Extrakorporale Stoßwelle versus Phonophorese unter Verwendung von Chitosan-Nanopartikel-Gel bei funktionellen und anatomischen Veränderungen, die mit einem auf künstlicher Intelligenz basierenden Texturanalysealgorithmus bei Patienten mit Knie-Arthrose erkannt wurden: Eine doppelte randomisierte kontrollierte Studie

Osteoarthritis (OA) ist eine häufige degenerative Erkrankung, die als zehntgrößte Ursache für Behinderungen gilt und mit höherer Komorbidität und übermäßiger Mortalität verbunden ist. Eine der häufigsten degenerativen Erkrankungen ist die Knie-Arthrose (KOA). KOA ist eine fortschreitende, chronisch degenerative Erkrankung, die eine schwere sozioökonomische Belastung für die Gesundheitssysteme und die Gesellschaft darstellt. Die Prävalenz der Knie-Arthrose ist in den letzten 10 Jahren aufgrund der stabilen Lebenserwartung stark gestiegen und hat sich mehr als verdoppelt.

KOA ist eine bekannte Knorpelerkrankung, die mit dem Abbau und Verlust des Gelenkknorpels einhergeht. Arthrose geht jedoch in der Regel mit Veränderungen im subchondralen Knochen einher, mit Sklerose, Knochenzysten und Osteophytenbildung.

Jüngste Studien haben gezeigt, dass der subchondrale Knochenumbau eine sehr wichtige Rolle bei KOA spielt, da er Knorpelschäden vermittelt und vorangeht. Die Zunahme der subchondralen Knochensteifheit verringert die Fähigkeit, die Belastungskräfte innerhalb des Kniegelenks zu verteilen, was wiederum die auf den Gelenkknorpel wirkende Kraft erhöht. Daher beschleunigten sich der Knorpelschaden und das Fortschreiten der Arthrose mit der Zeit. Der Schwerpunkt der Behandlung bei früher KOA hat sich vom Gelenkknorpel auf den subchondralen Knochen verlagert und ist zu einem potenziellen therapeutischen Ziel verschiedener Therapiemethoden geworden.

In Bezug auf KOA-Schmerzen deuten immer mehr Hinweise darauf hin, dass die Vaskularisierung von unten nach oben aus dem subchondralen Knochen eine größere Rolle spielt als die Gefäßinvasion von oben nach unten, die vom Synovialgewebe oder der Synovia während der Knorpelerosion bei Arthrose ausgeht. Daher ist es eine häufige Beschwerde von Orthopäden, dass Arthroseschmerzen nicht mit der röntgenologischen Darstellung verbunden sind. Neuere Arbeiten zeigten einen relativ schwachen Zusammenhang zwischen Knorpelverlust und Arthrose-Gelenkschmerzen.

Da verschiedene Ansätze, die auf Gelenkknorpel oder Synovialkomponenten abzielten, zu ineffizienten Ergebnissen führten und der Mechanismus des Knochenknorpel-Crosstalks allmählich klar wird, wird diese Studie versuchen, die entscheidende Rolle des subchondralen Knochens bei Knie-Arthrose zu bestätigen und zu bestätigen, dass subchondraler Knochen ein idealer Ergebnisindikator sein könnte der Arthrosebehandlung.

Gepulster Ultraschall niedriger Intensität (LIPUS) und extrakorporale Stoßwellentherapie (ECSWT) sind als nicht-invasive Methode zur histopathologischen Erholung mit intensiverem Sehvermögen wirksam. ECSWT hat sich als wirksam bei der Rückbildung früher KOA erwiesen, die mit einer Verbesserung des subchondralen Knochenumbaus und -abbaus einhergeht die Anzahl der Osteophyten und kann auch die Aktivität der Osteozyten erhöhen. Darüber hinaus könnte ECSWT chronische Entzündungsaktivitäten im gesamten Gelenk lindern, indem es entzündliche Zytokine herunterreguliert. Darüber hinaus wurde berichtet, dass die Anwendung der ESWT am subchondralen Knochen des Knies das Knochenvolumen und die Anzahl der Trabekel deutlich erhöhte und die Knochenporosität verringerte. Insgesamt könnte die ESWT die Pathologie der OA-Progression bis zu einem gewissen Grad umkehren.

Ultraschall mit geringer Intensität könnte die subchondrale Knocheneinheit beeinflussen, wenn das Gelenk nicht beansprucht wird. LIUS mit der damit verbundenen akustischen Strahlungskraft kann die subchondrale Knochensklerose während des Fortschreitens der Arthrose bei normaler Gelenknutzung lindern. Wenn außerdem die US-Technologie in Kombination mit bioaktiven Verbindungsmaterialien wie Chitosan (CS) die Einkapselungseffizienz bioaktiver Verbindungen verbessern und dabei nicht nur die Größe der Nanopartikel verringern, sondern auch deren Größenverteilung verengen könnte, macht dies die USA zu einem effektiven Träger für Biomaterialien wie z Chitosan. In diesem Zusammenhang könnte die Einbeziehung gemischter Interventionen mit den USA die Wirkung verbessern. Daher wird diese Studie den Einsatz der US-Therapie mit einem neuen grünen, umweltfreundlichen Material namens Chitosan in Form eines topischen Gels kombinieren.

