Onda d'urto extracorporea rispetto alla fonoforesi utilizzando gel di nanoparticelle di chitosano sui cambiamenti funzionali e anatomici rilevati con un algoritmo di analisi della struttura basato sull'intelligenza artificiale nei pazienti con osteoartrosi del ginocchio: uno studio randomizzato controllato raddoppiato

L’osteoartrosi (OA) è una malattia degenerativa comune classificata come il decimo maggiore contributore alle disabilità ed è collegata a una maggiore comorbilità e a un eccesso di mortalità. Una delle malattie degenerative più comuni è l’artrosi del ginocchio (KOA). La KOA è una condizione degenerativa cronica progressiva che impone un pesante onere socioeconomico ai sistemi sanitari e alla società. La prevalenza dell'OA del ginocchio è aumentata drasticamente fino a diventare più del doppio negli ultimi 10 anni come risultato dello stato stazionario dell'aspettativa di vita.

La KOA è una malattia ben nota della cartilagine che comporta il degrado e la perdita della cartilagine articolare. Tuttavia, l'OA è solitamente accompagnata da alterazioni dell'osso subcondrale, con sclerosi, cisti ossee e formazione di osteofiti.

Studi recenti hanno riportato che il rimodellamento osseo subcondrale svolge un ruolo molto importante nella KOA, mediando e precedendo il danno cartilagineo. L’aumento della rigidità dell’osso subcondrale diminuisce la capacità di disperdere le forze di carico all’interno dell’articolazione del ginocchio, che quindi aumenta la forza caricata sulla cartilagine articolare. Pertanto, il danno alla cartilagine e il progresso dell’OA sono accelerati nel tempo. Il focus del trattamento nella KOA precoce si è spostato dalla cartilagine articolare all'osso subcondrale e diventa un potenziale bersaglio terapeutico di vari metodi terapeutici.

Per quanto riguarda il dolore da KOA, le prove accumulate suggeriscono che la vascolarizzazione dal basso verso l'alto dell'osso subcondrale gioca un ruolo maggiore rispetto all'invasione dei vasi dall'alto verso il basso originata dal tessuto sinoviale o dalla sinovia durante l'erosione della cartilagine nell'OA. Di conseguenza, è una lamentela comune degli ortopedici che il dolore causato dall'osteoartrosi non sia associato alla presentazione radiografica. Lavori recenti hanno rivelato una relazione relativamente debole tra la perdita di cartilagine e il dolore articolare OA.

Poiché diversi approcci mirati alla cartilagine articolare o alle componenti sinoviali hanno avuto risultati inefficienti e il meccanismo della diafonia della cartilagine ossea sta gradualmente diventando chiaro, questo studio cercherà di confermare il ruolo critico dell'osso subcondrale nell'osteoartrosi del ginocchio e che l'osso subcondrale potrebbe essere una misura di risultato ideale del trattamento dell’artrosi.

Gli ultrasuoni pulsati a bassa intensità (LIPUS) e la terapia ad onde d'urto extracorporee (ECSWT) sono efficaci come metodo non invasivo nel recupero istopatologico con vista più intensa, l'ECSWT ha dimostrato efficacia nella regressione della KOA precoce associata al miglioramento del rimodellamento osseo subcondrale, alla diminuzione il numero di osteofiti e può anche aumentare l’attività degli osteociti. Inoltre, l’ECSWT potrebbe alleviare le attività infiammatorie croniche nell’intera articolazione attraverso la down-regolazione delle citochine infiammatorie. Inoltre, è stato riportato che l’applicazione dell’ESWT all’osso subcondrale del ginocchio ha aumentato significativamente il volume osseo e il numero trabecolare e ha ridotto la porosità ossea. Nel complesso, l’ESWT potrebbe in una certa misura invertire la patologia della progressione dell’OA.

Gli ultrasuoni a bassa intensità potrebbero influenzare l’unità ossea subcondrale in caso di disuso articolare. LIUS, con la sua forza di radiazione acustica associata, può alleviare la sclerosi ossea subcondrale durante la progressione dell'OA in condizioni di normale utilizzo dell'articolazione. Inoltre, se la tecnologia statunitense combinata con materiali composti bioattivi come il chitosano (CS), potesse migliorare l’efficienza di incapsulamento dei composti bioattivi riducendo non solo le dimensioni delle nanoparticelle ma anche restringendo la loro distribuzione dimensionale, ciò renderebbe gli Stati Uniti un efficace fornitore di biomateriali come chitosano. In questo contesto, l’inclusione di interventi misti con gli Stati Uniti potrebbe migliorarne l’effetto. Pertanto, questo studio abbinerà l'uso della terapia ecografica con un nuovo materiale verde rispettoso dell'ambiente chiamato chitosano sotto forma di gel topico.

