Алгоритм, который анализирует изображения МРТ и автоматически обнаруживает небольшие изменения в коленных суставах с течением времени, может быть использован при разработке новых методов лечения артрита.
Команда инженеров, радиологов и врачей под руководством Кембриджского университета разработала алгоритм, который строит трехмерную модель коленного сустава человека, чтобы определить, где артрит поражает колено. Затем он автоматически создает «карты изменений», которые не только сообщают исследователям, произошли ли существенные изменения во время исследования, но и позволяют им точно определить их местонахождение.
Существует несколько эффективных методов лечения артрита, и этот метод может стать значительным стимулом для усилий по разработке и мониторингу новых методов лечения этого состояния. Результаты опубликованы в Журнале магнитно-резонансной томографии.
Остеоартрит – самая распространенная форма артрита в Великобритании. Он развивается, когда суставной хрящ, покрывающий концы костей и позволяющий им плавно скользить друг по другу в суставах, изнашивается, в результате чего суставы становятся болезненными и неподвижными. В настоящее время не существует признанного лекарства, и единственным окончательным методом лечения является операция по замене искусственного сустава.
Остеоартрит обычно идентифицируется на рентгеновском снимке по сужению пространства между костями сустава из-за потери хряща. Однако рентгеновские лучи не обладают достаточной чувствительностью, чтобы обнаружить незначительные изменения сустава с течением времени.
"У нас нет хорошего способа обнаружить эти крошечные изменения в суставе с течением времени, чтобы увидеть, оказывают ли лечение какой-либо эффект," сказал доктор. Джеймс Маккей из отделения радиологии Кембриджа и ведущий автор исследования. "Кроме того, если мы сможем обнаружить ранние признаки разрушения хряща в суставах, это поможет нам лучше понять заболевание, что может привести к новым методам лечения этого болезненного состояния."
Настоящее исследование основано на более ранней работе той же команды, которая разработала алгоритм для отслеживания тонких изменений суставов, пораженных артритом, при компьютерной томографии. Теперь они используют аналогичные методы для МРТ, которые предоставляют более полную информацию о составе ткани, а не только информацию о толщине хряща или кости.
МРТ уже широко используется для диагностики проблем с суставами, включая артрит, но ручная маркировка каждого изображения требует много времени и может быть менее точной, чем автоматические или полуавтоматические методы, при обнаружении небольших изменений в течение месяцев или лет.
"Благодаря инженерному опыту нашей команды, теперь у нас есть лучший способ взглянуть на совместное," сказал Маккей.
Техника, разработанная Маккаем и его коллегами из Кембриджского инженерного факультета, называемая трехмерным картированием поверхности хряща (3-D-CaSM), способна регистрировать изменения в течение шести месяцев, которые не были обнаружены с помощью стандартного рентгеновского снимка. или методы МРТ.
Исследователи протестировали свой алгоритм на коленных суставах тел, которые были пожертвованы для медицинских исследований, а также в дальнейшем исследовании с участием людей в возрасте от 40 до 60 лет. Все участники страдали от боли в коленях, но считались слишком молодыми для замены коленного сустава. Затем их суставы сравнивали с людьми того же возраста, у которых не было боли в суставах.
"Существует определенная степень ухудшения состояния сустава, которая является нормальной частью старения, но мы хотели убедиться, что обнаруживаемые нами изменения были вызваны артритом," сказал Маккей. "Повышенная чувствительность, которую обеспечивает 3-D-CaSM, позволяет нам проводить это различие, что, как мы надеемся, сделает его ценным инструментом для проверки эффективности новых методов лечения."
Программное обеспечение свободно доступно для загрузки и может быть добавлено в существующие системы. Маккей говорит, что алгоритм можно легко добавить к существующим рабочим процессам и что процесс обучения радиологов короткий и простой.
В рамках отдельного исследования, финансируемого Европейским союзом, исследователи также будут использовать алгоритм, чтобы проверить, может ли он предсказать, каким пациентам потребуется замена коленного сустава, путем выявления ранних признаков артрита.