Consilium MedicumConsilium MedicumConsilium MedicumConsilium Medicum2075-17532542-2170Consilium Medicum93231ArticlesСтатьиResearch ArticleRol' kortikal'noy kosti i ee mikrostruktury v prochnosti kostiРоль кортикальной кости и ее микроструктуры в прочности костиNikitinskayaO. AНикитинскаяО. АНИИ ревматологии РАМН, Москва15022010122VOL 12, NO2 (2010)ТОМ 12, №2 (2010)13213528122021Copyright ©; 2010, Consilium MedicumCopyright ©; 2010, ООО "Консилиум Медикум"2010Consilium MedicumООО "Консилиум Медикум"https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0https://consilium.orscience.ru/2075-1753/article/view/93231

Снижение плотности кости с возрастом приводит к повышению риска переломов, таких как предплечье, позвонки, бедро. Риск перелома бедра возрастает в 13 раз в 80 лет по сравнению с 60-летним возрастом [1]. Это повышение риска переломов прочно связано с изнашиванием механической прочности кости. Известно, что прочность кости характеризуется как структурными, так и внутренними физическими свойствами костной ткани. Под структурными свойствами подразумевают размер, геометрию и микроструктурные характеристики (трабекулярная ориентация и кортикальная порозность) кости. Внутренние физические свойства обусловлены минеральной плотностью костной ткани (МПК), химическим составом и размером кристаллов гидроксиапатита. Скелет состоит из двух типов костной ткани: кортикальной (компактной) кости, на долю которой приходится 80% от общей массы скелета взрослого, и губчатой (трабекулярной), представляющей 20% скелета, но являющейся наиболее метаболически активной. Ее количественное соотношение и распределение зависит от места кости в скелете и от ее функции. Компактное вещество особенно хорошо развито в тех костях и их частях, которые выполняют функции опоры и движения. Например, из компактного вещества построено тело длинных трубчатых костей. Костные пластинки имеют цилиндрическую форму и как бы вставлены одна в другую. Такое трубчатое строение компактного вещества придает костям большую прочность и легкость. Губчатое вещество образовано множеством костных трабекул, которые располагаются по направлениям максимальной нагрузки. Им образованы эпифизарные утолщения длинных трубчатых костей, а также короткие плоские кости. Между трабекулами располагается красный костный мозг, являющийся органом кроветворения – в нем образуются клетки крови. Полости длинных трубчатых костей взрослых людей заполнены желтым костным мозгом, в котором содержатся жировые клетки. В течение жизни человека соотношение кортикального и губчатого вещества кости меняется. Эти изменения зависят от образа жизни, который ведет человек, от его питания, состояния здоровья. Кортикальная кость несет основную нагрузку скелета. Биомеханические исследования, изучающие механическое поведение кости, как ткани, так и ее структуры, продемонстрировали, что именно кортикальная кость вносит больший вклад в прочность кости. Механическая прочность кости, как было сказано выше, определяется геометрией (размером и формой кости) и внутренними свойствами ее составляющих (эластичность, прочность, упругость). Пока недостаточно ясно, что в целом определяет хрупкость кости, но уменьшение упругости и силы кости вследствие недостаточности процессов, происходящих в самой ткани, вносит существенный вклад в повышение риска переломов [2]. Однако несмотря на возникающие повреждения, кость относится к высокоэластичным тканям, способным к самовосстановлению.

De Laet C.E, van Hout B.A, Burger H et al. Bone density and risk of hip fracture in men and women:cross sectional analysis. BMJ 1997; 315: 221–5.Augat P, Schorlemmer S. The role of cortical bone and its microstructure in bone strength. Age and ageing 2006; 35–S2: 27–31.Augat P, Reeb H, Claes L. Prediction of fracture load at different skeletal sites by geometrical properties of the cortical shell. J Bone Miner Res 1996; 11: 1356–63.Genent H.K, Engelke K, Fuerst T et al. Noninvasive assessment of bone mineral and structure: stste of the art. J Bone Miner Res 1996; 11: 707–30.Haapasalo H, Kannus P, Sievanen H et al. Development of mass, density, and estimated mechanical characteristics of bones in Caucasian females. J Bone Miner Res 1996; 11: 1751–60.Ferretti J.L, Capozza R.F, Zanchetta J.R. Mechanical validation of a Tomographic (pQCT) index for noninvasive estimation of bending strength of rat femurs. Bone 1995; 16 (Suppl.): 2095.Lang T.F, Keyak J.H, Heitz M.W et al. Volumetric quantitative computed tomography of proximal femur: precision and relation to bone strength. Bone 1997; 21: 101–8.Keyak J.H, Falkinstein Y. Comparison of situ and in vitro CT scan - based finite element model predictions of proximal femoral fracture load. Med Eng Phys 2003; 25: 781–87.Augat P, Reeb H, Claes L. Prediction of fracture load at different skeletal sites by geometrical properties of cortical shell. J Bone Miner Res 1996; 11: 1356–63.Lochmuller E.M, Groll O, Kuhn V, Eckstein F. Mechanical strength of proximal femur as predicted from geometric and densitometric bone properties at the lower limb versus the distal radius. Bone 2002; 30: 207–16.Kaptoge S, Beck T.J, Reeve J