Die Dualenergie-Röntgenabsorptiometrie (DEXA, Dual Energy X-Ray Absorptiometry) ist ein in der Humanmedizin und Teilen der Veterinärmedizin etabliertes Verfahren zur Untersuchung der Knochenmineraldichte, des Knochenmineralgehaltes und der Körperzusammensetzung. Für das Pferd existieren bisher lediglich vereinzelte Studien zur Untersuchung des Knochens mittels der DEXA-Methode, welche allesamt auf nur sehr geringen Versuchstierzahlen beruhen. Ziel dieser Arbeit war es daher die DEXA-Methode für die Untersuchung am Pferd zu validieren. Hierfür wurden die Röhrbeine von 103 Schlachtpferden mittels des Densitometers PIXI LUNAR®, welches aus der Humanmedizin stammt und dort zur Untersuchung des Unterarmes dient, untersucht und die densitometrische Knochenmineraldichte (BMD) und der densitometrische Knochenmineralstoffgehalt (BMC) ermittelt. Als Messpunkt wurde standar-disiert die Mitte zwischen der Basis und dem Caput des Os metacarpale tertium bzw. des Os metatarsale tertium gewählt. Im Anschluss an die densitometrische Messung wurde als Referenzverfahren eine chemische Analyse durchgeführt, in welcher der Rohasche- sowie der Calcium- Phosphor- und Magnesiumgehalt der Röhrbeine bestimmt wurden. Die Angabe der Ergebnisse erfolgt als Median und 25-/75-Perzentil. Der Rohaschegehalt lag im Mittel über alle Röhrbeine bei 698 (69,1 - 70,3) g/kg TS. Für die Mineralstoffe konnten folgende Gehalte ermittelt werden: Calcium 265 (259 - 272) g/kg TS, Phosphor 123 (121 - 126) g/kg TS und Magnesium 2,40 (2,19 - 2,66) g/kg TS. Das Calcium-Phosphor-Verhältnis lag in einem Bereich von 2,14 - 2,18. Die Resultate der DEXA-Methode werden neben dem Mineralstoffgehalt auch vom Knochenumfang beeinflusst, so dass die folgenden Ergebnisse für die Vorder- und Hintergliedmaße (VGM, HGM) separat dargestellt werden: BMD: VGM 3,22 (2,80 - 3,65) g/cm², HGM 4,21 (3,76 - 4,65) g/cm²; BMC: VGM 26,5 (22,8 - 30,1) g, HGM 32,9 (29,0 - 36,3) g. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Reproduzierbarkeitsstudien durchgeführt, bei denen für die BMD bei der Reproduzierbarkeit ohne Reposition Abweichungen in einem Bereich von 1,06 - 1,85 % und mit Reposition in einem Bereich von 3,51 - 4,48 % gefunden wurden. Für die BMC lag die Abweichung für die Reproduzierbarkeit ohne Reposition in einem Bereich von 1,28 - 2,79 % und mit Reposition schwankte sie zwischen 3,38 und 3,94 %. Um für den Einsatz der DEXA-Methode bei Verlaufsuntersuchungen den Einfluss der exakten Messlokalisation zu eruieren, wurden Messungen in einem Abstand von ein, zwei und drei Zentimetern proximal und distal des ursprünglichen Messpunktes vorgenommen. Die Ergeb-nisse dieser Studie wichen für die BMD um 3,53 - 9,16 % und für den BMC um 4,21 - 12,5 % von den Ergebnissen des zentralen Messpunktes in der Mitte der Diaphyse ab. Diese Abweichung liegt innerhalb der 25-/75-Perzentile der Messergebnisse des zentralen Messpunktes. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie führen zu dem Schluss, dass es möglich ist die Knochenmineraldichte und den Knochenmineralgehalt des Röhrbeines des Pferdes mittels der DEXA-Methode zu ermitteln. Die guten Ergebnisse der Reproduzierbarkeitsstudien und der Abstandsmessungen vom zentralen Messpunkt legen die Durchführbarkeit am stehenden, sedierten Pferd nahe. Bei der DEXA-Methode wird ein Knochenabschnitt mit einem sehr hohen Kortikalisanteil erfasst, welcher auf Einflüsse, wie beispielsweise Training oder Ruhigstellung mit einer Veränderung des Knochenumfanges bei gleichbleibenden Mineralstoffkonzentrationen reagiert. Diese Eigenschaft führt zu einem geringen Zusammenhang zwischen der DEXA-Methode und der chemischen Analyse, so dass sich die Ergebnisse der beiden Messverfahren zwar