Плотность костной ткани г см3

Плотность человеческого тела: среднее значение для мужчин и женщин

Плотность костной ткани г см3

Плотность человеческого тела является важной характеристикой здоровья организма, поэтому полезно знать, как ее вычислять. Более того, эта величина имеет принципиальное значение в некоторых видах спорта. Рассмотрим подробнее этот вопрос в статье.

Плотность, как физическая величина

В физике под плотностью понимают коэффициент, связывающий в единое равенство массу и объем тела. Формула для этой величины имеет вид: ρ = m/V. То есть ее можно вычислить, если точно знать массу измеряемого объекта и объем, который он в пространстве занимает.

Поскольку масса измеряется в килограммах, а объем – в кубических метрах, то единицами плотности будут кг/м3 либо г/см3.

Средняя плотность человеческого тела и здоровье

Перед тем, как перейти к рассмотрению плотности человека, необходимо напомнить, что наше тело состоит из следующих основных тканей:

  • жировой;
  • мышечной;
  • костной.

Каждая из них содержит в себе воду. Меньше всего жидкости находится в костях, затем, в жировой ткани. Больше всего воды содержат мышцы. Если из полной массы человека вычесть вес жировой ткани, то получится цифра, которую принято называть сухой массой тела.

В 60-е годы прошлого века в результате изучения высушенных человеческих трупов трех белых людей ученые установили, что средняя плотность жира у них составляла 0,901 г/см3, эта величина для сухой массы оказалась равной 1,100 г/см3. Тем не менее, более поздние исследования показали, что плотность массы сухой в действительности варьируется в пределах 1,082 г/см3 до 1,113 г/см3.

О чем говорят эти данные? Все просто, чем меньше средняя плотность человека, тем больше в его теле содержится жира, а значит, тем выше риски возникновения сердечнососудистых заболеваний.

Конкретная цифра для плотности

Конкретное значение величины плотности, по которой можно сказать, что она является нормальной, привести затруднительно. Связано это с огромным числом факторов, влияющих на ее значение. Здесь следует учитывать минеральный состав кости, мышечную массу, вес жировой ткани, значения которых варьируются в зависимости от возраста, пола и индивидуальных особенностей организма.

Тем не менее можно привести некоторые данные, собранные из ряда литературных источников. Одни из них выдают цифру для средней плотности человеческого тела 1070 кг/м3. Другие говорят, что ее минимальные значения равны 930-940 кг/м3.

Такой разброс значений связан с одним простым фактом: плотность человека может значительно уменьшиться, если он наполнит свои легкие воздухом.

Так, плотность человеческого тела 1070 кг/м3 говорит о том, что он полностью выдохнул воздух из легких, наоборот, значение 930 кг/м3 получается при полном вдохе.

Как было выше сказано, для этого следует измерить массу и объем тела. С массой не возникает никаких проблем, достаточно лишь встать на весы и сразу же получить точное значение в килограммах. С измерением объема дело обстоит сложнее.

Объем тела абсолютно любой сложной формы можно точно определить, если погрузить его в жидкость, например, в воду. Тогда количество жидкости, которое вытеснило полностью погруженное тело, будет точно равно искомому показателю.

Это свойство используют для определения объема человека, которого садят на специальный стул, просят выдохнуть вес воздух из легких, а затем, погружают в воду.

Измерив его вес под водой, можно получить соответствующую цифру для определения нужного показателя.

Плотность и плавательная способность человека

Как выше было отмечено, если человек делает глубокий вдох, то его средняя плотность падает ниже 1 г/см3. В свою очередь из закона Архимеда следует, что если средняя плотность тела превышает это значение для жидкости, в которой оно находится, то это тело неминуемо будет тонуть.

Плотность пресной воды составляет 1 г/см3, поэтому если человек наполнит свои легкие воздухом, то он никогда не утонет. Заметим, что морская вода содержит большое количество солей, которые повышают ее плотность. В некоторых случаях это повышение превышает значения 1070 кг/м3, поэтому человек может лежать в такой воде, не боясь утонуть даже при полном выдохе.

