Factors influencing uncertainties of in vivo bone lead measurement using a (109)Cd K X-ray fluorescence clover leaf geometry detector system

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dc.contributor.author

Behinaein, Sepideh

Chettle, David R.

Marro, Leonora

Malowany, Morie

Fisher, Mandy

Fleming, David E. B.

Healey, Norm

Inskip, Mike

Arbuckle, Tye E.

McNeill, Fiona E.

dc.date.accessioned

2024-05-03T20:31:19Z

dc.date.available

2024-05-03T20:31:19Z

dc.date.issued

2014-12-01

dc.description - en

Health Canada helps to protect the health of Canadians by assessing and managing the health risks associated with exposure to environmental contaminants such as lead. Blood lead levels in Canadians have declined over the past 30 years as a result of measures to reduce exposure, making them amongst the lowest in the world. However, lead is still widely detected in Canadians, and evidence shows that even low levels can cause adverse health effects; thus, research and monitoring continues to support health impact assessments of lead. Lead can be stored in the bone for long periods and subsequently be released back into the blood over time, affecting blood lead levels. This means that blood lead levels reflect both recent exposure to lead in the environment, as well as long-term exposure. Furthermore, lead stored in bone is released during pregnancy as a result of physiological changes, increasing the levels to which a developing baby may be exposed. Thus, it is important to be able to accurately measure levels of lead in bone as well as in blood in order to determine whether there are any associated health risks. In this study, bone lead levels were measured in 263 men, women and children from Toronto, Canada between September 2009 and January 2011 in order to assess the feasibility of monitoring lead levels in a population survey and to assess the reliability of the measurement technique. These volunteers ranged in age from 1-82 years and were compared to an occupationally exposed group of lead smelter workers. Bone lead levels were measured using109Cd K x-ray fluorescence (KXRF) – a measurement technique that is rapid, safe and painless. Factors that influence uncertainties in bone lead measurements, including gender, age, and body mass index (BMI), were assessed. The results of this study will be helpful in designing approaches to improve the precision of bone lead measurements to inform assessments of the efficacy of measures to reduce lead exposure.

dc.description.abstract - en

A (109)Cd K X-ray fluorescence (KXRF) measurement system consisting of four detectors in clover-leaf geometry is a non-invasive, low-radiation-dose method of measuring bone lead concentration. Its high precision in estimating the bone lead content makes it a promising tool for the determination of the low levels of lead currently found in the general population. After developing the clover-leaf geometry system, the system was used for the first time in a major survey in 2008 to measure the lead levels of 497 smelter employees (an occupationally exposed group with high lead levels). Since the delivered effective dose of the bone lead system in clover-leaf geometry is small (on the order of nSv), the technique can be used to measure the bone lead of sensitive populations such as the elderly and children. This detector system was used from 2009 to 2011, in a pilot study that measured the bone lead concentration of 263 environmentally exposed individuals (termed the EG group) residing in Toronto, Ontario, Canada. In this paper, the factors that influence uncertainties in lead content in tibia (cortical bone) and calcaneus (trabecular bone) are discussed based on gender, age, and body mass index (BMI) by using analysis of variance (ANOVA) and multiple linear regression models. Results from the two study groups (the EG group versus the occupationally exposed smelter employees) are compared where appropriate (i.e. for males older than 20). Results from univariate analyses showed that females have higher tibia uncertainty compared to males. We observed significant differences for both calcaneus and tibia uncertainty measures (p < 0.0005) among different age groups, where the uncertainties were highest in the lowest age group (<11 years). Lastly, and perhaps most significantly, we found that the product of source activity and measurement time influenced the precision of measurements greatly, and that this factor alone could account for the higher uncertainties observed for the male cohort of the EG group versus the smelter employees.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Un système de mesure de fluorescence X (109)Cd K (KXRF) composé de quatre détecteurs en forme de feuille de trèfle est une méthode non invasive à faible dose de rayonnement pour mesurer la concentration de plomb dans les os. Sa grande précision dans l’estimation de la teneur en plomb des os en fait un outil prometteur pour la détermination des faibles niveaux de plomb actuellement présents dans la population générale. Après avoir développé le système géométrique en feuille de trèfle, le système a été utilisé pour la première fois dans une enquête majeure en 2008 pour mesurer les niveaux de plomb de 497 employés de fonderie (un groupe professionnellement exposé avec des niveaux de plomb élevés). Étant donné que la dose efficace délivrée du système de plomb osseux dans la géométrie en feuille de trèfle est faible (de l’ordre du nSv), la technique peut être utilisée pour mesurer le plomb osseux de populations sensibles telles que les personnes âgées et les enfants. Ce système de détection a été utilisé de 2009 à 2011, dans une étude pilote mesurant la concentration de plomb dans les os de 263 personnes exposées à l'environnement (appelées groupe EG) résidant à Toronto, Ontario, Canada. Dans cet article, les facteurs qui influencent les incertitudes sur la teneur en plomb dans le tibia (os cortical) et le calcanéum (os trabéculaire) sont discutés en fonction du sexe, de l'âge et de l'indice de masse corporelle (IMC) en utilisant l'analyse de variance (ANOVA) et plusieurs méthodes linéaires. modèles de régression. Les résultats des deux groupes d'étude (le groupe EG par rapport aux employés de fonderie exposés professionnellement) sont comparés le cas échéant (c'est-à-dire pour les hommes de plus de 20 ans). Les résultats des analyses univariées ont montré que les femmes ont une incertitude plus élevée sur le tibia que les hommes. Nous avons observé des différences significatives pour les mesures d'incertitude du calcanéum et du tibia (p < 0,0005) entre différents groupes d'âge, où les incertitudes étaient les plus élevées dans le groupe d'âge le plus bas (<11 ans). Enfin, et c'est peut-être le plus important, nous avons constaté que le produit de l'activité de la source et du temps de mesure influençait grandement la précision des mesures, et que ce facteur à lui seul pouvait expliquer les incertitudes plus élevées observées pour la cohorte masculine du groupe EG par rapport aux employés de la fonderie.

