sedentary, 2.5 hrs light and 32 min moderate-to-vigorous activity, and 3937 low, 494 medium and 157 high impacts per day. Mean osteogenic index score was 173. Light physical activity was positively associated with all bone traits (beta = 0.147 to 0.182, p

Androgen deprivation therapy (ADT) improves survival in men with advanced prostate cancer (PCa), but has been associated with compromised skeletal health and increased fracture risk. However, limited previous research has investigated determinants of bone strength beyond DXA-derived areal bone mineral density (aBMD) in this population group. The aim of this cross-sectional study was to investigate the effects of ADT in men with PCa on BMD, bone structure, estimates of whole bone strength and cortical bone distribution. A total of 70 ADT-treated men, 52 PCa controls and 70 healthy controls had DXA lumbar spine and proximal femur aBMD and pQCT distal (4%) and proximal (66%) tibia and radius cortical and trabecular volumetric BMD (vBMD), bone structure, strength and cortical bone distribution assessed. Analyses included BMI and/or tibia/radius length as covariates. On average, ADT-treated men had a higher BMI than PCa (P

We aimed to (a) report energy availability (EA), metabolic/reproductive function, bone mineral density, and injury/illness rates in national/world-class female and male distance athletes and (b) investigate the robustness of various diagnostic criteria from the Female Athlete Triad (Triad), Low Energy Availability in Females Questionnaire, and relative energy deficiency in sport (RED-S) tools to identify risks associated with low EA. Athletes were distinguished according to benchmarks of reproductive function (amenorrheic [n = 13] vs. eumenorrheic [n = 22], low [lowest quartile of reference range; n = 10] versus normal testosterone [n = 14]), and EA calculated from 7-day food and training diaries (< or >30 kcal·kg−1 fat-free mass·day−1). Sex hormones (p p p p p p

Objective: To examine whether different exercise loading is associated with lumbar vertebral texture as assessed with Trabecular Bone Score (TBS). Methods: Data from 88 Finnish female athletes and 19 habitually active women (reference group) were analyzed. Participants’mean age was 24.3 years(range 17-40 years).Athletes were divided into five specific exercise loading groups according to sport-specific training history: high-impact (triple jumpers and high jumpers), odd-impact (soccer players and squash players), high-magnitude (power lifters), repetitive impact (endurance runners), and repetitive non-impact (swimmers). TBS-values were determined from lumbar vertebral L1-L4 DXA images. Body weight and height, fat-%, lean mass, isometric maximal leg press force, dynamic peak jumping force and lumbar BMD were also measured. Results: Endurance runners’mean TBS value differed significantly from all other groups being about 6% lower than in the reference group. After controlling for body height, isometric leg press force and fat-%, the variables found consistently explaining TBS, the observed between-group difference remained significant (B=-0.072, p=0.020). After controlling for BMD, the difference persisted (B=-0.065, p=0.016). There were no other significant adjusted between-group differences. Conclusion: Exercise loading history comprising several repeated moderate impactsis associated with somewhat lower TBS, which may indicate specific lumbar microarchitecture in endurance runners. peerReviewed

This randomized, controlled, high-intensity strength and sprint training trial in middle-aged and older male sprint athletes showed significant improvements in mid-tibial structure and strength. The study reveals the adaptability of aging bone, suggesting that through a novel, intensive training stimulus it is possible to strengthen bones during aging. High-load, high-speed and impact-type exercise may be an efficient way of improving bone strength even in old age. We evaluated the effects of combined strength and sprint training on indices of bone health in competitive masters athletes, who serve as a group of older people who are likely to be able to participate in vigorous exercise of this kind. Seventy-two men (age 40–85) were randomized into an experimental (EX, n = 40) and a control (CTRL, n = 32) group. EX participated in a 20-week program combining heavy and explosive strength exercises with sprint training. CTRL maintained their usual, run-based sprint training schedules. Bone structural, strength and densitometric parameters were assessed by peripheral QCT at the distal tibia and tibial midshaft. The intervention had no effects on distal tibia bone traits. At the mid-tibia, the mean difference in the change in cortical thickness (ThCO) in EX compared to CTRL was 2.0% (p = 0.007). The changes in structure and strength were more pronounced in the most compliant athletes (training adherence >75%). Compared to CTRL, total and cortical cross-sectional area, ThCO, and the area and density-weighted moments of inertia for the direction of the smallest flexural rigidity (I minA , I minD ) increased in EX by 1.6–3.2% (p = 0.023–0.006). Polar mass distribution analysis revealed increased BMC at the anteromedial site, whereas vBMD decreased (p = 0.035–0.043). Intensive strength and sprint training improves mid-tibia structure and strength in middle-aged and older male sprint athletes, suggesting that in the presence of high-intensity loading exercise, the adaptability of the bone structure is maintained during aging.

The purpose of this study was to investigate the effects of high-impact exercise on bone mineral mass and strength, and on knee cartilage composition in postmenopausal women with mild knee osteoarthritis (OA). In addition, the association between knee OA and femoral neck bone structural characteristics in women with mild knee radiographic OA and those without radiographic knee OA was studied. Also, the reproducibility of measuring human knee joint cartilage by the delayed gadolinium-enhanced MRI (dGEMRIC) technique was determined in healthy asymptomatic subjects. Data from a 12-month randomized controlled trial (RCT) was used to assess the effects of exercise on bones and cartilages. The training intervention comprised 80 postmenopausal women with mild knee OA. The primary outcomes were bone mineral mass and strength, and the biochemical composition of knee cartilage as assessed by quantitative MRI measures: dGEMRIC and T2 relaxation time. Physical performance-related risk factors of falling were also evaluated. Data assembled from an additional sample of postmenopausal women with no knee symptoms (n = 12) and from the baseline measures of the postmenopausal women with mild knee OA were used in the cross-sectional association study. Prior to RCT, a test-retest study was conducted in healthy subjects (n = 10) to assess the reproducibility of dGEMRIC. The dGEMRIC technique showed good day-to-day reproducibility for the different knee cartilage regions. In the association study, femoral neck bone characteristics were significantly higher with higher grades in radiographic knee OA, indicating an inverse relationship between OA and osteoporosis (OP). The exercise program increased femoral neck bone mineral mass and strength. Exercise also had positive effects on physical performance-related risk factors for falls and exercise participation was well endured. However, the exercise had no effect on knee cartilage composition. To conclude, progressively implemented high-impact training is a safe and feasible exercise modality in the prevention of OP and physical performance–related risk factors for falls in postmenopausal women with mild knee OA.

