Onda de choque extracorpórea versus fonoforese usando gel de nanopartículas de quitosana em alterações funcionais e anatômicas detectadas com algoritmo de análise de textura baseado em inteligência artificial em pacientes com osteoartrite de joelho: um ensaio duplo randomizado controlado

A osteoartrite (OA) é uma doença degenerativa comum classificada como o décimo maior contribuinte para deficiências que tem uma ligação com maior comorbidade e excesso de mortalidade. Uma das doenças degenerativas mais comuns é a osteoartrite do joelho (KOA). KOA é uma condição degenerativa crónica progressiva que representa um pesado fardo socioeconómico para os sistemas de saúde e para a sociedade. A prevalência de OA de joelho aumentou acentuadamente para mais que o dobro nos últimos 10 anos, como resultado do estado estacionário da expectativa de vida.

KOA é bem conhecida como uma doença da cartilagem que envolve degradação e perda da cartilagem articular. No entanto, a OA geralmente é acompanhada por alterações no osso subcondral, com esclerose, cisto ósseo e formação de osteófitos.

Estudos recentes relataram que a remodelação óssea subcondral desempenha um papel muito importante na KOA, mediando e precedendo o dano à cartilagem. O aumento na rigidez do osso subcondral diminui a capacidade de dispersar as forças de carga dentro da articulação do joelho, o que aumenta a força aplicada na cartilagem articular. Portanto, o dano à cartilagem e o progresso da OA aceleraram ao longo do tempo. O foco do tratamento na OAI precoce mudou da cartilagem articular para o osso subcondral e tornou-se um potencial alvo terapêutico de vários métodos terapêuticos.

Em relação à dor na OA, o acúmulo de evidências sugere que a vascularização de baixo para cima do osso subcondral desempenha um papel maior do que a invasão de vasos de cima para baixo originada do tecido sinovial ou da sinóvia durante a erosão da cartilagem na OA. Como resultado, é uma queixa comum dos ortopedistas que a dor da osteoartrite não está associada à apresentação radiográfica. Trabalhos recentes revelaram uma relação relativamente fraca entre a perda de cartilagem e a dor nas articulações da OA.

Como diferentes abordagens destinadas à cartilagem articular ou componentes sinoviais tiveram resultados ineficientes e o mecanismo de crosstalk da cartilagem óssea está gradualmente se tornando claro, este estudo tentará confirmar o papel crítico do osso subcondral na osteoartrite do joelho e que o osso subcondral poderia ser uma medida de resultado ideal do tratamento da osteoartrite.

O ultrassom pulsado de baixa intensidade (LIPUS) e a terapia extracorpórea por ondas de choque (ECSWT) são eficazes como método não invasivo na recuperação histopatológica com visão mais intensa, o ECSWT mostrou eficácia na regressão do KOA precoce associado à melhora da remodelação óssea subcondral, diminuição o número de osteófitos e também pode aumentar a atividade dos osteócitos. Além disso, o ECSWT poderia aliviar atividades inflamatórias crônicas em toda a articulação através da regulação negativa de citocinas inflamatórias. Além disso, foi relatado que a aplicação de ESWT no osso subcondral do joelho aumentou significativamente o volume ósseo e o número trabecular e reduziu a porosidade óssea. No geral, a ESWT poderia reverter a patologia da progressão da OA até certo ponto.

A US de baixa intensidade pode influenciar a unidade óssea subcondral sob desuso articular. O LIUS com sua força de radiação acústica associada pode aliviar a esclerose óssea subcondral durante a progressão da OA sob uso normal da articulação. Além disso, se a tecnologia dos EUA combinada com materiais de compostos bioativos como a quitosana (CS), pudesse melhorar a eficiência de encapsulamento de compostos bioativos, ao mesmo tempo que não apenas reduzia o tamanho das nanopartículas, mas também estreitasse sua distribuição de tamanho, isso torna os EUA uma entrega eficaz de biomateriais como quitosana. Neste contexto, a inclusão de intervenções mistas com os EUA poderia melhorar o seu efeito. Portanto, este estudo irá acoplar o uso da terapia dos EUA com um novo material verde e ecologicamente correto chamado quitosana na forma de um gel tópico.

