Ekstrakorporeal sjokkbølge versus fonoforese ved bruk av kitosan-nanopartikler gel på funksjonelle og anatomiske endringer oppdaget med kunstig intelligens-basert teksturanalysealgoritme hos pasienter med kneartrose: En doblet randomisert kontrollert studie

Artrose (OA) er en vanlig degenerativ sykdom som er rangert som den 10. største bidragsyteren til funksjonshemminger som har en kobling til høyere komorbiditet og overdødelighet. En av de vanligste degenerative sykdommene er kneartrose (KOA). KOA er en progressiv, kronisk degenerativ tilstand som legger en stor sosioøkonomisk belastning på helsevesenet og samfunnet. Prevalensen av OA har økt kraftig til mer enn det dobbelte de siste 10 årene som følge av steady state i forventet levealder.

KOA er en velkjent som en brusksykdom som involverer nedbrytning og tap av leddbrusk. Imidlertid er OA vanligvis ledsaget av endringer i det subkondrale beinet, med sklerose, bencyste og osteofyttdannelse.

Nyere studier rapporterte at subkondral beinremodellering spiller en svært viktig rolle i KOA, formidler og forutgående bruskskade. Økningen i subkondral beinstivhet reduserer evnen til å spre belastningskreftene i kneleddet, som deretter øker kraften som belastes leddbrusken. Derfor akselererte bruskskaden og utviklingen av OA over tid. Fokus for behandling i tidlig KOA har skiftet fra leddbrusken til det subkondrale beinet og blitt et potensielt terapeutisk mål for ulike terapeutiske metoder.

Når det gjelder KOA-smerter, tyder akkumulerende bevis på at vaskularisering nedenfra og opp fra subkondralt bein spiller en større rolle enn top-down karinvasjon som stammer fra synovialt vev eller synovium under bruskerosjon i OA. Som et resultat er det en vanlig klage hos ortopeder at artrosesmerter ikke er assosiert med den røntgenologiske presentasjonen. Nyere arbeid avdekket en relativt svak sammenheng mellom brusktap og OA leddsmerter.

Ettersom forskjellige tilnærminger rettet mot leddbrusk eller synoviale komponenter hadde ineffektive resultater og mekanismen for benbruskkrysstale gradvis blir tydelig, vil denne studien forsøke å bekrefte den kritiske rollen til subkondralt bein i kneartrose og at subkondralt bein kan være et ideelt resultatmål av slitasjegiktbehandling.

Lav-intensitet pulsert ultralyd (LIPUS) og ekstrakorporal sjokkbølgeterapi (ECSWT) er effektive som en ikke-invasiv metode i histopatologisk utvinning med mer intenst syn, ECSWT har vist effektivitet i regresjon av tidlig KOA assosiert med forbedring av subkondral beinremodellering, redusere antall osteofytter og det kan også øke osteocyttaktiviteten. Dessuten kan ECSWT lindre kroniske inflammatoriske aktiviteter i hele leddet gjennom nedregulerende inflammatoriske cytokiner. I tillegg ble det rapportert at påføring av ESWT på det subkondrale kneet betydelig økte benvolum og trabekulært antall og reduserte beinporøsitet. Totalt sett kan ESWT til en viss grad reversere patologien til OA-progresjon.

Lav-intensitet UL kan påvirke den subkondrale benenheten under ubruk av ledd. LIUS med tilhørende akustisk strålingskraft kan lindre subkondral bensklerose under OA-progresjon under normal leddbruk. I tillegg, hvis amerikansk teknologi kombinert med bioaktive forbindelser materialer som kitosan (CS), kunne forbedre innkapslingseffektiviteten til bioaktive forbindelser mens ikke bare reduserte nanopartikkelstørrelsen, men også redusert størrelsesfordelingen, gjør dette USA til en effektiv levering av biomaterialer som f.eks. kitosan. I denne sammenhengen kan inkludering av blandede intervensjoner med US forbedre effekten. Derfor vil denne studien koble bruken av amerikansk terapi med et nytt grønt miljøvennlig materiale kalt kitosan i form av en aktuell gel.