gut in den Kontext anderer Studien einfügen, der direkte Vergleich der beiden Methoden jedoch nicht möglich ist. / DXA (dual energy X-ray absorptiometry) is an established method for the measurement of bone mineral density (BMD), bone mineral content (BMC) and whole body composition in human and partly in veterinary medicine. However, there are only a small number of studies that examine the bone in horses using DXA. All these studies are based on small samples. Therefore, the objective of this study was to validate the use of DXA for the measurement of BMD and BMC in the horse. In total the cannons of 103 horses were scanned ex vivo, using the PIXI LUNAR® densitometer. In human medicine this densitometer is used for the exami-nation of the forearm. The measuring point was the exact middle between basis and caput of the third metacarpal/metatarsal bone. In a second step the DXA measurements were complemented with a chemical analysis, analyzing the ash content, calcium, phosphorus and magnesium content of the bones. The results are presented as median and 25-/75-percentile. The average ash content of the cannon bones was 698 (691 - 703) g/kg DM. The average mineral content was measured in the following order: calcium 265 (259 - 272) g/kg DM, phosphorus 123 (121 - 126) g/kg DM und magnesium 2.44 (2.19 - 2.66) g/kg DM. The ratio of calcium to phosphorus ranged from 2.14 to 2.18. The DXA results are influenced not only by the bone´s mineral content, but also by its diameter. Because of this the results are separated into the results of the forelimb (fl) and the hindlimb (hl) which generates the following results: BMD: fl 3.22 (2.80 - 3.65) g/cm², hl 4.21 (3.76 - 4.65) g/cm²; BMC: fl 26.5 (22.8 - 30.1) g, hl 32.9 (29.0 - 36.3) g. Several robustness checks of the measurements were conducted. For the BMD measurements, the range of measurements diverged by 3.51-4.48 % for measurements with limb repositioning, and by 1.06-1.85 % for measurements without limb repositioning. For the BMC measurements, the range of measurements diverged by 3.38-3.94 % for measurements with limb repositioning, and by 1.28-2.79 for measurements without limb repositioning. To determine the importance of the exact bone position for follow-up investigations, measurements in a distance of one, two and three centimeters proximal and distal of the original measuring point were performed. The results of these measurements deviated from the result of the central measuring point at the centre of the diaphysis in a range of 3.53 – 9.16 % for BMD and a range of 4.21 – 12.5 % for BMC. This variation falls within the percentiles of the central measuring point. Overall, the results of this study indicate that DXA is useable for determining BMD and BMC at the third metacarpal/metatarsal bone of the horse. The high reproducibility of the results and the distance measurements suggest that DXA is suitable for measurements at the standing, tranquilized horse. However, the cannon bone is a bone with a high content of cortical bone. This means that the diameter of the bone changes as a result of training or immobilization, while the BMD and BMC remain unchanged by such influence. This leads to a weak correlation between the results from the DXA and chemical analyses. Thus, while these two types of analysis fit well into the context of prior studies, a direct comparison between these measurements is not possible.