Osteoarthritis (OA) is the commonest joint disease in the world, and it has a major socioeconomic impact. OA causes progressive degenerative changes in the composition and structure of articular cartilage and subchondral bone. Clinical diagnosis of OA is based on physical examination and qualitative evaluation of changes on plain radiographs. Current clinical imaging methods are subjective or insensitive to early OA changes. Therefore, new methods are needed so as to quantify composition of the cartilage and characteristics of the subchondral bone. The aim of this thesis was to evaluate the potential of clinically applicable X-ray-based methods for the assessment of the cartilage proteoglycan content as well as the structure and density of subchondral bone in a knee joint. Subchondral bone density and structure (local binary patterns, Laplacian, and fractal-based algorithms) analysis methods for two-dimensional (2-D) plain radiographs were validated against three-dimensional (3-D) bone microarchitecture obtained from micro-computed tomography ex vivo and applied to plain radiographs in vivo. Furthermore, a method developed for the evaluation of articular cartilage proteoglycan content from computed tomography (CT) was validated against a delayed gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging of cartilage (dGEMRIC), which is widely used as a proteoglycan sensitive method, in subjects referred for an arthroscopy of the knee joint. Subchondral bone density and structure evaluated from 2-D radiographs were significantly related to the bone volume fraction and true 3-D microarchitecture of bone, respectively. In addition, bone density- and structure-related parameters from radiographs were significantly different among subjects with different stages of OA. Cartilage proteoglycan content evaluated from CT was significantly related to dGEMRIC method. Furthermore, dGEMRIC was associated with bone structure from a 2-D radiograph. In conclusion, analysis of bone structure and density is feasible from clinically available 2-D radiographs. A novel CT method sensitive to proteoglycan content should be considered when a 3-D view of cartilage quality is needed. Tiivistelmä Nivelrikko on maailman yleisin nivelsairaus. Se aiheuttaa merkittävää kärsimystä potilaille, ja sillä on suuri taloudellinen vaikutus yhteiskuntaan. Nivelrikko aiheuttaa palautumattomia muutoksia nivelrustokudoksen ja rustonalaisen luun koostumukseen ja rakenteeseen. Nivelrikon diagnoosi perustuu kliiniseen tutkimukseen ja röntgenkuvien silmämääräiseen arviointiin. Nykyiset nivelrikon kliiniset kuvantamismenetelmät ovat subjektiivisia eivätkä riittävän tarkkoja nivelrikon varhaisten muutosten osoittamiseen, minkä vuoksi rustokudoksen koostumuksen ja rustonalaisen luun muutosten arviointiin tarvitaan uusia menetelmiä. Tämän väitöskirjantyön tarkoituksena oli tutkia uusien röntgensäteilyyn perustuvien menetelmien soveltuvuutta polvinivelen rustokudoksen proteoglykaanipitoisuuden sekä luun tiheyden ja rakenteen arviointiin. Rustonalaisen luun tiheyttä ja rakennetta arvioitiin digitaalisesta röntgenkuvasta tietokonepohjaisilla menetelmillä ja tuloksia verrattiin mikrotietokonetomografiassa nähtävään luun kolmiulotteiseen rakenteeseen. Röntgenkuvasta laskettavia muuttujia verrattiin myös eriasteisesta nivelrikosta kärsivien henkilöiden välillä. Rustokudoksen proteoglykaanipitoisuutta epäsuorasti mittaavaa tietokonetomografiamenetelmää verrattiin vastaavaan magneettikuvausmenetelmään henkilöillä, jotka olivat menossa polven niveltähystykseen. Röntgenkuvasta laskettu rustonalaisen luun tiheys ja rakenne olivat tilastollisesti selkeästi yhteydessä luun tilavuusmäärään ja mikrorakenteeseen, ja ne erosivat eriasteisesta nivelrikosta kärsivien henkilöiden välillä. Proteoglykaanipitoisuutta arvioivien tietokonetomografia- ja magneettikuvausmenetelmien välillä oli tilastollisesti merkitsevä korrelaatio. Ruston proteoglykaanipitoisuutta arvioivan magneettikuvausmenetelmän ja röntgenkuvasta laskettavan luun rakenteen välillä oli myös tilastollinen yhteys. Loppupäätelmänä voidaan todeta, että luun tiheyttä ja rakennetta on mahdollista arvioida kliinisesti saatavilla olevista röntgenkuvista. Tietokonetomografiamenetelmän käyttöä tulee harkita tutkimuksissa silloin, kun rustokudoksen tilasta halutaan kolmiulotteista tietoa.

Sara Suikkanen (2014). Lannerangan ja reisiluunkaulan luun mineraalimassa lievässä polvinivelrikossa postmenopausaalisilla naisilla. Terveystieteiden laitos, Jyväskylän yliopisto, Fysioterapian pro gradu –tutkielma, 37 sivua. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää onko lievän polven nivelrikon radiologisten luokitusten (Kellgren- Lawrence, KL luokkien 1-2) välillä eroa reisiluun kaulan ja lannerangan tiheydessä (BMD g/cm2) ja mineraalimäärässä (BMC, g) postmenopausaalisilla naisilla. Tutkimusaineisto kerättiin kahdesta Jyväskylän yliopiston terveystieteiden laitoksen polvinivelrikkotutkimuksesta (LuRu ja AquaRehab). Tutkimukseen osallistui yhteensä 165 postmenopausaalista naista (ikä 50 - 68 v.), joilla oli todettu lievä polvinivelrikko (KL 1 tai 2). Polvinivelrikon aste määriteltiin molemminpuolisista röntgenkuvista, BMD ja BMC mitattiin kaksienergisellä röntgen absorbtio skannerilla (DXA) lannerangasta (L2-L4) sekä molemmista reisiluunkauloista. Affektoituneen puolen reisiluunkaula määräytyi Kellgren-Lawrencen luokituksen mukaisesti, enemmän vaurioitunut puoli määriteltiin affektoituneeksi. BMD:n ja BMC:n vertailu KL-luokkien välillä tehtiin kovarianssianalyysillä. Kovariaatteina käytettiin ikää, pituutta ja painoa. Tilastollisen merkitsevyyden rajana pidettiin p=.05. Polvinivelrikkoluokat KL1(n=72, keskimääräinen ikä 62 vuotta (SD 4.45), pituus 161.6cm(4.9), paino 67.9kg (9.4)) ja KL2 (n=93, keskimääräinen ikä 61 vuotta(4.2), pituus 162.6cm(5.8), paino 73.1 kg (11.2)) erosivat taustatietojen osalta alkutilanteessa toisistaan ainoastaan painon ja BMI:n suhteen. BMD oli KL2 luokassa hieman suurempi lannerangassa (5,8 %), affektoitumattoman jalan reisiluun kaulassa (5,3 %) sekä affektoituneen jalan reisiluun kaulassa (5,0 %) mitä KL1 luokassa. Erot eivät kuitenkaan olleet tilastollisesti merkitseviä. BMC oli KL2 luokassa 21,7 % suurempi lannerangassa (p=.045) sekä 7,2 % suurempi affektoitumattomassa reisiluunkaulassa (p=.049). Myös affektoituneen jalan reisiluun kaulassa KL2 ryhmän BMC oli hieman suurempi (6,5 %) kuin KL1 ryhmällä, mutta ero ei ollut tilastollisesti merkitsevä. Tämän tutkimuksen mukaan postmenopausaalisilla naisilla joiden nivelrikkoluokitus on KL2, näyttäisi olevan suurempi lannerangan ja affektoitumattoman jalan reisiluunkaulan BMC kuin KL1 luokassa. Tulokset viittaavat siihen, että luunmineraalimassan ja polvinivelrikon välillä näyttäisi olevan positiivinen yhteys. Sara Suikkanen (2014) . Bone mineral density and content in lumbar spine and femoral neck in postmenopausal women with mild knee osteoarthritis. Department of Health Sciences, University of Jyväskylä, Physiotherapy Master’s Thesis, 37 pages. The purpose of this study was to investigate differences between knee osteoarthritis Kellgren –Lawrence grade 1 and 2 in bone mineral density or bone mineral content in postmenopausal women. Data was collected from two studies (LuRu and AquaRehab) conducted in department of health sciences at University of Jyväskylä in 2008-2013. Study included 165 postmenopausal women (age 50-68) who had mild knee osteoarhtris (KL score 1 or 2). Kellgren – Lawrence score was evaluated from bilateral x-rays on both knees, bone mineral content and density of the lumbar spine and both of the femur necks were measured with dual x-ray absorptiometry (DXA). Covariance analyze was used as a statistical method. Weight, height and age were used as a covariant. Knee osteoarthritis KL grades 1 (n=72, mean age 62 years (SD 4.45), height 161.6cm (4.9), weight 67.9kg (9.4)) and KL2 (n=93,mean age 61 years (4.2), height 162.6cm(5.8), weight 73.1 kg (11.2)) were significantly different at the baseline only in weight (p=.002) and BMI (p=.004). The women with KL grade 2 had higher BMD in lumbar spine (5.8 %), non-affected femur neck (5.3 %) and affected femur neck (5.0%) but the difference wasn’t significant. Women with KL grade 2 had significantly higher BMC in lumbar spine (21.7 %, p=0.045) and in non affected femur neck (7.2 %, p=.045) than women with KL grade 1. Difference in affected femur neck BMC (6.5%) wasn’t significant. Postmenopausal women with knee osteoarthritis with Kellgren-Lawrence score 2 seem to have higher BMC in lumbar spine and non-affected femur neck compared to women with Kellgren-Lawrence score 1. Results show that there might be association between osteoarthritis of the knee and bone mineral content.

