Ekstrakorporal chokbølge versus fonoforese ved brug af chitosan-nanopartikler gel på funktionelle og anatomiske ændringer detekteret med kunstig intelligens baseret teksturanalysealgoritme hos patienter med knæartrose: Et dobbelt randomiseret kontrolleret forsøg

Slidgigt (OA) er en almindelig degenerativ sygdom, der er rangeret som den 10. største bidragyder til handicap, der har en forbindelse til højere komorbiditet og overdødelighed. En af de mest almindelige degenerative sygdomme er knæartrose (KOA). KOA er en progressiv, kronisk degenerativ tilstand, der lægger en stor socioøkonomisk byrde på sundhedssystemerne og samfundet. Forekomsten af ​​knæ-OA er steget kraftigt til mere end det dobbelte i de sidste 10 år som følge af steady state i forventet levetid.

KOA er en velkendt som en brusksygdom, der involverer nedbrydning og tab af ledbrusk. OA er dog normalt ledsaget af ændringer i den subchondrale knogle med sklerose, knoglecyste og osteofytdannelse.

Nylige undersøgelser rapporterede, at subchondral knogleombygning spiller en meget vigtig rolle i KOA, som medierer og forudgående bruskskader. Stigningen i subchondral knoglestivhed mindsker evnen til at sprede belastningskræfterne i knæleddet, hvilket så øger kraften, der belastes ledbrusken. Derfor accelererede bruskskaden og udviklingen af ​​OA over tid. Fokus for behandling i tidlig KOA er flyttet fra ledbrusken til den subchondrale knogle og er blevet et potentielt terapeutisk mål for forskellige terapeutiske metoder.

Med hensyn til KOA-smerter tyder akkumulerende beviser på, at bottom-up vaskularisering fra subchondral knogle spiller en større rolle end top-down karinvasion, der stammer fra synovialt væv eller synovium under bruskerosion i OA. Som følge heraf er det en almindelig klage hos ortopæder, at slidgigtsmerter ikke er forbundet med den radiografiske præsentation. Nyligt arbejde afslørede et relativt svagt forhold mellem brusktab og OA ledsmerter.

Da forskellige tilgange rettet mod ledbrusk eller synoviale komponenter havde ineffektive resultater, og mekanismen for knoglebruskkrydsning gradvist bliver klar, vil denne undersøgelse forsøge at bekræfte den kritiske rolle af subchondral knogle i knæartrose, og at subchondral knogle kunne være et ideelt resultatmål af slidgigtbehandling.

Lav-intensitet pulseret ultralyd (LIPUS) og ekstrakorporal shockwave terapi (ECSWT) er effektive som en ikke-invasiv metode til histopatologisk genopretning med mere intenst syn, ECSWT har vist effektivitet i regression af tidlig KOA forbundet med forbedring af den subkondrale knogleombygning, mindske antallet af osteofytter, og det kan også øge osteocytternes aktivitet. Desuden kunne ECSWT lindre kroniske inflammatoriske aktiviteter i hele leddet gennem nedregulerende inflammatoriske cytokiner. Derudover blev det rapporteret, at påføring af ESWT på den subchondrale knogle i knæet signifikant øgede knoglevolumen og trabekulært antal og reducerede knogleporøsitet. Samlet set kunne ESWT vende patologien af ​​OA-progression til en vis grad.

UL med lav intensitet kan påvirke den subchondrale knogleenhed, hvis led ikke bruges. LIUS med dens tilhørende akustiske strålingskraft kan lindre subchondral knoglesklerose under OA-progression under normal fælles brug. Derudover, hvis amerikansk teknologi kombineret med bioaktive forbindelser materialer som chitosan (CS), kunne forbedre indkapslingseffektiviteten af ​​bioaktive forbindelser, hvorimod ikke kun reducerede nanopartikelstørrelsen, men også indsnævrede deres størrelsesfordeling, gør dette USA til en effektiv levering af biomaterialer som f.eks. chitosan. I denne sammenhæng kan inklusion af blandede interventioner med amerikansk forbedre dens effekt. Derfor vil denne undersøgelse koble brugen af ​​amerikansk terapi med et nyt grønt miljøvenligt materiale kaldet chitosan i form af en topisk gel.

