Экстракорпоральная ударная волна в сравнении с фонофорезом с использованием геля хитозан-наночастицы при изучении функциональных и анатомических изменений, обнаруженных с помощью алгоритма текстурного анализа на основе искусственного интеллекта у пациентов с остеоартритом коленного сустава: двойное рандомизированное контролируемое исследование

Остеоартрит (ОА) — распространенное дегенеративное заболевание, которое занимает 10-е место по величине причин инвалидности и связано с более высокой коморбидностью и повышенной смертностью. Одним из наиболее распространенных дегенеративных заболеваний является остеоартрит коленного сустава (КОА). КОА — это прогрессирующее хроническое дегенеративное заболевание, которое налагает тяжелое социально-экономическое бремя на системы здравоохранения и общество. Распространенность ОА коленного сустава резко возросла более чем вдвое за последние 10 лет в результате стабильного состояния продолжительности жизни.

КОА – ​​широко известное заболевание хряща, которое сопровождается деградацией и потерей суставного хряща. Однако ОА обычно сопровождается изменениями в субхондральной кости со склерозом, костными кистами и образованием остеофитов.

Недавние исследования показали, что ремоделирование субхондральной кости играет очень важную роль при КОА, опосредуя и предшествуя повреждению хряща. Увеличение жесткости субхондральной кости снижает способность рассеивать нагружающие силы внутри коленного сустава, что затем увеличивает силу, действующую на суставной хрящ. Таким образом, повреждение хряща и прогрессирование ОА со временем ускоряются. Фокус лечения на ранней стадии КОА сместился с суставного хряща на субхондральную кость и стал потенциальной терапевтической мишенью различных терапевтических методов.

Что касается боли при ОА, накопившиеся данные свидетельствуют о том, что васкуляризация снизу вверх из субхондральной кости играет большую роль, чем инвазия сосудов сверху вниз, происходящая из синовиальной ткани или синовиальной оболочки во время эрозии хряща при ОА. В результате ортопеды часто жалуются на то, что боль при остеоартрите не связана с рентгенологической картиной. Недавняя работа выявила относительно слабую связь между потерей хряща и болью в суставах при ОА.

Поскольку различные подходы, направленные на суставной хрящ или синовиальные компоненты, дали неэффективные результаты, а механизм перекрестных помех костно-хрящевой ткани постепенно становится ясным, это исследование попытается подтвердить критическую роль субхондральной кости при остеоартрите коленного сустава и что субхондральная кость может быть идеальным показателем исхода. лечения остеоартроза.

Импульсный ультразвук низкой интенсивности (LIPUS) и экстракорпоральная ударно-волновая терапия (ECSWT) эффективны как неинвазивный метод при гистопатологическом восстановлении с более интенсивным зрением, ECSWT показала эффективность в регрессе ранней КОА, связанной с улучшением ремоделирования субхондральной кости, уменьшением количество остеофитов, а также может увеличивать активность остеоцитов. Кроме того, ECSWT может облегчить хроническую воспалительную активность во всем суставе за счет снижения активности воспалительных цитокинов. Кроме того, сообщалось, что применение ЭУВТ к субхондральной кости колена значительно увеличивало объем кости и количество трабекул, а также уменьшало пористость кости. В целом, ЭУВТ может в некоторой степени обратить вспять патологию прогрессирования ОА.

Низкоинтенсивное УЗИ может повлиять на субхондральный костный блок при неиспользовании сустава. ЛИУЗИ с соответствующей силой акустического излучения может облегчить склероз субхондральной кости во время прогрессирования ОА при нормальном использовании суставов. Кроме того, если технология США в сочетании с материалами биоактивных соединений, такими как хитозан (CS), может улучшить эффективность инкапсуляции биоактивных соединений, одновременно не только уменьшая размер наночастиц, но и сужая их распределение по размерам, это делает США эффективным средством доставки биоматериалов, таких как хитозан. В этом контексте включение смешанных мер с участием США могло бы улучшить их эффект. Таким образом, в этом исследовании использование УЗ-терапии будет сочетаться с новым зеленым экологически чистым материалом под названием хитозан в форме геля для местного применения.