A quitosana aparece como proteoglicano na matriz extracelular (conchas) de algumas espécies de cefalópodes. A biocompatibilidade, degradabilidade gradual, não toxicidade, atividade biológica, propriedades antiinflamatórias e ação antibacteriana da quitosana fazem com que a quitosana seja considerada o melhor material para hidrogel. Alguns estudos utilizaram CS como injeção intra-articular para KOA e concluíram que CS pode promover a proliferação de condrócitos, bloquear mediadores inflamatórios e catabólicos. Portanto, a fonoforese com quitosana poderia reduzir a inflamação, limitar a degeneração da cartilagem e melhorar o processo de remodelação óssea subcondral.

Além disso, é sabido que a confirmação do diagnóstico de OAJ se baseia na avaliação da largura do espaço articular e é realizada por meio de radiografia que depende da escala de grau Kellgren-Lawrence (K-LG). Apesar da escala K-LG ser considerada a ferramenta diagnóstica clássica mais utilizada para OK, ela apresenta diversas desvantagens, incluindo sua aplicação na progressão de doenças, sua insensibilidade a mudanças ou inconsistências nas descrições iniciais dos autores. Além disso, é limitado na forma como avalia a eficácia do tratamento porque utiliza principalmente escores de dor.

Ao observar os efeitos adversos da radiologia convencional, muitos estudos relataram a possibilidade de uma reação alérgica, custos elevados, longos tempos de inspeção e dificuldades na digitalização de pacientes com condições específicas.

Levando isso em consideração, abordagens baseadas em inteligência artificial (IA) estão começando a ser utilizadas para resolver esses problemas, como identificação de imagens, avaliação de risco pré-operatório, tomada de decisão clínica e análise de grandes conjuntos de dados, diagnóstico, monitoramento, prognóstico de doenças reumatológicas, identificando fatores de risco para complicações e tem a capacidade única de antecipar resultados usando algoritmos específicos do paciente. A IA desempenha um papel vital na avaliação do tratamento, em que o principal progresso na prática clínica da reumatologia é a inovação de modalidades avançadas de imagem.

O uso de IA em ortopedia concentrou-se principalmente no desenvolvimento de aprendizado de máquina (ML) e aprendizado profundo (DL) nessas imagens. A aprendizagem profunda, que é um subconjunto do ML, pode auxiliar na interpretação automática de imagens médicas, o que pode aumentar a precisão e a velocidade do diagnóstico, sinalizar os pacientes mais urgentes e críticos para atenção imediata, reduzir a quantidade de erros humanos causados ​​pela fadiga e/ou inexperiência, diminuir a pressão sobre os profissionais médicos, reduzindo sua carga de trabalho e, em geral, melhorar os cuidados ortopédicos.

O processo de remodelação óssea subcondral foi relatado anteriormente como uma importante fisiopatologia da OA, enquanto a esclerose óssea subcondral é amplamente considerada a marca registrada da OA. O algoritmo de análise de textura (TA) é usado para detectar alterações na densidade óssea subcondral durante o processo de remodelação. Foram demonstrados resultados encorajadores e o potencial da análise automatizada de textura empregando um algoritmo de IA como ferramenta de diagnóstico para OA em comparação com técnicas tradicionais de TA. O valor da estrutura óssea (BSV) é considerado um estimador de máxima verossimilhança de OA, pois o AT automatizado depende dele no processo de análise e avaliação que mede a microestrutura do osso subcondral tibial depende da área de interesse (ROI). Consequentemente, o objetivo deste estudo é explorar a diferença entre ECSWT, LIUS e exercícios tradicionais em relação à redução da dor, melhora funcional (autorrelatada e função física) e melhora anatômica das alterações microestruturais do osso subcondral (osso trabecular tibial).