- Published:
Bone Mineral Determination in Coccygeal Vertebrae by Dichromatic Photon Absorptiometry*
Benmineralmätningar utförda med dikromatisk foton absorptiometri i svanskotor hos nötkreatur
Acta Veterinaria Scandinavica volume 19, pages 1–17 (1978)
Abstract
A bone scanning device for determination of the bone mineral content in coccygeal vertebrae of cattle is described. The equipment has two gamma radiation sources, consisting of 125I and 241Am with energies of 27 and 60 keV, respectively. Absorption is measured by a scintillator photomultiplier detector. The precision of the method has been tested in vivo and found satisfactory (1.5%). It is therefore well suited for measuring bone mineral content in coccygeal vertebrae, and thereby the changes which take place in mineral content can be followed.
Sammanfattning
Den kortvågiga, elektromagnetiska strålningens absorption i ben och mjukdelar är dels beroende av den energi fotonen har, dels vävnadens kemiska sammansättning. Om fotonen har en given energi blir absorptionen enbart beroende av vävnadens sammansättning och mängd. Den teknik som här användes bygger på absorption av fotoner med skilda våglängder, 27 keV (125J) resp. 60 keV (241Am).
Absorptionen i benvävnad och mjukvävnad är en funktion av fotonens energi. Vid en given mängd benvävnad/mjukvävnad förhåller sig absorptlonskurvorna tili varandra på ett speciellt sätt. Vid en ändrad mängd benvävnad/mjukvävnad blir kurvorna annorlunda, men aldrig parallella. Genom att jämföra absorptionen vid olika energinivåer kan alltså absorptionen i ben- respektive mjukvävnad bestämmas. Därav följer att mängden benvävnad i ett Objekt kan uppmätas.
Mätutrustningen består av en strålkälla, en detektör, en scanner, en elektronisk kalkylator (Bone Scanner 7102, AB Atomenergi, Studsvik, Nyköping, Sweden), en skrivare, en printer och en speciellt konstruerad hallare. Strålkällan utgörs av 125J (25 mGi) och 241Am (10 mCi). Detektorn består av en scintillator med en NaJ-kristall. Scannerns konstruktion möjliggör mätning i vertikal och horisontal riktning. Mätningen utföres på svanskotor, och den speciella hallaren är konstruerad för fixering av svansen. Vanligen mätes två kotor under epidural anestesi. Mätningarna göres vinkelrätt mot och stegvis längs kotornas longitudinella axel. Mätningarna börjar vid den disk som ligger närmast kaudalt om de två kotorna. 15—18 „ scans” görs på varje kota. Summan av erhållna värden för varje „scan” anger kvantiteten benmineral i den eller de mätta kotorna. Metodfelet har fastställts genom upprepade mätningar av en standard bestående av en Al-legering samt genom upprepade mätningar av svanspreparat och svansar på levande nötkreatur. Metodfelet vid mätningarna av två svanskotor befanns vara 1.5 %.
References
Bane, A. & H.-J. Hansen: Spinal changes in the bull and their significance in serving inability. Cornell Vet. 1961, 52, 362–384.
Bauer, W., J. C. Aub & F. Albright: Studies of calcium and phosphorus metabolism. V. A study of the bone trabeculae as a readily available reserve supply of calcium. J. exp. Med. 1929, 49, 145–161.
Benzie, D., A. W. Boyne, A. C. Dalgarno, J. Duckworth, R. Hill & D. M. Walker: Studies of the skeleton of the sheep. I. The effect of different levels of dietary calcium during pregnancy and lactation on individual bones. J. agrie. Soi. (Gamb.) 1955, 46, 425–439.
Blincoe, C., A. L. Lesperance & V. R. Bohman: Rone magnesium, calcium and strontium concentrations in range cattle. J. Anim. Sci. 1973, 36, 971–975.
Cameron, J. R. & J. Sorenson: Measurement of bone mineral in vivo. Science 1963, 142, 230–232.
Dalen, N.: Bone mineral assay. Measuring sites: clinical applications. Thesis. Karolińska Institutet, Stockholm, Sweden 1973, pp. 86.
Dissing, E.: Performance of a dichromatic and simultaneously operating gamma ray absorptiometer. AB Atomenergi, Studsvik, Nyköping, Sweden. AE-489, 2, 1974, 19–39.
Dissing, E.: Statistic performance of dichromatic scanners for absorptiometric determination of bone mineral content using low energy gamma rays. AB Atomenergi, Studsvik, Nyköping, Sweden. AE-508, 1975, 14 pp.
Ellinger, G. M., J. Duckworth, A. C. Dalgarno & M. H. Quenouille: Skeletal changes during pregnancy and lactation in the rat. Effect of different levels of dietary calcium. Brit. J. Nutr. 1952, 6, 235–253.
Fisher, G. L., J. A. Schwind, T. D. Lee & M. Goldman: A photon absorptiometer for in vivo and in vitro measurement of small animal bone density. Bio-med. Engng. 1974, 196-199, 213.
Forbes, E. B., F. M. Beegle, C. M. Fritz, L. E. Morgan & S. N. Rhue: The mineral metabolism of the milk cow. Bull. Ohio agrie, exp. Sta. 1916, 295, 323–333.
Frank, A.: Automated wet ashing and multi-metal determination in biological materials by atomic-absorption spectrometry. Z. analyt. Ghem. 1976, 279, 101–102.
Goronov, Z., On. Nejtscheu, N. Budorov, K. Kojtschev & K. Binew: Untersuchungen einiger Erkrankungen der Zehenknochen bei Zuchtbullen und -Kühen. (Investigations of some digital bone diseases in breeding bulls and cows). Naue. Tr. vissh. vet. med. 1964, 13, 238–239.