Osteoporotic hip fractures are associated with high mortality and morbidity rates as well as significant costs. Low-frequency (LF) axial transmission ultrasound is a promising modality for assessing mineral density and geometrical properties. Thus, it may yield additional information on the risk of osteoporotic fractures. This study aimed to evaluate the ability of LF ultrasound to assess osteoporotic status and the risk of fracture in postmenopausal women. Also, lifestyle-related risk factors of hip fractures and the additional discrimination value of combining lifestyle-related risk factors and LF ultrasound velocity were assessed. Two study populations were used. The first consisted of 1,222 older women. Lifestyle-related risk factors and mobility were assessed at baseline. The women were followed for 13 years and the fractures that occurred were recorded. A subgroup of the women was later measured with LF ultrasound and dual-energy x-ray absorptiometry (DXA). The other study population included 95 postmenopausal women whose fracture history was gathered and bone status assessed with LF ultrasound, DXA and peripheral quantitative computed tomography (pQCT). Low body mass and impaired mobility predicted hip fractures. In addition, the risk of cervical hip fracture was increased by low physical activity and decreased by moderate coffee consumption and hypertension. Smoking and old age increased the risk of trochanteric hip fracture. The LF ultrasound velocity reflected to some degree the geometry and bone mineral density of the proximal femur. Decreased low-frequency ultrasound velocity was a significant risk factor of hip fracture even when combined with lifestyle-related risk factors. The LF ultrasound method showed similar fracture discrimination ability compared to DXA and pQCT, especially on the radius. In conclusion, the LF ultrasound method showed promising results in bone characterization and fracture discrimination. Further prospective studies with larger population are needed to confirm the combined effect of clinical risk factors and LF ultrasound. Tiivistelmä Osteoporoottisiin lonkkamurtumiin liittyy korkean sairastavuuden ja kuolleisuuden lisäksi huomattavat taloudelliset kustannukset. Tässä työssä tutkittiin matalataajuisen ultraäänitekniikan soveltuvuutta osteoporoosin ja murtumariskin arviointiin. Matalataajuista luun pituusakselin suuntaista ultraäänitekniikkaa voidaan käyttää luun mineraalitiheyden ja rakenteen tutkimiseen. Lisäksi tutkittiin elintapoihin liittyviä lonkkamurtuman riskitekijöitä sekä näiden yhdistämistä ultraäänimittaustulosten kanssa riskimalliin. Tutkimuksessa käytettiin kahta tutkimuspopulaatiota. Ensimmäisen muodosti 1222 ikääntynyttä naista, joiden elintavat ja liikuntakyky kartoitettiin tutkimuksen alussa. Kolmentoista vuoden seuranta-ajan aikana tapahtuneet murtumat kerättiin potilasarkistoista. Osa naisista osallistui matalataajuisella aksiaalisuuntaisella ultraäänellä tehtyyn mittaukseen ja kaksienergiseen röntgentutkimukseen (DXA). Toinen tutkimuspopulaatio koostui 95 postmenopausaalisesta naisesta. Naisten murtumahistoria kerättiin ja heille tehtiin matalataajuinen ultraäänimittaus sekä DXA- ja perifeerinen tietokonetomografiatutkimus (pQCT). Alhainen painoindeksi ja heikentynyt liikuntakyky lisäsivät lonkkamurtuman riskiä. Vähäinen fyysinen aktiivisuus lisäsi ja kohtalainen kahvinjuonti ja verenpainetauti alensivat reisiluun kaulan murtumariskiä. Tupakointi ja korkea ikä kasvattivat sarvennoisen alueen lonkkamurtuman riskiä. Matalataajuisen ultraäänen nopeus oli yhteydessä reisiluun yläosan geometriaan ja mineraalitiheyteen. Alhainen ultraäänen nopeus oli merkittävä lonkkamurtuman riskitekijä sekä yksin että yhdistettynä elintapamuuttujiin. Lisäksi ultraäänimenetelmä saavutti röntgenmenetelmiin (DXA ja pQCT) verrattavan erottelukyvyn murtumapotilaiden ja kontrollihenkilöiden välillä. Tutkittu ultraäänimenetelmä osoittautui lupaavaksi työkaluksi luun karakterisoinnissa ja murtumariskin arvioinnissa. Laajempia seurantatutkimuksia tulosten vahvistamiseksi tarvitaan erityisesti elintapoihin liittyvien riskitekijöiden ja ultraäänen yhdistämisen osalta.

Johdanto. Kestävyys- ja voimaharjoittelulla saadaan aikaan muutoksia kehonkoostumuksessa niin miehillä kuin naisillakin. Kestävyysharjoittelun aikaansaamat muutokset kohdistuvat suurimmaksi osaksi rasvakudokseen ja voimaharjoittelun vastaavasti lihaskudokseen. Yhdistetyllä harjoittelulla on saatu aikaan muutoksia sekä rasva- että lihaskudoksen osuuksissa kehonkoostumuksessa. Luuntiheyteen vaikuttavat monet tekijät, kuten liikunta, ravinto, ikä ja sukupuoli. Luuntiheyden ja elimistön pH:n välillä on havaittu yhteys; happamampi elimistön pH laskee luuntiheyttä ja vastaavasti emäksisemmällä pH:lla on havaittu olevan positiivisia vaikutuksia luuntiheyteen. Edelleen on havaittu, että ruokavaliomuutoksilla pystytään vaikuttamaan elimistön happamuuteen. Tutkimuksen tarkoitus. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kehonkoostumuksen muutoksia happamuutta tai emäksisyyttä tuottavan ruokavalion ja 12 viikon yhdistetyn kestävyys- ja voimaharjoittelun seurauksena miehillä ja naisilla. Lisäksi haluttiin selvittää harjoittelun vaikutuksia luuntiheyteen miehillä ja naisilla sekä tarkastella vaikuttaako elimistön pH luuntiheyteen. Menetelmät. Tutkimukseen osallistui yhteensä 49 kuntoliikuntaa harrastavaa naista ja miestä, jotka jaettiin kahteen ruokavalioryhmään (emäs / hapan). Emäs-ryhmän ruokavalio oli arvioitu PRAL (potential renal acid load = potentiaalinen munuaisten happokuorma) -menetelmän avulla elimistön emäksisyyttä lisääväksi (normaali määrä proteiinia ja runsaasti kasviksia ja hedelmiä), kun taas hapan-ryhmä noudatti lähes normaalia ruokavaliota, jossa kuitenkin muun muassa kasvisten ja hedelmien saantia oli rajoitettu. 12 viikon tutkimusjakson ajan koehenkilöt myös suorittivat yhdistettyä kestävyys- ja voimaharjoittelua kaikille yhtenäisen ohjelman mukaisesti kaksi kertaa viikossa yhteensä 90 - 120 minuuttia yhdellä harjoituskerralla. Kestävyysosio suoritettiin aina ensin ja 10 minuutin palautuksen jälkeen toteutettiin voimaosio. Tutkimuksen aikana tehtiin alku- sekä loppumittaukset, joihin kuului antropometriset mittaukset (paino, pituus, BMI=body mass index=kehon painoindeksi), kehonkoostumusmittaukset DEXA -laitteella, lihaspaksuuden mittaus ultraäänellä sekä voima- ja kestävyystestit. Lisäksi koehenkilöiltä otettiin laskimoverinäytteet ja kerättiin virtsaa pH:n analysointia varten ja kerättiin kolmessa eri aikapisteessä kolmen päivän ruokapäiväkirjat. Tulokset. Emäs- ja hapan-ryhmän miesten kasvisten ja hedelmien saannissa oli tilastollisesti merkitsevä ero tutkimusjakson puolivälissä (898 ± 302 g vs. 247 ± 243 g, p < 0,001) ja sen lopussa (803 ± 380 g vs. 226 ± 96 g, p < 0,01). Naisilla samansuuntainen ryhmien välinen pieni ero havaittiin jo ennen tutkimusjaksoa (396 ± 203 g vs. 249 ± 75 g, p < 0,05), mutta suuri ero tutkimusjakson puolivälissä (927 ± 307 g vs. 209 ± 159 g, p < 0,001) ja sen lopussa (1066 ± 634 g vs. 264 ± 273 g, p < 0,001). Miesten emäs-ryhmällä kehonpainoon suhteutettu rasvojen (0,8 ± 0,3 g/kg vs. 1,2 ± 0,4 g/kg, p < 0,05) ja proteiinien (1,0 ± 0,3 g/kg vs. 1,4 ± 0,5 g/kg, p < 0,05) saanti oli tutkimusjakson puolivälissä pienempää kuin hapan-ryhmän miehillä. pH. Veren pH:ssa ei havaittu muutoksia tutkimusjakson aikana, mutta virtsan pH oli emäs-ryhmän naisilla 15,9 % hapan-ryhmän naisia korkeampi tutkimusjakson puolivälissä (6,42 ± 0,82 vs. 5,54 ± 0,80, p = 0,009) ja 14,2 % tutkimusjakson lopussa (6,35 ± 0,98 vs. 5,56 ± 0,72, p = 0,02). Kehonkoostumus. Koehenkilöiden kehonpainoissa ei tapahtunut merkitseviä muutoksia harjoittelujakson aikana. Miesten emäs-ryhmän rasvaprosentti kuitenkin laski lähes merkitsevästi harjoittelujakson aikana (p=0,054, 23,9 ± 7,4 %, 22,0 ± 8,0 %). Kun ravintoryhmät yhdistettiin sukupuolen mukaan, miesten rasvaprosentin lasku oli merkitsevä (p=0,043, 24,7 ± 6,9 %, 23,1 ± 6,7 %). Myös rasvamassan muutoksessa miesten emäs-ryhmä oli ainut, jolla rasvamassa laski lähes merkitsevästi (p=0,056, 20,9 ± 8,2 kg, 18,9 ± 8,5 kg). Ryhmien yhdistämisen jälkeen miesten rasvamassan lasku oli merkitsevä (p=0,038, 20,3 ±, 7,6 kg, 19,1 ± 7,3 kg ). Naisten hapan-ryhmän rasvattoman massan osuus kasvoi merkitsevästi (p= 0,037, 40,9 ± 4,8 vs. 41,7 ± 4,9 kg), muissa ryhmissä ei tapahtunut merkitseviä muutoksia. Ryhmien yhdistämisen jälkeen vain naisten muutos oli merkitsevä (p=0,033, 41,1 ± 4,0 kg vs. 41,6 ± 3,7 kg). Ultraääni ja luuntiheys. Ultraäänimittauksessa mitattiin rectus femoris -lihaksen (suoran reisilihaksen) ja vastus lateralis -lihaksen (ulomman reisilihaksen) paksuudet. Rectus femoriksen paksuudessa ei havaittu merkitsevää muutosta missään ryhmässä. Vastus lateraliksen paksuus kasvoi merkitsevästi naisten hapan-ryhmällä (p=0,003,17,6 ± 2,4 cm vs. 19,7 ± 3,3 cm), naisten emäs-ryhmällä (p=0,012, 19,8 ± 2,8 cm vs. 20,9 ± 3,4 cm) sekä miesten hapan-ryhmällä lähes merkitse-västi (p=0,059, 28,0 ± 3,9 cm, vs. 29,2 ± 5,4 cm). Luun mineraalitiheydessä eikä luun kokonaismassassa havaittu merkitseviä muutoksia missään ryhmässä harjoittelun ja ruokavalion seurauksena. Pohdinta ja johtopäätökset. Tämän tutkimuksen perusteella kasvis- ja hedelmäpainotteinen (noin 800 - 1000 g kasviksia ja hedelmiä vuorokaudessa) ja normaalin määrän proteiinia sisältävä emäs -ruokavalio ei vaikuta veren pH:hon, mutta nostaa virtsan pH:ta naisilla 12 viikon tutkimusjakson aikana. Nämä tulokset vahvistavat näkemystä siitä, että veren perushappo-emästasapainoa on vaikea muuttaa, mutta virtsan pH:hon sen sijaan voidaan tunnetusti vaikuttaa. Edelleen miehillä yhdistetyn kestävyys- ja voimaharjoittelun aiheuttamat muutokset näyttävät kohdistuvan enemmän rasvakudokseen laskuna, kun taas naisilla muutoksia tapahtui enemmän rasvattomassa kudoksessa, mikä nousi. Luun mineraalitiheyteen harjoittelulla ei ollut vaikutusta. Luun mineraalitiheyden ja pH-muutosten välillä ei havaittu yhteyksiä.

