Разное

Ревматоидные узлы фото: симптомы, диагностика, лечение ревматоидного артрита коленного сустава в СПб

04.09.1999

Содержание

Ревматоидный артрит — симптомы, лечение, причины болезни, первые признаки

Фото: infinitewellness.org

Описание

Ревматоидный артрит относится к системным болезням, поражающим соединительную ткань. Заболевание имеет инфекционно-воспалительный характер, чаще затрагивает мелкие суставы, но может захватить область коленей и локтей. Патология приводит к деформации и неподвижности пораженного участка. 

Причины ревматоидного артрита 

Факторы, влияющие на развитие заболевания, выяснить до конца не удалось. Вероятными причинами являются: 

  • различные бактерии, вирусные и инфекционные заболевания, в том числе, развивающиеся в скрытой форме; 
  • повреждения, травмы, переохлаждения;
  • склонность к аллергическим реакциям; 
  • генетическая предрасположенность;
  • стресс. 

Чаще всего возникает ревматоидный артрит у женщин, в возрасте от 22 до 55 лет.

Классификация ревматоидного артрита

Выделяют основные формы ревматоидного артрита: 

  • Олигоартрит связан с нарушением суставов коленей, запястий, голени и стоп. 
  • Начальный полиартрит возникает в суставах стоп. 
  • Инфекционно-аллергический полиартрит. 
  • Полиартрит с симметричными нарушениями суставов, характерно появление лихорадочного синдрома. 
  • Полиартрит с воспалениями внутренних органов.

Виды ревматоидного артрита зависят от места воспалительного процесса:

  • Артрит кистей рук. Пальцы приобретают припухлость, теряют подвижность, возникают болевые ощущения, искривления. 
  • Запястные суставы. Появляется сильная боль, покраснение, нарушение целостности. 
  • Суставы стоп. Характерно искривление фалангов пальцев, отечность, болезненность при ходьбе. 
  • Локтевые суставы. Боль при разгибании, скованность, вывихи. 
  • Патология тазобедренных суставов. Сложный тип заболевания, который характеризуется интенсивными болевыми ощущениями, отдающими в область паха и ягодиц.
  • Суставы позвоночного отдела поражаются редко. Нарушения затрагивают шейный отдел, возможно разрушение межпозвонковых дисков. Данный ревматоидный артрит развивается медленно, более склонны к болезни люди пожилого возраста. Факторами, влияющими на появления заболевания, являются сколиоз, искривление позвоночника.

По тяжести протекания процесса различают следующие: 

  • Ювенильный. Для этой стадии ревматоидного артрита характерно быстрое развитие патологии, острое течение, повышение температуры, сильные боли. 
  • Серопозитивный — поражение некрупных суставов шейного участка. Возникает незаметно, признаками являются слабость, потеря веса, излишнее потоотделение. Со временем распространяется на колени и локти.
  • Серонегативный. Характерно острое начало, образование ревматических узлов, повышение температуры, частичная неподвижность суставов.

Осложнения ревматоидного артрита

Патология может спровоцировать:

  • вторичный амилоидоз, остеопороз;
  • заболевания кожи;
  • волчанку;
  • ревматоидные узлы;
  • воспалительные процессы в сосудах;
  • васкулит;
  • нарушение в работе органов зрения, песок, сухость в глазах;
  • изменение работы сердечно-сосудистой системы;
  • мышечную слабость;
  • нарушение состояния крови, анемию;
  • увеличение селезенки;
  • расстройства органов дыхания, заболевания легких, плеврит;
  • последствия ревматоидного артрита могут выражаться в снижении иммунитета, подверженности инфекционным заболеваниям;
  • развитие депрессии.

Прогноз ревматоидного артрита

При своевременном лечении болезни можно добиться длительной ремиссии, улучшения качества жизни, подвижности пораженных суставов. Однако все зависит от самого пациента. При невыполнении рекомендаций специалиста или при отсутствии терапии заболевание может привести к инвалидности.

Информация носит справочный характер и не является руководством к действию. Не занимайтесь самолечением. При первых симптомах заболевания обратитесь к врачу.

ПОИСК ЛЕЧЕНИЯ ПО ВСЕМУ МИРУ ВМЕСТЕ С YELLMEDОставить заявку

Ревматоидные узелки: лечение, причины, прогнозы

Одними из самых распространенных явлений при ревматоидном артрите, которые образуются на коже, являются ревматоидные узелки. Около 30% больных сталкиваются с подобными признаками, узелки — самый частый внесуставный симптом. Они представляют собой образования разного диаметра, но чаще встречаются множественные высыпания в зоне поражения.

Причины появления

Это безболезненное явление, но множественные узлы со временем имеют свойство спаиваться с тканями, образуя на месте поражения язвы. Ревматоидные узелки, как проявление артрита, мало изучены. Определить причину их возникновения пока не удавалось. Но принято считать, что провоцирующим фактором такого явления может послужить васкулит, вследствие нарушений иммунного характера. При этом нельзя утверждать, что ревматоидный артрит является первопричиной возникновения подобных образований.

Вид и место локализации

Зачастую образуются в подкожной клетчатке. Узелки при ревматоидном артрите локализуются в области суставов, на локтях и кистях рук, а также они могут располагаться на ноге под коленом. На ягодицах подобные образования возникают у людей, которые вынуждены сидеть продолжительное время. У лежачих больных узелки появляются на затылке, а у тех, кто носит очки — на переносице. На ногах встречаются реже, и зачастую поражают зону пальцев и стопы. Узлы состоят из фиброзной ткани и не всегда сразу заметны, поскольку они совершенно безболезненны, не причиняют человеку беспокойства. Узлы представляют собой покрасневшее образование, бугорок диаметром 2—4 см. Крупные подкожные узелки при ощупывании похожи со структурой плотной резины и иногда могут передвигаться под кожей.

Диагностика ревматоидных узелков

Поскольку такие узелки характерны при заболеваниях ревматоидного характера, диагностику проводят и для выявления главного заболевания. Диагностические процедуры включают:

  • Общий анализ крови. Выявление ревматоидного фактора является основным признаком заболевания.
  • Сбор мочи. Повышается уровень кератина и наблюдается значительное количество белка.
  • Рентгенографию. С ее помощью обследуют ревматические узелки большого диаметра.
  • Оценку работы почек. Проводят для выбора медикаментов и отслеживания их воздействия на организм.

Кроме этого, визуально обследуется кожа, врач опрашивает пациента о симптомах и жалобах. Чаще всего узелки пациентами обнаруживаются случайно, поскольку не имеют особых признаков и симптомов, не вызывают болезненных ощущений. После полного обследования устанавливается диагноз и назначается курс терапии. Ревматоидные и ревматические узелки по составу и проявлению неотличимы, но в первом случае они не сопряжены с основным заболеванием.

Как избавиться?

Основное заболевание, как и узелковый артрит, лечится одинаковыми препаратами. Они необходимы для максимального снятия воспаления и недопущения дистрофии суставов или их видоизменений. Препараты назначает исключительно врач, но, кроме медикаментозного способа, различают еще лазерную терапию, ЛФК, а также допустимо лечение народными средствами в случаях мелких высыпаний.

Лекарства

Препараты назначают трех видов:

  • нестероидные противовоспалительные,
  • цитостатики и иммунодепрессанты,
  • глюкокортикостероиды.

При базовой терапии необходимо контролировать течение воспалительного процесса и отслеживать возможные побочные эффекты. А также практикуют наложение противовоспалительных примочек с мазями типа «Пироксикама» и «Диклофенака». В период приема препаратов больной должен постоянно обследоваться на предмет улучшений и эффективности воздействия.

Внутрисуставное образование большого диаметра приводит к практически полной иммобилизации и сильным болям.

Дополнительные методы терапии

Эффективность процедуры особенно высока на первых стадиях развития болезни и проводится не более 15 сеансов подряд. Лазерную терапию пациенту назначает лечащий врач исходя из структуры образований и характера болезни. Метод криотерапии избавляет от болевых ощущений, воздействуя на пораженное место холодом. А также на ранних стадиях назначают курс электрофореза кальция. Эффективны процедуры магнитотерапии и импульсного тока.

Лечебная физкультура

Пациентам с диагнозом ревматоидный артрит рекомендована ЛФК и гимнастика. Упражнения назначаются для стимулирования тока крови, разработки мышц и увеличения подвижности суставов. Занятия помогают снять спазмы. Комплекс упражнений подбирает врач, помимо них также полезны велосипедные прогулки, плавание и спортивная ходьба. Особенно эффективен массаж для максимального воздействия на узлы.

Питание во время болезни

Больному назначают диету, которая исключает картофель, томаты и баклажаны. Рекомендуется увеличить употребление ягод и фруктов, включить в рацион морепродукты, сою и рапсовое масло. Эти продукты насыщены жирными кислотами, которые необходимы для успешной борьбы с заболеванием. Следует уменьшить количество сладких продуктов, хлеба и выпечки. Потребление воды стоит увеличить до 1,5 литров в сутки.

Лечение народными средствами

Используя народную медицину, не стоит надеяться на полное выздоровление, но освободиться от узелков возможно. Часто используют аппликации из картофеля. Тертый клубень в дуршлаге опускают в кипящую воду на 2—3 секунды. Затем массу сцеживают, помещают в тканевый кармашек и в горячем виде прикладывают к воспаленному участку, фиксируют бинтом. Такому лечению легко поддается ревматоидный узелок на локте.

Еще один действенный способ — настойка из хвойных веток. Способ приготовления и применения:

  1. Берутся в равных пропорциях сосновые ветки (40 г), сухие ягоды шиповника и зубчик чеснока.
  2. Компоненты провариваются в течение 30 минут, жидкость сцеживается в термос.
  3. Спустя двое суток настойку можно пить по 4 раза в день.

Прогнозы заболевания

К сожалению, артрит вылечивается крайне редко и только на ранних стадиях развития, поэтому не стоит надеяться на полное выздоровление. Но при систематических профилактических мероприятиях удается сохранить длительный период ремиссии. Больному необходимо заниматься лечебной гимнастикой, придерживаться диеты и вести подвижный образ жизни. Категорически запрещено самолечение.

Загрузка…

Ревматоидный артрит — презентация онлайн

1. Ревматоидный артрит

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

• Системное аутоиммунное
воспалительное заболевание
неизвестной этиологии,
характеризующееся хроническим
эрозивным артритом и
поражением внутренних органов.

3. Эпидемиология, этиология

• Женщины болеют, чаще чем
мужчины 3:1
• Пик заболеваемости 40-50 лет
• Причина неизвестна
• Теории: инфекции: вирусные,
стрессы, наследственность HLA
DR4

4. Патологическая анатомия

• ПЕРВИЧНО воспаление
синовиальной оболочки (могут
вовлекаться любые из 187
суставов) ее гиперплазия,
формирование пальцевидных
ворсин и отложение фибрина

5. Синовий в норме Катаральный синовит

6. Патологическая анатомия

• Паннус – гипертрофированный
синовий.
• На стыке с хрящем паннус
врастает в его, а затем в и
костную ткань образуя эрозии
и постепенно разрушая эпифизы
костей

7. ПАННУС при РА (пальцевидные ворсины)

8. Эрозии хряща при РА

9. КЛИНИКА

Варианты дебюта заболевания:
• Симметричный полиартрит
мелких суставов кистей и стоп
(50-60%)
• Моноартрит крупного сустава
(20-30%)
• Поражение связочного аппарата
(менее 10%)

10. Суставной синдром при РА

• СИММЕТРИЧНОЕ поражение мелких
суставов:
• Пястно- и плюснефаланговых
• Проксимальн межфаланговых
• Дистальные межфаланговые не поражаются
• УТРЕННЯЯ СКОВАННОСТЬ в суставах
БОЛЕЕ 1 ЧАСА

11. Суставной синдром при РА

12. Суставной синдром при РА

• ДРУГАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ : коленные,
голеностопные, лучезапястные,
локтевые, височно-нижнечелюстные,
атланто-затылочный, перстневидночерпаловидный суставы.
• Поражение крупных суставов (Т/Б и
плечевых) протекает по типу
асептического некроза головки кости.

13. Суставной синдром при РА

• На поздних стадиях
формируются стойкие
деформации суставов которые
значительно ограничивают
жизнедеятельность больного

14. Ульнарная девиация

15. Деформация в виде шеи лебедя

16. Деформация по типу бутоньерки

17. Деформация пальцев стоп

18. Вальгусная деформация коленных суставов

19. ВНЕСУСТАВНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ

Общие:
• Лихорадка и потеря массы тела
• Атрофия мышц (чаще кистей,
нижних конечностей)
• Увеличение лимфатических узлов
(область пораженных суставов)

20. Ревматоидные узелки

21. Ревматоидные узелки

22. Ревматоидные узлы при поражении внутренних органов

23. Ревматоидные узлы при поражении внутренних органов

24. Проявления васкулита

• Некрозы кожи (дигитальные
некрозы, язвы голеней,
изъязвления в обл ревмат узлов)
• Окклюзия vasa nervorum
(множественный мононеврит)
• Периферическая гангрена,
окклюзия сосудов брыжейки

25. ВАСКУЛИТ при РА

26. Трофическая язва голени

27. Периферическая нейропатия

• Множественный мононеврит (окклюзия vasa
nerv) отд нерв стволы (срединный, общ
малоберцовый) двиг и чувствит нарушения
• Симметричная периферич нейропатия
(чувствит или чувс-двиг прогноз)
• Компрессионные нейропатии: синдром
запяст канала, локт нерва, большеберц в обл
медиальн лодыжки (синдром тарзального
канала)

28. Поражение сердца при РА

• Поражения сердца при РА редко
диагностируются при жизни
• У 40% больных умеренные признаки
перикардита без клинических
проявлений
• Иногда эндокардит митрального
клапана
• Миокардит очень редко

29. Констриктивный перикардит

30. Легкие и плевра

• Эксудативный плеврит (часто)- стерильная
жидкость небольшого кол-ва с повышенным
содержанием фибрина
• «Ревматоидное легкое»: фиброзир
альвеолит только «+»: прогрессирующая
одышка, на РГ сетчатое затемнение — «соты»
• Ревматоидные узлы (редко) могут
появляться в паренхиме легких могут
распадаться с образованием полостей с
развитием вторичной инфекции.

31. Изменения в легких при РА

32. Поражение глаз при РА

• Сухой керотоконъюнктивит
• Склерит — воспалительное
поражение склеры с
формированием узлов, с
очагами некроза ( прогноз)

33. ЭПИСКЛЕРИТ

34. Поражение глаз при РА

35. Синдром Фелти


Спленомегалия
Нейтропения
Потеря массы тела
Высокий титр РФ
Язвы голеней
Течение непредсказуемо, часто осложняется
вторичной инфекцией, требует назначения
высоких доз ГКС

36. Классификация ревматоидного артрита (ВНОР, 2007)

Стадии
Очень ранняя (
ранняя (6 мес-1 год),
развернутая (>1 года, типичные симптомы),
поздняя (>2 лет, выраженная деструкция, осложнения).
Иммунология
серопозитивный, серонегативный;
АЦП-положительный, АЦП-отрицательный (антитела к цитруллинированному пептиду).
Активность
0 — ремиссия (DAS28
1 — низкая (DAS28 2,6-3,2),
2 — средняя (DAS28 3,2-5,1),
3 — высокая (DAS28 >5,1).
Внесуставные
проявления
Ревматоидные узелки, кожный васкулит (язвенно-некротический васкулит, инфаркты ногтевого ложа,
дигитальный артериит, ливедо-ангиит), васкулит других органов, нейропатия (мононеврит,
полинейропатия), плеврит (сухой, выпотной), перикардит (сухой, выпотной), синдром Шегрена,
поражение глаз (склерит, эписклерит, васкулит сетчатки).
R cтадия
I: Околосуставной остеопороз.
II: + сужение суставной щели, единичные эрозии.
III: + множественные эрозии, подвывихи суставов.
IV: + костные анкилозы
Эрозии
Неэрозивный, эрозивный.
Осложенения
Системный амилоидоз, остеоартроз, остеопороз, остеонекроз, туннельные синдромы (синдром
карпального канала, синдромы сдавления локтевого, большеберцового нервов), подвывих в атлантоаксиальном суставе, нестабильность шейного отдела позвоночника, атеросклероз.
Функциональная
недостаточность
I степень: сохранена профессиональная деятельность.
II степень: ограничена профессиональная деятельность.
III степень: ограничены непрофессиональная и профессиональная деятельность.
IV степень: органичено самообслуживание.

37. Рекомендуемое обследование

• Клиническая оценка (ВАШ, DAS28)
• Лабораторное: общий анализ крови,
СРБ,РФ, липиды, трансаминазы, креатинин,
общий белок, маркеры ВИЧ, гепатит В,С.
Исслед синов жидк, анализ кала на скрыт.
кровь.
• Инструментальное: РГ суставов, МРТ, УЗИ,
КТ (при поражении легких),ЭХО КС, ФГДС,
денситометрия.

38. Общий анализ крови

• Анемия. Причины: дефицит
железа вторично (скрытые ЖК
кровотеч), активность процесса,
мегалобластная анемия (дефицит
фолиевой к-ты), гиперспленизм
(часть синдрома Фелти)
• Лечение показано при увеличении
ОЖСС более 55 мкмоль/л

39. Общий анализ крови

• Лейкоцитоз – присоединение
инфекции
• Нейтропения – синдром Фелти
• Увеличение СОЭ – показатель
активности воспаления

40. Иммунология крови

• Увеличение титров РФ (IgM) у 70-90%
(на ранней стадии 50%)
• Увеличение титров АЦЦП (0-5 у.е.)
• Увеличение титров АНФ у 30-40% при
тяжелом течении
Иммуногенетическое исследование HLA-DR4 маркер более тяжелого
течения РА и неблагоприятн прогноза.

41. Рентгенологическое исследование суставов

• РГ кистей и стоп входит в
диагностический минимум для больных
с подозрением на РА
• На ранних стадиях заболевания в других
суставах изменения не наблюдаются.
• Характерные изменения:
околосуставной остеопороз и
формирование костных эрозий.

42. Костная эрозия при РА

43. Костная эрозия при РА

44. Поражение Л/З сустава при РА

45. Асептический некроз головок Т/Б суставов у больного РА

46. Поражение крупных суставов

47. Инструментальная диагностика

• Магнитно-резонансная томография (МРТ)
более чувствительный метод выявления
поражения суставов в дебюте РА

48. Допплеровская ультрасонография

• Позволяет оценить мягкие ткани:
синовиальную оболочку, количество
выпота, толщину хряща.

49. Диагностическая артроскопия

50. Диагностические критерии ревматоидного артрита (ACR/EULAR, 2010)

Категории
Характеристика
Баллы
А. Поражение суставов*
1 большой сустав.
2-10 больших суставов.
1-3 малых суставов.
4-10 малых суставов.
>10 суставов (хотя бы 1 малый сустав).
0
1
2
3
5
B. Серологический тест
Отрицательные РФ и АЦП.
Слабо+ тесты на РФ или АЦП.
Высоко+ тесты на РФ или АЦП.
0
2
3
C. Маркеры острой фазы
воспаления
Нормальный С-реактивный белок и СОЭ.
Аномальные С-реактивный белок и СОЭ.
0
1
D. Длительность симптомов

>=6 недель.
0
1
Наличие 6 из 10 баллов указывает на определенный ревматоидный артрит.
Примечание: АЦП — антитела к цитруллированному пептиду, РФ — ревматоидный фактор, СОЭ — скорость оседания эритроцитов.
1. Критерии используются у пациентов с синовитом (припуханием) хотя бы одного сустава, который не объяснить другими
болезнями, например СКВ, подагрой или псориазом.
2. Большие суставы — плечевые, локтевые, тазобедренные, коленные, голеностопные. Малые суставы — пястнофаланговые,
проксимальные межфаланговые, 2-5 плюснефаланговые, межфаланговый большого пальца, запястные.
3. * — исключая дистальные межфаланговые, первый запястнопястный, первый плюснефаланговый.
4. Слабо+ тесты — 3-кратное повышение от нормального уровня и ниже. Высоко+ тесты — более чем в 3 раза выше от нормального
уровня.

51. ЦЕЛИ ЛЕЧЕНИЯ РА

• Уменьшение выраженности
симптомов артрита и внесуставных
проявлений
• Предотвращение деструкции,
нарушений функции и деформации
суставов
• Сохранение и улучшение качества
жизни
• Достижение длительной ремиссии

52. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ


Избегать стрессов, профилактика инфекций
Отказ от курения и приема алкоголя
Поддержание идеальной массы тела
Изменение стереотипа движений
Лечебная физкультура
Ортопедическое пособие (ортезы для
запястья, корсет для шеи, стельки, обувь)

54. МЕДИКАМЕНТОЗНОЕ ЛЕЧЕНИЕ

НПВП:
• Только симптоматическое действие
• Индивидуальный подбор эффективного
препарата в стандартных дозировках
• У пациентов с факторами риска НПВПгастропатии лечение начинать с ингибиторов
ЦОГ-2
• Не следует принимать одновременно 2 и
более различных НПВП

55. ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ при РА

• Более эффективны, чем НПВП
• Применять только в комбинации с БПВП
• Показания для низких доз ГК (10 мг/сут
преднизолона): подавление воспаления до
начала действия БПВП, неэффективность НПВП
и БПВП, противопоказания к назначению
НПВП
• Пульс терапия ГК применяется при тяжелом
течении (быстрый, но кратковременн эффект)
• Внутрисуставная терапия ГК: кеналог,
дипроспан.

56. БАЗИСНЫЕ ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНЫЕ ПРЕПАРАТЫ (БПВП)

• Всем пациентам с достоверным диагнозом
• Уменьшает боль в суставах, улучшает функц.
активность, замедляет прогрессирование
деструкции суставов
• Длительность лечения не ограничена
• Эффективность и токсичность трудно
прогнозировать
• Длительные ремиссии редки
• Вызывает побочные реакции

57. БПВП 1 ряда

• Метотрексат таб 2,5 и 5 мг «золотой» стандарт
в лечении «серопозитивного» РА: наилучшее
соотношение эффективность/токсичность.
Назначается недельная дозировка с дробным
приемом (12 часовой интервал).Нач.доза 7,5
мг/сут. Эффективность оценивают через 4 нед.
При хорошей переносимости дозу увеличивают.
Основные побочные эффекты: инфекции, ЖК
(язвы рта, анорексия, тошнота, рвота), алопеция,
цитопении.
• Лефлуномид
• Сульфасалазин

58. БПВП 2 ряда

• Рекомендуется использовать только
при неэффективности и
противопоказаниях БПВП 1 ряда или в
комбинации с ними
• Относятся: препараты золота
(тауредон), циклоспорин, азатиоприн,
D-пеницилламин, циклофосфамид
• Биологические препараты: ремикейд,
мабтера, хумира

59. ХИРУРГИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ РА

• Показания к неотложной операции:
сдавление нерва, разрыв сухожилия,
атлантоосевой подвывих, сопровождающийся
неврологической симптоматикой,
ревматоидные узлы склонные к изъязвлению,
деформации затрудняющие повседневную
деятельность.
• Виды операций: протезирование суставов,
синовэктомия, артродез.

60. ПРОГНОЗ при РА

• Продолжительность жизни меньше на 3 года у
женщин и 7 лет у мужчин.
• Через 20 лет от начала болезни 60-90%
пациентов теряют трудоспособность (ФК 3)
• При тяжелом РА «+» прогноз как при
инсулинзависимом СД, лимфогранулематозе,
инфаркте и инсульте.
• Причины смерти: инфекции, поражение ССС,
лимфомы, остеопоротические переломы,
желудочные кровотечения.