Die Dualenergie-Röntgenabsorptiometrie (DEXA, Dual Energy X-Ray Absorptiometry) ist ein in der Humanmedizin und Teilen der Veterinärmedizin etabliertes Verfahren zur Untersuchung der Knochenmineraldichte, des Knochenmineralgehaltes und der Körperzusammensetzung. Für das Pferd existieren bisher lediglich vereinzelte Studien zur Untersuchung des Knochens mittels der DEXA-Methode, welche allesamt auf nur sehr geringen Versuchstierzahlen beruhen. Ziel dieser Arbeit war es daher die DEXA-Methode für die Untersuchung am Pferd zu validieren. Hierfür wurden die Röhrbeine von 103 Schlachtpferden mittels des Densitometers PIXI LUNAR®, welches aus der Humanmedizin stammt und dort zur Untersuchung des Unterarmes dient, untersucht und die densitometrische Knochenmineraldichte (BMD) und der densitometrische Knochenmineralstoffgehalt (BMC) ermittelt. Als Messpunkt wurde standar-disiert die Mitte zwischen der Basis und dem Caput des Os metacarpale tertium bzw. des Os metatarsale tertium gewählt. Im Anschluss an die densitometrische Messung wurde als Referenzverfahren eine chemische Analyse durchgeführt, in welcher der Rohasche- sowie der Calcium- Phosphor- und Magnesiumgehalt der Röhrbeine bestimmt wurden. Die Angabe der Ergebnisse erfolgt als Median und 25-/75-Perzentil. Der Rohaschegehalt lag im Mittel über alle Röhrbeine bei 698 (69,1 - 70,3) g/kg TS. Für die Mineralstoffe konnten folgende Gehalte ermittelt werden: Calcium 265 (259 - 272) g/kg TS, Phosphor 123 (121 - 126) g/kg TS und Magnesium 2,40 (2,19 - 2,66) g/kg TS. Das Calcium-Phosphor-Verhältnis lag in einem Bereich von 2,14 - 2,18. Die Resultate der DEXA-Methode werden neben dem Mineralstoffgehalt auch vom Knochenumfang beeinflusst, so dass die folgenden Ergebnisse für die Vorder- und Hintergliedmaße (VGM, HGM) separat dargestellt werden: BMD: VGM 3,22 (2,80 - 3,65) g/cm², HGM 4,21 (3,76 - 4,65) g/cm²; BMC: VGM 26,5 (22,8 - 30,1) g, HGM 32,9 (29,0 - 36,3) g. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Reproduzierbarkeitsstudien durchgeführt, bei denen für die BMD bei der Reproduzierbarkeit ohne Reposition Abweichungen in einem Bereich von 1,06 - 1,85 % und mit Reposition in einem Bereich von 3,51 - 4,48 % gefunden wurden. Für die BMC lag die Abweichung für die Reproduzierbarkeit ohne Reposition in einem Bereich von 1,28 - 2,79 % und mit Reposition schwankte sie zwischen 3,38 und 3,94 %. Um für den Einsatz der DEXA-Methode bei Verlaufsuntersuchungen den Einfluss der exakten Messlokalisation zu eruieren, wurden Messungen in einem Abstand von ein, zwei und drei Zentimetern proximal und distal des ursprünglichen Messpunktes vorgenommen. Die Ergeb-nisse dieser Studie wichen für die BMD um 3,53 - 9,16 % und für den BMC um 4,21 - 12,5 % von den Ergebnissen des zentralen Messpunktes in der Mitte der Diaphyse ab. Diese Abweichung liegt innerhalb der 25-/75-Perzentile der Messergebnisse des zentralen Messpunktes. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie führen zu dem Schluss, dass es möglich ist die Knochenmineraldichte und den Knochenmineralgehalt des Röhrbeines des Pferdes mittels der DEXA-Methode zu ermitteln. Die guten Ergebnisse der Reproduzierbarkeitsstudien und der Abstandsmessungen vom zentralen Messpunkt legen die Durchführbarkeit am stehenden, sedierten Pferd nahe. Bei der DEXA-Methode wird ein Knochenabschnitt mit einem sehr hohen Kortikalisanteil erfasst, welcher auf Einflüsse, wie beispielsweise Training oder Ruhigstellung mit einer Veränderung des Knochenumfanges bei gleichbleibenden Mineralstoffkonzentrationen reagiert. Diese Eigenschaft führt zu einem geringen Zusammenhang zwischen der DEXA-Methode und der chemischen Analyse, so dass sich die Ergebnisse der beiden Messverfahren zwar gut in den Kontext anderer Studien einfügen, der direkte Vergleich der beiden Methoden jedoch nicht möglich ist.