It is known that exercise strengthens bone and can prevent bone loss. However, the optimal amount and intensity of exercise beneficial to bones is not known, because there have been no long-term methods to evaluate the osteogenic features of exercise. The aim of the study was to reveal the determinants of physical activity or exercise beneficial for the bone, using novel accelerometer-based measurement of bone loading. Additionally, the study tested the applicability of a previously developed bone exercise regimen in Japanese women, using the same measurement technology. Acceleration data obtained in two exercise trials were analyzed. The subjects were healthy women aged 25–50 years who participated in 12-month high-impact exercise trials either in Finland or in Japan. The individual daily bone loading was assessed with a waist-worn accelerometer-based bone exercise recorder. Vertical acceleration peaks caused by impacts on the ground were recorded. Different key characteristics of the acceleration peaks were analyzed. A Daily Impact Score was developed to describe individual daily osteogenic loading. Bone mineral density was measured with dual x-ray absorptiometry at the proximal femur and lumbar spine, and cross-sectional geometry of mid-femur was assessed with spiral computed tomography. Calcaneus was assessed with quantitative ultrasound. Bone changes were analyzed with respect to the acceleration data. The results showed that the number of impacts during the first six months of exercise was associated with the 12-month bone changes at the hip and mid-femur. The slope, area and energy of the acceleration signal were significant determinants of bone density changes. The threshold of acceleration slope for improving bone mineral density at the hip was 100 g/s, which can be achieved during exercise including fast movements such as running and jumping. Daily Impact Score was able to describe the osteogenic potential of daily mechanical loading with a single score. The results also showed that bone exercise can be applied to Japanese premenopausal women. A brief high-impact exercise program with 50 jumps prevented bone loss at the femoral neck. The study gives new information on the measurement of bone-specific exercise. This information can be used in designing new feasible training programs for women to prevent osteoporosis and fracture risk factors. Tiivistelmä Liikunta vahvistaa luustoa ja voi ehkäistä luukatoa. Luuston kannalta tehokkaimman liikunnan tarkkaa määrää ja laatua ei ole tiedetty, koska sen mittaamiseen ei ole ollut soveltuvaa menetelmää. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, mitkä ryhmässä aiemmin kehitetyn luuliikuntaohjelman piirteet ovat tärkeimpiä luun vahvistumisen kannalta. Luuston kuormituksen mittaamiseen käytettiin uutta kiihtyvyysanturiin pohjautuvaa menetelmää eli luuliikuntamittaria. Samaa mittausmenetelmää käyttäen selvitettiin, onko luuliikuntaohjelma tehokas ja sovellettavissa myös japanilaisille naisille. Tutkittavat olivat 25–50 -vuotiaita naisia, jotka osallistuivat vuoden mittaiseen hyppyjä sisältävään liikuntaharjoitteluun Suomessa tai Japanissa. Naiset pitivät päivittäin vyötäröllään luuliikuntamittaria, jonka mittaamista kiihtyvyyspiikeistä eli impakteista analysoitiin kuormitusta kuvaavia piirteitä. Kerätyn kiihtyvyystiedon avulla kehitettiin myös uusi kuormitusindeksi kuvaamaan henkilön päivittäistä luustoon kohdistuvaa kuormitusta. Reisiluun yläosan ja lannerangan mineraalitiheyden muutos mitattiin kaksienergisellä röntgenlaitteella ja reisiluun varren poikkileikkauksen geometrian muutos määritettiin tietokonetomografialla. Kantaluun ominaisuuksien muutos mitattiin kvantitatiivisella ultraäänellä. Luustomuutoksia verrattiin mitattuun kuormitustietoon. Tulokset osoittivat, että korkeiden impaktien määrä harjoittelun kuuden ensimmäisen kuukauden aikana oli yhteydessä luun mineraalitiheyden ja geometrian myönteisiin muutoksiin. Kiihtyvyyspiikin kulmakerroin, pinta-ala ja energia olivat yhteydessä luustomuutokseen. Kiihtyvyyden kulmakertoimen kynnysarvo luuntiheyden paranemiseen lonkassa oli 100 g/s, joka voidaan saavuttaa nopeita liikkeitä sisältävässä liikunnassa, kuten juoksussa ja hypyissä. Päivittäinen kuormitusindeksi oli yhteydessä positiivisiin muutoksiin luuntiheydessä hyppyharjoitteluun osallistuneilla. Lisäksi tutkimuksen tulokset osoittivat, että luuliikuntaohjelma soveltuu myös japanilaisten naisten osteoporoosin ehkäisyyn. Lyhyt luuliikuntaohjelma, joka suoritettiin työpaikalla taukojen aikana kolmesti viikossa, ehkäisi reisiluun kaulan luukatoa japanilaisilla, premenopausaalisilla naisilla. Tutkimus antaa uutta tietoa luuliikunnan mittaamisesta ja tuloksia voidaan käyttää suunniteltaessa liikuntaohjeistuksia osteoporoosin ja murtumien riskitekijöiden ehkäisyyn.