Ревматоидные узелки: лечение подкожных ревматических узлов | Ревматолог

Почти у 20% людей, страдающих ревматоидным артритом, появляются узловатые высыпания — ревматические узелки. Они представляют собой подкожные либо периостальные уплотнения диаметром от нескольких миллиметров до 2 сантиметров.

Наиболее часто подобные высыпания многочисленные, но безболезненные. Располагаются близ костных структур часто рядом с суставами, особенно локтевыми. В данной статье мы рассмотрим причины появления таких узелков и способы их лечения.

Причины

На сегодняшний день нет точных причин, из-за которых образуются подкожные узелки. Существует версия, что развитие подобных образований происходит в результате изменений стенок кровеносных сосудов, возникающих из-за сбоя в функционировании иммунной системы.

Данные подкожные образования иногда бывают совсем незаметны, и диагностировать их может только специалист. Отмечается, что узлы под кожей почти во всех случаях образуются при тяжелой степени поражения суставов, протекающей на протяжении долгого времени.

Порой на фоне полного отсутствия заболеваний образуются псевдоревматические узелки, которые не доставляют неудобств и не влияют на общее самочувствие человека.

Симптомы

Пациенты иногда не замечают появления ревматоидных узелков, так как они почти безболезненны и не причиняют неудобств. Чрезмерная чувствительность и болезненность образований, а также их нагноение либо появление язв &#8212, явление довольно редкое.

Ревматоидные узелки могут быть разных размеров, например, маленьким характерна плотная структура. Из-за этого их зачастую путают с подагрическими тофусами. Более объемные подкожные образования имеют консистенцию, которая напоминает плотную резину.

Порой они внешне похожи на кисту, так как в середине узла может образовываться небольшое количество жидкости. У некоторых пациентов наблюдается перемещение ревматических узлов в подкожной клетчатке, хотя в большей степени новообразования срастаются с близлежащими тканями.

Также узелки могут располагаться вне кожи: в легком, плевре, сердце, сетчатке глаза. Более подробно рассмотреть, как выглядят указанные новообразования, вы можете на фото ниже.

Методы диагностики

При обнаружении узелков необходимо сразу обратиться к врачу для постановки точного диагноза. При диагностике выясняется ревматоидная форма недугов, таких, как лепра, узловатая эритема, саркоидоз и т.д. Для установления причины назначаются следующие виды диагностических исследований:

  • физикальный осмотр больного, сбор анамнеза и симптоматики,
  • анализ крови, при котором устанавливается повышение СОЭ, С-реактивного белка, анемия, а также ревматоидный фактор,
  • анализ мочи для выявления уровня кератина и наличия белка,
  • рентгенография крупных и мелких суставов,
  • проводится оценка почечной функции, чтобы выстроить грамотное медикаментозное лечение.

Вам может быть интересно, что такое реактивный артрит и как его лечить.

Лечение

Лечение ревматоидных узлов основывается на терапии основного недуга – ревматоидного артрита.

В данном случае лечение комплексное и включает в себя:

  • медикаментозную терапию,
  • ЛФК,
  • физиотерапию,
  • лечение народными средствами.

Медикаменты

При лечении ревматоидного артрита специалист назначает несколько видов препаратов, которые имеют широкий спектр действия. Важно помнить, что выстроить правильную терапию может только врач, исходя из индивидуальных особенностей больного.

Виды медикаментов, которые назначаются при лечении ревматоидных узлов:

  1. Нестероидные противовоспалительные средства. Купируют воспалительный процесс и снимают болевой синдром. Представители данной группы:
    • &#171,Мелоксикам&#187,,
    • &#171,Нимесулид&#187,,
    • &#171,Целекоксиб&#187,.
  2. Цитостатики и иммунодепрессанты. Данные препараты входят в общую базисную терапию. Прием подобных средств необходим для исключения вероятности разрушения суставов. К этим препаратам относятся:
    • &#171,Метотрексат&#187,,
    • &#171,Циклоспорин А&#187,,
    • &#171,Сульфасалазин&#171,,
    • &#171,Азатиоприн&#187,,
    • &#171,Циклофосфан&#187,.
  3. Глюкокортикоиды. Гормональные препараты используют для снятия воспаления в пораженной области и облегчения болевого синдрома. При системных проявлениях недуга применяются высокие дозы гормонов, если же заболевание протекает в легкой форме, то терапия назначается короткими курсами. Представители группы:
    • &#171,Дипроспан&#187,,
    • &#171,Преднизолон&#171,,
    • &#171,Метотрексат&#187,.

Читайте также о том, какие противовоспалительные препараты можно принимать для суставов.

Народные рецепты

По рекомендации врача дополнительно к основной терапии возможно употребление средств народной медицины. Домашние препараты пользуются популярностью из-за своей натуральности и минимального количества побочных эффектов.

Распространенные рецепты при ревматоидных узелках:

  • компресс из сырого картофеля. Картофель необходимо натереть на крупной терке и переложить полученную массу в сито либо дуршлаг. Далее сито с картошкой нужно опустить на 3 секунды в кипящую воду, затем сразу же переложить в мешочек из хлопковой ткани. Полученный компресс приложить к узелкам, накрыть сверху пленкой и фиксируем повязкой,
  • хвойный бальзам. Одно из самых популярных средств, к тому же оно не вызывает привыкания, ввиду чего бальзам можно применять длительное время. Ингредиенты: 40 г веточек сосны, 40 г сухих ягод шиповника, маленький зубчик чеснока. Все компоненты необходимо прокипятить в 2 л воды на протяжении 30 минут. Далее средство переливаем в термос, тщательно укутываем и убираем в темное место. Спустя двое суток, полученный отвар процеживаем и употребляем по полному стакану 4 раза в день. Для придания более яркого вкуса можно добавить в бальзам немного меда,
  • хвойная ванна. Чтобы провести эту процедуру, можно использовать сырье в любом виде: бальзам, экстракт, засушенные брикеты, таблетки либо свежие ветки хвои. Мы рассмотрим самый натуральный вариант – свежие ветки хвои. Чтобы приготовить концентрат, потребуется примерно 1 кг веток, которые нужно залить 7-8 л воды. Массу нужно прокипятить на протяжении получаса, а затем оставить настаиваться еще 10 часов. По прошествии указанного времени отвар процеживают и выливают в ванну, предварительно наполненную водой. Подобные ванны с хвоей отлично регенерируют поврежденную область, а также оказывают общий положительный эффект на организм человека.

ЛФК

Ревматоидный артрит, который является причиной возникновения подкожных узелков, характеризуется деформацией суставов и ограничением их подвижности. Чтобы уменьшить симптомы и избежать необратимых последствий, врач назначает больному лечебную физкультуру.

Внимание! Упражнения подбираются индивидуально под каждого пациента.

Самые популярные упражнения при ревматоидном артрите:

  • упражнение для ног. Для его выполнения необходимо лечь спиной на твердую поверхность. Далее выполняем сгибание одной ноги в коленном суставе, не отрывая стопу от поверхности. Делаем так называемые скользящие шаги. После этого повторяем упражнение на вторую ногу,
  • упражнение для плечевого пояса. Садимся на стул и кладем ладони на плечи. Поочередно осуществляем вывод локтей вперед. Выполняем по 10-15 раз на каждую руку,
  • упражнение для рук. Для его выполнения необходимо встать, а руки сложить перед грудной клеткой ладошками друг к другу. Далее прижимаем с силой ладони друг к другу примерно на 5 секунд, после чего делаем перерыв на 5 секунд и снова повторяем. Со временем длительность упражнения увеличивается до 15 секунд,
  • упражнение для бедер. Садимся на стул и сгибаем одну ногу в коленном суставе. На оставшейся выпрямленной конечности нужно максимально сильно напрячь бедренные мышцы. В напряженном состоянии держимся 5 секунд. На каждую ногу повторяем упражнение по 5-15 раз.

Заключение

При терапии ревматоидного артрита и подкожных узелков важно помнить, что успех в борьбе с недугом зависит от правильно подобранного лечения и своевременного обращения к врачу. Выполняя все рекомендации специалиста, можно победить болезнь и добиться длительной ремиссии, а значит, все в ваших руках.

Ревматоидные узелки наиболее часто локализуются

Основным проявлением хронического воспаления суставов являются ревматоидные узелки. Патологические образования имеют множественный характер и размещаются вокруг подвижных соединений костных структур. Они обладают свойством самопроизвольно проходить и появляться опять в тех же или других местах. Устранение таких узелков происходит только после лечения основной болезни — ревматоидного артрита.

ВАЖНО ЗНАТЬ! Даже «запущенные» суставы можно вылечить дома, без операций и больниц. Просто прочитайте что говорит Валентин Дикуль читать рекомендацию.

В чем особенность ревматоидных узелков?

В 30% случаев артрита выявляются множественные внутрикожные узелковые образования с разной локализацией. Ревматические узлы диагностируются и у 7% больных системной красной волчанкой.

При ревматоидном артрите образуются узелковые высыпания, имеющие плотное строение и разные размеры. Ревматические узелки локализуются в подкожной клетчатке суставов. В основном они размещаются на локте или кисти руки. Их главной особенностью является полная безболезненность. Такие образования подвижные, но могут и спаиваться с подлежащими тканями. При травмировании узелка на его месте формируется язвенное новообразование.

5 основных первопричин образования

Спровоцировать появление ревматоидных образований способны:

  • нарушения в работе иммунной системы;
  • воспаление и разрушение стенок кровеносных сосудов;
  • патологические процессы в соединительной ткани;
  • травмы суставов;
  • генетическая предрасположенность.

Вернуться к оглавлению

Вид и месторасположение

Ревматоидные узелки представляют собой подкожные образования диаметром от 3—4 мм до 2—3 см. Их консистенция напоминает плотную резину, а в центре скапливается немного жидкости. В основном ревматоидный артрит сопровождается множественными узелковыми высыпаниями вокруг суставов, но возможно и образование мелких единичных шишечек с твердой и плотной структурой. Выделяют следующие места локации:

ЭТО действительно ВАЖНО! Прямо сейчас можно узнать дешевый способ избавится от болей в суставах. УЗНАТЬ >>

  • район локтевых суставов;
  • фаланги рук, ладони;
  • разгибательная поверхность предплечий;
  • стопы или пальцы на ногах;
  • ягодичная область;
  • район позвоночного столба или крестца;
  • на переносице: при постоянном ношении очков.

В основном узелковый артрит характеризуется внутрикожной локализацией, но образования могут появиться и на легких, сердечных клапанах, голосовых связках. В редких случаях ревматоидные узелки поражают мышцы, костные структуры, сухожилия. При достижении больших размеров они сильно ограничивают движение конечностей или провоцируют разрыв тканей. Поражение новообразованиями сетчатки или склера глаза вызывает серьезное нарушение функций органов зрения.

Лечение узлов

Удаление подкожных образований происходит на фоне ликвидации основного недуга. Главными целями лечебной терапии являются устранение воспаления и приостановление дистрофических изменений в суставах. Для этого применяются лекарственные препараты и народные средства. Для ликвидации ревматоидных узелков используется лазеротерапия, криотерапия, электрофорез или фонофорез. Такие лечебные процедуры останавливают воспалительные процессы, оказывают обезболивающий эффект и предотвращают разрушение поврежденных тканей.

Как работают медикаменты?

Для лечения ревматоидных узелков применяются фармацевтические средства. В таблице представлены действенные медикаменты и их действие на организм больного:

Медикамент
Лечебное действие
«Мелоксикам» Обезболивает, снимает воспалительный процесс
«Нимесулид» Устраняет боль, отек, воспаление
«Циклофосфан» Предотвращает дальнейшее разрушение суставных тканей
«Дипроспан» Облегчает боль в пораженных суставах
«Пироксикам» Уменьшает скованность и припухлость суставов
«Преднизолон» Останавливает патологический процесс

Вернуться к оглавлению

Терапия народными средствами как вспомогательная мера

Для уменьшения размера и количества узелковых высыпаний используется народная медицина. Сильный рассасывающий эффект на ревматические узелки оказывают аппликации из картофеля. Снимают воспаление и устраняют ревматоидный узел на ноге или руке ванные с хвойным экстрактом. Чтобы не допустить увеличение и распространение патологических высыпаний, нужно пить бальзам из сосновых веток и сухих ягод шиповника. Его можно приготовить так:

  1. Взять 40 г сосновых веток, ягод шиповника и зубчик чеснока.
  2. Прокипятить ингредиенты в 2 л воды в течение 30-ти минут.
  3. Полученную смесь залить в термос и настоять 2 дня.
  4. Употреблять по 200 мл 4 раза в сутки.

Вернуться к оглавлению

Как предупредить развитие?

Для предотвращения образования ревматоидных узлов необходимо:

  • употреблять большое количество свежих овощей, фруктов, за исключением баклажан, помидор и картофеля;
  • ежедневно заниматься лечебной гимнастикой;
  • увеличить питьевой режим до 2 л в день.

Если есть лишний вес, рекомендуется принять меры для его снижения, поскольку повышенная нагрузка отрицательно влияет на состояние суставов.

Для их укрепления нужно подпитывать организм витаминными комплексами, содержащими кальций и жирные кислоты омега-3. Прогноз на полноценное устранение ревматических узелков зависит от лечения ревматоидного артрита. Поскольку заболевание носит хронический характер, необходимо следовать всем врачебным рекомендациям и соблюдать профилактические меры. Своевременно начатая лечебная терапия приостановит патологический процесс, устранит подкожные узелки и не допустит их рецидивов. Вспомогательная профилактика народными средствами в виде отваров и чаев также поможет предупредить патологию.

Ревматоидные узелки (ревматоидный артрит) – это аутоиммунная болезнь. Заключается в том, что иммунная система повреждает соединительную суставную ткань. Процесс вызывает воспаление, следствием которого являются боли, чувствительность, отеки, покраснения. Ревматоидный узелок и язвочки появляются на коже.

Размер узлов обычно 2-3 мм, они появляются в больших количествах. Локализация – суставы, особенно локти. Язвы появляются, когда ревматоидный узелок повреждается.

Причины и локализация ревматоидного узелка

Причины до сих пор точно не установлены. Распространено мнение, что ревматоидный узелок развивается из-за васкулита. После исследования образований было выявлено, что стенки малых сосудов воспаляются из-за патологий работы иммунитета.

Ревматоидный узелок появляется не всегда при ревматизме. В некоторых случаях образование проявляется вследствие системной красной волчанки.

Обычно образования находятся в подкожной клетчатке, при этом они могут быть на локтях и предплечьях. Распространенная локализация – кисти, а именно пястно-фаланговые и межфаланговые суставы. Заболевание вызывает покраснение кожи над суставами и сковывает движение пальцев.

Обычно образования находятся в подкожной клетчатке, при этом они могут быть на локтях и предплечьях. Распространенная локализация – кисти, а именно пястно-фаланговые и межфаланговые суставы. Заболевание вызывает покраснение кожи над суставами и сковывает движение пальцев.

В редких случаях узел локализуется на подушечках пальцев и ладонях. Также образование может обнаружиться на стопах, особенно где происходит наибольшее тренье обувью – пяточные сухожилия, пятки.

Если человек много времени проводит сидя, у него ревматоидный узелок может образоваться на ягодицах. Пациенты, вынужденные много времени проводить лежа, обнаруживают ревматоидный узелок на крестце и позвоночнике. У людей с очками образование находится в области переносицы.

Врач при диагностике заболевания делает акцент на локализации узлов. Образование бывает единичным и маленьким. Локализация может быть индивидуальна для каждого пациента.

Структура и количество образований

В частых случаях люди не обращают внимания на ревматоидный узелок, так как боли он не вызывает. Они нечасто перерастают в язвы и выделяют гной. Диаметр у них небольшой, структура довольно плотная. Иногда их путают с тофусами, которые появляются при подагре.

Более крупный ревматоидный узелок по структуре напоминает плотную резину. Он выглядит как киста, потому что в середине находится немного жидкости. Иногда образования легко передвигаются по подкожной клетчатке, но обычно они прикрепляются к тканям. Из-за этого они повреждают сухожилия.

У мужчин, перешагнувших сорокалетний рубеж, узлов обычно довольно много. В любом случае развитие болезни носит индивидуальный характер.

Ревматоидный артрит может развиваться по-другому. У пациентов немного воспаляются синовиальные оболочки сустава. Он выражается в скоплении жидкого вещества вместе с появлением узлов. Обычно такое развитие встречается у представителей мужского пола. Называется заболевание ревматоидным нодулезом.

Причины и локализация ревматоидного узелка

Ревматоидный узелок проявляется из-за ревматоидного артрита, что важно учитывать при диагностировании. Необходимы следующие исследования:

  • Общий анализ крови,
  • Общий анализ мочи,
  • Оценка почечной функции,
  • Гистологические исследования,
  • Дифференциальный диагноз.

Нестероидные препараты противовоспалительного действия назначают довольно часто, в этом случае риск побочных эффектов сводится к минимуму. К ним относятся:

  • Мелоксикам. Первичная дозировка – 15 мг в день. После того, как воспаление начнет проходить, ее понижают в два раза. В этой дозе лекарство применять можно длительный срок для поддерживающего лечения.
  • Нимесулид. Назначают 200 мг в день, разделяют дозировку на 2 приема.
  • Целекоксиб. Принимают лекарство 2 раза в день, 100-200 мг.

Эти лекарства не следует принимать вместе друг с другом. Ускорению лечения это не способствует, а побочные эффекты могут усиливаться.

Базисные лекарства выписывают после установления диагноза. К ним относятся следующие препараты:

Если спустя 3 месяца лекарственной терапии улучшения не наблюдается, стоит провести замену препарата или начать употреблять гормоны в небольших дозировках. Препараты вместе с гормонами снижает активность воспаления.

При терапии важно следить за активностью воспаления и за появлением побочных эффектов. Если болезнь протекает тяжело, доза гормонов увеличивается. Лекарства базового действия пациент продолжает принимать. Высокая активность воспалений требует введение кремов, мазей, гелей с кортикостероидами в составе. Их наносят на ревматоидный узелок. Если появляются язвы, то рекомендуются препараты, которые ускоряют эпителизацию.

Для снижения риска остепороза выписывают кальций и витамин D. Также используют лечение лазером. Особенно эффективен метод, когда заболевание на ранней стадии. Лазерное лечение происходит курсами, не больше пятнадцати процедур без перерыва.

Чтобы избавить пациента от боли, применяют криотерапию – лечение холодом. Проводят от 10 до 20 сеансов. Также применяют магнитотерапию и ток. Если болезнь запущена, применяют фонофорез гидрокортизона.

Пациентам рекомендуют сеансы массажа и легкие физические нагрузки. Это помогает в снятии спазма в ускоренном восстановлении суставных функций. Каждый год рекомендуется посещать курорты в целях лечения (не при обострении) и принимать радоновые и сероводородные ванны, грязевые аппликации. Фитотерапию применяют вместе с основным лечением. Важно методы согласовать со специалистом.

На образование можно наложить компресс из картошки в сыром виде. Чтобы его приготовить, нужно:

  1. Почистить картошку, натереть на крупной терке;
  2. Образовавшуюся массу оставить в дуршлаге или сите;
  3. Опустить его на три секунды в кипяток;
  4. После переложить в мешок из хлопка.

Мешок сразу же можно приложить на ревматоидный узелок, покрыть пленкой и надеть повязку.

Хвойный бальзам также эффективен в лечении. Его можно пить длительный срок, так как привыкания к нему нет. Для создания лечебного средства потребуется:

  • Сосновые ветки – 40 г;
  • Сухие ягоды шиповника – 40 г;
  • Зубчик чеснока небольшого размера – 1 штука;
  • Вода – 2 л.

Пошаговый алгоритм приготовления:

  1. Ингредиенты прокипятить в воде в течение 30 минут;
  2. Перелить в термос, тщательно укутать;
  3. Спустя 2 дня процедить.

Употреблять отвар нужно по 1 стакану 4 раза в день. Чтобы он был более приятен на вкус, можно пить его с медом. Ревматоидный узелок также лечиться с помощью хвойных ванн.

Профилактические меры составляет лечебная гимнастика, упражнения подбираются в индивидуальном порядке. Рекомендуют плаванье в бассейне, велосипед, ходьбу. Степень нагрузки зависит от личных особенностей, но со временем она должна увеличиться

Питание тоже влияет на профилактику рецидивов. Лишний вес отрицательно сказывается на суставах, поэтому ожирение нельзя оставлять без внимания. Прогноз на полное излечение нельзя назвать благоприятным, ведь заболевание имеет хронический характер. Если терапию начать вовремя и принимать меры профилактики, можно добиться стабильной ремиссии.

Смотрите также другие кожные болезни здесь

Ревматоидные узелки: причины возникновения и развития новообразований, методы диагностирования. Медикаментозное лечение ревматоидных узелков и рецепты народной медицины.

Что такое ревматоидные узелки

Ревматоидные узелки – это достаточно твердые уплотнения, образующиеся под кожным покровом. Они формируются над пораженным ревматоидным артритом суставом и являются самым распространенным внесуставным признаком его проявления.

Размеры таких узелков могут колебаться в параметрах: они встречаются как с небольшую горошину, так и с крупный грецкий орех. Однако, не каждый человек, страдающий таким недугом, как ревматоидный артрит, имеет эти новообразования.

Некоторые узелки мобильны, т.е. подвижны. Другие, напротив, прочно закреплены на месте, так как связаны с сухожилиями или иной подкожной тканью, которую называют фасцией.

Наиболее частые области локализации

Максимально часто ревматоидные узелки появляются на кистях рук в местах пястно-фаланговых и межфаланговых суставов, локтях и стопах (обычно в тех местах, где усилено давление обуви: на пятках и у пяточных сухожилий).

Формирование таких образований может быть обнаружено и на голосовых связках, что приводит к появлению охриплости в голосе. Обнаруживаться они также могут и во внутренних органах.

Во многих случаях поиск новообразований происходит целенаправленно. В большей степени это касается пациентов, страдающих заболеваниями суставов. Объясняется это тем, что формирование узелков может происходить в нетипичных местах.

Порой ревматоидные узелки образуются и на синовиальной мембране суставов, в мышечной ткани, костях или сухожилиях. При резком увеличении их объемов, это может стать причиной разрыва тканей.

Структура и количество

Появление и увеличение численности ревматоидных узелков большим количеством пациентов определяется не сразу. Связано это с тем, что зачастую они безболезненные и не доставляют явного дискомфорта. Нагноение, появление язв и болевые ощущения – симптомы, которые встречаются очень редко.

Структура новообразований напрямую зависит от их размера. Небольшие узелки отличаются достаточно плотной структурой, поэтому не редко их принимают за подагрические тофусы.

Для наиболее крупных

узелков свойственна консистенция, сравнимая с плотной резиной. Некоторые узелки визуально могут напоминать кисту, поскольку в их центральной области может быть накопление жидкости.

Общее количество ревматоидных узелков у разных пациентов может в значительной степени отличаться.

У одних таких новообразований единичное количество, у иных можно обнаружить до двух десятков.

