Mimotělní rázová vlna versus fonoforéza s použitím chitosan-nanočásticového gelu na funkční a anatomické změny detekované pomocí algoritmu texturní analýzy založené na umělé inteligenci u pacientů s osteoartrózou kolena: zdvojnásobená randomizovaná kontrolovaná studie

Osteoartritida (OA) je běžné degenerativní onemocnění, které je řazeno jako 10. největší přispěvatel k postižením, které má souvislost s vyšší komorbiditou a nadměrnou úmrtností. Jedním z nejčastějších degenerativních onemocnění je kolenní osteoartróza (KOA). KOA je progresivní, chronický degenerativní stav, který klade velkou socioekonomickou zátěž na systémy zdravotní péče a společnost. Prevalence OA kolena se za posledních 10 let prudce zvýšila na více než dvojnásobek v důsledku ustáleného stavu střední délky života.

KOA je dobře známé jako onemocnění chrupavky, které zahrnuje degradaci a ztrátu kloubní chrupavky. OA je však obvykle doprovázena změnami v subchondrální kosti se sklerózou, kostní cystou a tvorbou osteofytů.

Nedávné studie uvádějí, že remodelace subchondrální kosti hraje velmi důležitou roli v KOA, zprostředkovává a předchází poškození chrupavky. Zvýšení tuhosti subchondrální kosti snižuje schopnost rozptylovat zátěžové síly v kolenním kloubu, což pak zvyšuje sílu zatíženou kloubní chrupavku. Proto se poškození chrupavky a progrese OA v průběhu času zrychlovaly. Těžiště léčby v časné KOA se přesunulo z kloubní chrupavky do subchondrální kosti a stalo se potenciálním terapeutickým cílem různých terapeutických metod.

Pokud jde o bolest KOA, hromadící se důkazy naznačují, že vaskularizace zdola nahoru ze subchondrální kosti hraje větší roli než invaze cév shora dolů pocházející ze synoviální tkáně nebo synovie během eroze chrupavky u OA. V důsledku toho je běžnou stížností ortopedů, že bolest při osteoartróze není spojena s rentgenovým zobrazením. Nedávná práce odhalila relativně slabý vztah mezi ztrátou chrupavky a bolestí kloubů OA.

Vzhledem k tomu, že různé přístupy zaměřené na kloubní chrupavku nebo synoviální komponenty měly neefektivní výsledky a mechanismus přeslechu kostní chrupavky se postupně stává jasným, pokusí se tato studie potvrdit kritickou roli subchondrální kosti u osteoartrózy kolena a že subchondrální kost by mohla být ideálním výsledným měřítkem léčby osteoartrózy.

Nízkointenzivní pulzní ultrazvuk (LIPUS) a mimotělní terapie rázovou vlnou (ECSWT) jsou účinné jako neinvazivní metoda při histopatologické rekonvalescenci s intenzivnějším zrakem, ECSWT prokázala účinnost při regresi časné KOA spojené se zlepšením remodelace subchondrální kosti, snížení počet osteofytů a může také zvýšit aktivitu osteocytů. Kromě toho by ECSWT mohla zmírnit chronické zánětlivé aktivity v celém kloubu prostřednictvím down-regulace zánětlivých cytokinů. Kromě toho bylo hlášeno, že aplikace ESWT na subchondrální kost kolena významně zvýšila objem kosti a počet trabekulárních kostí a snížila porozitu kosti. Celkově by ESWT mohla do určité míry zvrátit patologii progrese OA.

Nízkointenzivní US může ovlivnit subchondrální kostní jednotku při nepoužívání kloubu. LIUS s přidruženou silou akustického záření může zmírnit subchondrální kostní sklerózu během progrese OA při normálním používání kloubů. Kromě toho, pokud by americká technologie kombinovaná s materiály bioaktivních sloučenin, jako je chitosan (CS), mohla zlepšit účinnost zapouzdření bioaktivních sloučenin, přičemž by nejenom snížila velikost nanočástic, ale také zúžila jejich distribuci velikosti, učinilo by to z USA účinnou dodávku biomateriálů, jako je např. chitosan. V této souvislosti by zahrnutí smíšených intervencí s USA mohlo zlepšit jeho účinek. Proto tato studie spojí použití americké terapie s novým zeleným materiálem šetrným k životnímu prostředí zvaným chitosan ve formě topického gelu.