The objective of this dissertation was to determine the types of exercise loading that are associated with the strength of bones. Four cross-sectional studies were conducted between 2004 and 2008 including 378 athletes and their 62 referents. Sixteen different sports were classified into five specific categories for the lower extremities and three categories for the upper extremities according to the type of exercise loading.Besides planar DXA-derived hip structural analysis, pQCT, and MRI methods allowing the assessment of true bone cross-sections were used for the bone structure analyses of the tibia, proximal femur, radius, and humerus. At the lower extremity, the high-impact exercise loading group (volleyball, hurdling, moguls skiing, triple jump, and high jump) and the odd-impact exercise loading group (soccer, racket games, speed skating, slalom skiing, step aerobics) had 13 to 60% stronger tibia and femoral neck than the reference group. Athletes in high-magnitude exercise loading (weightlifting, powerlifting) did not have more rigid tibia and femoral neck than those in the reference group, while athletes in the repetitive, low-impact loading group (endurance running, orienteering, and cross country skiing) had some 20 to 30% stronger tibia and their femoral neck also seemed to be 10% stronger than those in the reference group.A novel finding of this study was that, compared to the reference group, the athletes in the high- and odd-impact exercise loading groups had about 20% thicker cortex at the anterior and supero-lateral regions of the femoral neck, the regions that are especially vulnerable in terms of hip fragility.In the dominant forearm, athletes in both the impact (volleyball and racket games) and high-magnitude (functional weightlifting in soccer and hurdling) exercise loading groups had approximately 15 to 30% stronger radius and humerus than those in the reference group. In the non-dominant forearm, no such difference was found between athletes in impact exercise loading group (racket games) and the reference group, suggesting that there were no substantial inborn differences between these groups.In conclusion, the type of exercise loading seems to be an important external determinant of the structure of bone. At the lower extremity, the rigid bone structure is especially clear among those engaged with high-impact or odd-impact exercise loading, and, at the upper extremity, among those with impact loading in general. However, the findings of these cross-sectional studies should be tested in randomized controlled trials. Lonkan kuoriluu ohenee iän ja vähentyneen fyysisen aktiivisuuden seurauksena erityisesti reisiluun kaulan ylä- ja etuseinämissä. Nämä kohdat ovat myös alttiina kaatumisen aiheuttamille murtumille. Riku Nikander selvitti tutkimuksessaan, minkä tyyppistä liikuntaa harrastavilla kilpaurheilijoilla on vahva luuston rakenne. Urheilulajien edustajat jaettiin viiteen liikuntakuormitustyyppiin: iskukuormitus (muun muassa kolmiloikka ja korkeushyppy); vaihtuvasuuntainen kuormitus (mm. jalkapallo ja squash); voimakuormitus (mm. voimanosto); toistokuormitus (mm. kestävyysjuoksu) sekä painoa kantamaton kuormitus (mm. uinti).Tutkimuksen osallistujilta mitattiin reisiluun kaulan luuntiheys (DEXA-mittaus). Lisäksi heille tehtiin luun rakenteen analyysi (magneettikuvaus). Urheilijoiden tuloksia verrattiin kolme kertaa viikossa liikuntaa harrastavien kuntoliikkujien arvoihin.Tulokset osoittivat, että voimakasta iskukuormitusta aiheuttavien lajien urheilijoilla ja vaihtuvasuuntaista kuormitusta sisältävien lajien pelaajilla oli kymmeniä prosentteja suurempi reisiluun tiheys kuin kuntoliikunnan harrastajilla. Yksityiskohtainen luun rakenteen analyysi paljasti, että voimakasta iskukuormitusta saavien urheilijoiden lonkan vahvuus sijoittui osin luun alapinnalle, joka ei ole luun murtumakestävyyden kannalta tärkein alue. Vauhdikkaiden pelien pelaajilla oli sen sijaan tasaisesti paksu kuoriluu myös murtumien kannalta tärkeissä etu- ja yläseinämissä.Maltillinen, suunnanmuutoksia ja vauhdikkaita kiihdytyksiä sekä jarrutuksia sisältävä liikunta vahvistaa reisiluun kriittisiä kohtia ja siten ehkäisee lonkkamurtumia. Tällaisen liikunnan on aiemmin todettu kehittävän myös lihasvoimaa, ketteryyttä ja tasapainoa. - Vauhdikkaat tanssit, maila- ja pallopelit sekä voimistelu ovat erityisen tehokkaita ehkäisemään murtumia, koska ne vaikuttavat monipuolisesti ja ehkäisevät sekä luukatoa että kaatumisia, Nikander suosittelee.

Ageing populations have made osteoporosis and fragility fractures a major public health concern worldwide. Half of all women and 30% of all men will suffer a fracture related to osteoporosis during their lifetime. While medical prevention of this immense problem is impossible at population level, it is necessary to find efficient preventive strategies. Exercise is one of the major prevention approaches because one reason behind the increasing burden of osteoporosis is the modern sedentary lifestyle. However, the optimal type, intensity, frequency, and duration of exercise that best enhances skeletal integrity are still largely unknown. We conducted a 12-month population-based randomized controlled exercise intervention in 120 premenopausal women. The aim was to investigate the effect of impact exercise on bone mineral density, geometry and metabolism in healthy women with the intention of assessing the intensity and amount of impact loading with a novel accelerometer-based measurement device. Training effects on risk factors of osteoporotic fractures, physical performance and risk factors of cardiovascular diseases were also evaluated. This study demonstrated that 12 months of regular impact exercise favoured bone formation, increased bone mineral density in weight-bearing bones, especially at the hip, and led to geometric adaptations by increasing periosteal circumference. Bone adaptations had a dose- and intensity-dependent relationship with measured impact loading. Changes in proximal femur were threshold-dependent, indicating the importance of high impacts exceeding acceleration of 4 g as an osteogenic stimulus. The number of impacts needed to achieve this stimulation was 60 per day. Impact exercise also had a favourable effect on physical performance and cardiorespiratory risk factors by increasing maximal oxygen uptake, dynamic leg strength and decreasing low-density lipoproteins and waist circumference. Changes were dose-dependent with impact loading at wide intensity range. Bone adapts to impact loading through various mechanisms to ensure optimal bone strength. The number of impacts needed to achieve bone stimulation appeared to be 60 per day, comparable to the same number of daily jumps. If done on a regular basis, impact exercise may be an efficient and safe way of preventing osteoporosis. Tiivistelmä Väestön ikääntymisen ja elintapojen muutosten myötä osteoporoosista ja osteoporoottisista murtumista on tullut maailmanlaajuinen terveysongelma. Ongelman laajuuden vuoksi murtumien lääkkeellinen ehkäisy ei ole mahdollista kattavasti väestötasolla, joten vaihtoehtoisten ehkäisymenetelmien kehittäminen on välttämätöntä. Liikunta on yksi potentiaalinen ehkäisykeino, koska yksi tärkeä tekijä ongelman taustalla on arkiliikunnan vähentyminen. Liikunnan tiedetään hyödyttävän luustoa, mutta optimaalisen liikunnan tyyppi, intensiteetti, määrä ja kesto ovat kuitenkin selvittämättä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää hyppyharjoittelun vaikutusta 35–40-vuotiaiden naisten luun tiheyteen, geometriaan ja aineenvaihduntaan sekä määrittää luun kannalta optimaalisen harjoittelun määrä ja voimakkuus. Tutkimuksessa selvitettiin myös harjoittelun vaikutuksia fyysiseen suorituskykyyn, sekä sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöihin. Toteutimme väestöpohjaisen, satunnaistetun, kontrolloidun 12 kuukauden mittaisen liikuntaintervention, johon osallistui 120 naista. Intervention aikana mittasimme hyppykuormitusten määrää ja voimakkuutta uudella kiihtyvyysanturiin perustuvalla menetelmällä. Nousujohteinen hyppyharjoittelu aiheutti kuormitetuissa luissa muutoksia, joista keskeiset olivat luuntiheyden ja luun ympärysmitan kasvu. Lisäksi luuston aineenvaihdunnassa tapahtui muutoksia, jotka osoittivat luun uudismuodostuksen lisääntyneen. Luun mukautumisen ja mitattujen iskukuormitusten välillä havaittiin annos-vastesuhde. Kuormitusten voimakkuus oli olennaista, sillä reisiluun kaulan luuntiheyden muutokset olivat yhteydessä kuormituksiin, joiden kiihtyvyys oli yli 4 kertaa maan vetovoiman (g) suuruinen. Luustomuutoksen saavuttamiseen tarvittavien kuormitusten määrä yli 4 g:n tasolla oli kuitenkin vain 60 kuormitusta vuorokaudessa, jotka voidaan turvallisesti saavuttaa normaaleilla hypyillä. Liikuntaharjoittelu paransi myös kolesteroliarvoja, maksimaalista hapenottokykyä, voimatasoja sekä pienensi vyötärön ympärystä, vaikuttaen näin positiivisesti sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöihin. Tutkimus osoitti luun mukautuvan muuttuneisiin kuormituksiin useiden mekanismien kautta ja mukautumisen olevan kuormitusten intensiteetistä riippuvaista. Osteoporoosin ehkäisyn kannalta tehokas ja turvallinen kuormitusmäärä näyttää olevan 60 hyppyä päivässä.