Предпосылки формирования ревматоидных узелков

Конкретных предпосылок, приводящих к образованию ревматоидных узелков, до настоящего времени не выявлено. Согласно проведенным статистическим исследованиям был сделан вывод о том, что их формирование и развитие в 30% случаев отмечено у пациентов, страдающих ревматоидным артритом. Кроме того, у каждого из пострадавших в крови выявлена определенная субстанция, которую принято определять, как «ревматоидный фактор». Отмечено, что курение способствует росту численности новообразований.

Появление узелков отмечается примерно в 6% случаев у больных, имеющих диагноз «системная красная волчанка».
В детском возрасте редко бывают случаи образования псевдоревматоидных узелков, но при этом ревматоидный фактор не обнаруживается, новообразования резко увеличиваются в размерах и исчезают также спонтанно, как и появились.

Диагностика новообразований

В связи с тем, что наиболее часто ревматоидные узелки обнаруживаются у пациентов, страдающих от заболеваний, имеющих ревматоидный характер.

Диагностические процедуры направлены на обнаружение главного заболевания и включают в себя:

  1. Анализ крови. Проводится с целью обнаружения ревматоидного фактора.
  2. Сбор и анализ мочи. Необходимо для определения количества белка и концентрации кератина.
  3. Рентгенография. Данный метод используется для обследования ревматоидных узелков больших размеров.
  4. Обследования почек. Рекомендуется перед назначением медикаментозных препаратов и отслеживания их возможного воздействия на организм.

Помимо вышеперечисленных диагностических процедур, врач проводит визуальное обследование кожи и наиболее частых мест локализации узелков, анализирует симптомы и жалобы, о которых ему сообщает пациент.

При проведении гистологических исследований отмечается наличие фиброзной ткани, в которой обнаруживаются очаги некроза коллагена с макрофагами, расположенными вокруг них.

Медикаментозное лечение ревматоидных узелков

Лечение новообразований заключается в терапии базового заболевания – ревматоидного артрита. Базовая терапия основывается на назначении и приеме препаратов 3 основных групп.

1. Нестероидные препараты.

Распространенное использование данных медикаментозных средств обусловлено минимальными побочными действиями на организм. Среди часто назначаемых препаратов следующие:
  • Мелоксикам. Суточный прием в начальной дозе составляет 15 мг. При уменьшении воспалительного процесса дозировка уменьшается до 7,5 мг и в таком объеме препарат может назначаться на длительное время в качестве поддерживающей терапии.
  • Нимесулид. Суточная доза составляет 200 мг. Прием препарата происходит 2 раза в день.
  • Целекоксиб. Суточная доза составляет от 100 до 200 мг и вводится дважды в день.

Не рекомендуется комплексный прием нескольких препаратов одновременно. Это связано с возможным увеличением риска побочных эффектов.

2. Базисные медикаментозные средства:

  • Сульфазалазин;
  • Метотрексат;
  • Лефлуномид;
  • Циклоспорин А;
  • Делагил;
  • Азатиоприн;
  • Кризанол;
  • Циклофосфан и др.

Если по истечении трехмесячного приема медикаментозных средств положительного результата обнаружено не было, назначенные препараты требуется заменить на другие, или прибегнуть к назначению гормональных средств в небольших дозах. Это станет эффективным способом для уменьшения активности процесса заболевания в целом.

Динамичность воспалительного процесса и появление побочных эффектов должно отслеживаться на протяжении всего курса приема базовых препаратов.

В случаях тяжелого протекания заболевания может быть назначен курс пульс-терапии, при котором в сочетании с медленно действующими основными препаратами происходит введение высоких гормональных доз.

Такие препараты назначают внутрь при системных проявлениях заболевания, а также внутривенно в случаях острого течения болезни и внутрисуставно с целью уменьшения воспалительного процесса в период обострения.

В тех случаях, когда поверхности кожных покровов образуются язвенные повреждения, курс дополняют препаратами, ускоряющими процесс восстановления поверхности кожи (эпителизации).

К дополнительным способам лечения относятся:

  1. Лазерная терапия. Она наиболее результативна на самых первых этапах развития болезни. Ее назначают курсами. Один курс не превышает 15 сеансов.
  2. Криотерапия или лечение холодом. Рекомендуется с целью уменьшения болевых ощущений. Курс составляет от 10 до 20 процедур.
  3. Грязелечение.
  4. Магнитотерапия.
  5. Фонофорез с гидрокортизоном.
  6. Прием радоновых и сероводородных ванн.
  7. Электрофорез кальция.
  8. Процедуры лечебного массажа.
  9. Спортивные нагрузки (велосипедные или пешие прогулки, лечебная физкультура, плавание и т.д).

Лечение ревматоидных узелков народными средствами

Комплексное лечение заболевания предполагает не только прием медикаментозных препаратов и дополнительных терапевтических назначений, но и использование проверенных столетиями рецептов народной медицины. Средства, изготовленные в домашних условиях, не только помогут эффективнее снять воспаление в узелках, но и станут прекрасным дополнением к медикаментозному лечению.

Рецепты народной медицины – кладезь эффективно действующих средств, среди которых мази, пероральные средства, растирки, компрессы и многое другое.

  • Компресс из бланшированного картофеля. Клубень очистить, натереть на терке и бланшировать (обдавать кипятком (паром) не более 3 минут). Не остужая, массу положить его в мешочек, из натуральной ткани и приложить к новообразованию, закрепив повязкой и дополнительно утеплив.
  • Сосновая настойка. Шиповник (плоды) и ветки сосны взять в равном количестве (по 40 грамм), добавить измельченный зубчик чеснока, 2 литра воды. Полученную смесь кипятить полчаса, процедить, вылить в термос, закутать в одеяло или теплый плед и на 2 суток оставить в темном месте. Принимать по 4 раза в день не более 1 стакана за прием.
  • Компресс из уксуса. 9% раствор уксуса (1 столовую ложку) залить ½ литра кипятка. Кусок плотной ткани смочь в полученном растворе, приложить на пораженное место и утеплить.
  • Пероральное средство из коры ивы. 1 столовую ложку коры залить стаканом кипящей воды и прокипятить 15 минут. Раствор охладить, прицедить и принимать в течение месяца по 2 раза в день. Такое средство является натуральным анальгетиком, поэтому прекрасно борется с возможными болевыми ощущениями и снимает воспаление.

Профилактика появления ревматоидных узелков

Среди профилактических мер, препятствующих появлению заболевания называют: регулярные занятия спортом (плавание, ходьба, катание на велосипеде, лечебная физкультура), правильное питание с достаточным поступлением в организм минералов и витаминов. Кроме того, питание также оказывает влияние и на профилактику рецидивов. Отрицательно на суставах сказывается и лишний вес, поэтому и этот аспект не может быть оставлен без внимания.

>

Неврома Мортона у пациентки с ревматоидным артритом

Неврома Мортона — частая причина метатарзалгии — боли в переднем отделе стопы. Диагноз невромы Мортона в типичных случаях ставится клинически и не вызывает трудностей, однако стертая клиническая картина или сочетанная патология могут значительно затруднить дифференциальную диагностику. Сочетание невромы Мортона с ревматоидным артритом встречается редко. Одновременное проявление двух патологических состояний меняет классическую клиническую картину каждого из них и таким образом усложняет дифференциальную диагностику. Особую ценность в этом случае приобретают визуализирующие методики, такие как магнитно-резонансная томография и ультразвуковое исследование. Представленный клинический случай невромы Мортона у пациентки с ревматоидным артритом демонстрирует особенности клинического течения сочетанной патологии, связь клинических проявлений со специфическими патологическими изменениями межплюсневой сумки и общего подошвенного пальцевого нерва, подтвержденными гистологическим исследованием. Дифференциальная диагностика, проведенная при помощи ультразвукового исследования, позволяет оперативно установить клинический диагноз и определиться с тактикой лечения.

***

Неврома Мортона (НМ) — патологическое состояние, проявляющееся приступами невралгии в переднем отделе стопы, чаще всего в третьем межплюсневом промежутке [1].

Первое описание симптомов, характерных для патологии, было дано Duracher в 1845 г. Однако широкую известность в медицинских кругах получила публикация американского хирурга Т. Дж. Мортона, сделанная тридцатью годами позже [2]. Имя автора закрепилось за описанным им заболеванием и дошло до наших дней в виде ряда альтернативных терминов: неврома Мортона, мортоновская метатарзалгия, синдром Мортона [3—5].

Анатомически НМ — утолщенный участок общего подошвенного пальцевого нерва. Его гистологическим субстратом являются типичные дегенеративные изменения нерва: фиброз оболочек, гиалиноз эндоневральных сосудов и демиелинизация нервных волокон. НМ настоящей невромой не является, так как в измененном участке нерва отсутствуют характерные опухолевые изменения [3, 6].

Причины возникновения НМ, несмотря на многочисленные исследования, до сих пор окончательно не определены. В настоящее время ее расценивают как проявление компрессионной нейропатии общего подошвенного пальцевого нерва в межплюсневом костно-фиброзном канале.

Существующие теории предлагают в качестве повреждающего фактора взаимодействие нерва с различными рядом расположенными анатомическими структурами. В результате хронической микротравматизации происходит локальное утолщение общепальцевого нерва с последующим развитием болезненных симптомов [4, 5, 7].
Основным клиническим проявлением НМ является боль в переднем отделе стопы. Типичная локализация боли — 3-й (реже 2-й) межплюсневый промежуток на уровне головок плюсневых костей с иррадиацией в пальцы. Пациенты описывают боль как острую, стреляющую, жгучую, отмечают ее усиление при ношении узкой модельной обуви на высоком каблуке, облегчение — после снятия обуви и растирания болезненного очага. Онемение пальцев и области соответствующего межпальцевого промежутка могут сопровождать болевые ощущения, или это может быть единственным проявлением патологии. Заболевание возникает в основном у женщин (в 4—15 раз чаще, чем у мужчин) в возрасте 40—60 лет [3, 5, 7].

Диагноз в типичных случаях ставится клинически и не требует проведения дополнительных диагностических мероприятий [1, 3]. В сомнительных случаях при необходимости проведения дифференциальной диагностики применяют лучевые методы исследования — ультразвуковое исследование (УЗИ) и магнитно-резонансную томографию (МРТ).

Визуализация патологического очага позволяет уточнить наличие, размеры и локализацию НМ, оценить состояние окружающих ее тканей или найти альтернативную причину болезненных проявлений в стопе [5, 8]. Эффективность применения УЗИ и МРТ в диагностике НМ достаточно велика: для УЗИ чувствительность составляет 94—100%, для МРТ — 88—95% при специфичности 100% для обоих методов [3, 7, 9—11]. При сравнимой эффективности УЗИ обладает рядом преимуществ перед МРТ. Это большая доступность метода, меньшая времязатратность, лучшая переносимость и возможность проведения динамических тестов в условиях реального времени [11].

Лечение НМ включает консервативные и оперативные методы. Консервативные методы лечения подразумевают подбор обуви с широким носком и на низком каблуке, использование корригирующих ортопедических стелек и инъекции кортикостероидов [3, 5, 7]. Несмотря на то что в большинстве случаев консервативная терапия приносит облегчение, большая часть (60—70%) пациентов в итоге выбирает оперативное лечение. Такой результат связан с невозможностью либо нежеланием пациенток носить ортопедически правильную обувь или неэффективностью назначенного лечения [5, 8]. Классическим, чаще всего применяемым методом оперативного лечения НМ является ее радикальное иссечение. Более щадящие методы предлагают местную декомпрессию нерва за счет рассечения поперечной межплюсневой связки [3]. Эффективность хирургического лечения составляет, по данным литературы, 51 — 93% [5].

Поражение суставов стоп у пациентов с ревматоидным артритом (РА) является одной из причин метатарзалгии. Воспаление плюснефаланговых суставов, межплюсневый бурсит и ревматоидные узлы в области стопы могут не только имитировать клинические проявления НМ, но и сочетаться с ней, а возможно, и быть ее причиной [12, 13].

Сообщения в литературе о клинических случаях сочетания НМ и РА немногочисленны [1, 13, 14]. Мы представляем клинический случай развития НМ у пациентки с дебютом РА. Межплюсневый бурсит и ревматоидные узлы тканей переднего отдела стопы явились фоном и провоцирующим фактором развития патологических изменений общего подошвенного пальцевого нерва.

***

Контактная информация:
Гончарова Юлия Анатольевна.
Минский консультационно-диагностический центр. 220116, г. Минск, ул. Семашко, 10; (+37517) 280-20-37, Vel. тел. (+37529) 641-21-61. Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования: Г. Ю. А. Сбор и обработка материала: Г. Ю. А., М. Е. Р., Г. С. А., Написание текста: Г. Ю. А., М. Е. Р., Г. С. А., Редактирование: М. Е. Р., Г. С. А., С. Н. Ф. Конфликт интересов отсутствует.

Ключевые слова: метатарзалгия, неврома Мортона, ревматоидный артрит
Автор(ы): Гончарова Ю. А., Михнович Е. Р., Гузов С. А., Сорока Н. Ф.
Медучреждение: Минский консультационно-диагностический центр, Белорусский государственный медицинский университет

Ревматоидные узелки-Ревматология и иммунология-Внутренняя медицина-Healthfrom.com

Вступление

введение

Внесуставные проявления ревматоидного артрита, узелковый центр представляет собой неструктурное вещество целлулоидной некротической ткани и иммунных комплексов, содержащих IGG, окруженных фибробластами, периферически инфильтрирующих мононуклеарные, лимфоидные и плазматические клетки, образующие типичные Грануляционная ткань. Ревматоидные узелки часто возникают под кожей под давлением, что является типичным пролиферативным поражением вне сустава. Ревматоидный узелок — это твердый, круглый или эллиптический узел. Клинически, есть два типа поверхностных узелков и глубоких узелков. Регулирование привычек питания и сохранение тепла может сыграть важную роль в профилактике ревматоидного артрита.

патогенный микроорганизм

Причина болезни

Ревматоидные узелки часто возникают под кожей под давлением, что является типичным пролиферативным поражением вне сустава. В прошлом считалось, что ревматоидные узелки состоят из центрального некротического слоя, окруженного воспалительными клетками и коллагеновой тканью, и монослоя, проникающего вокруг наружных кровеносных сосудов.

Однако под электронным микроскопом было обнаружено, что ревматоидные узелки состоят из пяти слоев:

1 некротический центр: состоит из воспалительных клеток и клетчатки.

2 типа целлюлозного слоя.

3 слоя макрофагов.

4 моноцитарный слой.

5 Крайние кровеносные сосуды окружены отложением иммунного комплекса и хроническим воспалением. Роль ревматоидных узелков в патогенезе и патогенезе РА неясна. Тем не менее, это часто выглядит в то же время, как серьезная РА, которая привлекает внимание людей.

исследовать

осмотр

Связанный осмотр

Тест на ревматоидный фактор (РФ), антигемолитический стрептококк «O», тест на циклический цитруллинированный пептид, антитело (анти-CCP), тест на C-реактивный белок (CRP)

Ревматоидные узелки: чаще встречаются в суставах суставов и часто под давлением, без явной болезненности, с трудом передвигаются. Ревматоидные узелки могут также возникать во внутренних органах, перикардиальной поверхности, эндокарде, центральной нервной системе, легочной ткани и склере.

1. Регулярный осмотр:

(1) Режим крови: около 30% пациентов с ревматоидным артритом имеют анемию, в основном положительную клеточную анемию. Возвышение тромбоцитов в течение активного периода заболевания. В нескольких случаях наблюдается снижение уровня лейкоцитов, например синдром Фелти.

(2) Реагенты с острой фазой: большинство пациентов с ревматоидным артритом имеют повышенную скорость оседания эритроцитов и повышенный уровень С-реактивного белка во время активной фазы и возвращаются к нормальному состоянию, когда состояние уменьшается.

2. Аутоантитела:

(1) Ревматоидный фактор (РФ): от 75% до 85% пациентов имеют положительный ревматоидный фактор в сыворотке и связаны с заболеванием и внесуставными проявлениями.

(2) Антитело против цитруллинированного белка (ACPA). Антитело против цитруллинированного белка представляет собой общий термин для аутоантител, содержащих цитруллинированные эпитопы, и является высокочувствительным и специфичным для диагностики ревматоидного артрита. Сексуальность и тесно связана с состоянием и прогнозом ревматоидного артрита.

диагностика

Дифференциальный диагноз

Совместное выступление

Ревматоидный артрит поражает суставные симптомы симметрии, постоянные отеки суставов и боль, часто сопровождаемые утренней скованностью. Пораженные суставы чаще всего встречаются в проксимальном межфаланговом суставе, пястно-фаланговом суставе, запястье, локтевом и пальцевом суставах, в то же время могут быть затронуты шейные позвонки, височно-нижнечелюстной сустав, замок грудной клетки и акромиально-ключичный сустав. На средней и поздней стадиях «шейка лебедя» пальца (рис. 1) и «пуговица» (рис. 2) могут деформироваться, жесткость сустава и пястно-фаланговый сустав подвиснуты, а пястно-фаланговый сустав перекошен в локтевую сторону.

Внесуставные проявления

1. Ревматоидные узелки: чаще встречаются в суставах суставов и часто под давлением, без явной нежности, не легко двигаться. Ревматоидные узелки могут также возникать во внутренних органах, перикардиальной поверхности, эндокарде, центральной нервной системе, легочной ткани и склере.

2. Васкулит: может поражать различные кровеносные сосуды, причем чаще встречается в мелких и средних артериях. Может выражаться в виде гангрены пальца, кожных язв, периферической невропатии, склерита и так далее.

3. Сердце: перикардит, неспецифическое воспаление клапана сердца, миокардит.

4. Плевральные и легочные: плеврит, легочный интерстициальный фиброз, легочные ревматоидные узелки, легочная гипертензия.

5. Почки: мембранозный и мезангиальный пролиферативный гломерулонефрит, интерстициальный нефрит, очаговый гломерулосклероз, пролиферативный нефрит, нефропатия IgA и амилоидоз.

6. Нервная система: сенсорная периферическая невропатия, смешанная периферическая невропатия, множественный мононеврит и встраиваемая периферическая невропатия.

7. Кроветворная система: у пациентов с ревматоидным артритом может быть положительный клеточный ангиохроматоз и повышенные тромбоциты во время активного заболевания.

Дифференциальный диагноз

(1) Остеоартрит. Возраст начала заболевания составляет более 40 лет, в основном это касается таких несущих суставов, как колено и позвоночник. Боль в суставах усиливается во время упражнений, и может возникнуть отек и выпот в суставах. Остеоартрит пальца часто ошибочно диагностируется как ревматоидный артрит, особенно когда имеется узелок Хебердена в дистальном межфаланговом суставе и узелок Бушара в проксимальном суставе. воспаление. СОЭ у пациентов с остеоартрозом, С-реактивный белок нормальный, ревматоидный фактор отрицательный или низкий титр положительный. Рентген показал узкое суставное пространство, губообразную гиперплазию или образование остеофита на краю сустава.

(2) Подагра: Хронический подагрический артрит сходен с ревматоидным артритом. Подагрический артрит чаще встречается у мужчин среднего и пожилого возраста. Он часто рецидивирующий. Участком предрасположенности является односторонний первый плюснево-фаланговый сустав или голеностопный сустав. Инвазия колен, лодыжек, локтей, запястий и суставов рук, уровни мочевой кислоты в крови обычно повышаются при острых приступах, и хронический подагрический артрит может возникать в суставах и ушных раковинах.

(3) псориатический артрит: на псориатический артрит в основном влияют дистальные суставы пальцев рук и ног, могут возникать деформации суставов, но ревматоидный фактор отрицателен, и поражения кожи или ногтей с псориазом связаны.

(4) Анкилозирующий спондилит: это заболевание в основном поражает позвоночник, но могут быть затронуты и окружающие суставы, особенно те, у которых коленный, голеностопный и тазобедренный суставы являются первым симптомом, который необходимо дифференцировать от ревматоидного артрита. Заболевание имеет следующие характеристики: чаще встречаются молодые мужчины, в основном поражающие голеностопный сустав и позвоночник, поражение периферических суставов чаще встречается в нижних конечностях, асимметричное поражение суставов, часто тендинит, от 90 до 95% пациентов имеют положительный HLA-B27; Ревматоидный фактор отрицательный, рентгенологические изменения в лодыжке и позвоночнике полезны для диагностики.

(5) Артрит, вызванный заболеванием соединительной ткани: синдром Шегрена, системная красная волчанка могут иметь суставные симптомы, а у некоторых пациентов положительный ревматоидный фактор, но все они имеют соответствующие характерные клинические проявления и аутоантитела.

(6) Другие атипичные ревматоидные артриты с одиночным или незначительным заболеванием суставов следует дифференцировать от инфекционного артрита (включая туберкулезную инфекцию), реактивного артрита и ревматической лихорадки.

Пространственно-временной анализ индоцианиновой зеленой визуализации ревматоидного артрита суставов кистей

94,5

1.