Хитозан появляется в виде протеогликана во внеклеточном матриксе (оболочках) некоторых видов головоногих моллюсков. Биосовместимость хитозана, постепенная разлагаемость, нетоксичность, биологическая активность, противовоспалительные свойства и антибактериальное действие делают хитозан лучшим материалом для гидрогеля. В некоторых исследованиях ХС использовался в качестве внутрисуставной инъекции при КОА и был сделан вывод, что ХС может способствовать пролиферации хондроцитов, блокировать медиаторы воспаления и катаболизма. Таким образом, фонофорез с использованием хитозана может уменьшить воспаление, ограничить дегенерацию хряща и улучшить процесс ремоделирования субхондральной кости.

Кроме того, хорошо известно, что подтверждение диагноза КОА основано на оценке ширины суставной щели и проводится с помощью рентгенографии, которая зависит от шкалы Келлгрена-Лоуренса (K-LG). Несмотря на то, что шкала K-LG считается наиболее используемым классическим диагностическим инструментом при КО, она имеет ряд недостатков, в том числе ее применение к прогрессированию заболеваний, ее нечувствительность к изменениям или непоследовательность в первоначальных описаниях авторов. Кроме того, он ограничен в том, как он оценивает эффективность лечения, поскольку в основном использует оценку боли.

Рассматривая побочные эффекты традиционной радиологии, во многих исследованиях сообщалось о возможности аллергической реакции, высоких затратах, длительном времени обследования и трудностях при сканировании пациентов с конкретными заболеваниями.

Принимая это во внимание, подходы на основе искусственного интеллекта (ИИ) начинают использоваться для решения таких задач, как идентификация изображений, предоперационная оценка риска, принятие клинических решений и анализ больших наборов данных, диагностика, мониторинг, прогнозирование ревматологических заболеваний, выявляет факторы риска осложнений и обладает уникальной способностью предвидеть результаты, используя алгоритмы, специфичные для пациента. ИИ играет жизненно важную роль в оценке лечения, при этом ключевым прогрессом в клинической практике ревматологии является внедрение передовых методов визуализации.

Использование ИИ в ортопедии в основном сосредоточено на развитии машинного обучения (ML) и глубокого обучения (DL) на этих изображениях. Глубокое обучение, которое является разновидностью машинного обучения, может помочь в автоматической интерпретации медицинских изображений, что может повысить точность и скорость диагностики, пометить наиболее неотложных и критических пациентов, требующих немедленного внимания, уменьшить количество человеческих ошибок, вызванных усталостью и/или неопытности, снизить нагрузку на медицинских работников за счет снижения их рабочей нагрузки и в целом улучшить ортопедическую помощь.

Ранее сообщалось, что процесс ремоделирования субхондральной кости является важной патофизиологией КО, тогда как склероз субхондральной кости широко считается отличительной чертой ОА. Алгоритм текстурного анализа (ТА) используется для обнаружения изменений плотности субхондральной кости во время процесса ремоделирования. Были продемонстрированы обнадеживающие результаты и потенциал автоматического анализа текстур с использованием алгоритма искусственного интеллекта в качестве диагностического инструмента ОА по сравнению с традиционными методами ТА. Значение структуры кости (BSV) рассматривается как показатель максимального правдоподобия ОА, поскольку от него зависит автоматизированная ТА в процессе анализа и оценки, который измеряет микроструктуру субхондральной большеберцовой кости в зависимости от области интереса (ROI). Следовательно, цель этого исследования - изучить разницу между ECSWT, LIUS и традиционными упражнениями в отношении уменьшения боли, функционального улучшения (самооценки и физические функции) и анатомического улучшения микроструктурных изменений субхондральной кости (трабекулярной большеберцовой кости).