IMETYKSEN AIKAINEN LUUKATO ON TILAPÄISTÄ Väitöstyössä todettiin, että raskauden ja imetyksen aikana äidin luuntiheys alenee, mutta muutokset ovat pääsääntöisesti pieniä. Synnytyksen jälkeen kuukautisten alettua luukato korjaantuu vuoden kuluessa niin, että raskautta ja imetystä ei voi yleisesti ottaen pitää osteoporoosin riskitekijöinä. Joillekin naisille raskauteen ja imetykseen liittyvät tapahtumat saattavat kuitenkin aiheuttaa huomattavia ja vain osin palautuvia luumuutoksia. Synnytyksen jälkeinen luukato tapahtuu pääosin ensimmäisten synnytyksen jälkeisten kuukausien aikana, ja imetystavoilla on jonkin verran vaikutusta muutosten suuruuteen. Tutkimukseen osallistui 76 äitiä Kangasalan terveyskeskuksen äitiysneuvolasta. Heille tehtiin luun mineraalitiheysmittaus heti synnytyksen jälkeen. Kuukautisten alettua mittaus tehtiin 59 äidille ja seurantamittaus tästä vuoden kuluttua 43 äidille. Viidelle äideistä onnistuttiin tekemään mittaus myös ennen raskautta. Imetys pitkittää kuukautisten alkamista, ja tälle ajalle on tyypillistä vaihdevuosien kaltainen estrogeenin matala taso. Estrogeenin puute aiheuttaa tunnetusta luukatoa. Tämän takia ensimmäinen seurantamittaus ajoitettiin tässä tutkimuksissa aiemmista tutkimuksista poikkeavasti kuukautisten alkamiseen. Luun mineraalitiheys mitattiin kaksienergisellä röntgenabsorptiometrialla (DXA) lannerangan, reisiluun kaulan ja ranteen alueelta. Samalla mitattiin äidin pituus ja paino, otettiin äidistä verinäytteet seerumin kalsiumtasapainon, hormonipitoisuuksien, estrogeeni- ja vitamiini D reseptorien ja luuston aineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden määrittämiseksi. Tiedot äitien terveydentilasta, imetyksestä, elämäntavoista ja kalkin saannista kerättiin kyselylomakkeilla sekä ruokapäiväkirjoilla jokaisen mittauksen yhteydessä. Muutokset olivat erilaisia eri luukohdissa. Raskauden aikana esiintyi systemaattista luukatoa lannerangan nikamissa. Synnytyksen jälkeen ennen kuukautisten alkamista äitien lannerangan ja reisiluun kaulaosan luutiheydet laskivat noin 2-4%. Kliinisesti arvioiden muutokset olivat pieniä, mutta merkittävästi suurempia kuin naisilla yhtä pitkänä seuranta-aikana vaihdevuosien jälkeen. Luuntiheys korjaantui kuukautisten alkamisen jälkeen imetyksen jatkumisesta huolimatta. Lannerangan luuntiheydessä oli havaittavissa jopa lievää ylikorjautumista sekä synnytyksen jälkeiseen että raskautta edeltävään luuntiheyteen verrattuna. Kuitenkaan lähes puolella äideistä reisiluun kaulan luuntiheys ei ollut tutkimuksen lopussa palautunut synnytyksen aikaiselle tasolle. On ilmeistä, että reisiluun kaulan korjaantuminen synnytyksen jälkeen saattaa joillakin naisilla jäädä puutteelliseksi ja näin lisätä osteoporoosin kehittymisen riskiä myöhemmällä iällä, tai ainakin reisiluun luuntiheys vaatinee pitemmän ajan korjaantuakseen. Tuloksella on merkitystä käytännönlääkärin neuvolatyössä kun äiti suunnittelee uutta raskautta. Luukadon määrä oli sitä suurempi, mitä vähemmän aikaa äiti oli aikaisempien synnytystensä jälkeen imettänyt. Toisaalta luukato oli sitä suurempi, mitä pitempään äiti imetti lastaan synnytyksen jälkeen antamatta vauvalle lisäruokaa. Pitkään jatkuva imetys myös hidasti luutiheyden korjaantumista. Lannerangan luukato oli sitä suurempi, mitä vähemmän aikaa kuukautiset olivat poissa synnytyksen jälkeen. Reisiluussa havainto oli päinvastainen. Todennäköisesti lannerangan luukato oli ollut suurimmillaan jo ennen kuukautisten alkamista. Luumuutokset ovat lannerangan luustossa nopeampia kuin reisiluun yläosan alueella. Tätä selitystä tukivat myös havaitut luun uudismuodostusta kuvaavien luuston merkkiaineiden muutokset. Väitöstyössä havaittiin ensimmäisen kerran, että luustomarkkereiden muutokset synnytyksen jälkeen eroavat oleellisesti vaihdevuosien aikaisista muutoksista. Osteoporoosin ennaltaehkäisyn kannalta on tärkeää tuntea ne tekijät, jotka vaikuttavat luumassan muutoksiin oleellisesti jo ennen vaihdevuosi-ikää. Väitöstyön tuloksia voidaan soveltaa käytännön neuvola- ja äitiyspoliklinikkatyössä. Koska luustomuutokset näyttäisivät olevan fysiologisia, ei ole syytä imetyksen rajoittamiseen. Käytännön työn kannalta on tärkeää tiedostaa, että joillakin naisilla raskauteen ja imetykseen liittyvä luukato saattaa olla erityisen suuri ja luuntiheyden palautuminen heikko ja voi olla riippumatonta heidän kalkin saannistaan tai painon laskusta. Jatkotutkimuksia näiden äitien tunnistamiseksi tarvitaan. The purpose of these studies was to evaluate prospectively reproduction-related changes in BMD and associated factors during PPA with a novel physiology-related study design. BMD of the lumbar spine, femoral neck and distal radius, maternal weight and height, dietary calcium intake, questionnaires on health, breastfeeding and living habits, polymorphism of VDR and ER genes, several female sex hormones, bone turnover markers and other biochemical measurements were assessed during PPA and in a one year follow-up period after resumption of menstruation in a cohort of healthy Finnish mothers. The baseline measurements immediately after delivery were made in 76 postpartum women aged 30.4 (SD 4.3) years. Fifty-nine mothers adhered to the study protocol until the end of PPA. The mean duration of PPA was 5.6 (2.7) months and 37% of mothers were still breastfeeding. Forty-three women completed the entire study protocol. Of these women, five were also studied before pregnancy. The main limitation of this prospective cohort study was the relatively small sample size, and thus the following conclusions should be considered suggestive. Also, some potential predictors such as the influence of preceding pregnancy, calcium intake, use of oral contraception and substantial changes in lifestyle were not included in the analyses. Nevertheless, keeping in mind these limitations and the new approach to the study of postpartum skeletal changes, we conclude that: 1. during pregnancy there is a tendency towards systematic bone loss especially in the lumbar spine. At the time of parturition a high bone turnover state prevails. Thus, the maternal skeleton is in a fluid state after delivery; 2. during PPA a systematic and significant (depending on site some 2% to 3%) mean bone loss affects the weight-bearing skeleton, and after the resumption of menstruation bone begins to recover even despite continued lactation. The patterns of postpartum bone loss and recovery seem to be site-specific. From the clinical point of view, the magnitude of these changes is in general relatively small, but they are greater than seen in postmenopause within such a short period and not normally observed in healthy premenopausal women; 3. some individuals may evince substantial systematic bone losses comparable to one SD in magnitude during reproduction and make only a partial recovery after resumption of menstruation. Keeping in mind the duration of the follow-up and lack of control group in this study, it is still possible that reproduction can predispose especially the proximal femur of some mothers to a risk of permanent bone loss. Recognition of these potential risk cases is undoubtedly of clinical relevance; 4. the bone turnover is increased during PPA, all bone turnover marker levels still being elevated after the resumption of menstruation. Subsequent to parturition, bone resorption apparently overcomes bone formation, but after some months bone formation becomes the predominant modality of bone turnover. This explains the well-documented bone loss during early lactation and PPA and likewise the subsequent bone recovery; 5. the dynamic pattern of bone turnover related to postpartum amenorrhea is dissimilar to that prevalent in menopause, which indicates multifactorial and complicated mechanisms behind the changes in bone turnover and bone mineral after parturition. Consequently, estrogen may have a specific influence on bone turnover during the first few months postpartum, but later on, the hypoestrogenemia during PPA may not be the predominant factor underlying postpartum bone losses. This would suggest that the bone loss occurs largely during the very first few months postpartum; 6. the bone turnover and BMD changes seem to be to some extent modulated by lactation habits. Especially, prolonged unsupplemented lactation is associated with greater bone loss, thus requiring more time to recover. Previous lactation history and parity, in turn, seem to provide some protection against the loss in BMD and high bone turnover during PPA; 7. vitamin D or estrogen receptor polymorphisms seem not to have a strong impact, if any, on the postpartum amenorrhea- or lactation-related BMD changes in postpartum women. In summary, this study confirmed the presence of systematic BMD changes during different phases of reproduction. These changes appear to be site-specific and largely reversible. However, some individuals may sustain considerable, systematic bone losses, which are not completely recovered, this possibly increasing the fracture risk in these subjects in later life. Reproduction-related skeletal adaptation is a complex, multifactorial phenomenon whose time course is modulated by independent actions and interplay of several physiologic, nutritional and environmental factors, the most important being reproduction-related hormonal changes, intensity and duration of lactation and previous reproductive history.