Введение

Ревматоидный артрит (РА), наиболее распространенная хроническая форма артрита, 1 — это аутоиммунное заболевание, которым страдает до 1% населения. РА обычно поражает синовиальные оболочки суставов, вызывая накопление синовита в суставах, что приводит к повреждению хрящей и костей.Визуализация может играть значительную роль в ранней диагностике РА и мониторинге эффективности соответствующего лечения. 2 , 3 Традиционно для визуализации признаков ревматоидного артрита, таких как разрушение костей и суставов в результате воспаления, использовалась рентгенография. Однако этот подход ограничен эффектами визуализации из-за относительно выраженного воспаления с видимым повреждением кости. 4 Магнитно-резонансная томография (МРТ) и ультразвуковое исследование также используются в качестве альтернативы рентгеновскому снимку для визуализации раннего РА.Были показаны многообещающие результаты, делающие возможной раннюю диагностику. Ограничения включают высокую стоимость и длительное время исследования (для МРТ) или зависимость от оператора (для УЗИ). 5

Оптическая визуализация рассматривается как альтернативный метод визуализации РА, поскольку она обеспечивает быструю неинвазивную визуализацию. 6 14 Плоская трансиллюминация с использованием лазера с длиной волны 675 нм рассматривалась для оценки прогрессирования заболевания путем наблюдения за проксимальными межфаланговыми суставами пальцев человека и оценки особенностей оптических изображений, полученных с использованием алгоритмов классификации изображений. 8 Этот подход позволил разрешить воспаление в суставах PIP в группе из 72 суставов с чувствительностью 80% и специфичностью 89%, и было показано, что он лучше подходит для оценки воспалительных изменений в синовиальной оболочке. Также рассматривались подходы оптической томографии для трехмерного разрешения изменений оптических коэффициентов между ревматоидной синовиальной тканью в ревматоидных суставах PIP по сравнению со здоровыми суставами PIP. 7 , 11 , 13 , 9, , , 15 , 16 , 16 Эти методы нацеливаются на реконструкцию оптических коэффициентов поглощения и рассеяния в двумерных плоскостях или трехмерно в соединениях пальцев. и полагаются на увеличение оптического поглощения и рассеяния из-за помутнения синовиальной жидкости или воспаления мембраны 8 , 11 или измерения концентрации воды и уровней насыщения тканей кислородом 17 для дифференциации пораженных артритом и здоровых суставов.Об этом сообщается в исх. 11 видно, что оптическое поглощение и рассеяние синовиальной ткани может увеличиваться на порядок при воспалении, а диффузная оптическая томография в частотной области показала дифференциацию между здоровыми и суставами, пораженными артритом, с чувствительностью и специфичностью >85% в группе из 99 PIP. суставы с ревматоидным артритом и 120 здоровых суставов PIP. 15 В Ref.17 с использованием мультиспектральной техники под рентгеновским контролем. Следует отметить, что оптико-акустические методы также были предложены для визуализации воспалительного артрита и остеоартрита в суставах мелких животных и человека. 18 , 19 Вышеупомянутые оптические и оптоакустические планарные или томографические оптические методы визуализации были ограничены межфаланговыми суставами пальцев человека. Лазерная допплеровская визуализация также была предложена для визуализации карт перфузии микроциркуляторного русла в PIP и пястно-фаланговых (MCP) суставах рук человека. 20 , 21

В дополнение к внутреннему контрасту было также предложено использовать флуоресцентные красители и зонды для предоставления диагностической информации о воспаленной синовиальной ткани на основе методов планарной и томографической молекулярной визуализации. 22 , 23 Оптическая визуализация с использованием индоцианина зеленого (ICG) рассматривалась, в частности, для визуализации РА в доклинических и клинических применениях. 9 , 12 , 24 26 ICG представляет собой синтетический органический флуоресцентный краситель, который рассматривался в различных клинических исследованиях, а также в исследованиях ретинографии и печени. интраоперационные применения, такие как хирургия головного мозга и гастроэнтерологическая хирургия. 27 31 Также рассматривались исследования для выявления рака молочной железы 32 , 33 и выявления атеросклероза 34 . При внутривенном введении ICG распределяется в сосудистую систему, обычно связываясь с белками плазмы. ICG имеет период полураспада от 3 до 4 минут после инъекции и выводится через гепатобилиарный тракт. ICG имеет пик оптического поглощения при ~780  нм и пик флуоресценции при 830 нм в крови. 35

Распространенным методом клинической визуализации ICG с использованием оптической визуализации является флуоресцентная визуализация эпи-освещения (EFI), т. е. фотографический подход, при котором освещение и детектирование располагаются на одной стороне ткани. 14 , 36 38 Однако также были продемонстрированы трансиллюминационные и оптические томографические изображения. 39 , 40 При выполнении EFI образец обычно подвергается плоскостному освещению, а сигнал флуоресценции измеряется с помощью ПЗС на соответствующей длине волны с использованием соответствующих оптических фильтров, которые подавляют возбуждающий свет и пропускают только испускаемый свет. быть обнаруженным.Такие камеры могут работать со скоростью видео, что позволяет динамически измерять биораспределение флуорофоров. И наоборот, подход взвешен по поверхности, что означает, что флуоресценция, исходящая от поверхности ткани, собирается более эффективно, чем более глубокая флуоресценция, которая вместо этого ослабляется в зависимости от глубины. Следует отметить, что, насколько нам известно, визуализация EFI на основе ICG, предложенная в Ref. 24 на сегодняшний день является единственным клиническим инструментом на основе флуоресценции для визуализации синовита в суставах кисти человека и в то же время единственным методом одновременной визуализации синовита во всех запястных, пястно-фаланговых и межфаланговых суставах руки человека.В работе Ref. 41, чтобы иметь чувствительность 39,6% и специфичность 85,2% в группе из 45 пациентов. В другом исследовании сообщалось о чувствительности 76% и специфичности 54% у 252 пациентов. 26

Результатом визуализации EFI является количество кадров флуоресценции, полученных в последовательные моменты времени. Визуальная проверка этой информации и получение диагностической информации не являются простыми из-за большого количества собранных данных и, возможно, наличия тонких пространственно-временных изменений, которые нелегко уловить человеческим восприятием.Чтобы количественно изучить пространственно-временной профиль ICG, полученный из клинических измерений после внутривенной болюсной инъекции ICG пациентам, мы использовали анализ основных компонентов (PCA). 42 PCA обычно применяется при изучении динамических явлений и используется в таких приложениях, как дифференциация внутренних органов у мышей, 37 спектральное разделение, 43 и многоспектральная оптоакустическая томография в режиме реального времени. 44 PCA был применен здесь для разложения сложных временных и пространственных зависимостей флуоресцентных сигналов после введения ICG и исследования, можем ли мы идентифицировать динамические или пространственные паттерны, связанные с РА.Второстепенной целью этой работы было дальнейшее понимание влияния глубины на записываемые сигналы. Цель пространственно-временной обработки заключалась в том, чтобы выяснить, доставляется ли ICG с более высокой концентрацией или с другой временной кинетикой в ​​синовиальную выстилку по сравнению с окружающей тканью, поскольку это можно использовать в качестве маркера характеристики РА. Численная модель фантома, построенная с использованием сегментированного вручную МРТ-скана пястно-фалангового сустава, использовалась для моделирования последовательностей флуоресцентных изображений на основе метода конечных элементов (МКЭ).Работоспособность предлагаемого метода была продемонстрирована на этом фантоме, а также на отдельных суставах 10 пациентов с диагнозом РА и 5 здоровых добровольцев. Также представлены подробные клинические исследования восьми суставов с различной степенью тяжести синовита.

2.

Методы

2.1.

Клиническая визуализация ревматоидного артрита

Методология и анализ, представленные в этой статье, были разработаны в контексте недавнего исследования, проведенного в клинике Rechts der Isar, Мюнхен, Германия, с целью оценки диагностики РА с помощью ICG. . 41 Пациенты с более чем одним чувствительным и/или опухшим суставом среди запястных, пястно-фаланговых, пястно-фаланговых или двуфаланговых суставов были набраны, когда продолжительность симптомов превышала 6 недель на срок до 24 месяцев. Пациенты были осмотрены двумя ревматологами посредством бимануальной пальпации, а затем им была проведена визуализация с использованием 3T MR аппарата (Verio, Siemens Erlangen, Germany). МР-сканирование проводилось на обеих руках одновременно в положении пациента лежа и с вытянутыми руками в молитвенной позе. В качестве контрастного вещества вводили гадопентетатадим глумин (Magnograf, Schering, Берлин, Германия) в дозе 0.02 мл на кг массы тела. В поперечной и коронарной проекциях были получены жиронасыщенные изображения без усиления протонной плотности и постконтрастные Т1-взвешенные изображения с насыщением жиром. Контрастное вещество показывает более высокую относительную концентрацию в воспаленной, чем в здоровой синовиальной оболочке сустава. 41 Три рентгенолога оценили степень синовита в общей сложности в 30 суставах обеих рук с помощью МРТ. Оценки синовита по 4-балльной шкале ординат (0: нет воспаления, 1: легкая, 2: умеренная, 3: тяжелая) были присвоены каждому суставу в соответствии с системой полуколичественной оценки, предложенной группой OMERACT MRI. 45 Эти показатели МРТ представляют собой диагностическую информацию для нашей работы.

На рис. 1 показаны характерные изображения пациента с артритом легкой степени (1 балл по шкале МРТ) в третьем пястно-фаланговом суставе левой руки. Яркая область вокруг области третьего пястно-фалангового сустава, отмеченная на рис. 1(b), указывает на относительно высокое накопление ICG в синовиальной оболочке этого сустава. Соответствующее поперечное МР-изображение показано на рис. 1(c), где синовит виден как гиперинтенсивное изменение сигнала на Т1-взвешенных, насыщенных жиром, контрастных МР-изображениях из-за более высокой концентрации МР-контрастного вещества.Области интереса (ROI), обозначенные белыми линиями на рис. 1 (c), указываются вручную для каждого пациента и используются в предлагаемом методе, представленном в разд. 2.2.

Рис. 1

(а) Образец флуоресцентного изображения левой руки через 40 с после инъекции индоцианина зеленого (ICG). У пациента имеется легкий синовит в третьем пястно-фаланговом суставе левой руки, о чем свидетельствует относительное усиление сигнала в очерченной области. (b) Названия суставов указаны на флуоресцентном изображении (MCP, пястно-фаланговый, PIP, проксимальный межфаланговый и DIP, дистальный межфаланговый).Белые кривые изображают области интереса (ROI), указанные для целей обработки. (c) Соответствующее контрастное, насыщенное жиром, Т1-взвешенное магнитно-резонансное (МР) изображение области пястно-фалангового сустава, где синовит в третьем пястно-фаланговом суставе выделен из-за более высокой относительной концентрации МР-контрастного вещества.

Флуоресцентную визуализацию выполняли с помощью системы флуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне (Xiralite X4, Mivenion GmbH, Берлин, Германия), которая позволяет получать изображения в реальном времени на длине волны флуоресценции ICG от рук человека после возбуждения эпи-освещением. 24 , 26 , 41 В устройстве используется охлаждаемая ПЗС-камера, оснащенная длиннопроходным оптическим фильтром с длиной волны 800 нм. продолжительность 360 с. Для оптической визуализации пациент поместил руки внутрь устройства на шаблон, предназначенный для разведения пальцев. На обе руки применяли непрерывное освещение светодиодами с длиной волны 740 нм. Пациенты получали болюсную инъекцию в дозе 0.1 мг на кг массы тела. ICG вводили внутривенно примерно через 10 с после начала получения изображения, чтобы всегда были доступны базовые измерения до введения ICG.

2.2.

Анализ флуоресцентного изображения

Для анализа собранных флуоресцентных данных был использован PCA для разделения последовательности флуоресцентного изображения на различные временные и пространственные компоненты. PCA — это метод преобразования набора реализаций группы случайных величин в меньший набор значений, которые можно рассматривать как реализации соответствующей группы некоррелированных случайных величин, известных как главные компоненты. 42 PCA применяли к временной и пространственной подпоследовательности исходной необработанной последовательности флуоресцентных изображений, измеренной на руках пациентов, как описано в разд. 2.1. Полученные основные компоненты в каждой подпоследовательности затем объединялись для формирования другой последовательности. Эта новая последовательность была эффективно визуализирована как последовательность цветных изображений, где каждый цвет соответствует главному компоненту. Сигнал, вызванный синовитом, может оказаться одним из таких компонентов, если его динамическое поведение отличается от поведения обычной ткани.

Предлагаемый метод обработки обеспечивает разделение сигналов за счет многоуровневой локализации во времени и пространстве. На первом этапе изображение руки делится на различные области интереса, как показано на рис. 1(b). Существует семь ROI для разных областей руки. Этот шаг необходим, так как сигналы имеют разные временные и пространственные характеристики в разных областях кисти из-за различных сосудистых и анатомических структур и, следовательно, гемодинамики. Например, в пальцевом суставе имеется более плотная дорсальная венозная сеть (состоящая из областей интереса PIP и DIP) по сравнению с запястными суставами, что способствует большей интерференции сигнала в межфаланговых суставах.Точно так же области синовиальной ткани в пястно-фаланговых суставах мельче и меньше, чем синовиальная оболочка запястья, и поэтому на флуоресцентных изображениях выглядят как более четкие, но меньшие пятна по сравнению с сигналом, исходящим от воспаленных запястных суставов. Эти наблюдения требуют локализованной обработки, поскольку метод обработки направлен на разделение компонентов за счет минимизации пространственных и временных корреляций. Обработка лучше всего сосредоточена на областях с похожей динамикой сигнала. Следовательно, суставы с похожим поведением сигнала обрабатываются в одной области интереса.

Чтобы кратко объяснить применение PCA здесь, мы можем предположить {Ip}, p = 1⋯P, как набор P флуоресцентных изображений размером M1×M2  пикселей, полученных соответственно в P временных точках. В нашем исследовании P был равен 360, что соответствует 360 изображениям, полученным за 360 с. Затем для данного сустава пусть {Jp}, p=1⋯P обозначает последовательность обрезанных изображений в соответствующей области интереса, как показано на рис. 1(b). Средняя интенсивность в пределах каждой ROI была вычтена из этой последовательности изображений, так как каждое Jp имело среднее значение, равное нулю.Точно так же, как пространственное окно посредством применения окон ROI способствует лучшей производительности, окно во временной области также приводит к лучшему разделению сигнала из-за изменений гемодинамических характеристик после инъекции. В частности, L последовательных изображений были взяты из подпоследовательности Jp и взвешены с использованием временного окна, которое сужалось к границам этой подпоследовательности. Предполагая, что этой подпоследовательностью является Hik, где i находится в диапазоне от 1 до L, а k находится в диапазоне от 1 до P-L, мы записываем

, где W обозначает последовательность окон.Длина окна L была эмпирически скорректирована таким образом, чтобы L изображений во временном окне W имели стационарное пространственно-временное поведение, то есть могли быть хорошо аппроксимированы как линейные комбинации нескольких пространственных компонентов. Для представленной здесь работы использовалось треугольное окно различной длины. Длина окна W была короче в начале последовательности, где временной динамизм был сильнее, и становилась длиннее по мере последующей стабилизации сигнала. Последовательность Hik представляла собой последовательность изображений, которая была окончательно обработана PCA.

Для реализации PCA на Hik каждое изображение в последовательности Hik было сначала векторизовано путем пометки всех столбцов, т. е.

Eq. (2)

hik=[Hik(1,1)…Hik(M1,1)⋯Hik(1,M2)…Hik(M1,M2)], где Hik(n,m) — n-я строка и m-й элемент столбца матрицы Hik. Для данного k все изображения в последовательности Hik были векторизованы и наложены друг на друга, чтобы сформировать матрицу L × M1M2 Xk как

. Преобразование PCA для этой матрицы основывалось на анализе сингулярных значений корреляционной матрицы L × L. Ck определяется как

, где унитарная матрица L × L Tk является матрицей собственных векторов Ck, а T является оператором транспонирования матрицы.k матриц, могут стать отрицательными, поскольку преобразование PCA не обеспечивает неотрицательность. Отрицательные значения создают проблему для интерпретации результатов. По этой причине три компонента изображения были взвешены соответствующими значениями временных векторов, а пороги были применены с использованием заранее заданных положительных чисел. Соответствующие три последовательности компонентов PCA называются {Ci1}, {Ci2} и {Ci3}. Для каждой позиции окна три компонента среднего кадра, взвешенные как таковые, затем отображаются в синий, красный и зеленый каналы прозрачности цветного изображения в порядке убывания амплитуды их соответствующих сингулярных значений.Полученное цветное изображение рассматривается как отдельный кадр видеоряда, который в конечном итоге представляется читателю. Следует также отметить, что все кадры нормализованы по всей последовательности для более значимого изображения.

2.3.

Моделирование и анализ с использованием метода конечных элементов

Чтобы обосновать использование поверхностных измерений для восстановления диагностической информации из более глубокой активности, а также для изучения эффективности предлагаемого метода PCA, мы смоделировали сигналы флуоресценции, зарегистрированные как функция предполагаемые физические и геометрические факторы, которые относятся к изучаемой здесь проблеме визуализации.Смоделированные факторы включают глубину и оценки относительного коэффициента поглощения ICG синовиальной оболочкой. Кроме того, мы исследовали видимость целевого флуоресцентного сигнала на различных временных этапах, когда ICG распределяется по области рук и суставов.

На рис. 2 показана численная модель фантома, которая была разработана и использовалась для вышеуказанных целей. Геометрия фантома была разработана с помощью ручной сегментации поперечных МР-изображений пястно-фалангового сустава пациента с тяжелым синовитом во втором пястно-фаланговом суставе.При сегментации были идентифицированы три элемента: кость, вены и синовиальная оболочка, как показано разными цветами на рис. 2(а). Предполагалось, что ICG накапливается как в фоновой ткани (объем вне костей), так и в синовиальной оболочке в различных концентрациях. В частности, предполагалось, что концентрация флуорофоров во включении и фоне, т. е. в остальной части плиты, составляет коэффициент поглощения N∶1. Чтобы оценить динамический диапазон коэффициента поглощения N, мы измерили интенсивность флуоресценции, наблюдаемую в нескольких воспаленных суставах, по отношению к сигналу в прилегающих несуставных тканях.В измеренных образцах отношение совместной флуоресценции к несвязанной колебалось от 2,5 до 6,0. Хотя эти измеренные отношения зависят от многих физических факторов, таких как момент времени визуализации или местоположение, извлеченный динамический диапазон служит оценкой основного коэффициента поглощения. Из-за более высокого ослабления сигнала глубокого воспаления из-за эффектов глубины эта оценка, вероятно, будет консервативной. Интересно, что интенсивность воспаленной синовиальной оболочки на МРТ-изображениях, в зависимости от тяжести воспаления, была в два-семь раз больше, чем в окружающей ткани.Это оправдано, поскольку МР-контрастный агент на основе гадолиния и ICG являются агентами, объединяющими кровь, и ожидается, что соответствующие интенсивности сигналов будут коррелировать с концентрацией в крови, даже если они имеют разные модели распределения из-за их разной молекулярной массы. Этот эффект также наблюдался в маммографии на основе ICG. 46

Рис. 2

Численный фантом ткани, построенный с использованием сегментации поперечных МР-изображений ПФС сустава пальца: (а) фантом содержит общую ткань, две дорсальные вены (желтые изоповерхности), кости (серая изоповерхность) и синовиальной оболочки (красная изоповерхность), а ICG, накопленный в синовиальной оболочке, показан зеленым оттенком.(b) Тетраэдрическая сетка, созданная для числового фантома, с красными точками, обозначающими освещение на поверхности. (c) Образец смоделированного флуоресцентного изображения (видимого камерой, расположенной над рукой и видящей тыльную сторону) для синовиальной оболочки, расположенной на глубине 2 мм, с коэффициентом поглощения 3 по отношению к общей ткани, с черной кривой, очерчивающей совместная область. Единицы в (c) – это количество пикселей.

ICG, накопившийся в синовиальной оболочке, показан на рис.2(а) и соответствующее N-кратное увеличение концентрации флуорофора в ткани-мишени (синовиальной оболочке) по отношению к фону, как описано выше. Модель FEM использовалась для имитации распространения падающего света и расчета интенсивности света, излучаемого флуорофорами для заданного распределения ICG. Сетка состояла из 48 880 узлов и 278 832 элементов со средней длиной ребра 1,3 мм и была создана с использованием методов, описанных в ссылках. 47 и 48. Распространение света в ткани было смоделировано с использованием дискретизации диффузионного приближения (DA) на основе FEM. 49 DA как приближение первого порядка более общего уравнения переноса излучения (RTE) подходит для моделирования распространения света в мутных тканях, где коэффициент рассеяния намного больше, чем коэффициент поглощения. В тканях это оптическое состояние обычно не соблюдается в областях, содержащих прозрачную жидкость, например в синовиальной оболочке, или в воздухе, например в легких, или в областях с очень высоким поглощением, например в крупных кровеносных сосудах. Тем не менее, световое моделирование на основе DA широко используется для доклинических приложений (таких как локализация опухоли в мышиных моделях рака легкого 50 ) и клинических приложений, включая томографию межфаланговых суставов пальцев человека 17 , 51 , 52 , а также для моделирования распространения света в стыках. 7 Используются RTE и его аппроксимации более высокого порядка, а также более точная модель для томографического изображения суставов пальцев, но особенности вычислений также накладывают ряд аппроксимаций и допущений. 15 , 53 Недавнее исследование показало, что при наличии априорной анатомической информации, полученной с помощью рентгеновских изображений, моделирование распространения света на основе DA приводит к погрешности томографической реконструкции суставов человека <4%, в по сравнению с аппроксимацией RTE более высокого порядка, в то время как без такой априорной информации ошибка реконструкции может быть значительно больше. 53 Коэффициенты оптического поглощения и рассеяния ткани были установлены на типичные значения 0,05  мм–1 и 1,0  мм–1, типичные для ткани. На рис. 2(b) показана тетраэдрическая сетка, созданная для фантома, а красными точками отмечена поверхность освещения. На рисунке 2(c) показано изображение флуоресценции образца, полученное с помощью моделирования методом конечных элементов.

Динамические флуоресцентные изображения моделировались в течение 360 с путем присвоения зависимых от времени концентраций ICG различным сегментам ткани. В частности, кровоток имитировали путем взвешивания концентрации ICG на заднем плане, в венах и синовиальной оболочке в соответствии с временными характеристиками, экспериментально полученными из измерений флуоресценции у пациента, чье МРТ-сканирование использовалось для создания фантома.Три временные кривые были измерены в трех разных местах, то есть в дорсальной вене, общей ткани и воспаленных суставах. Окончательная смоделированная последовательность изображений содержит сигнал флуоресценции, исходящий от различных объектов в фантоме, и добавленный шум измерения Гаусса с 1,5% энергии сигнала флуоресценции.

2.4.

Метрика локализации для оценки изображения

В этом разделе мы создаем основу для количественной оценки результатов и сравнения необработанных и обработанных последовательностей изображений компонентов.Эта структура затем используется для оценки эффективности предлагаемого метода при локализации желаемых компонентов сигнала как в смоделированных на основе FEM, так и в последовательностях клинических флуоресцентных изображений. Идея такой структуры состоит в том, чтобы количественно определить присутствие компонента на изображении, которое потенциально можно отнести к целевому источнику флуоресценции, то есть, в нашем случае, к сигналу синовита. Это достигается сегментацией изображения и последующей оценкой бинарных сегментов по сравнению с эталонным бинарным изображением.Эталонное бинарное изображение вручную устанавливается в область, где ожидается наличие сустава (для клинических изображений эта область задавалась с помощью МРТ-коронарных изображений). Если сегмент изображения локализован в области, обозначенной эталонным бинарным изображением, он может быть потенциально связан с флуоресцентным сигналом, исходящим от суставного синовита.

В частности, для последовательности изображений, необработанных или обработанных, и ROI, где ожидается расположение сустава, была разработана метрика локализации, значение которой указывает, предполагает ли последовательность изображений наличие локализованного компонента сигнала в области сустава.Этот показатель имеет значение от 0 до 100, где значение 100 предполагает наличие компонента сигнала, ограниченного и охватывающего область сустава, а 0 предполагает отсутствие локализованного компонента сигнала в области сустава. Эта метрика применяется к каждому изображению в последовательности, а метрика, связанная с последовательностью изображений, определяется как максимальная из всех метрик для изображений в последовательности. Следовательно, изображение с максимальным значением метрики считается изображением, содержащим лучший компонент-кандидат сигнала.Для пояснения пример представлен на рис. 3. Синий эллипс, очерченный на рис. 3, обозначает приблизительное расположение второго сустава MCP, определяемое как «область интереса сустава». Ожидается, что флуоресцентный сигнал, исходящий от ICG, накопленного в воспаленной синовиальной оболочке, будет проявляться как различимый и локализованный сигнальный компонент, по крайней мере, частично в области интереса сустава. Изображение флуоресценции на рис. 3 содержит такую ​​составляющую, обведенную красной кривой. Этот компонент был сегментирован с использованием подхода сегментации метрической структуры, предложенной в разделе.

Рис. 3

Флуоресцентное изображение в области пястно-фалангового сустава у пациента с умеренным синовитом во втором правом пястно-фаланговом суставе. Синий эллипс показывает область, в которой расположен сустав, т. е. эталонную область сустава, а красная кривая обозначает сегментированную область, которая лучше всего перекрывает эталонную область сустава.

В частности, пусть R обозначает бинарное изображение, которое равно 1 внутри суставной области и 0 снаружи. Для данного изображения I размера N×M бинарное изображение J строится следующим образом:

, где I0 указывает среднюю интенсивность I, а коэффициент β был эвристически установлен равным 1.5 для флуоресцентных изображений, полученных мной с рук пациентов, как описано в разд. 2.1. Бинарное изображение J подвергается дальнейшей обработке с использованием морфологических операций. Наконец, связанный компонент, также называемый бинарной меткой, результирующего бинарного изображения, который имеет наибольшее перекрытие с R, сохраняется как потенциальный компонент сигнала. Пусть K — бинарное изображение, содержащее этот отрезок.