Chitosan kommt als Proteoglykan in der extrazellulären Matrix (Schalen) einiger Kopffüßerarten vor. Aufgrund seiner Biokompatibilität, allmählichen Abbaubarkeit, Ungiftigkeit, biologischen Aktivität, entzündungshemmenden Eigenschaften und antibakteriellen Wirkung gilt Chitosan als das beste Material für Hydrogele. Einige Studien verwendeten CS als intraartikuläre Injektion für KOA und kamen zu dem Schluss, dass CS die Chondrozytenproliferation fördern und entzündliche und katabole Mediatoren blockieren kann. Daher könnte die Phonophorese mit Chitosan Entzündungen reduzieren, die Knorpeldegeneration begrenzen und den subchondralen Knochenumbauprozess verbessern.

Darüber hinaus ist bekannt, dass die Bestätigung der KOA-Diagnose auf der Beurteilung der Gelenkspaltweite basiert und diese durch Röntgenaufnahmen erfolgt, die auf der Kellgren-Lawrence-Grade-Skala (K-LG) basieren. Obwohl die K-LG-Skala als das am häufigsten verwendete klassische Diagnoseinstrument für KO gilt, weist sie mehrere Nachteile auf, darunter ihre Anwendung auf das Fortschreiten von Krankheiten, ihre Unempfindlichkeit gegenüber Veränderungen oder Inkonsistenzen in den ursprünglichen Beschreibungen der Autoren. Darüber hinaus ist die Bewertung der Behandlungswirksamkeit begrenzt, da hauptsächlich Schmerzscores verwendet werden.

In vielen Studien wurde auf die nachteiligen Auswirkungen der konventionellen Radiologie hingewiesen und auf die Möglichkeit einer allergischen Reaktion, hohe Kosten, lange Untersuchungszeiten und Schwierigkeiten bei der Untersuchung von Patienten mit bestimmten Erkrankungen hingewiesen.

Vor diesem Hintergrund werden zunehmend auf künstlicher Intelligenz (KI) basierende Ansätze eingesetzt, um diese Probleme wie Bildidentifikation, präoperative Risikobewertung, klinische Entscheidungsfindung und Analyse großer Datensätze, Diagnose, Überwachung und Prognose zu lösen rheumatologische Erkrankungen, identifiziert Risikofaktoren für Komplikationen und verfügt über die einzigartige Fähigkeit, Ergebnisse mithilfe patientenspezifischer Algorithmen vorherzusagen. KI spielt eine entscheidende Rolle bei der Beurteilung der Behandlung, wobei der wichtigste Fortschritt in der klinischen Praxis der Rheumatologie die Innovation fortschrittlicher Bildgebungsmodalitäten ist.

Der Einsatz von KI in der Orthopädie hat sich hauptsächlich auf die Entwicklung von maschinellem Lernen (ML) und Deep Learning (DL) für diese Bilder konzentriert. Deep Learning, eine Teilmenge von ML, kann bei der automatischen Interpretation medizinischer Bilder helfen, was die Diagnosegenauigkeit und -geschwindigkeit erhöhen, die dringendsten und kritischsten Patienten für sofortige Behandlung kennzeichnen, das Ausmaß menschlicher Fehler durch Müdigkeit und/oder reduzieren kann Unerfahrenheit verringern, die Belastung des medizinischen Fachpersonals durch eine Verringerung der Arbeitsbelastung verringern und ganz allgemein die orthopädische Versorgung verbessern.

Der subchondrale Knochenumbauprozess wurde zuvor als wichtige Pathophysiologie von KO beschrieben, wohingegen subchondrale Knochensklerose allgemein als das Kennzeichen von OA angesehen wird. Der Texturanalyse-Algorithmus (TA) wird verwendet, um Veränderungen in der subchondralen Knochendichte während des Umbauprozesses zu erkennen. Es wurden ermutigende Erkenntnisse und das Potenzial der automatisierten Texturanalyse unter Verwendung eines KI-Algorithmus als Diagnosewerkzeug für Arthrose im Vergleich zu herkömmlichen TA-Techniken demonstriert. Der Knochenstrukturwert (BSV) gilt als Maximum-Likelihood-Schätzer für OA, da die automatisierte TA im Analyse- und Bewertungsprozess, der die Mikrostruktur des tibialen subchondralen Knochens misst, abhängig vom interessierenden Bereich (Area of ​​Interest, ROI) davon abhängt. Der Zweck dieser Studie besteht daher darin, den Unterschied zwischen ECSWT, LIUS und traditionellen Übungen hinsichtlich der Schmerzreduktion, der funktionellen Verbesserung (selbstberichtete und körperliche Funktion) und der anatomischen Verbesserung der mikrostrukturellen Veränderungen des subchondralen Knochens (trabekulärer Schienbeinknochen) zu untersuchen.