dc.description.fosrctranslation - fr

Santé Canada contribue à protéger la santé des Canadiens en évaluant et en gérant les risques pour la santé associés à l'exposition à des contaminants environnementaux tels que le plomb. Les taux de plombémie chez les Canadiens ont diminué au cours des 30 dernières années grâce aux mesures visant à réduire l'exposition, ce qui les place parmi les plus bas au monde. Cependant, le plomb est encore largement détecté chez les Canadiens, et les données démontrent que même de faibles niveaux peuvent avoir des effets néfastes sur la santé ; ainsi, la recherche et la surveillance continuent de soutenir les évaluations de l’impact du plomb sur la santé. Le plomb peut être stocké dans les os pendant de longues périodes, puis être libéré dans le sang au fil du temps, affectant ainsi la plombémie. Cela signifie que les niveaux de plomb dans le sang reflètent à la fois une exposition récente au plomb présent dans l’environnement et une exposition à long terme. De plus, le plomb stocké dans les os est libéré pendant la grossesse en raison de changements physiologiques, augmentant ainsi les niveaux auxquels un bébé en développement peut être exposé. Il est donc important de pouvoir mesurer avec précision les niveaux de plomb dans les os ainsi que dans le sang afin de déterminer s’il existe des risques pour la santé associés. Dans cette étude, les niveaux de plomb dans les os ont été mesurés chez 263 hommes, femmes et enfants de Toronto, Canada entre septembre 2009 et janvier 2011 afin d'évaluer la faisabilité de surveiller les niveaux de plomb dans une enquête de population et d'évaluer la fiabilité de la technique de mesure. Ces volontaires étaient âgés de 1 à 82 ans et ont été comparés à un groupe de travailleurs des fonderies de plomb professionnellement exposés. Les niveaux de plomb osseux ont été mesurés à l’aide de la fluorescence des rayons X 109Cd K (KXRF) – une technique de mesure rapide, sûre et indolore. Les facteurs qui influencent les incertitudes dans les mesures du plomb osseux, notamment le sexe, l'âge et l'indice de masse corporelle (IMC), ont été évalués. Les résultats de cette étude seront utiles pour concevoir des approches visant à améliorer la précision des mesures du plomb dans les os afin d'éclairer les évaluations de l'efficacité des mesures visant à réduire l'exposition au plomb.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1039/c4em00446a

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2407

dc.language.iso

en

dc.publisher

Royal Society of Chemistry

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

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Factors influencing uncertainties of in vivo bone lead measurement using a (109)Cd K X-ray fluorescence clover leaf geometry detector system

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