Chitosan se objevuje jako proteoglykan v extracelulární matrix (skořápce) některých druhů hlavonožců. Biokompatibilita, postupná rozložitelnost, netoxicita, biologická aktivita, protizánětlivé vlastnosti a antibakteriální působení chitosanu činí chitosan považován za nejlepší materiál pro hydrogel. Některé studie používaly CS jako intraartikulární injekci pro KOA a dospěly k závěru, že CS může podporovat proliferaci chondrocytů, blokovat zánětlivé a katabolické mediátory. Proto by fonoforéza s použitím chitosanu mohla snížit zánět, omezit degeneraci chrupavky a zlepšit proces remodelace subchondrální kosti.

Navíc je dobře známo, že potvrzení diagnózy KOA je založeno na posouzení šířky kloubní štěrbiny a to se provádí pomocí radiografie, která závisí na stupnici Kellgren-Lawrence grade (K-LG). Přestože je K-LG škála považována za nejpoužívanější klasický diagnostický nástroj pro KO, má několik nedostatků, včetně její aplikace na progresi onemocnění, její necitlivost ke změnám nebo nekonzistence v úvodních popisech autorů. Kromě toho je omezený v tom, jak hodnotí účinnost léčby, protože většinou používá skóre bolesti.

Při pohledu na nepříznivé účinky konvenční radiologie mnoho studií uvedlo možnost alergické reakce, drahé náklady, zdlouhavé doby inspekce a potíže při skenování pacientů se specifickými onemocněními.

Vezmeme-li toto v úvahu, k řešení těchto problémů se začínají používat přístupy založené na umělé inteligenci (AI), jako je identifikace obrazu, předoperační hodnocení rizik, klinické rozhodování a analýza velkých souborů dat, diagnostika, monitorování, prognóza revmatologická onemocnění, identifikuje rizikové faktory komplikací a má jedinečnou schopnost předvídat výsledky pomocí algoritmů specifických pro pacienta. AI hraje zásadní roli při hodnocení léčby, ve které je klíčovým pokrokem v klinické praxi revmatologie inovace pokročilých zobrazovacích metod.

Využití AI v ortopedii se většinou soustředilo na rozvoj strojového učení (ML) a hlubokého učení (DL) na těchto obrázcích. Hluboké učení, které je podskupinou ML, může pomoci při automatické interpretaci lékařských snímků, což může zvýšit diagnostickou přesnost a rychlost, označit nejnaléhavější a nejkritičtější pacienty pro okamžitou pozornost, snížit množství lidských chyb způsobených únavou a/nebo nezkušenost, snížit zátěž lékařských profesionálů snížením jejich pracovní zátěže a obecně zlepšit ortopedickou péči.

Proces remodelace subchondrální kosti byl dříve popsán jako důležitá patofyziologie KO, zatímco subchondrální kostní skleróza je široce považována za charakteristický znak OA. Algoritmus texturní analýzy (TA) se používá k detekci změn v hustotě subchondrální kosti během procesu remodelace. Byly demonstrovány povzbudivé poznatky a potenciál automatizované texturní analýzy využívající algoritmus AI jako diagnostický nástroj pro OA ve srovnání s tradičními technikami TA. Hodnota kostní struktury (BSV) je považována za maximálně věrohodný odhad OA, protože na ní závisí automatizovaná TA v procesu analýzy a hodnocení, který měří mikrostrukturu tibiální subchondrální kosti v závislosti na oblasti zájmu (ROI). V důsledku toho je účelem této studie prozkoumat rozdíl mezi ECSWT, LIUS a tradičními cvičeními, pokud jde o zmírnění bolesti, funkční zlepšení (vlastní a fyzická funkce) a anatomické zlepšení mikrostrukturálních změn subchondrální kosti (trabekulární tibiální kost).