Kitosan vises som proteoglykan i den ekstracellulære matrisen (skall) til noen arter av blekksprut. Kitosans biokompatibilitet, gradvise nedbrytbarhet, ikke-toksisitet, biologiske aktivitet, anti-inflammatoriske egenskaper og antibakterielle virkning, gjør kitosan ansett som det beste materialet for hydrogel. Noen studier brukte CS som intraartikulær injeksjon for KOA og konkluderte med at CS kan fremme kondrocyttproliferasjon, blokkere inflammatoriske og katabolske mediatorer. Derfor kan Fonoforese ved bruk av kitosan redusere betennelse, begrense bruskdegenerasjon og forbedre subkondral beinremodelleringsprosess.

I tillegg er det velkjent at bekreftelse av diagnose av KOA er basert på vurdering av leddromsbredde, og dette utføres gjennom radiografi som avhenger av Kellgren-Lawrence karakter (K-LG) skalaen. Til tross for at K-LG-skalaen regnes som det mest brukte klassiske diagnostiske verktøyet for KO, har den flere ulemper, inkludert dens anvendelse på progresjon av sykdommer, dens ufølsomhet for endringer eller inkonsekvenser i forfatternes innledende beskrivelser. Videre er det begrenset i hvordan det evaluerer behandlingseffektivitet fordi det for det meste bruker smertescore.

Ved å se på de negative effektene av konvensjonell radiologi, hadde mange studier rapportert muligheten for en allergisk reaksjon, dyre kostnader, lange inspeksjonstider og vanskeligheter med å skanne pasienter med spesifikke tilstander.

Når dette tas i betraktning, begynner kunstig intelligens (AI)-baserte tilnærminger å bli brukt for å løse disse problemene som bildeidentifikasjon, preoperativ risikovurdering, klinisk beslutningstaking og analyse av store datasett, diagnose, monitor, prognose av revmatologiske sykdommer, identifisere risikofaktorer for komplikasjoner og har den unike evnen til å forutse utfall ved hjelp av pasientspesifikke algoritmer. AI spiller en viktig rolle i vurderingen av behandling, der nøkkelfremskritt i klinisk praksis innen revmatologi er innovasjonen av avanserte bildebehandlingsmodaliteter.

Bruken av AI i ortopedi har for det meste konsentrert seg om utviklingen av maskinlæring (ML) og dyp læring (DL) på disse bildene. Deep learning, som er en undergruppe av ML, kan hjelpe til med automatisk tolkning av medisinske bilder, noe som kan øke diagnostisk nøyaktighet og hastighet, flagge de mest presserende og kritiske pasientene for umiddelbar oppmerksomhet, redusere mengden menneskelige feil forårsaket av tretthet og/eller uerfarenhet, redusere belastningen på medisinsk fagpersonell ved å redusere arbeidsmengden deres, og generelt forbedre ortopedisk behandling.

Subkondral beinremodelleringsprosess ble tidligere rapportert som en viktig patofysiologi av KO, mens subkondral beinsklerose er ansett for å være kjennetegnet ved OA. Teksturanalyse (TA) algoritme brukes til å oppdage endringer i den subkondrale bentettheten under remodelleringsprosessen. Det ble demonstrert oppmuntrende funn og potensialet til automatisert teksturanalyse ved å bruke en AI-algoritme som et diagnostisk verktøy for OA sammenlignet med tradisjonelle TA-teknikker. Benstrukturverdi (BSV) betraktes som en maksimal sannsynlighetsestimator av OA da automatisert TA avhenger av den i analyse- og vurderingsprosessen som måler mikrostrukturen til det tibiale subkondrale beinet avhenger av interesseområde (ROI). Følgelig er formålet med denne studien å utforske forskjellen mellom ECSWT, LIUS og tradisjonelle øvelser angående smertereduksjon, funksjonell forbedring (selvrapportert og fysisk funksjon) og anatomisk forbedring av subkondralt bein (trabekulært tibialben) mikrostrukturelle endringer.