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Das Röhrbein des Pferdes 2.1.1 Knochenaufbau 2.1.2 Knochenzusammensetzung 2.1.3 Knochenbildung 2.1.4 Knochenumbau 2.1.5 Einfluss des Alters auf den Knochen 2.1.6 Unterschiede zwischen und innerhalb der Gliedmaßen 2.1.7 Einfluss des Geschlechtes auf den Knochen 2.1.8 Einfluss von Haltung auf den Knochen 2.1.9 Einfluss von Belastung/Training auf den Knochen 2.1.10 Einfluss der Ernährung auf den Knochen 2.2 DEXA-Methode 2.3 Einsatz der DEXA-Methode in der Humanmedizin 2.4 Nicht-medizinische Einsatzgebiete der DEXA-Methode 2.5 Einsatz der DEXA-Methode in der Veterinärmedizin 2.5.1 Anwendung der DEXA-Methode bei Maus und Ratte 2.5.2 Anwendung der DEXA-Methode beim Geflügel 2.5.3 Anwendung der DEXA-Methode bei Hund und Katze 2.5.4 Anwendung der DEXA-Methode beim Schwein 2.5.5 Anwendung der DEXA-Methode beim Rind 2.6 Einsatz der DEXA-Methode beim Pferd 2.7 Weitere Methoden der Osteodensitometrie 2.7.1 In-vivo-Methoden 2.7.2 In-vitro-Methoden 3 Tiere, Material und Methoden 3.1 Tiere und Material 3.1.1 Tiere 3.1.2 Probenentnahme und –aufbewahrung 3.2 Methoden 3.2.1 Physikalische Grundlagen der DEXA-Methode 3.2.2 Dichtebestimmung mittels DEXA 3.2.3 Chemische Knochenanalyse 3.3 Statistische Auswertung 3.4 Darstellung der Ergebnisse 4 Ergebnisse 4.1 Ergebnisse der chemischen Analyse 4.1.1 volumetrische Knochendichte, Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phoshorgehalte im Gliedmaßenvergleich (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.2 Einfluss des Alters auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.3 Einfluss der Rasse auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.4 Einfluss des Geschlechtes auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.2 Ergebnisse der DEXA-Methode 4.2.1 Abweichung vom zentralen Messpunkt 4.2.2 Reproduzierbarkeit 4.3 Vergleich der Densitometrie mit der chemischen Analyse 5 Diskussion 5.1 Kritik der Methoden 5.1.1 Versuchspferde 5.1.2 DEXA-Methode 5.2 Diskussion der Ergebnisse 5.3 Schlussbetrachtung 6 Zusammenfassung 7 Summary 8 Literaturverzeichnis 9 Tabellenanhang 10 Danksagung / DXA (dual energy X-ray absorptiometry) is an established method for the measurement of bone mineral density (BMD), bone mineral content (BMC) and whole body composition in human and partly in veterinary medicine. However, there are only a small number of studies that examine the bone in horses using DXA. All these studies are based on small samples. Therefore, the objective of this study was to validate the use of DXA for the measurement of BMD and BMC in the horse. In total the cannons of 103 horses were scanned ex vivo, using the PIXI LUNAR® densitometer. In human medicine this densitometer is used for the exami-nation of the forearm. The measuring point was the exact middle between basis and caput of the third metacarpal/metatarsal bone. In a second step the DXA measurements were complemented with a chemical analysis, analyzing the ash content, calcium, phosphorus and magnesium content of the bones. The results are presented as median and 25-/75-percentile. The average ash content of the cannon bones was 698 (691 - 703) g/kg DM. The average mineral content was measured in the following order: calcium 265 (259 - 272) g/kg DM, phosphorus 123 (121 - 126) g/kg DM und magnesium 2.44 (2.19 - 2.66) g/kg DM. The ratio of calcium to phosphorus ranged from 2.14 to 2.18. The DXA results are influenced not only by the bone´s mineral content, but also by its diameter. Because of this the results are separated into the results of the forelimb (fl) and the hindlimb (hl) which generates the following results: BMD: fl 3.22 (2.80 - 3.65) g/cm², hl 4.21 (3.76 - 4.65) g/cm²; BMC: fl 26.5 (22.8 - 30.1) g, hl 32.9 (29.0 - 36.3) g. Several robustness checks of the measurements were conducted. For the BMD measurements, the range of measurements diverged by 3.51-4.48 % for measurements with limb repositioning, and by 1.06-1.85 % for measurements without limb repositioning. For the BMC measurements, the range of measurements diverged by 3.38-3.94 % for measurements with limb repositioning, and by 1.28-2.79 for measurements without limb repositioning. To determine the importance of the exact bone position for follow-up investigations, measurements in a distance of one, two and three centimeters proximal and distal of the original measuring point were performed. The results of these measurements deviated from the result of the central measuring point at the centre of the diaphysis in a range of 3.53 – 9.16 % for BMD and a range of 4.21 – 12.5 % for BMC. This variation falls within the percentiles of the central measuring point. Overall, the results of this study indicate that DXA is useable for determining BMD and BMC at the third metacarpal/metatarsal bone of the horse. The high reproducibility of the results and the distance measurements suggest that DXA is suitable for measurements at the standing, tranquilized horse. However, the cannon bone is a bone with a high content of cortical bone. This means that the diameter of the bone changes as a result of training or immobilization, while the BMD and BMC remain unchanged by such influence. This leads to a weak correlation between the results from the DXA and chemical analyses. Thus, while these two types of analysis fit well into the context of prior studies, a direct comparison between these measurements is not possible.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Das Röhrbein des Pferdes 2.1.1 Knochenaufbau 2.1.2 Knochenzusammensetzung 2.1.3 Knochenbildung 2.1.4 Knochenumbau 2.1.5 Einfluss des Alters auf den Knochen 2.1.6 Unterschiede zwischen und innerhalb der Gliedmaßen 2.1.7 Einfluss des Geschlechtes auf den Knochen 2.1.8 Einfluss von Haltung auf den Knochen 2.1.9 Einfluss von Belastung/Training auf den Knochen 2.1.10 Einfluss der Ernährung auf den Knochen 2.2 DEXA-Methode 2.3 Einsatz der DEXA-Methode in der Humanmedizin 2.4 Nicht-medizinische Einsatzgebiete der DEXA-Methode 2.5 Einsatz der DEXA-Methode in der Veterinärmedizin 2.5.1 Anwendung der DEXA-Methode bei Maus und Ratte 2.5.2 Anwendung der DEXA-Methode beim Geflügel 2.5.3 Anwendung der DEXA-Methode bei Hund und Katze 2.5.4 Anwendung der DEXA-Methode beim Schwein 2.5.5 Anwendung der DEXA-Methode beim Rind 2.6 Einsatz der DEXA-Methode beim Pferd 2.7 Weitere Methoden der Osteodensitometrie 2.7.1 In-vivo-Methoden 2.7.2 In-vitro-Methoden 3 Tiere, Material und Methoden 3.1 Tiere und Material 3.1.1 Tiere 3.1.2 Probenentnahme und –aufbewahrung 3.2 Methoden 3.2.1 Physikalische Grundlagen der DEXA-Methode 3.2.2 Dichtebestimmung mittels DEXA 3.2.3 Chemische Knochenanalyse 3.3 Statistische Auswertung 3.4 Darstellung der Ergebnisse 4 Ergebnisse 4.1 Ergebnisse der chemischen Analyse 4.1.1 volumetrische Knochendichte, Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phoshorgehalte im Gliedmaßenvergleich (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.2 Einfluss des Alters auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.3 Einfluss der Rasse auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.1.4 Einfluss des Geschlechtes auf den Rohasche-, Calcium-, Magnesium- und Phosphorgehalt im Röhrbein (Angabe in Median und 25-/75-Perzentil) 4.2 Ergebnisse der DEXA-Methode 4.2.1 Abweichung vom zentralen Messpunkt 4.2.2 Reproduzierbarkeit 4.3 Vergleich der Densitometrie mit der chemischen Analyse 5 Diskussion 5.1 Kritik der Methoden 5.1.1 Versuchspferde 5.1.2 DEXA-Methode 5.2 Diskussion der Ergebnisse 5.3 Schlussbetrachtung 6 Zusammenfassung 7 Summary 8 Literaturverzeichnis 9 Tabellenanhang 10 Danksagung