Сходство между эталонными бинарными изображениями R и сегментированным бинарным изображением K дает меру вероятности того, что компонент сигнала, обозначенный бинарной областью в K, возник из-за флуоресценции в области, обозначенной R.Чтобы количественно оценить сходство между R и K, мы используем расстояние Жаккара 54 в качестве меры на основе перекрытия и расстояние Хаусдорфа 55 в качестве меры на основе границы и энергии сигнала. Применение расстояний Хаусдорфа и Жаккара в качестве типичных метрик локализации на основе границ и перекрытий является распространенным подходом для целей оценки сегментации и поиска изображений. 56 60 Обзор и сравнение нескольких метрик локализации с целью оценки систем интерпретации изображений представлено в Ref.61.

В частности, в этой работе метрика локализации для бинарного изображения K, заданного эталонного бинарного изображения R и исходного полутонового изображения I определяется как

Eq. (8)

S(K,R)=100×(1−max{max[d(K,R),r]r,Jδ(K,R),1−E(K)}), где d( K,R) и Jδ(K,R) обозначают соответственно расстояние Хаусдорфа и расстояние Жаккара между K и R, а E(K) – энергию образа I в пределах метки в K, нормированную на энергию изображение I. Число r обозначает большой радиус эллипса, огибающего R.S(K,R) находится в диапазоне от 0 до 100. Конфигурация уравнения. (8) гарантирует, что высокое значение S(K,R) означает малые расстояния Хаусдорфа и Жаккара и высокую концентрацию энергии в сегментированной области. В частности, S(K,R)=100 означает, что K и R идентичны и что вся энергия сигнала сосредоточена в K, т. е. идеальная локализация. С другой стороны, значение 0 для S(K,R) указывает на отсутствие перекрытия или большое расстояние Хаусдорфа между K и R или отсутствие энергии сигнала, содержащейся в области, определяемой K.

Метрика для данной последовательности изображений Ii определяется как

Ур. (9)

S({Ii},R)=maxi S(Ii,R).

Предложенная здесь метрика используется в гл. 3 для двух целей. Во-первых, он используется для сравнения последовательностей обработанных компонентов с последовательностью отрисовываемых изображений для различных суставов с разной степенью тяжести синовита. Во-вторых, метрика используется для изучения эффективности метода по сравнению с различными физическими факторами, такими как глубина поражения и коэффициент поглощения, с использованием числового фантома, представленного выше в разделе.2.3.

3.

Результаты

3.1.

Обработка последовательностей смоделированных изображений на основе FEM и влияние физических факторов

В этом разделе мы устанавливаем влияние физических и геометрических параметров, таких как глубина синовиальной оболочки или концентрация ICG в синовиальной оболочке, на сигнал флуоресценции полученное для геометрического расположения, представленного в гл. 2.3. На рисунке 4(а) показаны результаты численного исследования фантома. Модель на основе FEM, обсуждавшаяся в разд.2.3 использовали для имитации распространения падающего плоского освещения в ткани и результирующего флуоресцентного сигнала, исходящего от синовиального включения, фоновой ткани и вен. Ось z на рис. 4(а) обозначает относительный контраст между сигналом флуоресценции в области сустава, как показано на рис. 2(с), и фоновым сигналом на смоделированных изображениях для разных глубин от 2 до 7 мм и коэффициенты поглощения от 1 до 10, при этом коэффициент поглощения обозначает отношение концентрации ICG в синовиальной оболочке к фону.Рисунок 4(b) иллюстрирует результаты, полученные в результате моделирования продольного измерения. В частности, для каждой глубины и коэффициента поглощения предложенный метод на основе PCA был применен к последовательности необработанных изображений флуоресценции, сгенерированных с использованием числового фантома, где разные кадры обозначают смоделированные изображения интенсивности сигнала флуоресценции за 360 с, как подробно описано в разд. 2.4. Затем были найдены значения метрик локализации для смоделированных последовательностей необработанных изображений, а также соответствующих обработанных последовательностей, как показано в уравнении.(9). Метрика локализации была рассчитана для отдельных смоделированных изображений на основе подхода, описанного в разд. 2.4 и уравнение. (8). Ось z на рис. 4(b) обозначает значение метрики локализации, рассчитанное для разных глубин и коэффициентов поглощения как для необработанных последовательностей изображений (поверхность, отмеченная сплошными линиями), так и для обработанных последовательностей (поверхность, отмеченная пунктирными линиями). Высокое значение показателя локализации указывает на наличие сигнального компонента, связанного с флуоресценцией синовиальной оболочки.

Рис. 4

Результаты моделирования и обработки числового фантома представлены на рис. 2, п. 2. 2.3. (а) Соотношение между интенсивностью сигнала в области интереса сустава и фоном для различной глубины синовиальной оболочки и коэффициентом поглощения ICG в синовиальной оболочке, рассчитанное для смоделированной необработанной флуоресцентной последовательности изображений (контрастность обозначает максимум этого отношения по всему последовательность). (b) Метрика локализации для необработанных смоделированных последовательностей флуоресценции (поверхность, отмеченная сплошными линиями) и для трех последовательностей обработанных изображений, соответствующих трем компонентам (поверхность, отмеченная пунктирными линиями) в зависимости от глубины и коэффициентов поглощения.Более высокое значение показателя локализации указывает на наличие локализованного компонента в суставной области в соответствующей последовательности изображений.

Результаты показывают, что сигналы флуоресценции могут быть извлечены для глубины, где синовит может возникнуть для различных суставов. Кроме того, анализ PCA показывает наличие компонента сигнала, локализованного в области сустава, для большего диапазона коэффициентов поглощения и заданной глубины, и наоборот. На сигнал флуоресценции в суставах пальцев также влияет влияние кровотока на распределение ИКГ.После внутривенной инъекции ICG циркулирует к рукам через лучевую и локтевую артерии, а затем возвращается обратно через ладонные и венозные вены, в результате чего флуоресцентный сигнал, исходящий из дорсальных вен и общей ткани, мешает сигналу синовита. Моделирование МКЭ, представленное на рис. 4(а), предполагает, что даже при синовите до 3 мм под кожей интерференция, возникающая при коэффициентах поглощения <3, может усложнить обнаружение сигнала. Однако, как видно на рис. 4(b), метод на основе PCA может отделить сигналы флуоресценции от вены и фонового сигнала для моделирования временных рядов на основе FEM для поражений глубиной до 5 мм для коэффициентов поглощения <5, в то время как целевой сигнал можно было различить на необработанных флуоресцентных изображениях только до глубины 2 мм.

3.2.

Пространственно-временной анализ изображений пораженных артритом суставов кистей рук

После анализа смоделированных данных мы применили метод PCA в исследовании пациентов с РА. На рисунке 5 показаны необработанные и обработанные результаты для последовательности флуоресцентных изображений, полученных от 64-летней пациентки с тяжелым артритом левого запястья и синовитом средней и тяжелой степени соответственно в левом четвертом и втором ПМФ суставах. ROI этих трех суставов левой руки показаны на рис.5(а). На рис. 5(r)-5(t) соответственно. Необработанные изображения флуоресценции, измеренные в моменты времени 37, 43, 53 и 89 с, показаны соответственно на рис. 5(b)-5(e) в области интереса, соответствующей запястному суставу. На рисунках 5(f)–5(i) показаны соответствующие обработанные изображения в эти моменты времени, где три компонента отображаются в соответствии с возрастающей величиной соответствующих сингулярных значений на зеленый, красный и синий каналы изображенных цветных изображений. .Значения цвета в обработанных изображениях находятся в диапазоне от 0 до 1. Заметный сигнал флуоресценции появляется на необработанных изображениях запястья, в частности, в момент времени 37 с. Соответственно, на рис. с 5(f) по 5(i), совпадающее с местом, где появляется сигнал флуоресценции в необработанных данных. Интересно, что компонент № 1 появляется во все моменты времени последовательности, в отличие от необработанного сигнала флуоресценции, который практически исчезает в более поздние моменты времени, как показано на рис.5(г) и 5(д). Необработанные и обработанные кадры изображения для левого второго соединения PIP показаны на рис. 5(j) и 5(k) и фиг. 5(n) и 5(o) соответственно, и фиг. 5(l) и 5(m) и фиг. 5(p) и 5(q) представлены соответствующие результаты для левого четвертого сустава PIP для моментов времени 30 и 42 с после инъекции. Как и в запястье, в первом компоненте появляется сильно локализованный сигнальный компонент, видимый на двух дисплеях временной точки для обоих суставов.

Рис. 5

Клинический случай 64-летней пациентки с тяжелым синовитом в левом запястье и тяжелым и умеренным синовитом во втором и четвертом левых межфаланговых суставах соответственно.(а) Образец флуоресцентного изображения через 100 с с соответствующими тремя областями интереса, обозначенными белыми кривыми. (b)–(e) Необработанные флуоресцентные изображения (от 0 до 65 535 отсчетов интенсивности с черным цветом, обозначающим 0), соответствующие временным точкам 37, 43, 53 и 89 с после инъекции соответственно; (f)–(i) Соответствующие обработанные цветные изображения в те же четыре момента времени. (j)–(k) и (n) и (o) – необработанные и обработанные изображения для левой второй PIP, а (l) и (m) и (p) и (q) соответствуют результатам для левой четвертой Соединение PIP для моментов времени 30 и 42 с после инъекции.Воспаленные синовиальные оболочки, характеризующиеся более высоким относительным накоплением МР-контрастного вещества, отмечены на поперечных Т1-взвешенных МРТ-изображениях с контрастным усилением на (r)–(t) для левого запястного сустава и второго и четвертого ПМФ суставов соответственно. Три основных компонента сопоставляются с красными, зелеными и синими каналами в (f)–(i) и (n)–(q). Во всех показанных случаях и временных точках сигнал в синем канале указывает на синовит, в то время как сигналы зеленого и красного каналов могут быть в основном связаны с флуоресценцией, исходящей из дорсальных вен на (f)–(i) и густой сосудистой сети кончиков пальцев на ( п) до (д).

В синем канале обработанных изображений хорошо виден тяжелый синовит левого запястного и второго межфаланговых суставов, а также умеренный синовит четвертого межфалангового сустава. Этот пример демонстрирует достоинства предлагаемого метода во временной и пространственной развязке различных компонентов сигнала, вносящих вклад в флуоресцентное изображение. В частности, сигнал от вен и синовита четко разделен на три цветовых канала (соответствующих трем основным компонентам) на рис.5(g) для запястья в момент времени 24 с. Сигнал синовита является наиболее стойким во времени компонентом (по сравнению, например, с сигналами вены). Таким образом, он преобразуется в синий канал, который является наиболее доминирующим каналом, т. е. с наибольшим сингулярным значением. С другой стороны, сигнал вены проходит по зеленому и красному каналам в разные моменты времени. Часть сигнала синовита также просочилась в красный канал, как показано на рис. 5(f). Метрика локализации, рассчитанная для необработанных и обработанных последовательностей изображений, была рассчитана в соответствии с уравнением.(9). Эталонные области интереса для трех суставов в этом и следующем случаях были установлены с использованием флуоресцентных изображений и соответствующих МРТ-коронарных изображений в качестве анатомического эталона. Значения метрик для этих и других соединений, изученных в этом разделе, представлены в таблице 1. Метрика для обработанной последовательности представляет собой максимум из трех последовательностей, соответствующих трем компонентам. Как видно, первый компонент (сопоставленный с синим каналом) в обработанной последовательности достигает максимальной метрики 83 для запястья, в то время как соответствующее значение для необработанных последовательностей равно 35.Для второго и четвертого суставов PIP левой руки для обработанных последовательностей были рассчитаны значения метрик, соответственно, 66 и 46, в то время как в необработанных изображениях не было обнаружено локализованных компонентов, что привело к значению метрики, равному 0. Это, вероятно, за счет сильной связи сигнала синовита с сигналом от неспецифического фона и тыльной венозной сети пальцев.

Таблица 1

Значения метрик локализации, рассчитанные для необработанных и обработанных последовательностей изображений для случаев, представленных на рис.5 до 8.

9
MR BACT Последовательность Метрика локализации канал с максимальной локализацией
RAW обработано
левый запястья, рис. 5 3 83 83 83 1 (синий)
Левый второй проксимальный межфаланговый (PIP), рис.5 2 2 0 0 46 1 (синий)
правый третий метакарпофалангел (MCP), рис. 6 3 31 60 1 (синий)
КАРПУС, Рис. 7 2 0 3 32 2 (красный)
левый второй MCP, рис. 7 2 0 54 2 (красный)
Третий левый ГЦН, рис. 7 1 0 48 2 (красный)
Левый четвертый ГЦН, рис.7 2 2 0 0 8 8 3 (зеленый)
левый пятый MCP, рис. 7 2 0 9 3 (зеленый)
правый запястья, фиг . 8 0 0 0

Другая презентация сустава с выраженным артритом, представленная на рис. 6, дополнительно демонстрирует способность предложенного метода разделять. В данном случае представлена ​​пациентка 46 лет с тяжелым синовитом в третьем правом пястно-фаланговом суставе.Необработанные флуоресцентные изображения в области MCP, как показано на рис. 6 (a), показаны на рис. 6(b)–6(e) в моменты времени 35, 57, 67 и 91 с после инъекции ICG. Соответствующие обработанные изображения представлены на рис. 6(f)-6(i). Как и в предыдущем случае, сильный флуоресцентный сигнал появился и в этом случае на необработанных флуоресцентных изображениях во второй области МКП. Этот сигнал сильнее в более ранние моменты времени и позже ослабевает. Соответственно, первый компонент PCA показал сильный сигнал, который также уменьшался со временем.Поперечное МР-изображение правых пястно-фаланговых суставов этого пациента показано на рис. 6(j), на котором подтверждается область с выраженным тяжелым синовитом в третьем правом пястно-фаланговом суставе. Из-за своей силы и временной постоянства сигнал синовита также проявляется здесь в синем канале, а сигнал вены — в основном в красном канале. В зеленом канале очень мало вклада. Как и в предыдущем случае, сигнал воспаления хорошо отделен от фона в последний момент времени, хотя на необработанном флуоресцентном изображении он довольно нечеткий.Значения метрик для этого случая, как видно из таблицы 1, составляют 31 и 60 соответственно для исходного и синего каналов обработанной последовательности.

Рис. 6

Клинический случай 46-летней пациентки с тяжелым синовитом в третьем правом пястно-фаланговом суставе. (а) Образец флуоресцентного изображения через 100 с с областью интереса MCP, обозначенной белой линией. (b)–(e) Необработанные флуоресцентные изображения, соответствующие временным точкам 35, 57, 67 и 91 с после инъекции соответственно. (f)–(i) Соответствующие обработанные цветные изображения в те же четыре момента времени.(j) Поперечное Т1-взвешенное, насыщенное жиром МРТ-изображение с контрастированием пястно-фаланговых суставов с красной стрелкой, изображающей воспаленную синовиальную оболочку, характеризующуюся более высоким относительным накоплением МР-контрастного вещества. Три основных компонента сопоставлены с красным, зеленым и синим каналами в пунктах (f)–(i). Сигнал в синем канале указывает на синовит в третьем ПФС во всех четырех временных точках. Сигналы зеленого и красного каналов можно отнести к фоновому сигналу и сигналу жилок соответственно.

Корпуса, представленные на рис.5 и 6 соответствовали запястным, пястно-фаланговым и пястно-фаланговым суставам с синовитом от умеренной до тяжелой степени. Предлагаемый способ применим также к суставам с синовитом легкой и средней степени тяжести. Как описано в гл. 2.1, суставы с легким и умеренным синовитом соответствуют 1 и 2 баллам синовита по шкале МРТ соответственно.

Результаты обработки для 49-летней пациентки с синовитом суставов легкой и средней степени тяжести представлены на рис. 7. Результаты обработки показаны для двух областей интереса — области запястья и области исследования MCP — как показано на рис.7(а). Поперечные изображения области MCP и изображение запястья, как показано на рис. 7(h) и 7(i) и фиг. 7(r) и 7(s), соответственно, представлены данные МРТ для этого пациента с красными стрелками, изображающими синовит. У больного умеренный синовит третьего правого пястно-фалангового сустава и левого запястного сустава и легкий синовит второго правого пястно-фалангового сустава.

Рис. 7

Клинический случай 49-летней пациентки с умеренным синовитом в левом запястном и втором пястно-фаланговых суставах и легким синовитом в третьем левом пястно-фаланговом суставе.(а) Образец флуоресцентного изображения через 100 с с MCP и ROI запястья, очерченными белыми линиями. (b)–(d) Необработанные флуоресцентные изображения, соответствующие моментам времени 37, 52 и 99 с соответственно. от (e) до (g) Соответствующие обработанные цветные изображения в те же три момента времени в левой области MCP. от (h) до (i) поперечные Т1-взвешенные МРТ-изображения с контрастным усилением пястно-фаланговых суставов с красными стрелками, изображающими воспаленную синовиальную оболочку во втором и третьем пястно-фаланговых суставах. Сигнал в красном канале, обозначенный пунктирными эллипсами на (f) и (g), может быть связан с синовитом.Изображения (j)–(m) и (n)–(q) соответствуют, соответственно, необработанным и обработанным изображениям запястья в моменты времени 37, 48, 72 и 99 с. (r) и (s) показывают два поперечных МР-изображения запястья. Сигнал красного канала на (q), обозначенный пунктирным эллипсом, может быть связан с умеренным синовитом запястья.

Рис. 7(b)–7(d) и Рис. 7(e)-7(g) демонстрируют необработанные флуоресцентные изображения и обработанные изображения, соответствующие моментам времени 37, 52 и 99 для области MCP.У этого пациента был легкий синовит в третьем пястно-фаланговом суставе и умеренный синовит во втором, четвертом и пятом пястно-фаланговых суставах. Хотя сигналы синовита почти невидимы и неразличимы на необработанных флуоресцентных изображениях, они четко видны в отмеченных местах на рис. 7(е) и 7(ж). Кроме того, на рис. 7(j)-7(m) и фиг. 7(n) и 7(q) соответственно. Сигнал от синовита запястья почти не виден на необработанных флуоресцентных изображениях, т.е.д., рис. с 7(к) по 7(м). Однако красный канал показывает переходный компонент сигнала на рис. 7(q) внутри отмеченной области, который потенциально может быть связан с воспалением в запястье. Сигнал жилок появляется в красном и зеленом каналах кратковременно на рис. с 7(n) по 7(q) и постоянно находится в синем канале во всех четырех временных точках. Как видно из таблицы 1, значения метрик локализации для второго и третьего суставов MCP достигают максимума, соответственно, 54 и 48 в красном канале и 0 в необработанной последовательности.Соответствующие значения метрик для запястья равны 32 и 0 для красного канала обработанной последовательности и необработанной последовательности соответственно. Следует отметить, что, хотя на основании МРТ у пациента был диагностирован умеренный синовит как в четвертом, так и в пятом левых пястно-фаланговых суставах, как необработанные, так и обработанные последовательности достигают очень низких (0 и 8 соответственно) метрических значений, что означает отсутствие воспаления. обнаруживаются в любой последовательности.

3.3.

Применение пространственно-временного анализа к изображениям здоровых суставов кисти

На рис. 8 показан контрольный случай 43-летнего мужчины без воспаления в правом запястье.Необработанные флуоресцентные и обработанные изображения показаны на рис. 8 для области интереса запястья, обозначенной на рис. 8 (а) для образца флуоресцентного изображения в момент времени 100 с. В частности, рис. 8(b)–8(d) представляют кадрированные необработанные флуоресцентные изображения, полученные в моменты времени 36, 42 и 61 с после инъекции, а на фиг. 8(e)-8(g) показывают соответствующие обработанные изображения, состоящие из трех компонентов PCA, сопоставленных с красным, зеленым и синим каналами. Кроме того, на рис. 8(h) представлены Т1-взвешенные результаты МРТ для этого пациента в виде коронарного изображения запястья.На рис. 8(h) не наблюдается значительного контраста из-за более высокого поглощения контрастного вещества для МР, и впоследствии группа рентгенологов присвоила синовиту 0 баллов (объяснение см. в разделе 2.1). Компоненты сигнала, появляющиеся в трех цветовых каналах, соответствующих трем компонентам PCA на рис. 8(b)–8(d) нехарактерны для синовита запястья и связаны с наличием вен или артефактов. В этом случае ни необработанная флуоресцентная последовательность, ни обработанные цветные изображения не показывают каких-либо компонентов сигнала, типичных для синовита запястья.Как видно из таблицы 1, значения метрик как для обработанных, так и для необработанных последовательностей в этом случае равны 0, то есть в объединенной области интереса не обнаружено локализованного компонента.

Рис. 8

Контрольный случай 43-летнего мужчины со здоровым правым запястным суставом. (а) Образец флуоресцентного изображения через 100 с с областью интереса запястья, обозначенной белой линией. (b)–(d) Необработанные флуоресцентные изображения, соответствующие моментам времени 36, 42 и 61 с соответственно. (e)–(g) Соответствующие обработанные цветные изображения в те же четыре момента времени.(h) Корональное Т1-взвешенное МРТ-изображение суставов запястья с контрастным усилением. Сигнал, появляющийся в красном, синем и зеленом каналах на (e)–(g), связан с наличием вен или иным образом изолированных пятен, как на (e), и нехарактерен для сигнала синовита запястья.

Обработка данных и моделирование, представленные здесь, были выполнены в 32-разрядной среде MATLAB на ПК с ОС Windows, процессором Intel с частотой 2:3 ГГц и 3,25 ГБ ОЗУ. Генерация сетки, МКЭ-моделирование и прямое решение задачи длились соответственно 60, 127 и 460 с.Обработка заданного набора данных, состоящего из 360 изображений, заняла 110 с для всех 30 суставов рук.

3.4.

Пространственно-временной анализ, примененный к 450 соединениям

Метод обработки на основе PCA, предложенный в гл. 2.2 применяли к последовательностям флуоресцентных изображений, полученных от группы из 10 пациентов (7 женщин и 3 мужчин, возраст 51±15 лет) и 5 ​​здоровых добровольцев (4 женщины и 1 мужчина, возраст 24±2 года). Пациентов и добровольцев отбирали, обследовали и визуализировали с помощью МРТ с контрастным усилением, и каждому из 450 суставов присваивали балльную оценку синовита от 0 до 3 (от здорового до тяжелого) на основе МРТ, как объяснено в разд.2.1. Распределение тяжести синовита среди различных групп суставов (запястный, пястно-фаланговый и межфаланговый) показано в таблице 2. Для каждого из 450 суставов была рассчитана метрика локализации как для исходной последовательности, так и для обработанной последовательности, как определено в разд. 2.4. Напомним, что метрика имеет значения в диапазоне от 0 до 100, где более высокое значение метрики указывает на присутствие компонента сигнала в соответствующей последовательности, локализованной вокруг соответствующего сустава. На рисунке 9 представлен график значений показателей для всех суставов, сгруппированных по степени тяжести синовита как для необработанных, так и для обработанных последовательностей.

Таблица 2

Распределение степени тяжести синовита среди 450 суставов кистей у 10 пациентов и 5 здоровых добровольцев.

