体外冲击波与使用壳聚糖纳米颗粒凝胶的声透疗法对膝骨关节炎患者基于人工智能的纹理分析算法检测到的功能和解剖学变化的比较：双重随机对照试验

骨关节炎 (OA) 是一种常见的退行性疾病，被列为第十大致残原因，与较高的合并症和过高的死亡率有关。 最常见的退行性疾病之一是膝骨关节炎（KOA）。 KOA 是一种进行性、慢性退行性疾病，给医疗保健系统和社会带来沉重的社会经济负担。 由于预期寿命趋于稳定，膝关节骨关节炎的患病率在过去 10 年中急剧增加了一倍多。

KOA 是一种众所周知的软骨疾病，涉及关节软骨的退化和损失。 然而，OA通常伴有软骨下骨的变化，出现硬化、骨囊肿和骨赘形成。

最近的研究表明，软骨下骨重塑在 KOA 中发挥着非常重要的作用，介导和预防软骨损伤。 软骨下骨硬度的增加降低了分散膝关节内负载力的能力，从而增加了关节软骨上负载的力。 因此，软骨损伤和骨关节炎的进展随着时间的推移而加速。 早期KOA的治疗重点已从关节软骨转移到软骨下骨，成为各种治疗方法的潜在治疗靶点。

关于 KOA 疼痛，越来越多的证据表明，在 OA 软骨侵蚀过程中，来自软骨下骨的自下而上的血管化比源自滑膜组织或滑膜的自上而下的血管侵入发挥更大的作用。 因此，骨科医生普遍抱怨骨关节炎疼痛与放射学表现无关。 最近的研究表明，软骨损失与骨关节炎关节疼痛之间的关系相对较弱。

由于针对关节软骨或滑膜成分的不同方法效果不佳，并且骨软骨串扰的机制逐渐变得清晰，本研究将尝试证实软骨下骨在膝骨关节炎中的关键作用，并且软骨下骨可能是理想的结果衡量标准骨关节炎的治疗。

低强度脉冲超声 (LIPUS) 和体外冲击波疗法 (ECSWT) 作为一种非侵入性方法，可有效促进组织病理学恢复，并具有更强烈的视力，ECSWT 已显示出在早期 KOA 消退方面的有效性，与改善软骨下骨重塑、减少骨赘的数量，它还可以增加骨细胞的活性。 此外，ECSWT可以通过下调炎症细胞因子来减轻整个关节的慢性炎症活动。 此外，据报道，对膝关节软骨下骨进行 ESWT 显着增加了骨量和小梁数量，并降低了骨孔隙率。 总体而言，ESWT 可以在一定程度上逆转 OA 进展的病理学。

低强度超声可能会影响关节废用时的软骨下骨单位。 在正常关节使用下，LIUS 及其相关的声辐射力可以减轻 OA 进展期间的软骨下骨硬化。 此外，如果美国技术与壳聚糖（CS）等生物活性化合物材料相结合，可以提高生物活性化合物的封装效率，不仅减小纳米颗粒的尺寸，而且缩小其尺寸分布，这使得美国成为生物材料的有效递送，例如壳聚糖。 在此背景下，与美国进行混合干预可能会提高其效果。 因此，这项研究将美国疗法与一种名为壳聚糖的新型绿色环保材料结合起来，以局部凝胶的形式。

壳聚糖在某些头足类动物的细胞外基质（壳）中以蛋白多糖的形式出现。 壳聚糖的生物相容性、可逐渐降解、无毒、生物活性、抗炎和抗菌作用，使壳聚糖被认为是水凝胶的最佳材料。 一些研究将CS作为KOA的关节内注射，得出结论CS可以促进软骨细胞增殖，阻断炎症和分解代谢介质。 因此，使用壳聚糖的声透疗法可以减少炎症，限制软骨退化并改善软骨下骨重塑过程。

此外，众所周知，KOA 的确诊是基于评估关节间隙宽度，这是通过取决于 Kellgren-Lawrence 分级 (K-LG) 等级的放射线照相来进行的。 尽管 K-LG 量表被认为是最常用的 KO 经典诊断工具，但它有几个缺点，包括其对疾病进展的应用、对变化不敏感或与作者最初的描述不一致。 此外，它评估治疗效果的方式也受到限制，因为它主要使用疼痛评分。

通过研究传统放射学的不利影响，许多研究报告了过敏反应的可能性、昂贵的费用、漫长的检查时间以及对特定情况的患者进行扫描的困难。

考虑到这一点，基于人工智能（AI）的方法开始用于解决这些问题，如图像识别、术前风险评估、临床决策以及大数据集分析、诊断、监测、预后等。风湿病，识别并发症的危险因素，并具有使用患者特定算法预测结果的独特能力。 人工智能在治疗评估中发挥着至关重要的作用，其中风湿病临床实践的关键进展是先进影像模式的创新。

人工智能在骨科领域的应用主要集中在这些图片上的机器学习（ML）和深度学习（DL）的发展。 深度学习是机器学习的一个子集，可以帮助自动解释医学图像，从而提高诊断准确性和速度，标记最紧急和危重的患者以立即关注，减少因疲劳和/或缺乏经验，通过减少医疗专业人员的工作量来减轻他们的压力，并总体上改善骨科护理。

软骨下骨重塑过程先前被报道为 KO 的重要病理生理学，而软骨下骨硬化被广泛认为是 OA 的标志。 纹理分析（TA）算法用于检测重塑过程中软骨下骨密度的变化。 与传统的 TA 技术相比，令人鼓舞的发现以及使用人工智能算法作为 OA 诊断工具的自动纹理分析的潜力。 骨结构值 (BSV) 被认为是 OA 的最大似然估计量，因为自动化 TA 在分析和评估过程中依赖于它，测量胫骨软骨下骨的微观结构取决于感兴趣区域 (ROI)。 因此，本研究的目的是探讨 ECSWT、LIUS 和传统练习在减轻疼痛、功能改善（自我报告和身体功能）和软骨下骨（胫骨小梁骨）微观结构变化的解剖学改善方面的差异。