Ярким примером является Мертвое море, плотность воды в нем составляет 1240 кг/м3.

Также любопытно вопрос этого пункта рассмотреть с точки зрения пола человека. Женский организм в среднем содержит больше жировой ткани, чем мужской. Жир – это относительно неплотная материя (0,901 г/см3), это означает, что представительницам прекрасного пола легче держаться на воде, чем мужчинам.

Средняя плотность мужчины и женщины: расчет

Приведенные выше значения указывают, что при выдохе, средняя плотность человеческого тела составляет 1070 кг/м3. Однако не указана эта величина для женщин и мужчин.

В этом пункте статьи попытаемся получить ее для каждого пола, основываясь на приведенных выше цифрах.

Также учтем, что в здоровом состоянии процентное содержание жира в организме мужчины составляет 15,5%, а для женщины эта цифра равна 22,5% (эти значения являются средними для соответствующих нормальных пределов).

Получим для начала формулу для средней плотности. Пусть масса тела человека составляет m кг, тогда масса жира в нем будет равна p*m, а сухая масса равна (1-p)*m, где p – процентное содержание жировой ткани.

Объем тела человека равен сумме объемов жира и сухой массы. Учитывая формулу, приведенную в начале статьи, получаем: V = p*m/ρ1 + (1-p)*m/ρ2, здесь ρ1 и ρ2 – плотности для жира и сухой массы, соответственно.

Теперь можно рассчитать среднюю плотность всего тела, имеем: ρ = m/(p*m/ρ1 + (1-p)*m/ρ2) = 1/(p/ρ1 + (1-p)/ρ2).

Учитывая, что ρ1 = 0,901 г/см3 и ρ2 = 1,1 г/см3 (значения приведены выше в статье), то подставляя данные процента жира для мужчин и женщин, получим:

  • для мужчин: ρ = 1/(0,155/0,901 + (1-0,155)/1,1) = 1,064 г/см3 или 1064 кг/см3;
  • для женщин: ρ = 1/(0,225/0,901 + (1-0,225)/1,1) = 1,048 г/см3 или 1048 кг/см3.

Рассчитанные значения лежат близко к числу 1070 кг/м3. Каждый человек, зная процентное содержание жира в своем организме, может использовать приведенную формулу, чтобы рассчитать собственную среднюю плотность тела. Напомним, что эта величина соответствует состоянию, когда человек сделал максимальный выдох.

Источник: https://FB.ru/article/425953/plotnost-chelovecheskogo-tela-srednee-znachenie-dlya-mujchin-i-jenschin

Научная электронная библиотека Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Плотность костной ткани г см3

Проблема имеет большое социально-экономическое значение, так как до 40 % детей имеет сниженное содержание минералов в скелете, а это может привести в 30 лет к развитию остеопороза. Цель в этом направлении состоит в том, чтобы устранить не только остеопению, но и к 20 годам создать большую, чем в норме, массу минералов. Рассмотрим факторы, влияющие на этот процесс.

1. Влияние здоровья матери на МПК скелета ребенка. С увеличением срока физиологически протекающей беременности нарастают частота остеопенического синдрома и выраженности костных изменений [105].

При остеопении у матери концентрация Са в сыворотке крови и в молоке снижена [47].

У детей, родившихся от матерей с остеопенией, нарушения фосфорно-кальциевого обмена могут привести к активному рахиту [7].

На МПК в скелете ребенка влияет генетическая конституция организма, гены рецептора эстрогена, проколлагена типа I, трансформирующего фактора роста b, рецептора витамина D (РD), внешняя среда и образ жизни. У детей, родившихся от женщин, перенесших поздние токсикозы, выявлена большая частота признаков недостаточной минерализации, чем у детей, родившихся от здоровых женщин [47].