9
Здоровые Мягкий воспаление 5 2 2 2
Метакарпофалангенные суставы 59 73 17 93 17 1
235 28 6 1

Рис.9

Коробчатая диаграмма значений метрик локализации, присвоенных необработанным и обработанным последовательностям для отдельных 450 суставов 10 пациентов и 5 здоровых добровольцев. Суставы сгруппированы в соответствии с тяжестью синовита, где левые синие прямоугольники в каждой из четырех групп соответствуют обработанным последовательностям, а правые прямоугольники — необработанным последовательностям. Выбросы обозначены красными точками, сегмент красной линии указывает медиану, а нижний и верхний края прямоугольника соответствуют 25-му и 75-му процентилю. В группах «здоровая», «легкая», «умеренная» и «тяжелая» было 306, 112, 28 и 4 сустава соответственно.

Поскольку метрика локализации находится в диапазоне от 0 до 100, к метрике локализации можно применить пороговое значение, чтобы принять решение о тяжести синовита для данного сустава. Например, при заданном пороге r суставы со значениями метрик локализации больше r могут быть классифицированы как пораженные артритом (состоящие из всех трех уровней легкого, умеренного и тяжелого синовита), а суставы со значениями метрик меньше r могут быть классифицированы как здоровые. . Для классификатора, определенного как таковой, и для порогового значения r чувствительность и специфичность могут быть затем определены на основе показателей синовита MR в качестве золотого стандарта.Выполнение этого анализа для всех возможных пороговых значений приводит к кривой рабочей характеристики приемника (ROC), изображающей зависимость чувствительности от чувствительности = 1-специфичности. 62 Соответствующие ROC-кривые представлены на рис. 10 как для необработанных (синие сплошные и пунктирные кривые), так и для обработанных (красные сплошные и пунктирные кривые). Сплошные кривые ROC обозначают чувствительность по сравнению со специфичностью, когда порог применяется к метрике для принятия решения между «здоровым» и «легким, умеренным или тяжелым» синовитом, обозначенным здесь как классификация I.Пунктирные кривые ROC представляют чувствительность по сравнению со специфичностью, когда принимается решение между «здоровым или легким синовитом» и «умеренным или тяжелым синовитом», обозначенным здесь как классификация II.

Рис. 10

Кривые рабочих характеристик приемника (ROC) для значений метрик локализации, назначенных необработанным (синие кривые) и обработанным (красные кривые) последовательностям для 450 суставов 10 пациентов и 5 здоровых добровольцев. Сплошные и пунктирные кривые показывают эффективность классификации для дифференциации, соответственно, между здоровым и легким, умеренным или тяжелым синовитом, обозначенным как классификация I, и между здоровым или легким синовитом и умеренным и тяжелым синовитом, обозначенным как классификация II.Зеленая пунктирная линия представляет собой линию случайной классификации (чувствительность = 1-специфичность).

4.

Обсуждение

Флуоресцентные изображения пациентов с РА и здорового добровольца анализировали по их интенсивности и пространственно-временным характеристикам, а также по сравнению с МРТ-изображениями. Было обнаружено, что PCA, примененный к временным рядам флуоресцентных изображений руки, полученных после внутривенного введения ICG, может отделить флуоресцентные сигналы, связанные с воспалением, от фоновых сигналов и сигналов интерференции вен.Были представлены тематические исследования восьми запястных, пястно-фаланговых и межфаланговых суставов четырех пациентов с различной степенью синовита (от здоровой до тяжелой), представленных в разд. 3.2 и 3.3. У двух пациентов был тяжелый синовит (3 балла по шкале МРТ), а у одного был синовит от легкой до умеренной степени (1 и 2 балла по шкале МРТ соответственно) в запястном и пястно-фаланговом суставах. У одного из пациентов был синовит средней и легкой степени во втором и четвертом МФП суставах левой кисти. Было показано, что один пациент со здоровым запястным суставом, подтвержденным МРТ, визуально установил контрольный случай.Результат обработки вместе с соответствующими поперечными или корональными изображениями Т1-взвешенных МР-изображений с контрастным усилением представлены на рис. с 5 по 8.

Эти результаты были подтверждены численным моделированием на основе числового фантома, построенного с использованием сегментированного МР-скана, и использовались для лучшего понимания клинических результатов. Как и ожидалось, контраст между целевой и фоновой флуоресценцией быстро падает с увеличением глубины и коэффициента поглощения, как показано на рис. 4(а). Это снижает чувствительность обнаружения, что также наблюдалось на метрической поверхности локализации на рис.4(b), что свидетельствует об отсутствии локализованного компонента сигнала, различимого как желаемая флуоресценция в первичных измерениях флуоресценции. Было обнаружено, что локализованный компонент сигнала появляется в области сустава по крайней мере в одном из компонентов PCA для более низких коэффициентов глубины и поглощения, чем на исходных изображениях, как показано на пунктирной поверхности на рис. 4 (b), в более широком диапазоне. площадь в плоскости поглощения по глубине.

Влияние физических факторов на сигнал флуоресценции изучалось в гл. 3.1. Наблюдения за МРТ-изображениями разных пациентов выявили глубину синовиальной оболочки от 2 до 5 мм, от 3 до 8 мм и от 7 до 16 мм для межфаланговых, пястно-фаланговых и запястных суставов соответственно.На рис. 8(а) видно, что даже при относительно больших коэффициентах поглощения трудно обнаружить полезный сигнал в местах глубже ~5  мм из-за низкого относительного контраста. Эти наблюдения предполагают низкую обнаруживаемость целевого флуоресцентного сигнала на необработанных флуоресцентных изображениях для суставов, расположенных глубже 5 мм под кожей, что может относиться к некоторым пястно-фаланговым суставам и суставам запястья. Однако этот вывод не обязательно означает, что флуоресценция, возникающая при воспалении таких суставов, не может быть различима на необработанных изображениях.Причина в том, что числовой фантом, представленный в гл. 2.3 не дает полного описания ситуации с in vivo . Такие факторы, как неоднородная и изменяющаяся во времени фоновая флуоресценция или неоднородные оптические свойства ткани, могут ухудшить или улучшить качество сигнала по сравнению с предсказаниями численной модели.

Как уже отмечалось, низкое значение показателя локализации предполагает наличие компонента сигнала, локализованного в области сустава и, следовательно, потенциально связанного с сигналом воспаления.Хотя более высокое значение метрики обычно предполагает улучшенную производительность с точки зрения видимости сигнала, значение метрики нельзя интерпретировать как показатель значений статистической чувствительности или специфичности. Это наблюдение означает, что проявление локализованного сигнального компонента в области суставов, связанного с сигналом синовита, было более частым в обработанных последовательностях. Однако предложенный метод имеет более высокое значение показателя локализации для здоровых межфаланговых суставов.Это может быть связано с густой сетью дорсальных вен на пальцах, что способствует ложным срабатываниям и снижает чувствительность межфаланговых суставов.

Соответствующий анализ клинических данных показал, что контраст между синовиальной тканью и фоновой тканью обычно зависит от тяжести заболевания; однако со временем он уменьшался из-за фоновых неспецифических флуоресцентных сигналов. Подкожные дорсальные вены демонстрировали особенно высокие неспецифические сигналы; однако вся ткань неспецифически поглощает ICG и дает сильные фоновые сигналы.Это снижение контраста может привести к ложным положительным или отрицательным результатам, что отрицательно скажется на чувствительности. Точно так же флуоресценция, полученная от ICG, циркулирующего в относительно густой подкожной венозной сети в межфаланговых суставах, еще больше усложняет чтение необработанных изображений и может привести к снижению чувствительности и специфичности.

И наоборот, анализ PCA выявил компоненты, связанные с временными зависимостями циркуляции ICG. Были идентифицированы три компонента для выявления клинически значимых временных отношений.В частности, первый компонент продемонстрировал конгруэнтность с появлением повышенных сигналов флуоресценции в суставах. Другими словами, первый компонент PCA (т. е. синий канал на обработанных изображениях) демонстрирует последовательное увеличение сигнала флуоресценции в данных суставах. Это имело место для флуоресцентных сигналов, исходящих от суставов с умеренным и тяжелым синовитом, показанных на рис. 5 и 6. Сигналы от вен также сопоставляются с первым компонентом по той же причине на рис. 7.Вторая и третья компоненты PCA, отображаемые, соответственно, на красный и зеленый каналы в обработанных изображениях, обычно представляют собой сигнал переходного характера. Этот изменяющийся во времени сигнал может возникать из нескольких источников. Флуоресценция, исходящая от глубоких поражений, таких как синовиальная оболочка, из-за преходящего накопления ICG, или флуоресценция, быстро переносимая по венам, может способствовать развитию второго и третьего компонентов. Кратковременный, но сильный сигнал, исходящий от плотных сосудов кончиков пальцев, также часто вносит свой вклад в красный и зеленый компоненты, как видно на рис.5(n)-5(q). Поскольку третий компонент, представленный зеленым каналом, соответствует наименьшему сингулярному значению и, следовательно, сигналу с наименьшей временной корреляцией, обычно ожидается, что он представляет сильно переходные сигналы. Переходный характер и, следовательно, уровень информации в трех компонентах PCA более выражены в ранние моменты времени, например, от 20 до 100 с после инъекции. В более поздние моменты времени, например, через 120 с после инъекции, сигнал в основном состоит из первого компонента PCA, и вклад второго и третьего компонентов очень мал, поскольку ICG достигла относительно стабильного распределения в руках, а сигнал испытывает просто экспоненциальный спад.

Как объяснялось, временные характеристики сигнала флуоресценции в данном месте ткани влияют на связь флуоресценции с данным компонентом PCA. Эти временные характеристики в основном определяются распределением ICG по крови, как поясняется в разд. 3.1, и другие физиологические факторы, такие как проницаемость капилляров тканей. Однако невозможно связать флуоресценцию из-за присутствия ICG в определенной ткани с данным компонентом PCA.

Производительность предлагаемого подхода также ограничена физическими факторами глубины и коэффициента поглощения. Как и в случае необработанных флуоресцентных изображений, интерпретация результатов обработки зависит от пользователя. Характеристика отдельных компонентов сигнала, локализованных вокруг суставных областей, должна выполняться осторожно, чтобы не снижать диагностической специфичности. Кроме того, наличие сильного переходного или постоянного компонента сигнала в данном суставе может ухудшить развязку целевых флуоресцентных сигналов, исходящих от других суставов.Пример можно увидеть в клиническом случае, показанном на рис. 7. Пациенту был поставлен диагноз на основании МРТ-изображений с умеренным синовитом в четвертом и пятом левых пястно-фаланговых суставах. Однако ни исходные данные, ни обработанная последовательность не могут указывать на синовит в этих суставах. Это может быть связано с недостаточным накоплением ICG в слизистой оболочке сустава или влиянием фоновой ткани.

В сек. 3.4 мы представили результаты визуализации 450 суставов 5 здоровых добровольцев и 10 пациентов. На рис.9. Как видно, значения показателей, рассчитанные для обработанных последовательностей, обычно коррелируют с тяжестью синовита и намного выше, чем соответствующие значения, рассчитанные с использованием необработанных данных для артритных суставов. Значения метрик для обработанных данных здоровых суставов также ниже для здоровых суставов, чем суставы, пораженные артритом.

Более строгий анализ эффективности был проведен с использованием кривых ROC, представленных на рис. 10. Можно видеть, что при различении «здорового» и «легкого, умеренного или тяжелого» синовита, обозначенного как классификация I и соответствующего солидному ROC кривые на рис.10, классификация с использованием необработанных данных относительно близка к случайной линии (специфичность = 1-чувствительность). Это связано с тем, что целевой сигнал воспаления почти всегда искажается помехами от вен и других тканей, что усложняет наблюдение локализованного компонента сигнала в областях суставов. Ситуация улучшается при разграничении «здорового или легкого синовита» и «умеренного или тяжелого синовита», обозначенного как классификация II, с использованием необработанных данных (соответствующих синим пунктирным кривым на рис.10). Фактически, для классификации II специфичность 90% и чувствительность 44% могут быть достигнуты с использованием необработанных данных. Это согласуется с результатами клинического исследования, представленными в Ref. 41, который сообщает об относительно низкой чувствительности (∼39%) при относительно высокой специфичности (∼85%) при дифференциации здоровых и воспаленных суставов (классификация I). Следует отметить, что при значениях специфичности >90% значения чувствительности при использовании необработанных данных несколько выше, чем при использовании обработанных данных, как в I, так и во II классификации, хотя во всех случаях чувствительность <45%.Это связано с тем, что для здоровых суставов в обработанных последовательностях было обнаружено больше локализованных компонентов, чем в необработанных данных, что также видно на рис. 9.

Значения площади под кривой (AUC) найдены для ROC-кривых представлено на рис. 10. Для данного классификатора, ранжирующего положительные образцы выше, чем отрицательные, AUC равна вероятности ранжирования случайного положительного образца выше, чем случайный отрицательный образец, и, следовательно, является мерой качества классификатора. 63 Для классификации I значения AUC равны 0.57 и 0,67 были получены при использовании, соответственно, необработанных (пунктирная синяя кривая ROC) и обработанных (пунктирная красная кривая ROC) последовательностей. Для классификации II были рассчитаны значения AUC 0,69 и 0,83 при использовании, соответственно, исходных данных (сплошная синяя кривая ROC) и обработанных данных (сплошная красная кривая ROC). Для текущего набора данных и специфичности >60% достижимая чувствительность для любого порога при использовании необработанных данных ограничена 25 и 50% для классификаций I и II соответственно. Однако при использовании обработанных данных чувствительность ограничивается 65 и 94% для классификаций I и II соответственно.Эти наблюдения предполагают, что использование предложенного метода на основе PCA дает более высокие клинические результаты, чем использование необработанных данных для диагностики.

Важно отметить, что на практике последовательности флуоресцентных изображений анализируются и интерпретируются для постановки диагноза специально обученными людьми. 26 , 41 Значения специфичности и чувствительности, полученные из ROC-кривых на рис. 10, служат для сравнения диагностической ценности необработанных и обработанных данных. Хотя результаты демонстрируют улучшение производительности при использовании предложенного метода, ожидается, что чувствительность и специфичность диагностики, выполненной экспертом-человеком, будут выше, чем значения, полученные из представленных здесь кривых ROC.Кроме того, перекрестный анализ как необработанных, так и обработанных последовательностей, вероятно, улучшит производительность по сравнению с использованием только одной последовательности. Более полная клиническая оценка предлагаемого метода требует изучения обработанных последовательностей обученными читателями для клинически значимой группы пациентов и является предметом текущих исследований.

В заключение, предлагаемый метод позволяет различать компоненты сигнала, которые имеют различное временное поведение. Эта возможность потенциально позволяет разделить флуоресценцию, исходящую от частей ткани с различными временными и пространственными профилями поглощения ICG.Помехи от флуоресценции в венах и общей ткани могут быть особенно уменьшены, что делает анализ временных рядов потенциально более важным для улучшения обнаружения воспаленных суставов по сравнению с наблюдением за изображениями интенсивности. Результирующие последовательности цветных изображений при изучении вместе с исходным набором необработанных данных могут помочь лучше локализовать компоненты сигнала, вызванные синовитом, тем самым улучшая диагностические характеристики, как показал анализ результатов обработки данных изображений для 450 суставов.Результаты этой работы также могут быть использованы для разработки оптических систем и методов визуализации и обнаружения воспаления суставов нового поколения с использованием экзогенной флуоресценции. Понимание влияния физических и физиологических факторов на возможность обнаружения желаемого сигнала флуоресценции и предлагаемая численная модель могут быть использованы для оптимизации положения рук и пальцев во время визуализации. Более того, модель моделирования временных рядов на основе FEM может использоваться для анализа производительности других подходов к постобработке.

Ссылки

2. 

M. A. QuinnP. Эмери, «Окно возможностей при раннем ревматоидном артрите: возможность изменения процесса болезни с помощью раннего вмешательства». клин. Эксп. Ревматолог., 21 (Приложение 31), S154 –S157 (2003). CERHDP 0392-856X Академия Google

3. 

М. ОстергаардБ. Эйбьерг М. Шкудларек, «Визуализация при раннем ревматоидном артрите: роль магнитно-резонансной томографии, ультразвукового исследования, обычной рентгенографии и компьютерной томографии». Лучшая практика.Рез. клин. Ревматол., 19 (1), 91 –116 (2005). http://dx.doi.org/10.1016/j.berh.2004.08.006 1521-6942 Академия Google

4. 

М. Бакхаусет и др., «Артрит суставов пальцев: комплексный подход, сравнивающий обычную рентгенографию, сцинтиграфию, ультразвук и магнитно-резонансную томографию с контрастным усилением». Ревматоидный артрит, 42 года. (6), 1232 –1245 (1999). http://dx.doi.org/10.1002/(ISSN)1529-0131 ARHEAW 0004-3591 Google Scholar

8.

А. К. Шеелет и др., «Оценка воспаления проксимального отдела суставов пальцев у пациентов с ревматоидным артритом с использованием нового метода лазерной визуализации». Ревматоидный артрит, 46 лет. (5), 1177 –1184 (2002). http://dx.doi.org/10.1002/(ISSN)1529-0131 ARHEAW 0004-3591 Google Scholar

12. 

Т. Дзеканет и др., «Выявление ревматоидного артрита путем оценки нормализованных дисперсий корреляционных функций времени флуоресценции». Дж. Биомед.Опт., 16 (7), 076015 (2011). http://dx.doi.org/10.1117/1.3599958 JBOPFO 1083-3668 Google Scholar

18. 

Ю. ВсЭ. С. СобельХ. Цзян, «Первая оценка трехмерной количественной фотоакустической томографии для выявления in vivo остеоартрита в суставах пальцев», Мед. физ., 38 (7), 4009 –4017 (2011). http://dx.doi.org/10.1118/1.3598113 MPHYA6 0094-2405 Академия Google

21. 

W. R. Ferrellet al., «Пястно-фаланговые суставы при ревматоидном артрите: лазерная допплеровская визуализация — первый опыт». Радиология, 220 (1), 257 –262 (2001). RADLAX 0033-8419 Академия Google

24. 

C БремерС. Вернер Х. Э. Лангер, «Оценка активности ревматического артрита с помощью флуоресцентной оптической визуализации». Евро. Опорно-двигательного аппарата обр., 4 (2), 96 –100 (2009). Google ученый

25. 

Р. Мейерет и др., «Индоцианиновый зеленый — улучшенная визуализация антиген-индуцированного артрита с интегрированной системой оптической визуализации/рентгенографии». Ревмирующий артрит., 62 (8), 2322 –2327 (2010). http://dx.doi.org/10.1002/art.v62:8 ARHEAW 0004-3591 Академия Google

29. 

J. Caesaret и др., «Использование индоцианина зеленого для измерения печеночного кровотока и в качестве теста функции печени». клин. наук, 21 43 –57 (1961). CSCIAE 0143-5221 Академия Google

30. 

Б. Эберт и др., «Цианиновые красители в качестве контрастных агентов для визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне in vivo: острая толерантность, фармакокинетика и флуоресцентная визуализация». Дж.Биомед. Опт., 16 (6), 066003 (2011). http://dx.doi.org/10.1117/1.3585678 JBOPFO 1083-3668 Google Scholar

31. 

А. Раабит и др., «Видеоангиография с индоцианином зеленым в ближней инфракрасной области: новый метод интраоперационной оценки сосудистого кровотока». Нейрохирургия, 52 (1), 132 –139 (2003). NEQUEB Google Scholar

36. 

В. НциахристосC. Бремер Р. Вайследер, «Флуоресцентная визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне: новые технологические достижения, позволяющие получать молекулярные изображения in vivo». Евро.Радиол., 13 (1), 195 –208 (2003). EURAE3 1432-1084 Google Scholar

41. 

Р. Мейерет и др., «Выявление артрита на руках у пациентов с ревматологическими заболеваниями: диагностические возможности оптической визуализации в сравнении с МРТ». Ревматоидный артрит, 64 года. (8), 2489 –2498 (2012). http://dx.doi.org/10.1002/art.34467 ARHEAW 0004-3591 Академия Google

42.

И. Т. Джоллифф, Анализ главных компонентов, 2-е изд.Спрингер, Нью-Йорк (2002). Google ученый

43. 

A. S. Montcuquetet al., «Неотрицательная матричная факторизация: слепой метод разделения спектров для флуоресцентной оптической визуализации in vivo», Дж. Биомед. Опт., 15 (5), 056009 (2010). http://dx.doi.org/10.1117/1.34 JBOPFO 1083-3668 Google Scholar

45. 

М. Остергаард и др., «Исследования магнитно-резонансной томографии ревматоидного артрита OMERACT. Основной набор снимков МРТ, определения патологии суставов и система оценки OMERACT RA-MRI». Дж.Ревматолог., 30 (6), 1385 г. –1386 (2003). JORHE3 Google Scholar

47. 

П. Аллиезет и др., «Создание 3D-сетки», Руководство пользователя и справочное руководство CGAL, редакционная коллегия CGAL (2011 г.). Google ученый

48. 

В. В. FangD. А. Боас, «Построение тетраэдрической сетки из объемных бинарных и полутоновых изображений», в 2009 г. IEEE Int. Симп. по биомедицинской визуализации: от нано к макро, 1142 –1145 (2009). Google ученый

53.

З. Юанет и др., «Сравнение диффузионного приближения и уравнений диффузии более высокого порядка для оптической томографии остеоартрита». Дж. Биомед. Опт., 14 (5), 054013 (2009). http://dx.doi.org/10.1117/1.3233655 JBOPFO 1083-3668 Google Scholar

61. 

Б. Хемериет и др., «Сравнительное исследование метрик локализации для оценки систем интерпретации изображений», Дж. Электрон. Визуализация, 19 (2), 023017 (2010). JEIME5 1017-9909 Академия Google

Узлы Гебердена: являются ли они признаком ревматоидного артрита?

Узелки Гебердена представляют собой костные бугорки, которые развиваются на суставах на кончиках пальцев.Эти узлы обычно связаны с остеоартритом. Однако ревматоидный артрит (РА) может поражать те же суставы, что затрудняет различение остеоартрита и РА. Здесь мы более подробно рассмотрим признаки, симптомы и причины узлов Гебердена и рассмотрим их связь с РА.

Если у вас развились какие-либо костные разрастания при ревматоидном артрите, поговорите со своим врачом. Ревматолог сможет определить, есть ли у вас узлы Гебердена или другой тип новообразований. Они также смогут работать с вами, чтобы найти лучший способ справиться с этим симптомом.

Что такое узлы Хебердена?

Узелки Гебердена представляют собой костные выросты, возникающие на суставах, ближайших к кончикам пальцев. Узлы часто делают руки кривыми или узловатыми. Пораженный сустав может быть болезненным и тугоподвижным, но сам узел может быть или не быть болезненным на ощупь. Связки и другие мягкие ткани также могут иногда вовлекаться в узелки Гебердена.

Узлы Гербердена | Изображение предоставлено DermNet

Узелки Гебердена возникают, когда хрящ между пораженными суставами изнашивается и кости сустава начинают непосредственно тереться друг о друга.В дополнение к этим узлам вы можете испытывать:

  • Потеря движения
  • Снижение диапазона движений
  • Скованность и слабость в руках

Узлы Гебердена похожи на другой тип костных разрастаний, известных как узлы Бушара. Однако узлы Бушара возникают на суставах среднего пальца, а не на суставах, ближайших к ногтю. Узелки Бушара также встречаются значительно реже, чем узлы Гебердена.

Какая связь между узлами Гебердена и ревматоидным артритом?

