Skip to main content
  • Published:

Bone Mineral Determination in Coccygeal Vertebrae by Dichromatic Photon Absorptiometry*

Benmineralmätningar utförda med dikromatisk foton absorptiometri i svanskotor hos nötkreatur

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.

    Google Scholar 

  • 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.

    Article  CAS  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  • 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.

    CAS  Google Scholar 

  • Blincoe, C., A. L. Lesperance & V. R. Bohman: Rone magnesium, calcium and strontium concentrations in range cattle. J. Anim. Sci. 1973, 36, 971–975.

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Cameron, J. R. & J. Sorenson: Measurement of bone mineral in vivo. Science 1963, 142, 230–232.

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Dalen, N.: Bone mineral assay. Measuring sites: clinical applications. Thesis. Karolińska Institutet, Stockholm, Sweden 1973, pp. 86.

    Google Scholar 

  • Dissing, E.: Performance of a dichromatic and simultaneously operating gamma ray absorptiometer. AB Atomenergi, Studsvik, Nyköping, Sweden. AE-489, 2, 1974, 19–39.

    Google Scholar 

  • 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.

    Google Scholar 

  • 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.

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  • 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.

    Google Scholar 

  • 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.

    CAS  Google Scholar 

  • Frank, A.: Automated wet ashing and multi-metal determination in biological materials by atomic-absorption spectrometry. Z. analyt. Ghem. 1976, 279, 101–102.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • 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.

    Google Scholar 

  • Hartman, A. M. & E. B. Meigs: Calcium assimilation as indicated by bone analysis in long-time experiments. J. Dairy Sci. 1931, 14, 322–336.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • 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.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Jacobson, B.: X-ray spectrophotometry in vivo. Amer. J. Roentgenol. 1964, 91, 202.

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  • 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.

    Google Scholar 

  • Judy, P. F.: A dichromatic attenuation technique for in vivo determination of bone mineral content. Thesis, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 1971, pp. 127.

    Book  Google Scholar 

  • Kràl, E.: Digital bone lesions in bulls. Sb. vys. Sk. zemêd. les. Fac. Brne. B. Spisy Fak. vet., Brno 1963, 11, 367.

    Google Scholar 

  • 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.

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Krook, L., L. Lutwak, K. McEntee, P.-Å. Henriksson, K. Braun & S. Roberts: Nutritional hypercalcitoninism in bulls. Cornell Vet. 1971, 61, 625–639.

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Lachowicz, S.: X-ray examination of bone changes in hoof diseases of cattle. Weterynaria, Wroclaw 1967, 21, 120–121.

    Google Scholar 

  • Little, W. L. & N. C. Wright: The aetiology of milk fever in cattle. Brit. J. exp. Path. 1925, 6, 129–134.

    CAS  PubMed Central  Google Scholar 

  • Manston, R.: The influence of dietary calcium and phosphorus concentration on their absorption in the cow. J. agrie. Sci. (Gamb.) 1967, 68, 263–268.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • 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.

    Google Scholar 

  • 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.

    Google Scholar 

  • Nurmio, P.: On plasma calcium regulation in paresis puerperalis hypocalcemia in cattle. Acta vet. scand. 1968, 9, Suppl. 26. 100 pp.

    Google Scholar 

  • 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.

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Reed, G. W.: Studies of bone mineralisation. A. R. Brit. Emp. Cancer Gampgn. 1960, 38, 489.

    Google Scholar 

  • 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.

    Google Scholar 

  • 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.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Schmeling, P.: Measurement of bone content using radiation sources. An annotated bibliography. AB Atomenergy, Studsvik, Nyköping, Sweden. AE-454, 1972, 63 pp.

    Google Scholar 

  • 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.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Siemon, N. J., E. W. Moodie & D. F. Robertson: The determination of bone density by radiation absorption. Calcif. Tiss. Res. 1974, 15, 189–199.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Simon, G.: Pathological changes in the pedal bone of the cow. Refuah. vet. 1966, 23, 186–195.

    Google Scholar 

  • 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.

    Google Scholar 

  • Taussky, Hertha H. & E. Shorr: A microcoloriimetric method for the determination of inorganic phosphorus. J. biol. Chem. 1953, 202, 675–685.

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  • Thomson, R. G.: Vertebral body osteophytes in bulls. Path. Vet. 1969, 6, Suppl. 6, 46 pp.

    Google Scholar 

  • 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.

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  • 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.

    CAS  Google Scholar 

  • Zetterholm, R.: Osteopetrosis and hyperostosis in cattle. Proc. 2nd Int. Conf. vet. Radiologists, Stockholm 1970. Acta radiol. (Stockh.) 1972, Suppl. 319, 107–116.

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints 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

Download citation

  • Received:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1186/BF03547637

Keywords