2. Что нужно для накопления пиковой костной массы у подростков? Необходимы: соответствующие темпы пубертата, необходимое по возрасту потребление кальция и белка [305], нормальная функциональная активность рецепторов клеток костной ткани к половым эстрогенам и достаточная их концентрация.

Заметное увеличение плотности костной ткани начинается после 9-летнего возраста [277]. По результатам исследований D.A. Bailey [123] в период пубертатного ростового скачка происходит максимальный прирост содержания кальция в кости.

За 2 года, соответствующих пику скелетного роста (у девочек 12,5 ± 0,9 г , у мальчиков 14,0 ± 1,0 г.), – накапливается около половины костной массы взрослого человека [123, 192, 263].

Одновременно с пиком скорости роста в пубертате происходит максимальный прирост костной массы, которая возрастает более чем в 2 раза у мальчиков с 11 до 17 лет. В дальнейшем прирост минералов не столь значительный.

3. Возрастные особенности формирования пиковой костной массы. Пиковая костная масса обычно определяется как наивысшее значение ее, достигнутое в результате нормального роста до неизбежной с возрастом потери МПК [24]. Чем же она определяется?

Четыре основных фактора оказывают влияние на размер и массивность скелета:

1) генетический код;

2) механическая нагрузка;

3) гормональный статус;

4) питание.

У детей, в отличие от взрослых, отмечается прямая связь между костной массой и ростом тела, которая исчезает с наступлением пубертатного периода. Существенно влияет возраст ребенка. Это доказано результатами обследования детей в возрасте 2?9 лет (51 девочка и 43 мальчика) методом рентгеновской абсорбциометрии [326].

Несоответствие между прибавлением в росте и увеличением костной массы, возникающее к 11–12 годам у девочек и 13–14 годам у мальчиков, объясняет повышенную ломкость костей в этом возрасте.

Дети, имеющие наибольшую массу кости в период, предшествующий половому созреванию, сохраняют ее при половом созревании и в течение последующих двух лет [123].

Никогда не достигают пиковой костной массы кости черепа, увеличиваясь в массе на протяжении всей жизни, а также некоторые другие кости (бедренная кость, большой ее вертел и тела позвонков), которые продолжают расти [138].

Наибольшая величина (85–90 %) конечной массы минералов у взрослых приобретается у девочек к 16 годам, у мальчиков –
к 18 годам независимо от скорости роста [138, 308].

МПК была больше при высоком росте.

Костная масса всего скелета, а также отдельных областей зависит от объема и размеров анализируемых сегментов и плотности минерального содержимого костной ткани в пределах ее периостальной оболочки [308].

Пиковые значения содержания костного минерала и МПК в отдельных участках скелета (к примеру, проксимальной трети бедренной кости) достигают к 20 годам. У женщин это происходит быстрее, чем у мужчин [306].

По данным других авторов, МПК поясничного отдела позвоночника и шейки бедренной кости быстро повышается во время полового созревания и достигает плато соответственно в 15 и 17 лет у девочек и мальчиков [331].

4. Процесс эндостинальной аппозиции. Так называют период между прекращением роста костей в длину и временем максимального нарастания скелетной массы, приводящим к консолидации скелета [142]. Около 37 % общей костной массы может быть накоплено во 2 и 4 стадии (по Таннеру) полового созревания, и около 10–12 % даже за один год скачка роста.

Средние ежегодные изменения роста между возрастным периодом от 8 до 16 лет составляют 4 см. Накопление минеральных веществ между 8 и 18 годами составляет 146 г в год (6 % от общей минеральной плотности каждого года). При переводе на общий кальций тела ежегодный прирост должен составлять 58 г или 150 мг/день.

В этом случае достигается среднее максимальное значение общего содержимого кальция в 949 г [143, 325].

Девочки, которые проходят стадии полового созревания от
2-й к 4-й за 12 месяцев, способны накопить в среднем 128 г кальция; при этом им необходим положительный кальциевый баланс приблизительно 350 мг/день [143].