Узлы Гебердена чаще всего связаны с остеоартритом от умеренной до тяжелой степени, а не с ревматоидным артритом.

Однако исследователи обнаружили, что ревматоидный артрит может поражать те же суставы, что и остеоартрит, включая суставы, расположенные ближе всего к кончику пальца. Когда это происходит, РА может вызывать изменения в суставе, которые невозможно отличить от узлов Гебердена.

У человека одновременно могут быть остеоартроз и ревматоидный артрит, что может усложнить диагностику причины узлов Гебердена. На самом деле, многие участники myRAteam сообщают, что наряду с ревматоидным артритом страдают остеоартритом.Один участник, в частности, поделился, что наряду с диагнозом ревматоидный артрит у них есть эрозивный остеоартрит, узлы Бушара и узлы Гебердена.

Узелки Гебердена также не обязательно указывают на наличие остеоартрита. Хотя они являются убедительным признаком того, что у человека остеоартрит, у человека должны быть другие симптомы остеоартрита в дополнение к узлам, прежде чем ему будет поставлен диагноз.

Узелки Гебердена и ревматоидные узелки

У некоторых людей с диагнозом РА развиваются ревматоидные узелки.Хотя ревматоидные узелки могут возникать на любом участке тела, чаще всего они возникают на руках и локтях, а также вблизи суставов. Если у вас разовьется ревматоидный узелок возле концевого сустава одного из ваших пальцев, его можно легко спутать с узлами Гебердена. Тем не менее, есть несколько ключевых отличий, которые могут помочь вам отличить их друг от друга.

Несмотря на то, что ревматоидные узелки могут быть твердыми, они не будут такими костными, как узлы Гебердена. Они могут больше напоминать кисту или опухший лимфатический узел.Даже когда они твердые, вы почти всегда сможете их немного вдавить. Вы не можете сделать это с костными наростами.

Ревматоидные узелки обычно не встроены в ткани под ними, поэтому их обычно можно перемещать под кожей. Они могут прикрепляться или внедряться в подлежащие ткани, но обычно они все равно немного скользят из стороны в сторону при надавливании. Узлы костного Хебердена этого не сделают.

Большинство узлов Гебердена маленькие, размером не больше горошины под кожей в непосредственной близости от пораженных суставов.Ревматоидные узелки могут быть такими маленькими, но могут достигать размеров лимона.

Наконец, узлы Гебердена возникают только на суставах, ближайших к концам пальцев. Если у вас есть узлы где-либо еще на руках, они не являются узлами Гебердена и будут диагностированы как что-то другое — возможно, но не обязательно ревматоидные узелки. Это могут быть кисты, инфекции или другие состояния. Из-за различных возможных причин важно поговорить со своим ревматологом, как только вы заметите какие-либо новообразования вблизи суставов или на них.

Подробнее о ревматоидных узелках.

Диагностика узлов Гебердена и их причины

Лучший способ определить, есть ли у вас узлы Гебердена, — это обратиться к врачу для визуализации ваших рук. Большинство врачей предпочтут использовать рентген, потому что это легко и минимально инвазивно. Эксперт изучит ваши рентгеновские снимки или другие изображения, чтобы определить, являются ли ваши наросты узлами Гебердена. Они также изучат аномалии на ваших пальцах, чтобы определить, почему они там.

После этого ваша медицинская бригада будет работать над определением причины узлов. Ваш врач проведет тщательный медицинский осмотр и задаст вам вопросы, которые помогут определить, следует ли вам диагностировать остеоартрит, ревматоидный артрит или и то, и другое. Ваш врач может также назначить анализы крови. Если у вас есть определенные маркеры крови для ревматоидного артрита, то это, скорее всего, будет правильным диагнозом для вас.

После того, как ваш врач ознакомится с вашими симптомами и историей болезни, а также увидит результаты анализов, он сможет поставить вам правильный диагноз.

Управление узлами Хебердена

Лучший способ управления узлами Хебердена — это лечение основного заболевания. Поскольку причиной чаще всего является остеоартрит, лечение может включать такие методы лечения остеоартрита, как физиотерапия, медикаментозное лечение или даже хирургическое вмешательство.

Если правильный диагноз для вашего состояния — ревматоидный артрит, у вас есть множество вариантов лечения. К ним относятся различные формы лекарств, в том числе:

  • Биопрепараты
  • Нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП, такие как ибупрофен)
  • Стероиды
  • Болезнь-модифицирующие противоревматические препараты (БМАРП)

произошло повреждение сустава.

Получите поддержку сегодня

Если вам нужна поддержка людей, которые понимают, что значит жить с ревматоидным артритом каждый день, свяжитесь с myRAteam — социальной сетью для людей с диагнозом ревматоидный артрит и их близких. Здесь более 150 000 участников со всего мира собираются вместе, чтобы задать вопросы, предложить поддержку и совет, а также поделиться историями из жизни с RA.

Есть ли у вас симптомы узлов Гебердена или ревматоидных узелков? Поделитесь своим опытом в комментариях ниже или разместив сообщение на myRAteam.

Больше таких статей!

Подпишитесь, чтобы получать последние статьи о ревматоидном артрите.

Политика конфиденциальности

Ты в деле! Спасибо за подписку!

Легко управляйте своей подпиской из самих писем.

Анамнез, физикальное обследование, ювенильный идиопатический артрит с системным началом

  • Американский колледж ревматологии, Подкомитет по рекомендациям по ревматоидному артриту.Руководство по лечению ревматоидного артрита: обновление 2002 г. Ревматоидный артрит . 2002 фев. 46(2):328-46. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Beukelman T, Patkar NM, Saag KG, Tolleson-Rinehart S, Cron RQ, Dewitt EM, et al. Рекомендации Американского колледжа ревматологов по лечению ювенильного идиопатического артрита, 2011 г.: Начало и мониторинг безопасности терапевтических средств для лечения артрита и системных проявлений. Рес для лечения артрита (Hoboken) .2011 Апрель 63 (4): 465-82. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Ламер С., Себаг Г.Х. МРТ и УЗИ у детей с ювенильным хроническим артритом. Евро J Радиол . 2000 фев. 33(2):85-93. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Аргиропулу М.И., Маргарити П.Н., Карали А., Астракас Л., Альфандаки С., Коста П. и др. Поражение височно-нижнечелюстного сустава при ювенильном идиопатическом артрите: клинические предикторы признаков магнитно-резонансной томографии. Евро Радиол .2009 г. 19 марта (3): 693-700. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Ли Э.Ю., Сандел Р.П., Ким С., Зураковски Д., Клейнман П.К. МРТ-признаки ювенильного псориатического артрита. Скелетный радиол . 2008 Ноябрь 37 (11): 987-96. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Barton A, Worthington J. Генетическая восприимчивость к ревматоидному артриту: новая картина. Ревматоидный артрит . 2009 15 октября. 61 (10): 1441-6. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Hinks A, Ke X, Barton A, Eyre S, Bowes J, Worthington J, et al.Ассоциация гена IL2RA/CD25 с ювенильным идиопатическим артритом. Ревматоидный артрит . 2009 янв. 60 (1): 251-7. [Ссылка QxMD MEDLINE]. [Полный текст].

  • Янагимати М., Миямаэ Т., Наруто Т., Хара Т., Кикучи М., Хара Р. и др. Ассоциация HLA-A(*)02:06 и HLA-DRB1(*)04:05 с клиническими подтипами ювенильного идиопатического артрита. Дж. Гум Жене . 2011 март 56 (3): 196-9. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Омбрелло М.Дж., Реммерс Э.Ф., Тачмазиду И. и др.HLA-DRB1*11 и варианты локуса MHC класса II являются сильными факторами риска системного ювенильного идиопатического артрита. Proc Natl Acad Sci U S A . 2015 29 декабря. 112 (52): 15970-5. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Scola MP, Imagawa T, Boivin GP, ​​Giannini EH, Glass DN, Hirsch R, et al. Экспрессия ангиогенных факторов при ювенильном ревматоидном артрите: корреляция с реваскуляризацией синовиальной оболочки человека, пересаженной мышам SCID. Ревматоидный артрит . 2001 апр.44(4):794-801. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Wittkowski H, Frosch M, Wulffraat N, Goldbach-Mansky R, Kallinich T, Kuemmerle-Deschner J, et al. S100A12 представляет собой новый молекулярный маркер, отличающий ювенильный идиопатический артрит с системным началом от других причин лихорадки неизвестного происхождения. Ревматоидный артрит . 2008 Декабрь 58 (12): 3924-31. [Ссылка QxMD MEDLINE]. [Полный текст].

  • Аяз Н.А., Озен С., Билгинер Ю., Эргювен М., Таскиран Э., Йылмаз Э. и др.Мутации MEFV при ювенильном идиопатическом артрите с системным началом. Ревматология (Оксфорд) . 2009 янв. 48(1):23-5. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Harrison P. Антибиотики у детей повышают риск развития ювенильного артрита. Медицинские новости Medscape. Доступно на http://www.medscape.com/viewarticle/835110. Доступ: 22 ноября 2014 г.

  • Helmick CG, Felson DT, Lawrence RC, Gabriel S, Hirsch R, Kwoh CK, et al. Оценки распространенности артрита и других ревматических состояний в Соединенных Штатах.Часть I. Ревматический артрит . 2008 янв. 58(1):15-25. [Ссылка QxMD MEDLINE]. [Полный текст].

  • Сирота. Артрит, связанный с энтезитом. Доступно по адресу http://www.orpha.net/consor/cgi-bin/OC_Exp.php?lng=EN&Expert=85438.

  • Салливан Д.Б., Кэссиди Дж.Т., Петти Р.Э. Патогенетическое значение возраста дебюта ювенильного ревматоидного артрита. Ревматоидный артрит . 1975 май-июнь. 18(3):251-5. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Симард Дж. Ф., Неовиус М., Хагельберг С., Асклинг Дж.Ювенильный идиопатический артрит и риск развития рака: общенациональное когортное исследование. Ревматоидный артрит . 2010 Декабрь 62 (12): 3776-82. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Ostring GT, Singh-Grewal D. Ювенильный идиопатический артрит в новом мире биологических препаратов. J Педиатр Детское здоровье . 2013 Сентябрь 49 (9): E405-12. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Leegaard A, Lomholt JJ, Thastum M, Herlin T. Снижение болевого порога при ювенильном идиопатическом артрите: перекрестное исследование. J Ревматол . 2013 июль 40 (7): 1212-7. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Кэссиди Дж., Кивлин Дж., Линдсли С., Ноктон Дж. Офтальмологическое обследование детей с ювенильным ревматоидным артритом. Педиатрия . 2006 май. 117(5):1843-5. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Ловелл Диджей. Ювенильный идиопатический артрит: особенности клиники. Киппель Дж. Х., Стоун Дж. Х., Кроффорд Л. Дж., Уайт П. Х., ред. Букварь по ревматическим заболеваниям . 13-е изд.Springer Science, Нью-Йорк: 2008.

  • .
  • Gerss J, Roth J, Holzinger D, Ruperto N, Wittkowski H, et al. Фагоцитарно-специфические белки S100 и высокочувствительный С-реактивный белок как биомаркеры для адаптированного к риску лечения для поддержания ремиссии при ювенильном идиопатическом артрите: сравнительное исследование. Энн Реум Дис . 2012 Декабрь 71 (12): 1991-7. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Джонсон К., Гарднер-Медвин Дж. Детский артрит: классификация и радиология. Клин Радиол . 2002 янв. 57(1):47-58. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Макхью К., Гупта Р., Мюррей К. Визуализация при ювенильном хроническом артрите. Визуализация . 1999. 11:91-7:

  • Педерсен Т.К., Кюселер А., Гелинек Дж., Херлин Т. Проспективное исследование магнитно-резонансной и рентгенографической визуализации в связи с симптомами и клиническими данными височно-нижнечелюстного сустава у детей с ювенильным идиопатическим артритом. J Ревматол .2008 г. 35 августа (8): 1668-75. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Гылис-Морин В.М. МРТ воспалительных и инфекционных заболеваний опорно-двигательного аппарата у детей. Magn Reson Imaging Clin N Am . 1998 6 августа (3): 537-59. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Workie DW, Graham TB, Laor T, Rajagopal A, O’Brien KJ, Bommer WA, et al. Количественная МР-характеристика активности заболевания в коленном суставе у детей с ювенильным идиопатическим артритом: продольное пилотное исследование. Педиатр Радиол . 2007 июнь 37 (6): 535-43. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Нистала К., Бабар Дж., Джонсон К., Кэмпбелл-Стокс П., Фостер К., Райдер С. и другие. Клиническая оценка и основные переменные исхода являются плохими предикторами артрита тазобедренного сустава, диагностированного с помощью МРТ при ювенильном идиопатическом артрите. Ревматология (Оксфорд) . 2007 г. 46 апреля (4): 699-702. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Шанмугавел С., Содхи К.С., Сандху М.С., Сидху Р., Сингх С., Катария С. и др.Роль энергетической допплерографии в оценке терапевтического ответа коленного сустава при ювенильном ревматоидном артрите. Ревматол Инт . 2008 г. 28 апреля (6): 573-8. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Тарп С., Амарилио Г., Фоелдвари И. и др. Эффективность и безопасность биологических агентов при системном ювенильном идиопатическом артрите: систематический обзор и метаанализ рандомизированных исследований. Ревматология (Оксфорд) . 2016 Апрель 55 (4): 669-79. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • [Руководство] Ringold S, Angeles-Han ST, Beukelman T, et al.Руководство Американского колледжа ревматологии/фонда артрита 2019 г. по лечению ювенильного идиопатического артрита: терапевтические подходы к несистемному полиартриту, сакроилеиту и энтезиту. Артрит Ревматол . 2019 июнь 71 (6): 846-63. [Ссылка QxMD MEDLINE]. [Полный текст].

  • Brooks M. FDA одобрило тоцилизумаб для лечения полиартикулярного ЮИА. Медицинские новости Medscape. Доступно на http://www.medscape.com/viewarticle/803478. Доступ: 14 мая 2013 г.

  • Klotsche J, Niewerth M, Haas JP, Huppertz HI, Zink A, Horneff G, et al.Долгосрочная безопасность этанерцепта и адалимумаба по сравнению с метотрексатом у пациентов с ювенильным идиопатическим артритом (ЮИА). Энн Реум Дис . 2015 29 апреля. [Ссылка на MEDLINE QxMD].

  • Boggs W. Препараты для лечения ювенильного идиопатического артрита имеют «приемлемую» переносимость. Информация о здоровье Рейтер. Доступно на http://www.medscape.com/viewarticle/844424. 11 мая 2015 г.; Доступ: 11 сентября 2015 г.

  • Horneff G, Seyger MMB, Arikan D, Kalabic J, Anderson JK, Lazar A, et al.Безопасность адалимумаба у педиатрических пациентов с полиартикулярным ювенильным идиопатическим артритом, артритом, связанным с энтезитом, псориазом и болезнью Крона. J Педиатр . 2018 окт. 201:166-175.e3. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Xeljanz (тофацитиниб) [вкладыш]. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: лаборатории Pfizer. 2020 Сентябрь. Доступно в [Полный текст].

  • Де Бенедетти Ф., Бруннер Х.И., Руперто Н., Кенрайт А., Райт С., Кальво И. и др. Рандомизированное исследование тоцилизумаба при системном ювенильном идиопатическом артрите. N Английский J Med . 2012, 20 декабря. 367(25):2385-95. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Эффективность и безопасность тоцилизумаба у пациентов с системным ювенильным идиопатическим артритом (сЮИА): 12-недельные данные исследования 3 фазы TENDER. Резюме представлено 18 июня 2010 г. Доступно по адресу: http://www.roche.com/investors/ir_update/inv-update-2010-10-18.htm.

  • Lowes R. FDA одобрило Иларис для лечения редкого ювенильного артрита. Медицинские новости Medscape .10 мая 2013 г. [Полный текст].

  • Ruperto N, Brunner HI, Quartier P, Constantin T, Wulffraat N, Horneff G, et al. Два рандомизированных исследования канакинумаба при системном ювенильном идиопатическом артрите. N Английский J Med . 2012, 20 декабря. 367(25):2396-406. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Оттен М.Х., Принц Ф.Х., Армбруст В. и др. Факторы, связанные с ответом на лечение этанерцептом при ювенильном идиопатическом артрите. ДЖАМА . 2011 7 декабря.306(21):2340-7. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Janeczko L. Детям с ювенильным идиопатическим артритом могут помочь специальные ортезы стопы. Medscape [сериал онлайн]. Доступно на http://www.medscape.com/viewarticle/823449. Доступ: 14 апреля 2014 г.

  • Константин Т., Фоелдвари И., Антон Дж. и др. Согласованные рекомендации по лечению увеита, связанного с ювенильным идиопатическим артритом: инициатива SHARE. Энн Реум Дис .2018 авг. 77 (8): 1107-17. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Раманан А.В., Дик А.Д., Джонс А.П., Маккей А., Уильямсон П.Р., Компейрот-Лакассань С. и др. Адалимумаб плюс метотрексат при увеите при ювенильном идиопатическом артрите. N Английский J Med . 2017 27 апреля. 376 (17): 1637-46. [Ссылка QxMD MEDLINE].

  • Американский колледж ревматологии, секция детской ревматологии. Заявление о позиции: рекомендации по направлению детей и подростков к детским ревматологам.Доступно на http://www.rheumatology.org/sections/pediatric/ped_referral.pdf. Доступ: 11 ноября 1997 г.

  • Актемра (тоцилизумаб) инструкция по применению [вкладыш]. Южный Сан-Франциско, Калифорния: Genentech, Inc., апрель 2013 г. Доступно по ссылке [Полный текст].

  • Ревматоидный артрит: симптомы и лечение

    Ревматоидный артрит (РА) — это аутоиммунное заболевание, поражающее суставы. Он также классифицируется как воспалительное заболевание, поскольку ревматоидный артрит вызывает отек суставов.Он может возникнуть в любом возрасте, постепенно или быстро. Руки, запястья и ступни являются частыми мишенями, хотя более крупные суставы, такие как колени и бедра, могут поражаться позже, по мере прогрессирования заболевания. РА может вызвать у вас чувство усталости и слабости, а иногда он влияет на другие ткани и органы тела, вызывая проблемы с сердцем, легкими, кожей или глазами.

    Лекарства от ревматоидного артрита не существует, но есть методы лечения, которые могут предотвратить дальнейшее повреждение суставов и облегчить боль от жизни с этим хроническим заболеванием.Вот почему ранняя диагностика и лечение так важны.

    Ревматоидный артрит — это хроническое заболевание, вызывающее воспаление суставов или синовит. Собственная иммунная система организма по причинам, которые до сих пор в значительной степени неизвестны, атакует здоровые ткани, выстилающие суставы. Но не путайте ревматоидный артрит с остеоартритом (ОА), более распространенным типом артрита, возникающим из-за потери костной амортизирующей ткани, что может произойти с возрастом.

    При ревматоидном артрите скованность, которую вы испытываете, обычно усиливается при пробуждении утром или после периода бездействия.Он может упрямо сохраняться в течение часа или дольше. Еще один признак того, что это ревматоидный артрит: по мере прогрессирования заболевания симптомы возникают симметрично. Если болят суставы в правой руке, можно поспорить, что со временем боль в левой руке будет имитировать боль в правой. Симптомы также могут выходить за пределы суставов. РА может подорвать ваш энергетический уровень и подавить ваш аппетит. Заболевание может привести к осложнениям, поражающим другие органы и ткани организма.

    Не все случаи ревматоидного артрита выглядят или ведут себя одинаково.Естественно, ученые хотят знать, что стоит за различиями между людьми, которые они наблюдают в симптомах РА, прогрессировании заболевания и исходах. На данный момент они определили один ключевой отличительный фактор: наличие определенных аутоантител (или антител, атакующих организм) в крови пациентов.

    Вы можете слышать, как врачи говорят об этих двух разных типах ревматоидного артрита:

    Выявление таких различий может однажды привести к более целенаправленному лечению.

    У людей с ревматоидным артритом симптомы могут развиваться медленно; другие испытывают быстрое начало болезни.

    Могут поражаться другие ткани и органы, такие как сердце, легкие, кровь, нервы, глаза и кожа. Сухость глаз и рта, например, может быть вызвана синдромом Шегрена, аутоиммунным заболеванием, которое может быть осложнением РА. Узелки или шишки могут появляться под кожей или в других тканях или органах, таких как легкие. Если его не лечить или лечить неадекватно, РА может привести к инвалидности и даже вызвать деформации, в основном затрагивающие руки и ноги.

    Когда у вас ревматоидный артрит, ваша иммунная система включается сама, атакуя здоровые клетки, вызывая сильное воспаление, которое вредит суставам.Эта ошибочная воспалительная реакция нацелена на синовиальную ткань, выстилку суставов. Чего ученые не знают, так это почему это происходит. Но есть генетические факторы, факторы окружающей среды и образ жизни, которые могут повысить риск:

    Один потенциально защитный фактор: лактация. Имеются данные о том, что женщины, кормящие грудью, менее склонны к развитию ревматоидного артрита.

    Люди с РА также часто испытывают обострения симптомов и другие периоды, когда симптомы стихают или наступают ремиссии. Некоторые рецидивы непредсказуемы, в то время как другие вызываются триггерами в вашем окружении, такими как:

    Ни один тест не может подтвердить диагноз ревматоидного артрита.Поиски ответов обычно начинаются с физического осмотра и изучения истории болезни. Анализы крови ищут воспаление и антитела. Визуализирующие тесты, такие как рентген, могут не обнаруживать ранние изменения, но могут служить отправной точкой для оценки прогрессирования заболевания.

    Если у вас диагностирован ревматоидный артрит, вполне вероятно, что в состав вашей медицинской бригады будет входить ревматолог, специализирующийся на лечении людей с артритом. Как и при многих хронических заболеваниях, чем раньше РА будет диагностирован и начато лечение, тем лучше.Лечение может замедлить или остановить повреждение РА, что предотвращает дальнейшее повреждение суставов.

    Хотя ревматоидный артрит является прогрессирующим заболеванием, с ним часто можно справиться с помощью лекарств и стратегий самопомощи. Когда лекарства не помогают, возможно хирургическое вмешательство для восстановления или замены поврежденных суставов.

    Обычно назначаемые лекарства от ревматоидного артрита:

    Лекарства могут препятствовать ухудшению течения ревматоидного артрита, но в первую очередь не существует доказанных вмешательств для предотвращения этого потенциально изнурительного заболевания.StopRA, первое исследование по профилактике РА в США, предназначено для изучения того, может ли препарат гидроксихлорохин (уже используемый для лечения РА) предотвратить РА у людей с высоким уровнем анти-ЦЦП в крови, но без воспаления суставов (синовит). ) или отсутствие диагноза РА.

    Пока наука не даст больше ответов, лучшее, что могут сделать люди, — это управлять потенциальными факторами риска РА.

    Если у вас боли в суставах или другие симптомы ревматоидного артрита, не откладывайте визит к врачу. Если это РА, чем раньше вы начнете лечение, тем лучше.

    , чтобы получить наши лучшие истории, доставленные в свой почтовый ящик, подписаться на Gooding Living Newsletter

    Pannus и ревматоидный артрит: историческая и патофизиологическая эволюция

    Введение

    С момента начального клинического описания ревматоидного артрита (РА), паннус сыграл ключевую роль в развитии заболевания, и его понимание улучшилось вместе с развитием методов гистологии, молекулярной биологии и визуализации.

