• Сила. Чем сильнее мышцы, тем выше нагрузка на кости при любом движении. Нагрузка стимулирует активное образование новой костной ткани. Кроме того, более сильное тело эффективнее противостоит земному притяжению, что уменьшает риск падения. Имейте в виду, что мышцы могут оказаться сильнее костей. Однажды к нам на лечение попал цирковой силач, встретивший своего коллегу из другой труппы. Что неудивительно, они решили побороться на руках. В итоге его плечевая кость не выдержала и сломалась в трех местах: совокупная сила их бицепсов (и воли к победе) оказалась сильнее кости.
• Когнитивный статус. Снижение способности распознавать предметы, такие как мебель, автомобили и лестницы, ослабление бдительности и спутанность сознания приводят к падениям с переломами. Снижение физической активности часто идет рука об руку с ухудшением психического состояния.
• Координация движений. Люди с более развитым чувством равновесия реже падают. Простой факт, но о нем важно помнить.
Естественно, все взаимосвязано: чем меньше человек двигается, тем меньше он рискует упасть и что-то себе сломать. Но с увеличением физической активности улучшается координация движений, растет сила мышц и прочность костей (а также их плотность). Если у человека ослаблена психическая функция, он плохо ориентируется в пространстве, чрезвычайно забывчив или легко отвлекается, то для него более высокий уровень активности сопряжен с повышенным риском. Поэтому очень важно подобрать правильный уровень активности с учетом индивидуального состояния пациента.
Глава 2. Кости
Что такое кость?
Костная ткань состоит из двух компонентов: протеинового матрикса, или остеоида, продуцируемого остеоцитами, и накапливающихся в нем минералов. Минеральный компонент представлен преимущественно кальцием и фосфорнокислыми радикалами. В меньшем количестве присутствуют также бикарбонат, цитрат, калий, натрий и магний. Каждый элемент периодически обновляется.
Рисунок 6. Кости представляют собой сложную систему живых клеток, связывающих и питающих их каналов, их белковоподобного секрета и минералов, оседающих внутри белковой структуры.
Кальций и фосфорнокислые радикалы образуют кристалловидную структуру, гидроксиапатит, химическая формула которой Ca10(PО4)6(OH)2.
И белок, и минералы необходимы костям и обеспечивают их основные характеристики. Функция этих элементов становится понятной, когда видишь, что происходит при их недостатке. При остеомаляции, возникающей по причине дефицита кальция, кости становятся мягкими и деформируются, утрачивая способность служить опорой для скелета. Когда в лабораторных экспериментах из здоровой костной ткани удаляют белок, кости крошатся, как мел.
Тут тоже есть свои нюансы. Метаболический процесс должен протекать с определенной скоростью. Жизненный цикл белка имеет свой временной период – как закалка стали. Если процесс ускоряется, в организме начинаются патологические изменения, например редкое заболевание под названием «паратиреоидная остеодистрофия», при которой кости становятся волокнистыми. У детей неспособность костей усваивать достаточное количество минералов из пищи или кровотока приводит к рахиту и кости начинают прогибаться от обычных повседневных нагрузок.
Как уже было сказано, у взрослых, кости которых теряют минералы, развивается остеомаляция – декальцинация костной ткани. Однако избыток кальция, приводящий к остеопетрозу, тоже вредит здоровью: костномозговые полости, где образуются кровяные тельца, сужаются и в конечном итоге полностью закрываются, что чревато анемией, а она может привести к смертельному исходу.
Рисунок 7. Кристаллы гидроксиапатита выполняют в кости ту же функцию, что и металлическая арматура в бетоне. Водная оболочка, покрывающая кристаллы кальция и фосфорнокислых радикалов, позволяет им свободно перемещаться в кровоток и из него.
Рисунок 8. Кортикальный слой и губчатое вещество кости
Дефицит белка и минералов в составе кости имеет последствия, схожие с остеопорозом: повышается риск перелома. Но ни одно из вышеописанных заболеваний не идентично остеопорозу, при котором пропорциональное соотношение белка и минералов в костной ткани остается нормальным, но самих этих веществ становится меньше. Однако прочность костей определяется не только их составом. Важна также их структура.
Структура кости
Мы знаем, что остеоид и минералы составляют основное вещество кости, но какую форму принимают эти компоненты? Мы знаем, из чего состоят кости, но пока не знаем, как они устроены. Кость можно условно разделить на две части. Непосредственно под ее поверхностью находится твердая оболочка – кортикальный слой, а немного глубже залегает губчатое вещество. Прочность каждого участка варьируется в зависимости от пропорционального соотношения двух основных компонентов: 1) белковых отростков, образующих матрикс; 2) кальция и других минералов, закрепляющихся на матриксе и укрепляющих его. Обе части состоят из одинакового остеоидного матрикса и гидроксиапатитного ядра, но при этом отличаются друг от друга.
Кортикальный слой кости образует твердое внешнее кольцо и по большей части определяет прочность любой кости. При наличии некоторых различий в минеральном составе кортикального слоя он имеет более или менее одинаковую толщину и форму у всех людей.
Конечно, состав и прочность кортикального слоя кости имеют некоторые различия, но губчатое вещество имеет намного больше вариаций, поскольку образующие его костные перекладины могут располагаться под разными углами и создавать самые разнообразные формы. Прочность костей и, соответственно, вероятность перелома только на 60 процентов зависят от их плотности. За остальные 40 процентов несет ответственность структура губчатого вещества.
Прочность этого костного образования можно рассчитать по формуле, выведенной великим швейцарским математиком Леонардом Эйлером (1707–1783). Теория изгиба Эйлера гласит, что сила упругости прямолинейного стержня под действием продольных сжимающих сил обратно пропорциональна квадрату свободной длины, т. е. расстояния между его поперечными стержнями.
Минеральный состав и геометрическая структура элементов кости обусловливают качество кости, которое всегда учитывается при расчете ее прочности: две кости одинаковой плотности могут иметь разную структуру. Не нужно быть инженером, чтобы понимать: мост выдержит больший вес, чем предназначенные для его строительства материалы, беспорядочно сваленные в кучу.