Ежедневный прирост кальция во время скачка роста у мальчиков больше, наступает позднее и продолжается более длительное время по сравнению с девочками [156]. Подтверждая эти исследования, Martin [и др., 143] установили время пика скорости роста: 11,4 года у девочек и 13,3 года у мальчиков.

Наибольшая скорость минерализации скелета запаздывает по отношению к пику скорости роста на 1,6 года у девочек и 1,2 года у мальчиков. Эти данные согласуются с данными Matkovich [и др., 325]: после 17–18 лет прирост костной массы относительно невелик.

В некоторых работах считают, что дальнейший прирост отсутствует после 16–18 лет [279].

5. Роль физической активности в развитии скелетной массы у детей. Этот вопрос обычно встает в связи с тем, что накопление МПК больше нормы у молодых людей уменьшает риск остеопороза у взрослых.

Масса и сила мышц увеличиваются наиболее интенсивно в интервале от 16–18 лет.

При завершении пубертатного скачка (у мальчиков в 16 лет) специфические упражнения увеличивают объем и массу мышечной ткани.

Цель работы [214] состояла в определении эффекта интенсивности физической активности и вида спорта на минерализацию костей до периода полового созревания и в процессе этого периода.

Для исследования были отобраны 144 здоровых ребенка 7–14 лет, занимающихся спортом различной интенсивности. Выявили более высокие значения МПК всего тела и позвоночника у школьников с повышенной физической активностью.

У гимнасток в предпубертатном периоде МПК всего тела снижалась. В пубертатном периоде у школьников с пониженной физической активностью МПК уменьшалась.

6. Зависимость МПК от роста, массы тела, объема мягких тканей в сегменте. У 266 здоровых людей (136 лиц мужского пола) в возрасте 4-27 лет определяли МПК всего тела, поясничного отдела позвоночника (L2-4) и шейки бедренной кости. Она значительно повышалась во всех областях до 17,5 лет у лиц мужского пола и до 15,8 лет у лиц женского пола.

Только в шейке бедренной кости у девочек максимум отмечен в 14,1 лет. Более высокая МПК у мужчин объясняется большей массой тела и меньшим количеством жировой ткани. У лиц обоего пола хорошим прогностическим признаком была масса тела. Для шейки бедренной кости обнаружена зависимость от роста.

В возрасте 4–16,9 лет ежегодный прирост МПК составлял 0,047 г/см2 у мальчиков и 0,039 г/см2 у девочек [148].

Методом DXA определяли МПК в позвоночнике, шейке бедренной кости и во всем теле, а пяточной кости – с помощью ультразвука у 125 молодых субъектов в возрасте 9–25 лет (69 лиц женского пола, 56 лиц мужского пола). У лиц женского пола МПК зависела от стадии по Tanner, а у лиц мужского пола стадия пубертата и была более веским прогностическим фактором МПК в позвоночнике и бедренной кости [107].

Количество минералов и МПК определяли у 234 детей в возрасте 8–16 лет. У девочек установлена значимая корреляция между массой мышечной, соединительной и жировой тканями и МПК.

Возраст добавлял 2 % МПК, а рост 1 %. Масса тела и жировая ткань не вносили никакой коррективы в данные.

У мальчиков МПК была больше в области головы и верхних конечностях, у девочек – в области таза только в возрастной группе 15–16 лет [280].

Интересные исследование проведено на курсантах военно-морской академии США. В нем принимали участие 86 здоровых молодых (18-летних) мужчин.

МПК измеряли в проксимальной и дистальной третях бедренной кости, поясничном отделе позвоночника большеберцовой кости, а также содержание костных минералов во всем теле.

Первый раз МПК определяли через 2 месяца от момента поступления в академию, а затем после окончания первого, второго и четвертого курсов. МПК проксимальной трети бедренной кости в течение периода обучения не менялась (p > 0,05), поясничного отдела позвоночника увеличивалась на 3 % (p 

Источник: https://monographies.ru/ru/book/section?id=6148

Лечение Костей
Добавить комментарий