Osteoporoosidiagnoosin perusteita ovat pienentenyt luuntiheys ja siihen liittyvä lisääntynyt murtumariski. Alhainen luun huippumassa on yksi merkittävä riskitekijä vanhuusiän osteoporoottisille murtumille. Osteoporoosin keskeisestä kansanterveydellisestä merkityksestä huolimatta erilaisten tuki- ja liikuntaelinten (TULE) vammojen ja sairauksien aiheuttamaa luukatoa ja niiden mahdollisesti aiheuttamaa lisäriskiä osteoporoottisten murtumien kehittymiselle myöhemmällä iällä ei kovin hyvin tunneta. Kasvuikäisten vammojen vaikutuksia luuhun on tutkittu erittäin niukasti ja täysin tutkimatta ovat jääneet lasten murtumien pitkäaikaisvaikutukset luuhun ja luun huippumassaan. Tutkimusten tarkoituksena oli selvittää luuntiheysmittauksilla erilaisten lasten ja aikuisten vakavien TULE-vammojen ja -sairauksien aiheuttama luukato sekä arvioida potilaan liikunnan ja toimintakykyisyyden merkitys luukadon ehkäisyssä. Lisäksi oli tarkoitus selvittää aiheuttaako lapsuudessa sairastettu ja hoidettu murtuma pysyvän muutoksen luun huippumassaan. Tutkimustulostemme perusteella näyttää siltä, että aikuisten vakavat TULE-vammat aiheuttavat nopeaa luukatoa heti vamman jälkeen. Luuntiheysarvot laskivat vuodessa keskimäärin jopa 21 % potilailla joilla oli polven eturistisiteenrepeämä. Luukato on myös osittain pysyvää, kuten osoitti tutkimuksemme olkapään kiertäjäkalvosinrepeämä potilailla (tilanne noin 10 vuotta vamman jälkeen). Lapsena saadut murtumat paranevat paremmin: säärimurtumissa emme havainneet luukatoa, sen sijaan reisimurtumissa (vakavampi vamma) luuntiheyden laskua oli jonkin verran todettavissa (tilanne yli 10 vuotta vamman jälkeen). Aikuisilla pitkäaikaisten TULE-sairauksien vaikutus luuhun näyttäisi olevan vähäisempi kuin vammojen. Yhteenvetona voidaan todeta, että vakavan aikuisiän vamman jälkeen luukato on nopeata ja palautumista ei voida todeta vielä ensimmäisen vuoden aikana. Luukato näyttäisi olevan myös osittain pysyvää (10 vuotta vamman jälkeen). Alhainen luun huippumassa on riskitekijä osteoporoottisille murtumille ja lapsuusiässä saadut vakavat vammat eivät juuri näyttäisi haittaavan luun huippumassan kehittymistä. Tutkitut TULE-sairaudet aiheuttavat ainoastaan pientä, paikallista ja kliinisesti merkityksetöntä luukatoa sairaassa raajassa. Hyvä toimintakyky ja lihasvoimat ennustivat hyvää luun kuntoa useissa osatöissä, joten vamman jälkeisen osteoporoosin välttämiseksi tulisi kuntoutukseen ja toimintakykyyn kiinnittää entistä enemmän huomiota tulevaisuudessa. As an answer to the original research hypothesis (p.36) the summary and conclusions of this study are: 1) A surgically treated complete ACL rupture (group A) results in remarkable bone loss in the knee region ( distal femur -21%, patella -17% and proximal tibia -14%; p 2) The rotator cuff patients' mean side-to-side BMD difference is significantly lower in the proximal humerus (patients -3.5% vs. controls +2.4%, p=0.0002), humeral shaft (-2.6% vs. +1.6%, p=0.0005), radial shaft (-0.4% vs. +1.9%, p=0.0311), distal forearm (-0.2% vs. +2.4%, p=0.0158), and hand (+2.3% vs. +4.0%, p=0.0047). In the ulnar shaft, this difference is almost the same as in the patients (-0.2%) and controls (+0.2 %) (NS). Also, the lumbar spine BMD does not differ significantly between these groups. 3) An early life tibial fracture creates a small but statistically significant injured-to-uninjured side BMD difference ( proximal tibia -1.7%; p=0.011, and distal tibia -2.6%; p=0.014), while the other sites show no significant side-to-side differences. There are neither significant differences in the spinal or radial BMDs between the patients and their age-, height- and weight- matched healthy controls. This study thus indicates that early life tibial fracture leads to a small long-term BMD deficit in the fractured bone while the other sites of the skeleton seem not to be affected. Thus, a tibial shaft fracture sustained in childhood or adolescence seems to only marginally interfere the attainment of peak bone density.