Hartman, A. M. & E. B. Meigs: Calcium assimilation as indicated by bone analysis in long-time experiments. J. Dairy Sci. 1931, 14, 322–336.
Huffman, C. F., C. S. Robinson & O. B. Winter: The calcium and phosphorus metabolism of heavily milking cows. J. Dairy Sci. 1930, 13, 432–448.
Jacobson, B.: X-ray spectrophotometry in vivo. Amer. J. Roentgenol. 1964, 91, 202.
Jensen, H., C. Christiansen, F. Lindbjerg & O. Munck: The mineral content in bone measured by means of 27.5 keV radiation from 1-125. Acta radiol. (Stockh.) Suppl. 313, 1972, 214–220.
Judy, P. F.: A dichromatic attenuation technique for in vivo determination of bone mineral content. Thesis, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 1971, pp. 127.
Kràl, E.: Digital bone lesions in bulls. Sb. vys. Sk. zemêd. les. Fac. Brne. B. Spisy Fak. vet., Brno 1963, 11, 367.
Krook, L., L. Lutwak & K. McEntee: Dietary calcium,, ultimobranchial tumors and osteopetrosis in the bull. Syndrome of calcitonin excess? Amer. J. clin. Nutr. 1969, 22, 115–118.
Krook, L., L. Lutwak, K. McEntee, P.-Å. Henriksson, K. Braun & S. Roberts: Nutritional hypercalcitoninism in bulls. Cornell Vet. 1971, 61, 625–639.
Lachowicz, S.: X-ray examination of bone changes in hoof diseases of cattle. Weterynaria, Wroclaw 1967, 21, 120–121.
Little, W. L. & N. C. Wright: The aetiology of milk fever in cattle. Brit. J. exp. Path. 1925, 6, 129–134.
Manston, R.: The influence of dietary calcium and phosphorus concentration on their absorption in the cow. J. agrie. Sci. (Gamb.) 1967, 68, 263–268.
Mazess, R. B., M. Ort, P. Judy & W. Mather: Absorptiometric bone mineral determination using 153Gd. Bone Measurement Conf., Chicago, Ill., May 1970. Proc. USAEG CONF — 700515, 1970, 308–312.
Nicotic, V., U. Bego, H. Cerouac, J. Hancevic, P. Rudan & V. Nutrizio: Méthode de détermination du contenu des minéraux dans le squelette des animaux domestiques par la mesure de l'absorption des rayons gamma. (Method of mineral content determination in the skeleton of domestic animals by means of gamma ray absorption). Bull. Ass. Anat. (Nancy), (56 Congrès) 1971, 649–655.
Nurmio, P.: On plasma calcium regulation in paresis puerperalis hypocalcemia in cattle. Acta vet. scand. 1968, 9, Suppl. 26. 100 pp.
Ramberg Jr., C. F., G. P. Mayer, D. S. Kronfeld, J. M. Phang & M. Berman: Calcium kinetics in cows during late pregnancy, parturition and early lactation. Amer. J. Physiol. 1970, 219, 1166–1177.
Reed, G. W.: Studies of bone mineralisation. A. R. Brit. Emp. Cancer Gampgn. 1960, 38, 489.
Reed, G. W.: The assessment of bone mineralisation from the relative transmission of Am-241 and Cs-137 radiations. Phys. in Med. Biol. 1966,, 11, 174.
Sansom, B. F.: Variations in the relative cortical mass of tail bones of cows during pregnancy and lactation. Brit. vet. J. 1969, 125, 454–457.
Schmeling, P.: Measurement of bone content using radiation sources. An annotated bibliography. AB Atomenergy, Studsvik, Nyköping, Sweden. AE-454, 1972, 63 pp.
Siemon, N. J. & E. W. Moodie: Reproducibility of specific gravity estimations on bone samples from different sites of cattle and sheep. Calcif. Tiss. Res. 1974, 15, 181–188.
Siemon, N. J., E. W. Moodie & D. F. Robertson: The determination of bone density by radiation absorption. Calcif. Tiss. Res. 1974, 15, 189–199.
Simon, G.: Pathological changes in the pedal bone of the cow. Refuah. vet. 1966, 23, 186–195.
Sorenson, J. A. & R. B. Mazess: Effects of fat bone mineral measurements. Bone Measurement Conf., Chicago, Ill., May 1970. Proc. USAEC GONF — 700515, 1970, 255–262.
Taussky, Hertha H. & E. Shorr: A microcoloriimetric method for the determination of inorganic phosphorus. J. biol. Chem. 1953, 202, 675–685.
Thomson, R. G.: Vertebral body osteophytes in bulls. Path. Vet. 1969, 6, Suppl. 6, 46 pp.
Wentworth, R. A., F. A. Kallfelz, F. L. Hiltz, H. Schryver, B. Scheffy & L. P. Krook: In vivo estimation of bone mineral content: A research and diagnostic technique for veterinary medicine. Amer. J. vet. Res. 1971, 32, 985–992.
Zeitz, L.: Effect of subcutaneous fat on bone mineral content measure* ments with the “single-energy” photon absorptiometry technique. Acta radiol. (Stockh.) 1972, 11, 401–410.
Zetterholm, R.: Osteopetrosis and hyperostosis in cattle. Proc. 2nd Int. Conf. vet. Radiologists, Stockholm 1970. Acta radiol. (Stockh.) 1972, Suppl. 319, 107–116.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Zetterholm, R., Dalén, N. Bone Mineral Determination in Coccygeal Vertebrae by Dichromatic Photon Absorptiometry*. Acta Vet Scand 19, 1–17 (1978). https://doi.org/10.1186/BF03547637
Received:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1186/BF03547637