Chitosan optræder som proteoglycan i den ekstracellulære matrix (skaller) hos nogle arter af blæksprutter. Chitosans biokompatibilitet, gradvise nedbrydelighed, ikke-toksicitet, biologiske aktivitet, anti-inflammatoriske egenskaber og antibakterielle virkning gør, at chitosan betragtes som det bedste materiale til hydrogel. Nogle undersøgelser brugte CS som intraartikulær injektion til KOA og konkluderede, at CS kan fremme chondrocytproliferation, blokere inflammatoriske og kataboliske mediatorer. Derfor kunne Phonophoresis ved hjælp af chitosan reducere inflammation, begrænse bruskdegeneration og forbedre subchondral knogleombygningsproces.

Derudover er det velkendt, at bekræftelse af diagnose af KOA er baseret på vurdering af ledrummets bredde, og dette udføres gennem radiografi, som afhænger af Kellgren-Lawrence grade (K-LG) skalaen. På trods af at K-LG-skalaen anses for at være det mest brugte klassiske diagnostiske værktøj til KO, har den adskillige ulemper, herunder dens anvendelse på udviklingen af ​​sygdomme, dens ufølsomhed over for ændringer eller uoverensstemmelser i forfatternes indledende beskrivelser. Desuden er det begrænset i, hvordan det evaluerer behandlingseffektivitet, fordi det for det meste bruger smertescore.

Ved at se på de negative virkninger af konventionel radiologi havde mange undersøgelser rapporteret muligheden for en allergisk reaktion, dyre omkostninger, lange inspektionstider og vanskeligheder med at scanne patienter med specifikke tilstande.

Med dette i betragtning begynder kunstig intelligens (AI)-baserede tilgange at blive brugt til at løse disse problemer som billedidentifikation, præoperativ risikovurdering, klinisk beslutningstagning og analyse af store datasæt, diagnose, monitorering, prognose af reumatologiske sygdomme, identificere risikofaktorer for komplikationer og har den unikke evne til at forudse resultater ved hjælp af patientspecifikke algoritmer. AI spiller en afgørende rolle i vurderingen af ​​behandling, hvor nøglefremskridt i den kliniske praksis af reumatologi er innovationen af ​​avancerede billeddannelsesmodaliteter.

Brugen af ​​kunstig intelligens i ortopædi har for det meste koncentreret sig om udviklingen af ​​Machine learning (ML) og deep learning (DL) på disse billeder. Deep learning, som er en delmængde af ML, kan hjælpe med automatisk fortolkning af medicinske billeder, hvilket kan øge diagnostisk nøjagtighed og hastighed, markere de mest presserende og kritiske patienter for øjeblikkelig opmærksomhed, reducere mængden af ​​menneskelige fejl forårsaget af træthed og/eller uerfarenhed, mindske belastningen på læger ved at reducere deres arbejdsbyrde og generelt forbedre den ortopædiske pleje.

Subchondral knogleombygningsproces blev tidligere rapporteret som en vigtig patofysiologi af KO, hvorimod subchondral knoglesklerose i vid udstrækning anses for at være kendetegnet ved OA. Teksturanalyse (TA) algoritme bruges til at detektere ændringer i den subkondrale knogletæthed under ombygningsprocessen. Det blev demonstreret opmuntrende resultater og potentialet ved automatiseret teksturanalyse, der anvender en AI-algoritme som et diagnostisk værktøj til OA i sammenligning med traditionelle TA-teknikker. Knoglestrukturværdi (BSV) betragtes som en estimator af maksimal sandsynlighed for OA, da automatiseret TA afhænger af den i analyse- og vurderingsprocessen, der måler mikrostrukturen af ​​den tibiale subchondrale knogle, afhænger af interesseområdet (ROI). Derfor er formålet med denne undersøgelse at udforske forskellen mellem ECSWT, LIUS og traditionelle øvelser med hensyn til smertereduktion, funktionel forbedring (selvrapporteret og fysisk funktion) og anatomisk forbedring af subchondral knogle (trabekulær tibial knogle) mikro-strukturelle ændringer.