Tänä päivänä yhä pienemmät ennenaikaisena syntyneet jäävät terveenä henkiin ja siksi nykyään kiinnitetään huomiota heidän kokonaisvaltaiseen ja pitkäaikaiseen ennusteeseensa. Muun muassa erityisen mielenkiinnon kohteena on ollut ennenaikaisena syntyneiden luuston mineralisoituminen ja sen kestävyys. Tiedetään että heillä on vastasyntyneisyyskaudella hauraat luut ja jopa murtumat ovat tavallisia. Yli 10 vuotta sitten ennenaikaisena syntyneille ei osattu antaa mineraalilisää eli kalkkia ja fosforia, ja silloin murtumat olivat vielä tavallisempia. Nykyään tiedetään, että ennenaikaisena syntyneet tarvitsevat mineraalilisää, ja täten murtumariski vastasyntyneisyyskaudella on niin pieni kuin mahdollista. Kuitenkaan ei tiedetä varhaisruokinnan vaikutusta luuston kestävyyteen myöhemmin elämässä. Tutkimukseni tarkoitus oli selvittää varhaisruokinnan: rintamaidon, mineraalilisän ja D-vitamiiniannoksen, vaikutusta luuntiheyteen lyhyellä ja pitkällä aikavälillä. Tutkimukseni osoitti, että ennenaikaisena syntyneiden maitoon lisätty mineraalilisä merkittävästi paransi luuntiheyttä 3 kk:n iässä, mutta 9-11 vuoden iässä eroja ei enää ollut havaittavissa; kaikilla oli yhtä hyvä luuntiheys riippumatta saadusta mineraalilisästä. Ennenaikaisena syntyneiden lasten luuntiheys oli myös yhtä hyvä kuin täysiaikaisena syntyneiden lasten luuntiheys 9-11 vuoden iässä. Mitä pidempään rintaruokintaa oli alkuvaiheessa jatkettu mineraalilisää saavilla keskosilla, sitä parempi luuntiheys heillä oli. Nykyään Euroopassa suositellulla isolla D-vitamiiniannoksella ei sen sijaan ollut luuntiheyttä parantavaa vaikutusta. Päinvastoin ennenaikaisena syntyneillä, jotka olivat saaneet suuren D-vitamiiniannoksen, mutta eivät mineraalilisää, oli matalin luuntiheys 3 kk:n iässä. Pitkällä aikavälillä, 9-11 vuoden iässä, D-vitamiiniannoksen suuruudella ei ollut vaikutusta luuntiheyteen. Yhteenvetona tutkimus osoitti että ennenaikaisena syntyneet tarvitsevat varhaisvaiheessa mineraali- ja D-vitamiinilisää. D-vitamiiniannostus voi kuitenkin olla nykyisiä eurooppalaisia suosituksia pienempi. Ennenaikaisena syntyneiden lasten rintaruokinnan ylläpito mahdollisuuksien mukaan on luuston kehityksen kannalta suositeltavaa. Kuitenkin riippumatta varhaisvaiheen ruokinnasta ennenaikaisena syntyneiden lasten luuntiheysarvot vastasivat hyvin täysiaikaisena syntyneiden lasten arvoja ja todennäköistä on ettei ennenaikaisena syntyneillä ole lisääntynyttä riskiä saada osteoporoosia ja murtumia aikuisiässä. One purpose of this study was to validate the DXA methodology for BMD measurements in preterm infants and to test the utility of serum total ALP, B-ALP and serum inorganic phospate as markers of low BMD. A further objective was to evaluate the early and late effects of early dietary vitamin D, mineral supplementation and human milk intake on bone mineral accretion. For validation of the DXA method duplicate BMC measurements in mg and areal BMD in mg/cm2 were made at the left distal forearm and forearm shaft using DXA (Norland XR-26, Norland Corp., WI) at 3 (n=21) and 6 (+ / - 1) months´ (n=20) corrected age. DXA proved to be a precise and accurate tool for measuring BMD in preterm infants, provided a special software designed for small subjects and the optimal threshold of this software (i.e. 0.040 g/cm2 for Norland scanner) are used. Further, it is of vital importance that the chosen bone detection threshold is kept fixed and constant throughout the study, otherwise results are not comparable. Attention should also be paid to adequate immobilisation, since movement artefacts weaken precision. It seems relevant to measure both the distal forearm and forearm shaft sites in preterm infants at group level. At individual level, the reliability of the shaft measurement exceeds that of the distal site, and the shaft is thus to be recommended. When analysing the BMD of subjects with different body size, e.g. growing preterm infants, care must also be taken to eliminate the effect of body size. Since the present study showed that BMAD is completely independent of BW, length and ulnar length and that the projectional area can be accurately measured, this variable serves as a reasonable alternative to BMC or BMD when studying associations for which body or bone size is a confounding factor. There are no normative data for forearm shaft and distal forearm BMD in preterm infants. Here the diagnostic cut-off value at 3 months´ corrected age, corresponding to 1 SD below the mean BMAD measured at the forearm site in a subpopulation of preterm infants with uncomplicated course of prematurity was used, i.e. 95 mg/cm3 . Consequently, 10 out of 42 infants at 3 months´ corrected age were diagnosed as having unacceptable low BMAD. To evaluate the utility of serum total ALP, B-ALP and serum inorganic phosphate as markers of low BMAD, these biochemical markers and BMAD by DXA were measured in preterm infants at a corrected age of 3 (n=42) and 6 months (n=43). With the aid of ROC analysis it was found that at 3 months´ corrected age serum total ALP activity above 900 IU/L detects low BMAD with a sensitivity of 88 % and a specificity of 71 %, but B-ALP provided no additional benefit at a corrected age of 3 months. Serum inorganic phosphate concentrations below 1.8 mmol/l detected preterm infants with low BMAD at 3 months´ corrected age highly specifically (96%), but sensitivity was only 50 %. By combining serum total ALP activity above 900 IU/L and serum inorganic phosphate concentrations below 1.8 mmol/l, all of the infants with low BMAD at 3 months´ corrected age were found. The specificity of this combination was 70 % and more specific biochemical markers are needed to detect preterm infants with low BM! AD of other origin than phosphorus deficiency. Moreover, the utility of these biochemical markers in detecting low BMAD at other ages than 3 months´ corrected age must be assessed. To test the hypothesis that a small weight-related dose of vitamin D, i.e. 200 IU/kg BW/day up to 400 IU/day, maintains normal serum concentrations of 25OHD and 1,25(OH)2D and results in as good a bone mineral accretion rate as the ESPGAN-recommended dose of 960 IU/day, 43 infants were randomised to receive either vitamin D 200 IU/kg BW/day up to 400 IU/day or 960 IU/day. Although the serum concentration of 25OHD was low at birth, probably indicating low vitamin D status in the mothers, it was well corrected within 6 weeks after birth with the small weight-related vitamin D dose. Even after correction for body size and risk factors there was no difference in BMD in the forearm shaft nor the distal forearm as measured by DXA at 3 and 6 months´ corrected age between infants receiving the small vitamin D dose as compared to those given the high dose, which ESPGAN recommends. In these infants long duration of lactation was associated with low BMAD at 6 months´ corrected age. This is probably attributable to inadequate mineral supply in the neonatal period. The short- and long-term effects of early dietary vitamin D, mineral and human milk intake were evaluated in 70 preterm infants randomly assigned to 4 groups to receive either vitamin D supplementation 500 or 1000 IU/day from the time of tolerance of total enteral nutrition until 6 months´ chronological age and either unsupplemented human milk or human milk supplemented with calcium 108 mg/kg/day and phosphorus 53 mg/kg/day until they reached a BW of 2000 g. At 12 weeks´ chronological age samples for plasma 25OHD and 1,25(OH)2D concentrations were drawn from all study subjects and BMC at the forearm shaft was measured by SPA in 37 of the infants of the original group. Both vitamin D and mineral supplementation had a clear short-term impact on BMC at the forearm shaft at 12 weeks´ chronological age, although there was no difference in plasma 25OHD and 1,25(OH)2D concertrations between the groups. The lowest BMC was found in the preterm infants receiving exclusively human milk and vitamin D 1000 IU/day. At the age of 9-11 years BMD measurement was performed at lumbar spine, forearm shaft and distal forearm by DXA in 35 eligible subjects from the original group. In the long term vitamin D and mineral supplementation had no impact on bone mineral status. The lumbar spine BMAD at 9 to 11 years of age did not differ from that of age-matched healthy Finnish children born at term, but a fairly long lactation period (> 6 months) improved long-term bone mineral acquisition in children born preterm.

Objectives: To quantify between-day reliability of upper-body diaphyseal measurements (radius, ulna, humerus) using peripheral Quantitative Computed Tomography (pQCT). - Methods: Fourteen males (age: 25.8±2.3 years,) underwent repeat pQCT scans (one to two days apart) at mid-shaft ulna (60%), mid-shaft radius (60%) and mid-shaft humerus (50%) cross-sections of the non-dominant limb. Intraclass correlation coefficients (ICC) and coefficients of variation (CV) were determined for musculoskeletal morphology variables. - Results: Reliability was excellent (ICC: 0.76–0.99; CV: 1.3– 7.3) at all sites for bone mass, stress-strain index, endocortical and pericortical radius, endocortical volumetric bone mineral density (vBMD), muscle area, total area, non-cortical area, and cortical area. Reliability was good to excellent (ICC: 0.58–0.80; CV: 0.6–3.7) for polar vBMD and mid-cortical vBMD; fair to excellent (ICC: 0.30–0.88; CV: 0.5–8.0) for muscle density and cortical density; and fair to good (ICC: 0.25–0.60; CV: 3.4–7.6) for pericortical vBMD. Average reliability across the three sites was excellent (ICC ≥0.77; CV ≤8.0). - Conclusions: Overall between-day reliability of pQCT was excellent for the mid-shaft ulna, radius and humerus. pQCT provides a reliable and feasible body composition and skeletal morphology assessment tool for upper limb longitudinal investigations in scientific and clinic settings. peerReviewed