University of Oulu

Physical activity, vertebral size and lumbar Modic changes in midlife

Saved in:
Author: Modarress Julin, Mahsa Marella1,2,3
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Medicine
3Medical Research Center Oulu
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.7 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526230269
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2021
Publish Date: 2021-10-15
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium A101 (Aapistie 7 A), on 22 October 2021, at 12 noon
Tutor: Professor Jaro Karppinen
Professor Raija Korpelainen
Professor Timo Jämsä
Reviewer: Professor John-Anker Zwart
Professor Bente Morseth
Opponent: Professor Heikki Hurri
Description:

Abstract

Physical activity (PA) influences bone tissue throughout the lifespan and is believed to have a positive effect on vertebral size also during adulthood, thus potentially improving vertebral strength and reducing fracture risk. Modic changes (MC), divided in three subgroups (MC1, MC2, MC3), are vertebral bone marrow changes visible in magnetic resonance imaging (MRI) that are associated with non-specific low back pain (LBP). This thesis includes three population-based cohort studies (I, II, III) which aim was to investigate the association between device-measured moderate to vigorous intensity PA (MVPA, ≥ 3.5 METs), vertebral cross-sectional area (CSA) (I), and lumbar MC (II), and to determine the relationship between vertebral dimensions and lumbar MC (III), using a subsample (n = 1202–1374) of the Northern Finland Birth Cohort 1966. Participants aged 46 to 48 underwent lumbar MRI from which vertebral dimensions and lumbar MC were assessed, and their daily MVPA was determined by a wrist-worn activity monitor.

The results showed that MVPA was positively associated with vertebral CSA among both sexes. Among men, a higher amount of MVPA was associated with increased odds of any lumbar MC, particularly MC2, whereas among women no such association was found. Exploration of the relationship between vertebral dimensions and lumbar MC revealed that vertebral height was positively associated with the presence of lumbar MC2, whereas vertebral CSA and volume were not associated with MC.

The results of this thesis propose that MVPA has a positive impact on vertebral size among both sexes at midlife, thus lifelong MVPA might be a preventive action for reducing future vertebral fractures. Lumbar MC seem to be associated with higher vertebrae. MVPA seems to be associated with an increased likelihood of lumbar MC, but only among men and especially with MC2, strengthening the hypothesis that changed mechanical conditions due to hyperloading are connected to MC2. Further studies are needed to verify these findings and to clarify their clinical importance. For more profound comprehension, the significance of total daily PA and sedentary time should also be investigated.

see all

Tiivistelmä

Alaselkäkipu on yleisin työikäisten toimintakykyä heikentävä sairaus, ja nikamamurtumat ovat merkittävä ikääntyvän väestön liikuntakykyä ja elämänlaatua heikentävä tekijä maailmanlaajuisesti. Fyysinen aktiivisuus vaikuttaa luustoon läpi elämän, ja sillä on mahdollisesti positiivinen vaikutus nikaman kokoon vielä aikuisiässäkin vahvistaen nikamaa ja ennaltaehkäisten murtumia. Modic-muutokset (MC:t, alaryhmät MC1, MC2, MC3) ovat magneettikuvauksessa nähtäviä selkänikamien luuydinmuutoksia, jotka ovat yhteydessä pitkittyneeseen alaselkäkipuun.

Väitöstutkimuksen (osatyöt I, II, III) tavoitteena oli selvittää kiihtyvyysanturiin perustuvalla ranteessa pidettävällä aktiivisuusmittarilla mitatun vähintään kohtuullisesti kuormittavan fyysisen aktiivisuuden (≥ 3.5 METs) yhteyttä nikaman poikkipinta-alaan (I) ja lannerangan MC:n riskiin (II). Lisäksi selvitettiin nikaman koon ja MC:n välistä yhteyttä (III). Tutkimusaineistona oli väestöpohjainen Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1966. Tutkittavien (n = 1202–1374) ollessa 46–48-vuotiaita, he osallistuivat fyysisen aktiivisuuden mittauksiin ja lannerangan magneettikuvaukseen.

Tulokset osoittivat, että vähintään kohtuullisesti kuormittava fyysinen aktiivisuus oli positiivisesti yhteydessä nikaman poikkipinta-alaan molemmilla sukupuolilla. Miehillä suurempi määrä päivittäistä vähintään kohtuukuormitteista fyysistä aktiivisuutta oli positiivisesti yhteydessä lannerangan MC:n, erityisesti MC2:n, naisilla yhteyttä ei havaittu. Nikaman korkeus oli positiivisesti yhteydessä lannerangan MC2:n, nikaman poikkipinta-ala ja tilavuus eivät sen sijaan olleet yhteydessä MC:n.

Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta, että vähintään kohtuukuormitteisella fyysisellä aktiivisuudella on positiivinen vaikutus nikaman kokoon keski-iässä molemmilla sukupuolilla ja sitä voidaan pitää yhtenä varteenotettavana nikamamurtumien ennaltaehkäisykeinona. Lannerangan MC:t saattavat olla yhteydessä korkeampaan nikamaan, ja miehillä vähintään kohtuukuormitteinen fyysinen aktiivisuus näyttäisi olevan yhteydessä lannerangan MC2:n suurempaan todennäköisyyteen vahvistaen teoriaa mekaanisen ylikuormituksen ja MC2:n yhteydestä. Tulosten vahvistamiseksi tarvitaan lisää tutkimuksia, jotta voidaan kehittää täsmällisempiä ja tehokkaampia menetelmiä selkäsairauksien ennaltaehkäisyyn ja hoitoon sekä väestön työ- ja toimintakyvyn ja hyvinvoinnin edistämiseen.

see all

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

  1. Modarress-Sadeghi, M., Oura, P., Junno, J.-A., Niemelä, M., Niinimäki, J., Jämsä, T., Korpelainen, R., & Karppinen, J. (2019). Objectively Measured Physical Activity Is Associated with Vertebral Size in Midlife. Medicine & Science in Sports & Exercise, 51(8), 1606–1612. https://doi.org/10.1249/mss.0000000000001962

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

  2. Modarress Julin, M., Saukkonen, J., Oura, P., Niemelä, M., Junno, J.-A., Määttä, J., Niinimäki, J., Jämsä, T., Korpelainen, R., & Karppinen, J. (2020). Association between device-measured physical activity and lumbar Modic changes. BMC Musculoskeletal Disorders, 21(1). https://doi.org/10.1186/s12891-020-03638-y

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

  3. Julin, M., Saukkonen, J., Oura, P., Junno, J.-A., Niemelä, M., Määttä, J., Niinimäki, J., Jämsä, T., Korpelainen, R., & Karppinen, J. (2020). Association Between Vertebral Dimensions and Lumbar Modic Changes. Spine, 46(7), E415–E425. https://doi.org/10.1097/brs.0000000000003797

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-3026-9
ISBN Print: 978-952-62-3025-2
Issue: 1634
Type of Publication: G5 Doctoral dissertation (articles)
Field of Science: 3121 General medicine, internal medicine and other clinical medicine
Subjects:
Copyright information: © University of Oulu, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.