Osteoporosis, the most common bone disease, is characterized by a deteriorated bone strength, which leads to the traumatic outcome of fracture. Nine million osteoporotic fractures happen in the world annually. One in three women and one in five men at 50 years of age are expected to experience at least one fracture in their remaining lifetime. Nevertheless, fracture is a predictable and preventable event if an accurate bone health assessment and fracture risk prediction is performed. Currently, bone mineral density (BMD) as measured in dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) is the gold standard for the diagnosis of osteoporosis. Further, anti- osteoporotic treatment initiation is indicated in osteoporotic values of BMD or high risk of fracture as calculated from fracture risk assessment tools (combining clinical risk factors of fracture and BMD), among which FRAX® is the most widely used one. However, half of fractures occur in non-osteoporotic BMD values, thus go undetected from this current `algorithm`. This gap is addressed to the lack of bone quality consideration in the bone health assessment. TBS is a relatively novel bone textural parameter, assessed in the lumbar spine DXA scans, which correlates with parameters of bone microarchitecture. Low TBS is associated with a higher risk of fracture independently of BMD and most clinical risk factors, and has been incorporated into FRAX as one of the independent risk factors for fracture.
This thesis aimed to enhance our understanding of the TBS role and position in the bone fragility management by further studying TBS from both technical and clinical perspectives; and to materialize it with practical suggestions on its clinical use.
The work on this thesis was conceptually built as based on an initial gap analysis on the current evidence on TBS, through which gaps/issues to be addressed were identified. Various study designs, such as experimental, cohort, case-control, systematic reviews were conducted within the framework of this thesis.
From the technical perspective. We studied the association of TBS with biomechanical parameters of bone and found that TBS was correlated with energy at failure, failure load and compressive stiffness, providing additional elements to the fact that TBS is also a marker of bone strength. Then, we tested the recently developed TBS algorithm corrected for the regional soft tissue thickness instead of BMI and concluded that it overcomes the acknowledged residual negative correlation of the TBS corrected for BMI with body composition parameters. Further, in a feasibility study, we investigated the possible impact of vertebrae posterior elements in their bone texture assessment. Finally, in ongoing efforts, we address issues such as the possible impact of vertebrae rotation or spine deformities on the TBS assessment.
From the clinical perspective. A novel approach to use TBS in clinical practice by adjusting BMD T-score for the TBS value was provided for fracture risk stratification and treatment initiation. Moreover, TBS was further studied in relation with clinical risk factors such as tobacco smoking or secondary osteoporosis such as diabetes mellitus. TBS changes under anti-osteoporotic treatment were studied in a randomized clinical trial (for bone anabolics) and in a systematic review and meta-analysis setting for any anti-osteoporotic treatment category.
Altogether, these efforts made a considerable contribution to the further disentanglement of TBS as a utile bone parameter for osteoporosis management. Ultimately, a synthesis of the current knowledge and findings of this thesis provided a thorough description and proposal for the TBS use in the bone fragility management. Evidently, the findings of this thesis are of direct clinical relevance. Hopefully, patients suffering from bone fragility will benefit from their incorporation into clinical routine practice.
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L'ostéoporose est la maladie osseuse la plus courante et se caractérise par une détérioration de la solidité des os, ce qui peut mener à la fracture. Neuf millions de fractures ostéoporotiques se produisent chaque année dans le monde. Une femme sur trois (33%) et un homme sur cinq (20%) âgés de 50 ans vont subir au moins une fracture au cours de leur vie. Néanmoins, une fracture est un événement prévisible et évitable si l'on procède à une évaluation précise de la santé osseuse et à une prévision des risques de fracture. Actuellement, la densité minérale osseuse (DMO), mesurée par radiographie par rayon X, permet de déterminer la quantité osseuse et est considéré comme la référence pour le diagnostic de l'ostéoporose. En outre, l'instauration d'un traitement anti-ostéoporotique est recommandé lors de faible valeurs de DMO ou lorsqu’un risque élevé de fracture est calculés à partir d'outils d'évaluation (combinant les facteurs de risque clinique de fracture et la DMO), parmi lesquels FRAX® est le plus utilisé. Cependant, la moitié des fractures se produisent à des valeurs de DMO non ostéoporotiques, et ne sont donc pas détectées actuellement par cet "algorithme". Cette lacune est due à l'absence de prise en compte de la qualité des os dans l'évaluation de la santé osseuse. Une valeur de TBS basse est un paramètre de microarchitecture osseuse relativement nouveau, évalué au niveau de la colonne lombaire par le même appareil d’imagerie. Il est associé à un risque de fracture plus élevé indépendamment de la DMO et de la plupart des facteurs de risque cliniques, et a été intégré dans le FRAX comme un des facteurs de risque de fracture indépendants.
Cette thèse avait pour but d’améliorer notre compréhension du rôle et de la place du TBS dans la gestion de la fragilité osseuse en poussant son étude d’après des perspectives techniques et cliniques et d’aboutir à des suggestions pratiques sur son utilité clinique.
Notre recherche était conceptuellement basée sur l’analyse de l’écart par rapport aux connaissances actuelles sur le TBS à travers lesquelles les sujets à aborder étaient identifiés. Diverses études, expérimentales, de cohorte, cas-témoins et systématiques, ont été menées dans le cadre de cette thèse.
D'un point de vue technique. Nous avons étudié l'association du TBS avec les paramètres biomécaniques de l'os et avons constaté que le TBS était corrélé avec l'énergie nécessaire à la rupture, la charge de rupture et la rigidité en compression, ce qui apporte des éléments supplémentaires au fait que le TBS est également un marqueur de la solidité de l'os. Ensuite, nous avons testé l'algorithme TBS récemment développé, corrigé par rapport à l'épaisseur régionale des tissus mous au lieu de l'IMC et nous avons conclu qu'il surmonte la corrélation négative résiduelle reconnue du TBS corrigé pour l'IMC avec les paramètres de composition corporelle. En outre, dans une étude de faisabilité, nous avons étudié l'impact possible des éléments postérieurs des vertèbres dans leur évaluation de la texture osseuse. Enfin, dans le cadre des travaux en cours, nous abordons des questions telles que l'impact possible de la rotation des vertèbres ou des déformations de la colonne vertébrale sur l'évaluation du TBS.
Du point de vue clinique. Une nouvelle approche de l'utilisation du TBS dans la pratique clinique, par l'ajustement du DMO T-score par la valeur du TBS a été fournie pour l’identification du risque de fracture élevé et l'initiation du traitement. En outre, le TBS a été étudié plus en détails en relation avec les facteurs de risque cliniques tels que le tabagisme ou l'ostéoporose secondaire comme le diabète sucré. Les modifications du TBS sous traitement anti- ostéoporotique ont été étudiées dans le cadre d'un essai clinique randomisé (pour les anabolisants osseux) et d’une revue systématique et de méta-analyse pour toute catégorie de traitement anti-ostéoporotique.
Dans l'ensemble, ces efforts ont considérablement contribué à une meilleure compréhension du TBS en tant que paramètre osseux utile pour la gestion de l'ostéoporose. Pour conclure, une synthèse des connaissances actuelles et des résultats de cette thèse a fourni une description approfondie et une proposition pour l'utilisation du TBS dans la gestion de la fragilité osseuse. De toute évidence, les résultats de cette thèse sont cliniquement relevants. Il est à espérer que les patients souffrant de fragilité osseuse bénéficieront de leur incorporation dans la pratique clinique de routine.