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In this episode, we have Dr Timo Rantalainen, who is Research Fellow at the Gerontology Research Center, Faculty of Sport and Health Sciences, University of Jyväskylä, Finland.Dr Rantalainen’s area of expertise pertains to neuromuscular and skeletal systems, specifically skeletal adaptation to mechanical loading and neural control of muscles, with a focus on estimating lower limb loading and bone responsiveness. His current research interests include: 1) the effect of loading on bone geometry, 2) neuromuscular function of muscle, 3) muscle and bone adaptations with age, and 4) the measurement of bone geometry using peripheral quantitative computed tomography (pQCT).---This podcast episode is sponsored by Fibion Inc. | The New Gold Standard for Sedentary Behaviour and Physical Activity MonitoringLearn more about Fibion: https://fibion.com/research---Physical Activity Researcher Podcast have created a ‘Purchase Guide for Researchers: Accelerometer-based Activity Trackers’. You can download it from here.---Timestamps:02:00 Funding, success rate and part of luck in the process04:20 Physical state prediction from physical activity13:40 Activity parameters indicative of problems in rehabilitation16:35 Complexity of gait and cognition17.30 Dual task paradigm - simple way of detecting early Alzheimer’s19:30 Variability of gait as indicator of health20:15 Dual task and variability of gait21:13 Exerting hard and thinking23:20 Dual task paradigm during pedalling24:45 Advantages of using ergometer compared to gait25:40 Analysis of accelerometers on thorax and thigh32:10 Relativity of activity intensity classification35:00 Histogram analysis of physical activity36:45 Absolute accelerations as predictors37:50 Why walking is such important to study41:40 Static posturography43.10 Heart rate variability and arrythmias43.50 Variability of walking45.10 How to detect the walking from accelerometer signal56.30 Counts and proprietary algorithms57.40 How to test whether accelerometer you use have been calibrated?
Background and Aims: Exclusive enteral nutrition (EEN) induces remissionin patients with Crohn’s disease (CD). We investigated the short-termimpact of EEN on bone quality and muscle mass in children with CD.Methods: Ten newly diagnosed CD patients (7 male, 10.6-17.7 years ofage) were assessed by peripheral quantitative computed tomography (pQCT)at the forearm before starting an 8-weeks treatment with EEN, and after12 and 52 weeks. No steroids or biologicals were applied. Trabecular andcortical bone mineral density, total bone, and muscle cross-sectionalarea (CSA) were measured by pQCT and expressed as age- and sex-specificz-scores; size-dependent CSAs were corrected for low height for age.Wilcoxon rank sum test was applied. Results: Remission at week 12 wasachieved in 8 patients; 2 still had mild disease.
Background: Age-dependent trabecular changes of the humeral head might weaken the fixation of suture anchors used for rotator cuff (RC) repair. This might lead to suture anchor loosening and thus compromise the integrity of the repair. The aim of this study was to analyze whether the trabecular microstructure within the RC footprint is influenced by age, gender or handedness. Methods: Axial HR-pQCT scans (Scanco Medical) of 64 freshly frozen cadaveric human humeral head specimens (age 72.3 +/- 17.4 years) were analyzed to determine the bone volume-to-total volume ratio (BV/TV), trabecular thickness (Trab Th), trabecular number (Trab N) and connectivity density (Conn Dens). Within the RC footprint, 2 volumes of interest (VOI), posteromedial (PM) and anterolateral (AL) and one control VOI in the subarticular bone (SC) were set. Results: The highest BV/TV was found in SC: 0.22 +/- 0.06% vs. PM: 0.04 +/- 0.05% vs. AL: 0.02 +/- 0.04%; p < 0.05. Trab Th accounted for 0.26 +/- 0.05 mu m in SC, 0.23 +/- 0.09 mu m in AL and 0.21 +/- 0.05 mu m in PM. In parallel, Trab N and Conn Dens were found to be the highest in SC. Gender analysis yielded higher values for BV/TV, Trab Th, Trab N and Conn Dens for PM in males compared to females (p < 0.05). There were no significant findings when comparing both sides. We furthermore found a strong inverse correlation between age and BV/TV, which was more pronounced in the female specimens (r = -0.72, p < 0.00001). Conclusions: The presented microarchitectural data allow for future subtle biomechanical testing comprising knowledge on age-and sex-related changes of the tuberosities of the humeral head. Furthermore, the insights on the trabecular structure of the humeral head of the elderly may lead to the development of new fixation materials in bone with inferior bone quality.