et al. Prediction of incident hip fracture risk by femur geometry variables measured by hip structural analysis in the study of osteoporotic fractures. J Bone Miner Res 2008; 23: 1892–904.Gnudi S, Ripamonti C, Lisi L et al. Proximal femur geometry to detect and distinguish femoral neck fractures from trochanteric fractures in postmenopausal women. Osteoporosis Int 202; 13: 69–73.Crabtree N, Loveridge N, Parker M et al. Intracapsular hip fracture and the region - specific loss of cortical bone: analysis by peripheral quantitative computed tomography. J Bone Miner Res 2001; 16: 1318–28.Martin R.B, Atkinson P.J. Age and sex - related changes in the structure and strength of the human femoral shaft. J Biomech 1977; 10: 223–32.Bouxsein M.L, Myburgh K.H, van der Meulen M.C et al. Age - related differences in cross - sectional geometry of the forearm bones in healthy women. Calcif Tissue Int 1994; 54: 113–8.Zioupos P, Currey J.D. Changes in the stiffness, strength, and toughness of human cortical bone with age. Bone 1998; 22: 57–66.Martin B. Aging and strength of bone structural material. Calcif Tissue Int 1993; 53 (Suppl. 1): S34–9: discussion S39–40.Boskey A. Bone mineral crystal size. Osteoporosis Int 2003; 14 (Suppl. 5): 16–21.Zioupos P, Currey J.D, Hamer A.J. The role of collagen in declining mechanical properties of aging human cortical bone. J Bone Miner Res 1999; 45: 108–16.Ruegsegger P, Durand E, Dambacher M.A. Localization of regional forearm bone loss from high resolution computed tomographic images. Osteoporos Int 1991; 1: 76–80.Wachter N.J, Krischak G.D, Mentzel M et al. Correlation of bone mineral density with strength and micro structural parameters of cortical bone in vitro. Bone 2002; 31: 90–5.Andersen R, Wemer H.J, Schober H-C. Contribution of the cortical shell of vertebrae to mechanical behavior of the lumbar vertebrae with implications for predicting fracture risk. Br J Radiol 1998; 71: 759–65.Ritzel H, Aiming M, Posi M et al. The thickness of human vertebral cortical bone and its changes in aging and osteoporosis: a histomorphometric analysis of the complete spinal column from thirty - seven autopsy specimens. J Bone Miner Res 1997; 12: 89–95.Bell K.L, Loveridge N, Power J et at. Stmcture of the femoral neck in hip fracture: cortical bone loss in the inferoanterior to superoposterior axis. J Bone Miner Res 1999; 14: III – 119.Loveridgc N, Crabtree N, Rushton N et al. Intracapsular hip fracture: region specific loss of cortical but not cancellous bone throughout the distal half of the femoral neck. J Bone Miner Res 1999; 14 (Supрl. l): S201.Zioupos P. Accumulation of in - vivo fatigue microdamage and its relation to biomechanical properties in ageing human cortical bone. J Microsc 2001; 201: 270–8.Burr D.B. Microdamage and bone strength. Osteoporosis Int 2003; Suppl. 5: 67–72.Diab T, Condor K.W, Burr D.B, Vashishth D. Age - related change in the damage morphology of human cortical bone its role in bone fragility. Bone 2006; 38 (2): 427–31.Guyatt G.H, Cranney A, Griffith L et al. Summary meta - analyses of therapies for postmenopausal osteoporosis and relationship between bone density and fractures. Endocrinol Metab Clin North Am 2002; 31: 659–76.Neer R.M, Arnaud C.D, Zanchetta J.R et al. Effect parathyroid hormone (1–34) on fractures and bone mineral density in postmenopausal women with osteoporosis. N Eng J Med 2001; 344: 1434–41.Cumming S.R, Karpf D.B, Harris F et al. Improvement in spine bone density and reduction in risk of vertebral fractures during treatment with antiresorptive drugs. Am J Med 2002; 112: 281–9.Sarkar S, Mitlak B.H, Wong M et al. Relationships between bone mineral density and incident vertebral fracture risk with raloxifene therapy. J Bone Miner Res 2002; 17: 1–10.Bone strength: compact bone more important than trabccular structure. Lunar News 2000 (Winter); р. 19–20.Schneider P.P, Fischer M, Allolio B et al. Alendronatc increases bone density and bone strength at the distal radius in postmenopausal women. J Bone Miner Res 1999; 14 (8): 1387–93.Seeman E, Delmas P.D. Bone quality - the material and structural basis of bone strength and fragility. N Eng J Med 2006; 354: 2250–61.Keaveny T.M, Hoffmann P.F, Singh M et al. Femoral bone strength and its relation to cortical and trabecular changes after treatment with PTH, alendronate, and their combination as assessed by finite element analysis of quantitative CTscans. J Bone Miner Res 2008; 23: 1974–82.Fonseca J.E. Rebalancing bone turnover in favour of formation with strontium ranelate: implications for bone strength. Reumatology 2008; 47: 17–9.Farlay D, Boivin G, Panczer G et al. Long - term strontium ranelate administration in monkeys preserves characteristics of bone mineral crystals and degree of mineralization of bone. J Bone Miner Res 2005; 20: 1569–78.Rizzoli R, Felsenberg D, Laroche M et al. Osteoporosis Int 2008. Abstract OC 37. IOF - WCO congress.Ammann P, Badoud I, Barraud S et al. Strontium ranelate treatment improves trabecular and cortical intrinisic bone tissue quality, a determinant of bone strength. J Bone Miner Res 2007; 22: 1419–925.