Geometria kości, siła i zmiany biomechaniczne u biegaczy z historią złamań przeciążeniowych

Złamania przeciążeniowe należą do najczęstszych urazów sportowych, szczególnie w sportach obejmujących bieganie, skakanie i powtarzające się cykliczne obciążenia. Złamania przeciążeniowe zdiagnozowano aż u 20% sportowców. Najwyższą częstość występowania złamań stresowych wśród sportowców odnotowano u członków drużyn lekkoatletycznych z częstością od 10 do 31% (22). Złamania naprężeniowe są również częstym zjawiskiem podczas podstawowego szkolenia wojskowego. Amerykańskie raporty wojskowe z populacji rekrutów wskazują na częstość występowania od 0,2 do 4% u mężczyzn i od 1 do 7% u kobiet (1).

Ze względu na częstość występowania złamań stresowych w populacji wojskowej i sportowej, a także kosztowny charakter urazu pod względem czasu powrotu do zdrowia, ważne jest zrozumienie czynników przyczynowych i środków, za pomocą których te czynniki są powiązane i oddziałują (25, 29) . Najczęściej badanymi i mierzonymi czynnikami ryzyka złamań stresowych są surogaty wytrzymałości kości, a zwłaszcza gęstość mineralna kości. Chociaż w kilku wcześniejszych badaniach badano zależność powierzchniowej gęstości mineralnej kości (aBMD, g/cm2) od złamań stresowych, wyniki pozostają kontrowersyjne (6, 7, 9, 12, 17, 28). Większość z tych badań wykorzystywała absorpcjometrię rentgenowską o podwójnej energii (DXA) i aBMD do oceny wytrzymałości kości. DXA ma ograniczone możliwości dwuwymiarowej oceny trójwymiarowej kości i nie jest w stanie rozróżnić różnych typów kości(13, 30). Biorąc pod uwagę ograniczenia obrazowania DXA, pomiar właściwości kości za pomocą obwodowej ilościowej tomografii komputerowej (pQCT) może rzucić światło na niespójności występujące w aktualnym piśmiennictwie. Obwodowa QCT to trójwymiarowa technika obrazowania, która umożliwia pomiar objętościowej gęstości kości beleczkowej i korowej, geometrii kości (powierzchnia całkowita, powierzchnia korowa) oraz oszacowanie wytrzymałości mechanicznej kości (tj. przekrojowy moment bezwładności i moduł przekroju), które lepiej odzwierciedlają mechaniczne kompetencje kości (26, 31).

Przy każdym złamaniu kość ulegnie uszkodzeniu tylko wtedy, gdy obciążenie kości jest większe niż wytrzymałość tej kości. W przypadku złamań naprężeniowych zasugerowano, że osoby zagrożone złamaniem naprężeniowym mogą zmieniać biomechanikę wraz ze zmęczeniem, tak że obciążenie kości wzrasta wraz ze zmęczeniem, powodując wzrost mikrouszkodzeń i ostatecznego złamania. Badania mierzące zmienne kinetyczne i kinematyczne wykazały zmiany GRF (10, 11, 16, 19, 21), wielkości odkształcenia, szybkości odkształcenia, rozkładu odkształceń (8, 14, 15, 24) i strategii lądowania po wystąpieniu zmęczenia mięśni u osób zdrowych. Wykazano również, że gdy mięśnie są przemęczone, zmniejsza się ich zdolność do pochłaniania sił uderzenia podczas lądowania, wewnętrzna synchronizacja pomiędzy funkcjonującymi grupami mięśni oraz zdolność do przeciwdziałania momentom zginającym (2-5, 18, 20, 23). Wysunięto hipotezę, że biegacze, którzy są nieskuteczni w zmianie kinematyki ruchu, doświadczają większego wzrostu szybkości obciążenia i siły uderzenia, co czyni ich bardziej podatnymi na kontuzje niż biegacze, którzy są w stanie dokonać odpowiednich zmian (16). Jednak większość tych badań została przeprowadzona w warunkach spoczynku i na sportowcach bez historii urazów. Według naszej wiedzy żadne wcześniejsze badania nie scharakteryzowały odpowiednio zmiany biomechaniki podczas męczącego biegu u sportowców z historią złamań stresowych i bez nich.