Il chitosano appare come proteoglicano nella matrice extracellulare (gusci) di alcune specie di cefalopodi. La biocompatibilità del chitosano, la graduale degradabilità, la non tossicità, l'attività biologica, le proprietà antinfiammatorie e l'azione antibatterica rendono il chitosano considerato il miglior materiale per l'idrogel. Alcuni studi hanno utilizzato il CS come iniezione intrarticolare per la KOA e hanno concluso che il CS può promuovere la proliferazione dei condrociti, bloccare i mediatori infiammatori e catabolici. Pertanto, la fonoforesi con chitosano potrebbe ridurre l’infiammazione, limitare la degenerazione della cartilagine e migliorare il processo di rimodellamento dell’osso subcondrale.

Inoltre, è noto che la conferma della diagnosi di KOA si basa sulla valutazione dell'ampiezza dello spazio articolare e questa viene effettuata attraverso la radiografia che dipende dalla scala del grado Kellgren-Lawrence (K-LG). Nonostante la scala K-LG sia considerata lo strumento diagnostico classico più utilizzato per il KO, presenta diversi inconvenienti, tra cui la sua applicazione alla progressione delle malattie, la sua insensibilità al cambiamento o incongruenze nelle descrizioni iniziali degli autori. Inoltre, è limitato nel modo in cui valuta l’efficacia del trattamento perché utilizza principalmente i punteggi del dolore.

Osservando gli effetti avversi della radiologia convenzionale, molti studi hanno segnalato la possibilità di una reazione allergica, costi elevati, tempi di ispezione lunghi e difficoltà nella scansione di pazienti con condizioni specifiche.

Tenendo conto di ciò, si stanno iniziando a utilizzare approcci basati sull’intelligenza artificiale (AI) per risolvere questi problemi come l’identificazione delle immagini, la valutazione preoperatoria del rischio, il processo decisionale clinico e l’analisi di grandi set di dati, la diagnosi, il monitoraggio, la prognosi di malattie reumatologiche, identificando i fattori di rischio per le complicanze e ha la capacità unica di anticipare i risultati utilizzando algoritmi specifici per il paziente. L’intelligenza artificiale svolge un ruolo vitale nella valutazione del trattamento, in cui il progresso chiave nella pratica clinica della reumatologia è l’innovazione delle modalità di imaging avanzate.

L’uso dell’intelligenza artificiale in ortopedia si è concentrato principalmente sullo sviluppo del machine learning (ML) e del deep learning (DL) su queste immagini. Il deep learning, che è un sottoinsieme del machine learning, può assistere nell'interpretazione automatica delle immagini mediche, aumentando l'accuratezza e la velocità della diagnosi, segnalando i pazienti più urgenti e critici per l'attenzione immediata, riducendo la quantità di errori umani causati da affaticamento e/o inesperienza, alleggerire lo sforzo dei professionisti medici riducendo il loro carico di lavoro e, in generale, migliorare le cure ortopediche.

Il processo di rimodellamento osseo subcondrale è stato segnalato in precedenza come un'importante fisiopatologia della KO, mentre la sclerosi ossea subcondrale è ampiamente considerata il segno distintivo dell'OA. L'algoritmo di analisi della struttura (TA) viene utilizzato per rilevare i cambiamenti nella densità ossea subcondrale durante il processo di rimodellamento. Sono stati dimostrati risultati incoraggianti e il potenziale dell'analisi automatizzata delle texture utilizzando un algoritmo AI come strumento diagnostico per l'OA rispetto alle tradizionali tecniche AT. Il valore della struttura ossea (BSV) è considerato uno stimatore della massima probabilità di OA poiché l'AT automatizzata dipende da esso nel processo di analisi e valutazione che misura la microstruttura dell'osso subcondrale tibiale in base all'area di interesse (ROI). Di conseguenza, lo scopo di questo studio è esplorare la differenza tra ECSWT, LIUS ed esercizi tradizionali per quanto riguarda la riduzione del dolore, il miglioramento funzionale (funzione fisica e auto-riferita) e il miglioramento anatomico dei cambiamenti microstrutturali dell'osso subcondrale (osso tibiale trabecolare).