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 05/19
Ältere Menschen weisen eine hohe Inzidenz an osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen auf. Diese betreffen überwiegend Frauen und finden sich vor allem im thorakolumbalen Bereich der Wirbelsäule. Sie führen zu einer stark herabgesetzten Lebensqualität der Patienten und zu enormen Kosten für das Gesundheitssystem. Das Frakturrisiko wird dabei unter anderem von der mechanischen Kompetenz des Wirbelkörpers bestimmt. Bislang ist jedoch unklar, welchen Beitrag verschiedene anatomische Strukturen der Wirbelkörper (trabekulärer Kern, (sub)kortikale Randzone, Endplatten) zur mechanischen Festigkeit leisten und welche Unterschiede dabei zwischen Frauen und Männern bestehen. Ziel der Studie war es die Heterogenität der mechanischen Festigkeit und der Knochendichte innerhalb der Wirbelsäule zu analysieren, den Beitrag des kortikalen bzw. trabekulären Kompartiments zur mechanischen Festigkeit zu bestimmen und dabei geschlechtsspezifische Differenzen der Versagenslasten, Versagensspannungen und Dichtemessungen zu ermitteln. Es wurden insgesamt 39 Wirbelsäulen (23 Frauen und 16 Männer im Alter von 79 ± 11 J.) von BWK 3 bis LWK 5 untersucht. Nach Kompartimenten getrennte Messungen der Dichte wurden auf 25, 50 und 75 % der Wirbelkörperhöhe mittels der pQCT durchgeführt. Anschließend erfolgte die Zerlegung jeder Wirbelsäule in 5 Einheiten zu je 3 Wirbeln, welche wiederum jeweils in vier Proben (planparallele Scheibe, funktionelles 3er-Segment, trabkulärer Kern und (sub)kortikaler Ring) unterteilt wurden. In axialer Kompression wurden an diesen Proben insgesamt 780 mechanische Tests durchgeführt. Es zeigten sich weder in Bezug auf das Versagen noch auf die Knochendichte signifikante Unterschiede zwischen Frauen und Männern. Die (sub)kortikalen Ringe wiesen in allen Regionen deutlich höhere Versagensspannungen auf als die trabekulären Kerne. Die Versagensspannungen der Ringe waren höher mit denjenigen der 3er-Segmente (r = 0,78) und der planparallelen Scheiben (r = 0,69) korreliert als die Versagensspannungen der Kerne (r = 0,62 und 0,57). Die Korrelationen der Versagensspannungen zwischen Wirbeln unterschiedlicher Regionen waren nur sehr moderat (r = 0,63 bis 0,71). Auch die Dichtewerte korrelierten zwischen den Wirbeln nur gering (Durchschnitt r = 0,76). Beide Parameter zeigten eine Abnahme der Korrelation mit zunehmender Distanz der Wirbelkörper voneinander. Die Messung der Gesamtdichte ermöglichte eine bessere Vorhersage der Versagensspannungen (r = 0,63) als die Messung der trabekulären oder (sub)kortikalen Dichte (r = 0,50 bzw. 0,35). Wir schließen aus den Befunden, dass sich die unterschiedlichen Frakturinzidenzen zwischen Frauen und Männern bei älteren Menschen nicht auf verschiedene Versagenslasten, -spannungen oder Knochendichtewerte zurückführen lassen. Außerdem ist nach unseren Ergebnissen davon auszugehen, dass sowohl das mechanische Versagen als auch die Dichte eine hohes Maß an Heterogenität innerhalb der Wirbelsäule aufweisen. Dies bedeutet, dass hohe Werte in einer Region nicht notwendigerweise mit hohen Werten in anderen Regionen assoziiert sind. Des Weiteren scheint die äußere (sub)kortikale Randzone bei älteren Menschen einen größeren Beitrag für die Aufrechterhaltung der mechanischen Integrität der Wirbelkörper zu leisten als der trabekuläre Kern. Die Korrelation der Dichte mit den Versagensspannungen zeigt, dass zur Vorhersage der mechanischen Kompetenz sich klinisch die Messung der Gesamtknochendichte empfiehlt.
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 04/19
Tenascin-Glykoproteine werden in der extrazellulären Matrix exprimiert; für Tenascin-C wurde eine Expression im Knochen nachgewiesen. Tenascin-Glykoproteine sind an Zellen-Matrix-Interaktionen beteiligt und sollen in den Binde- und Stützgeweben eine Rolle bei der Vermittlung mechanischer Stimuli an die Zellen spielen. Ziel der vorliegenden Studie war die Charakterisierung des Skelettsystems von Mäusen mit Tenascin-Defizienz. Da sich ein pathologischer Phänotyp unter Umständen erst in höherem Lebensalter äußert, wurden Mäuse in einem Alter von 2 Jahren untersucht. Wir untersuchen 28 Tiere im Alter von 24 Monaten (7 Kontrollen, 6 Tenascin-C-KO, 7 Tenascin-R-KO und 8 Tenascin-RC-Doppel-KO). Der Knochenmineralgehalt (BMC) wurde mit der pDEXA, (Stratec) bestimmt. Die Knochendichte sowie geometrische, kortikale Parameter wurden mit der hochauflösenden Computertomographie (pQCT) am Femur und der Wirbelsäule gemessen. Die statistische Auswertung erfolgte mit ANOVA-post hoc-Analyse und Korrektur für multiple Testung. Tenascin-C-KO-Mäuse wiesen ein signifikant geringeres Körpergewicht (p < 0,05) und kürzere Knochen auf. Es fand sich ein signifikant niedrigerer absoluter BMC (-22% Gesamtskelett, -16 bis -27% für Einzelknochen) und ein tendenziell reduzierter relativer BMC (% Körpergewicht: -7%). In der pQCT fand sich eine signifikant niedrigere Knochendichte am distalen Femur für Tenascin-C-KO (-13%, p < 0,05), aber nur eine tendenzielle Reduktion an den Wirbelkörpern. Für den Tenascin-RC-Doppel-KO wurde keine signifikante Veränderung der Knochenmasse, aber eine signifikant höhere Knochendichte an den Wirbelkörpern (+ 12%; p < 0.05) beobachtet. Geometrische, kortikale Parameter (kortikale Fläche und Dicke, mechanisches Trägheitsmoment) zeigten eine signifikante Erniedrigung bei Tenascin-C-KO (p < 0.05) und tendenziell höhere Werte beim R-KO und beim Doppel-KO. Bei Tenascin-Defizienz ergeben sich in der phänotypischen Charakterisierung des Skelettsystems nur relativ diskrete Unterschiede zu Kontrolltieren. Störungen der Tenascin-Glykoprotein-Biosynthese scheinen - auch im Alter – keine relevanten Veränderungen des Knochenstoffwechsels zu bewirken .