Optimizing exercise intensity in training programs to prevent bone loss in elderly

Abstract

The main objective of the study was to assess the effectiveness of specific exercises in terms of peak loading and their possible effect on bone structure in order to counteract osteoporosis at the hip area. This was accomplished by capturing adults performing ordinary sport activities through MOCAP system (Vicon), calculate peak hip loading through inverse dynamics algorithms (Opensim) and calculate peak strains at the femoral neck area (Finite element analysis). Finally, potentially osteogenic exercises were classified in regards to the peak mechanical loading/deformation induced at the hip area. This knowledge can be used for optimizing training programs to address osteoporosis in elderly population or for rehabilitation purposes.

Ο κύριος στόχος της έρευνας ήταν η μελέτη της αποτελεσματικότητας ενός δυνητικά ‘οστεγενετικού’ προγράμματος άσκησης για ηλικιωμένους, σε συνάρτηση της μέγιστης μηχανικής επιβάρυνσης και της ακόλουθης συνέπειας της στην οστική δομή, με σκοπό την αντιμετώπιση της οστεοπόρωσης της άρθρωσης του ισχίου. Αυτός κατέστη δυνατός κυρίως μέσω της λεπτομερής εμβιομηχανικής ανάλυσης συνηθισμένων αθλητικών δραστηριοτήτων (βάδιση, ασκήσεις με αντιστάσεις κ.α.) μέσω καταγραφής και ανάλυσης κίνησης με τη βοήθεια ανεπτυγμένων οπτικών συστημάτων, χρήσης λογισμικού μυοσκελετικής προσομοίωσης (Opensim) και ανάλυσης απειροστικού λογισμού (FEM) για τον υπολογισμό τοπικών τάσεων – παραμορφώσεων, ειδικά στη περιοχή του αυχένα του μηριαίου οστού. Τελικά, οι διάφορες ασκήσεις κατηγοριοποιήθηκαν σε σχέση με τη μηχανική επιβάρυνση που επιφέρουν στον αυχένα το μηριαίου οστού και στην ευρύτερη περιοχή της άρθρωσης του ισχίου. Αυτή η γνώση μπορεί να οδηγήσει στη βελτιστοποίηση των προγραμμάτων άσκησης για τη καταπολέμηση της οστεοπόρωσης σε ηλικιωμένους πληθυσμούς.