El historial de carga de impacto modula la carga y la ubicación de la fractura de cadera: un estudio de simulación de elementos finitos del fémur proximal en atletas femeninas

Impact loading history modulates hip fracture load and location: A finite element simulation study of the proximal femur in female athletes

 

Fuente

Este artículo es originalmente publicado en:

 

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929018304160

https://www.jbiomech.com/article/S0021-9290(18)30416-0/fulltext

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929018304160

 

De:

ShinyaAbeaNathanielNarrabRikuNikandercdeJariHyttinenbReijoKouhiaaHarriSievänenf

https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2018.05.037

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Abstract

Sideways falls impose high stress on the thin superolateral cortical bone of the femoral neck, the region regarded as a fracture-prone region of the hip. Exercise training is a natural mode of mechanical loading to make bone more robust. Exercise-induced adaptation of cortical bone along the femoral neck has been previously demonstrated. However, it is unknown whether this adaption modulates hip fracture behavior. The purpose of this study was to investigate the influence of specific exercise loading history on fall-induced hip fracture behavior by estimating fracture load and location with proximal femur finite element (FE) models created from magnetic resonance images (MRI) of 111 women with distinct exercise histories: 91 athletes (aged 24.7 ± 6.1 years, >8 years competitive career) and 20 women as controls (aged 23.7 ± 3.8 years). The athletes were divided into five groups based on typical loading patterns of their sports: high-impact (H-I: 9 triple-jumpers and 10 high jumpers), odd-impact (O-I: 9 soccer and 10 squash players), high-magnitude (H-M: 17 power-lifters), repetitive-impact (R-I: 18 endurance runners), and repetitive non-impact (R-NI: 18 swimmers). Compared to the controls, the H-I, O-I, and R-I groups had significantly higher (11–26%, p < 0.05) fracture loads. Also, the fracture location in the H-I and O-I groups was significantly more proximal (7–10%) compared to the controls. These results suggest that an exercise loading history of high impacts, impacts from unusual directions, or repetitive impacts increases the fracture load and may lower the risk of fall-induced hip fracture.

Keywords

Bone strength, Finite element modeling, Exercise, Falling, Femoral neck

 

 

 

Resumen

 


Las caídas laterales imponen una gran tensión sobre el delgado hueso cortical superolateral del cuello femoral, la región considerada como una región propensa a las fracturas de la cadera. El entrenamiento físico es un modo natural de carga mecánica para fortalecer el hueso. La adaptación inducida por el ejercicio del hueso cortical a lo largo del cuello femoral ha sido demostrada previamente. Sin embargo, se desconoce si esta adaptación modula el comportamiento de la fractura de cadera. El propósito de este estudio fue investigar la influencia del historial de carga de ejercicio específico sobre el comportamiento de fractura de cadera inducida por caída estimando la carga de fractura y la ubicación con modelos de elementos finitos (FE) de fémur proximal creados a partir de imágenes de resonancia magnética (IRM) de 111 mujeres con historial de ejercicio: 91 atletas (con edades comprendidas entre los 24,7 ± 6,1 años,> 8 años de carrera competitiva) y 20 mujeres como controles (con edades comprendidas entre 23,7 ± 3,8 años). Los atletas se dividieron en cinco grupos según los patrones de carga típicos de sus deportes: alto impacto (HI: 9 triples y 10 jumpers), impacto impar (OI: 9 jugadores de fútbol y 10 de squash), de gran magnitud ( HM: 17 levantadores de potencia), impacto repetitivo (RI: 18 corredores de resistencia) y repetitivo sin impacto (R-NI: 18 nadadores). En comparación con los controles, los grupos H-I, O-I y R-I tenían cargas de fractura significativamente más altas (11-26%, p <0.05). Además, la ubicación de la fractura en los grupos H-I y O-I fue significativamente más proximal (7-10%) en comparación con los controles. Estos resultados sugieren que un ejercicio que carga un historial de impactos altos, impactos de direcciones inusuales o impactos repetitivos aumenta la carga de fractura y puede reducir el riesgo de fractura de cadera inducida por caídas.

 

Palabras clave:


Fuerza ósea, modelado de elementos finitos, ejercicio, caída, cuello femoral

 

 

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