    В клинике паннус считают поздним, неактивным и необратимым проявлением болезни, хотя термин чисто гистологический. Путаница становится все более очевидной, когда речь идет о клиническом наблюдении за РА и использовании таких терминов, как паннус, синовит или хронический синовит, с размытым представлением об активности заболевания.

    Для этого обзора был проведен поиск литературы в Pubmed и Embase с использованием терминов паннус, ревматоидный артрит, ультрасонография, магнитный резонанс с 1900 по 2015 год.Был проведен поиск неиндексированных текстов и книг по этой теме, чтобы составить повествовательное и историческое описание паннуса, его развития и патологической роли при РА.

    Первоначальное клиническое и гистологическое описание паннуса при ревматоидном артрите

    Хотя аналогичные термины для РА использовались до 1859 г., именно Гаррод (рис. 1) в главе XV своей книги «Природа и лечение подагры и ревматической подагры» 1,2 точно описал болезнь, которую мы знаем сегодня, дифференцируя ее от подагры и ревматизма.Он предложил подробные иллюстрации (рис. 2) типичных деформаций и подчеркнул серьезную природу заболевания по сравнению с другими состояниями из-за сложности контроля над заболеванием и его инвалидизирующей клинической эволюции (рис. 3).

    Несмотря на очень подробное клиническое описание РА, Гаррод не упомянул поражение суставов с гистопатологической точки зрения. Десятилетия спустя Уильям Орд, врач госпиталя Св. Томаса в Лондоне, в своей рукописи, опубликованной в British Medical Journal в 1880 г., попытался прояснить некоторые сомнения относительно термина РА, который, как он указывал, часто использовался в нетрадиционной медицине. особый подход к классификации различных заболеваний.Орд предположил, что термин РА следует использовать только для типа воспалительного поражения суставов с выпотом, отличного от подагры, ревматизма (ревматизма) или золотухи, которые характеризуются атрофией костей и хрящей в дополнение к синовиальной гипертрофии. Это утверждение указывало на связь с патофизиогенезом ревматоидного артрита. патологоанатомические описания ревматических заболеваний и дифференцировали 2 группы пациентов: одну с клиническими характеристиками, сходными с РА, и другую с характеристиками остеоартрита.6 Несмотря на то, что обе статьи Николса и Ричардсона относятся к случаям незолотушного деформирующего артрита, тщательное представление клинических проявлений, сопровождаемое фотографиями и рентгенологическими снимками, четко изображает случаи РА. Эти авторы также собрали ряд гистологических образцов из 75 клинических случаев, придя к важному выводу: есть 2 гистологических картины поражения суставов, одна из которых представляет собой разрушение суставного хряща, а другая — утолщение синовиальной оболочки.Последнее тесно связано с инвазией костной ткани и суставного хряща, вызывая деструкцию и иногда дезорганизованное костное новообразование. Эта же публикация Nichols и Richardson включает описание пролиферативного артрита с образованием сильно васкуляризированной грануляционной ткани с клеточным компонентом мезенхимального происхождения, преимущественно синовиальной оболочки и так называемой паннусоподобной ткани. Термин «суставной паннус» используется впервые.5 Следует подчеркнуть, что в то время термин «паннус» уже использовался в офтальмологии для описания некоторых типов поражений роговицы и был определен Американской академией офтальмологии как фиброзный. и рост сосудистой ткани между эпителием и боуменовой мембраной, часто присутствующий в случаях хронического отека роговицы после воспаления роговицы7 (рис.7). В обоих случаях, синовиальном паннусе и роговичном паннусе, описанные поражения похожи на паннус, латинское слово, означающее «ткань».

    Некоторые изображения и описания в исследовании Николса и Ричардсона в 19095 году представлены на рис. 4–6.

    В 1959 г. Кулька опубликовал обзор патогенеза РА9, используя в качестве ссылки работу Николса и Ричардсона5, в которой гистологические поражения при РА классифицировались на 3 типа: первый тип классифицировали как воспалительные изменения синовиальной оболочки, второй — дегенерация и некроз соединительной ткани, а третий — сосудистая воспалительная инфильтрация артериол и венул.Первый тип поражений соответствует паннусу, описанному в 1909 году Николсом и Ричардсоном, состоящим из синовиального утолщения, вызывающего резорбцию хряща. Кулька с помощью световой микроскопии установил, что, с одной стороны, деструктивное поражение хряща характеризуется разрастанием хронически воспаленной синовиальной ткани — паннусом, а с другой — грануляционной тканью, пролиферирующей из субхондральных костномозговых пространств и распространяющейся через субхондральная пластинка, прикрепляясь к паннусу и окружая его зажимным движением, может прогрессировать, чтобы изолировать фрагменты краевого хряща (рис.7).9

    Кулька в своей статье определил гистологические критерии для диагностики РА при наличии хотя бы 3 из 5 отличительных признаков при отсутствии какого-либо другого вероятного диагноза: 2.

    Пролиферация поверхностных синовиальных клеток, обычно палисадная

  • 3.

    Выраженная инфильтрация воспалительными клетками (лимфоцитами или плазматическими клетками) с тенденцией к развитию лимфоидных узелков

  • 4.

    Компактное отложение фибрина

  • Хотя акцент делался на том факте, что ни один из них не был специфичным, сочетание 3 или более характеристик при отсутствии других патологий имело значительную диагностическую ценность для РА (рис. 8).

    Электронная микроскопия и модель опухоли паннуса

    В 1975 году Кобаячи и Зифф10 провели исследования паннуса и его прикрепления к хрящу с помощью электронной микроскопии, чтобы внести свой вклад в понимание повреждения суставов. Хотя еще в 1960 г. Зифф уже описал изменения синовиальной оболочки, оба автора описали, что внутри паннуса могут развиваться лизосомальные протеазы, которые разрушают мукопротеины в хряще и могут секретироваться в определенные места, такие как суставные края, где начальный паннус происходит производство; другими словами, на границе синовиальной оболочки и суставного хряща.12

    Эти исследователи проанализировали образцы синовиально-хрящевой поверхности у 8 пациентов с диагнозом РА и выявили 3 типа поражений: первый с мононуклеарно-клеточной инфильтрацией сосудов, прорастающих в хрящ, иногда образующих клеточные гнезда или агрегаты внутри хрящевого матрикса (помимо плазматических клеток, лимфоцитов и гранулоцитов). Более того, внутри этих гнезд также был обнаружен растворенный циркулирующий коллаген, что привело к теории секреции протеолитических ферментов (рис.9). Второй тип поражений соответствует прямой инвазии в хрящ моноцитарных клеток и малодифференцированных фибробластов, которые могут проявляться как фагоцитарные или фибробластические, с аморфным цитоплазматическим зернистым содержимым с клеточными пролонгациями, которые разрушают хрящевой коллагеновый матрикс и могут быть видны внутри клеточного расширения (рис. 10). Третий тип поражения представляет собой толстый слой фиброзной и васкуляризированной ткани, покрывающий хрящ и препятствующий нормальной васкуляризации суставного хряща.

    В течение следующих 2 десятилетий ведущая роль паннуса в патофизиологии поражения суставов при РА не ограничивалась только описанием деструкции хряща. Эдвард Харрис в 1990 г.13 опубликовал один из наиболее полных обзоров по патофизиологии РА, классифицируя его на 5 типов в соответствии с иммунологическими характеристиками поражения суставов. Он описал, что на начальных стадиях (стадия 2) играли роль неутолщенная синовиальная оболочка и опосредованная цитокинами неоваскуляризация макрофагов14 с накоплением периваскулярных лимфоцитов.15 Как ранее продемонстрировал Kobayashi10 с помощью электронной микроскопии, лимфоциты – в основном T CD4+16 с дефицитными регуляторами T17 – активируют локальные В-лимфоциты, созревающие в антитело-продуцирующие плазматические клетки в синовиальной ткани,18 подвергая риску эту ткань как часть начала и прогрессирования болезни. Харрис также утверждал, что на более поздних стадиях заболевания (стадия 4) наблюдается обильная пролиферация синовиальной оболочки, которая до 100 раз превышает ее нормальную массу, что интерпретируется как поведение, подобное поведению опухоли с повышенной клеточной активностью синовиоцитов. что было подтверждено в обогащенной культуральной среде, где клетки росли изолированно и автономно,19 что привело к рассмотрению впервые модели онкогенов, как в случае рака.

    Компоненты клеток паннуса

    Хотя несколько исследователей продолжали изучать утолщенную ткань или компонент паннуса, не было достигнуто согласия относительно его патогенеза. В 1983 г. Burmester et al.20 изучали нелимфоцитарные клетки паннуса с помощью моноклональных антител, направленных против антигенов макрофагов и фибробластов. Они идентифицировали 3 типа клеток синовиальной линии; первые были в основном (40% от общего числа) моноцитарными клетками или макрофагами с фагоцитарной способностью, с Fc-рецепторами и экспрессией HLA DR или типа II.Второй тип клеток был похож на моноциты, но не фагоцитировал, с экспрессией HLA-DR и отсутствием других моноцитарных антигенов. Последняя обнаруженная клеточная линия была положительной по маркерам фибробластов, но без экспрессии HLA-DR или других моноцитарных антигенов (от 20% до 40% от общего числа), что было подтверждено в 1987 г. с помощью клонированных клеток и клеточных культур.21 Значение этих синовиальных клеток была среди прочих факторов активация протоонкогена c-jun в ответ на стимул IL-a,22 который подобен опухолевым клеткам, повышающим экспрессию коллагеназы со способностью разрушать вместе с стромелизин и другие металлопротеиназы, хрящевой и костный матрикс,23,24 открытие, ранее приписываемое Зиффу еще в 1960 году.11

    Zvaifler и Firestein25 в 1994 г. считали, что происхождение паннуса неясно и что доказательства были разделены на хронически воспаленную синовиальную ткань и специализированную, сильно васкуляризированную соединительную ткань, которая начинается на границе синовиальной кости и исторически была определена как место начала деструктивного процесса.5,10,26,28 В этом обзоре были рассмотрены две версии происхождения этих синовиоцитов, сходных с фибробластами и получивших название панноцитов.20 Первая гипотеза заключалась в том, что незрелые мезенхимальные клетки первыми вторглись в сосуды, проникающие в хрящ, и могли быть заменены или эволюционировать в фибробласты, 27 в процессе, опосредованном неизвестными воспалительными факторами (фактор X), независимыми от иммунного T -факторы клеточного происхождения, что также было показано на животных моделях.29,30 Вторая менее подтвержденная гипотеза, основанная на исследованиях, проведенных в начале 90-х годов,31-33 зависела от цитокинов лимфоцитов и описывала сниженную экспрессию генома лимфоцитов. и лимфоцитарной продукции в тканях и в синовиальной жидкости (рис.11).

    Обзор Zvaifler и Firestein25 пытается понять не только происхождение, но и сохранение паннуса, основываясь на двух возможностях: одна, как упоминалось еще в 1989 году, рассматривает модель опухоли, в которой синовиальные клетки трансформируются сигналом запуская пролиферацию и индуцируя экспрессию онкогенов и выработку ферментов, разрушающих матрикс или белки адгезии.34,35 Эти сигналы могут исходить от растворимых молекул, таких как цитокины, или от неустановленных этиологических агентов.С этой точки зрения такие ткани, как хрящ или кость, не являются частью их развития, но поражаются паннусом. Вторая возможность основана на идее о том, что соединения, генерируемые хондроцитами или иммунными комплексами, погруженными в хрящ, ответственны за активацию синовиоцитов для проникновения в ткани и выхода из их естественной среды.

    Однако процесс, при котором фибробластоподобные синовиоциты, лишенные Fc-рецепторов, подвергаются воздействию этих иммунных комплексов36, не установлен, но вполне вероятно, что моноцитарно-макрофагальные клетки являются посредниками.Вероятным объяснением этого события является связывание белков комплемента и иммунных комплексов с витронектином и его рецепторами, что влияет на дифференцировку, миграцию и пролиферацию фибробластов и впоследствии усиливается при контакте этих клеток с коллагеном, фибронектином и др. металлопротеиназ37,38 посредством экспрессии рецепторов, таких как VCAM-1, которая до этого была единственной известной молекулой адгезии, сверхэкспрессируемой в фибробластоподобных синовиоцитах.39

    Согласно этому второму сценарию, хрящ будет не только паннусом пораженная ткань, но индуктор и увековечивающий эту реакцию.Несмотря на вышесказанное, по-прежнему ясно, что сохранение паннуса зависит от цитокинов, которые стимулируют рост клеток, и от продукции ферментов, синтезируемых синовиоцитами, происходящими из моноцитов, и фибробластоподобными синовиоцитами. Было показано in vitro, что ферменты синтезировались41 через регуляцию и посредничество Т-лимфоцитов, моноцитов и их побочных продуктов, составляющих большую часть клеток паннуса.42

    Работа Бурместера в 1983 г. изучения клеточного компонента паннуса.Группа Сюэ в 1997 г. изучала образцы артропластики, содержащие паннус, у пациентов с РА и наблюдала клетки ПСХ, фенотипически изученные с помощью микроскопии и иммуногистохимии, со специфическим белком и геномной экспрессией.43 Эти клетки оказались положительными в отношении виментиновых филаментов, иммунофлуоресцентных маркеров (рис. 12) и были морфологически сходны с фибробластами под микроскопом. Однако маркер сафранина О, который реагирует с протеогликанами (рис. 13), а также экспрессия мРНК коллагена типа II, которая используется для идентификации хондроцитоподобных клеток, также были положительными; отсюда вывод, что эти клетки представляют собой комбинацию фибробластов и хондроцитов.

    Исследование экспрессии генома также показало высокую активность протоонкогенов для c-myc, c-jun и c-fos, что обеспечивает высокую продукцию ферментов, таких как катепсин B и L и некоторых коллагеназ.

    В последующие годы были получены дополнительные данные о характеристиках ткани на ранних стадиях заболевания суставов и повышенной экспрессии мутаций гена р5344, которые чаще наблюдались на поздних стадиях.45 В 2003 г. Smeets et al. наблюдали различия в клеточных характеристиках, экспрессии цитокинов, факторах ангиогенеза и металлопротеиназах паннуса, полученных из образцов пациентов с поздним заболеванием, которым выполнялась замена сустава без признаков клинической активности артрита, по сравнению с пациентами, перенесшими артроскопию и считающимися на ранних стадиях заболевания, поскольку у них еще сохранялась клиническая активность артрита.46 Различия между обеими группами заключались в большем количестве макрофагов и Т-лимфоцитов, полученных из образцов артроскопии или ранних стадиях заболевания, а также в более высокой экспрессии TNF-a, IL-6, металлопротеиназ (MMP-1, MMP-3, MMP -13) и фактора ангиогенеза (VEGF).

    Паннус часто считают фиброзной тканью без значительной биологической активности и остатком повреждения сустава, которое кажется необратимым. Однако паннус ведет себя как среда, продуцирующая большое количество протеолитических ферментов с центральной патологической ролью, таких как ММП 1, 3, 13 и 14.47 MMP 3 или стромелин (упомянутый выше)23, 24, 48, в частности, интенсивно продуцируется, как показано в 2005 г. 49 посредством обнаружения мРНК в соединении синовиальной оболочки и хряща, и зависит от IL-1b для стимуляции синтеза. ММР 3 отличается от ММР 1 или коллагеназы типа 1 тем, что она менее распространена и стимулируется TNF-α.

    Ядерный фактор паннуса и каппа В

    Ядерный фактор транскрипции каппа В (NF-kB) является одним из наиболее важных регуляторов геномной транскрипции цитокинов, хемокинов и молекул адгезии; он играет роль в деградации хрящей и суставных костей,50 увеличивается как в синовиальной ткани как у пациентов, так и на животных моделях с РА,51–53, главным образом, в паннус-хрящевом соединении,53 где имеется большее количество клеток, продуцирующих фактор, по сравнению с другими синовиальными участками за пределами этого соединения.Значимость фактора NFkB с точки зрения повреждения суставов отражается не только повышенным количеством цитокинов, но и остеокластогенезом — ключевым процессом эрозии костей,54,55 который зависит от миелоидной линии и комплекса RANK-RANKL, 56–58, что обеспечивает активацию, миграцию и выживание остеокластов. 59, 60 RANKL происходит от Т-лимфоцитов, фибробластоподобных синовиоцитов и клеток, находящихся за пределами поверхности паннусной кости. 50, 61–63 Pettit et al., in 2006,64 изучали характер экспрессии RANKL, NF-kB и остеопротегерин (естественный ингибитор RANKL, который блокирует его связь с рецептором и, следовательно, предотвращает остеогенез) в образцах паннуса у пациентов с РА, в частности, на границе паннус-кость, где он никогда не было изучено.В результате и RANKL, и остеопротегерин экспрессируются в микроокружении, где паннус соприкасается с костью или хрящом и имеется эрозия или повреждение ткани, всегда в пропорциях, способствующих созреванию остеокластов и их активации. Этот молекулярный дисбаланс был подтвержден в 2008 году.65

    Диагностические изображения и паннус

    В 1978 году Cooperberg впервые показал синовит с помощью ультразвука, наблюдая утолщение синовиальной оболочки коленного сустава на изображении в оттенках серого.66 Дальнейшие подробности были обнаружены в работе De Flaviis в 1988 г., где он реализовал ультразвуковой протокол на руках у пациентов с РА. 67 Прошло 6 лет, прежде чем Ньюман применил метод Доплера на сухожилиях и сумках, 68 и 2 года спустя он применил его. для утолщения синовиальной оболочки коленей у пациентов с РА.69 Натиас Хау в 1999 г. с помощью ультразвука высокого разрешения впервые применил допплеровский режим на паннусе рук пациентов с РА, показав гиперваскуляризацию70 коленных суставов, тем самым подтвердив усиление васкуляризации, уже описанное в исследованиях, проведенных столетием ранее (рис.14).5,12,14,15

    Показав изменения в синовиальной ткани с помощью ультразвука, следующим шагом было установить, является ли этот паннус, как видно клинически, также представляет собой инволюцию. Первым, кто сделал этот тип ультразвукового исследования, был Ньюман в 1996 году, когда он использовал допплерографию при RA69, заметив изменения в степени васкуляризации после внутрисуставной стероидной терапии. Такие же результаты были получены Стоуном в 2001 году.71 Он сравнил изображения пястно-фаланговых суставов до и после внутривенного введения метилпреднизолона или перорального введения преднизолона.Используя ингибиторы TNF-α, Hau et al. опубликовал статью в 2002 г., показывающую изменения в васкуляризации паннуса72 у пациентов, получавших этанерцепт, а также в последующих исследованиях. магнитный резонанс, начавшийся в 1988 году с работы Гилкенсона, показал, что это лучший метод для обнаружения эрозий рук у пациентов с RA79; Kusunoglu в 1990 году показал, что полезно дифференцировать синовиальное утолщение от суставного выпота.80 Визуализация паннуса с использованием этого метода началась в 1994 г., когда Ostergaard впервые оценил синовиальный рост и его связь с активностью заболевания,81 что было подтверждено более обширной работой Sugimoto в 1998 г.,82 и, наконец, в 2003 г. группа OMERACT определила синовит при ядерно-магнитном резонансе как увеличение толщины синовиальной оболочки после инъекции контраста; это, безусловно, свидетельствует о паннусе. закрепить аутоиммунный процесс.Это противоречит идее о том, что паннус представляет собой едва активную грануляционную ткань, ограниченную остаточной рубцовой тканью. Эти характеристики мешают процессам развития, прогрессирования и разрушения суставной кости и хряща, которые были обнаружены более 100 лет назад и подтверждены методами микроскопии и молекулярной биологии. Поэтому представление о том, что паннус является окончательным или необратимым состоянием, неверно, поскольку он не является активной частью болезни, а, наоборот, может быть обращен вспять в ответ на лечение.Следует избегать неправильного использования термина, чтобы сделать клиническую оценку заболевания менее запутанной. Эти изменения исторически приписывались синовиту, который представляет собой клинически оцененное воспаление синовиальной ткани. Термин «синовит» нельзя отличить от паннуса, поскольку он относится к гистологическим находкам и, следовательно, паннус не учитывается при первоначальной клинической оценке или последующем наблюдении пациентов с РА различными научными обществами.

    Дальнейшие исследования паннуса как неотъемлемого компонента патогенеза РА будут способствовать лучшему пониманию заболевания с самого начала и откроют новые пути для его клинической или визуальной оценки в дополнение к определению более целенаправленных методов лечения, подавляющих ревматоидный артрит. разрушение суставов.

    Конфликт интересов

    У авторов нет конфликта интересов, о котором следует сообщать.

    Ученые определили обратимый молекулярный дефект, лежащий в основе ревматоидного артрита

    Фото Норберта фон дер Гробена: Исследование, проведенное Корнелией Вейанд, показало, что выключение неисправного молекулярного механизма у мышей может уменьшить ущерб, причиняемый ревматоидным артритом.

    Центр новостей Стэнфордской медицины — 4 февраля 2019 г. — Брюс Голдман

    Исследователям медицинского факультета Стэнфордского университета удалось противодействовать воспалению и повреждению тканей, вызванным ревматоидным артритом, у мышей, пересаженных человеческой суставной тканью и иммунной системой человека.

    Исследователи добились этого, отключив неисправный молекулярный механизм, который они выявили у людей с болезнью.

    Кроме того, они обнаружили, что новое лекарство, которое еще не поступило в продажу, помогло защитить как человеческие клетки в чашке, так и гуманизированных мышей от ревматоидного артрита. Клинические испытания препарата или близкородственного соединения могут начаться в ближайшем будущем.

    Результаты были опубликованы в Интернете 4 февраля в журнале Nature Immunology .Корнелия Вейанд, доктор медицинских наук, профессор и заведующий отделением иммунологии и ревматологии, является старшим автором. Ведущий автор — научный сотрудник с докторской степенью Женке Вэнь, доктор медицинских наук.

    Ревматоидный артрит является одним из наиболее распространенных аутоиммунных заболеваний, которым страдает около 1 процента населения. Он включает в себя разрушение синовиальной оболочки, мягких тканей, которые смазывают суставы, предотвращая соскальзывание костей друг с другом. В то время как остеоартрит связан с возрастным износом, ревматоидный артрит возникает в результате хронической атаки на синовиальную оболочку клетками иммунной системы организма.Воспалительный характер ревматоидного артрита также вызывает системные проблемы. Например, он удваивает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

    Существующие лекарства от ревматоидного артрита облегчают симптомы, но на самом деле не устраняют болезнь, исправляя поведение вызывающих ее иммунных клеток, сказал Вейанд. Почему эти клетки идут в атаку, с самого начала было загадкой.

    Но у команды Вейанда есть зацепки. «Мы узнали, что ревматоидный артрит, по сути, является проблемой неправильного клеточного метаболизма и, в частности, неправильного отвлечения ресурсов одного типа иммунных клеток от производства энергии к производству армии воспалительных потомков», — сказала она. .Эта клеточная армия выходит из лимфатических узлов, направляется к синовиальным тканям, поселяется там и вызывает воспалительное повреждение, которое является отличительной чертой ревматоидного артрита.

    «Мы знаем, как эти иммунные клетки подпитывают свое плохое поведение, — сказал Вейанд. «И теперь мы показали, что можем изменить это поведение и заставить эти клетки вести себя так, как они должны».

    Блуждающие хелперные Т-клетки

    Странствующие клетки являются Т-хелперами. После проникновения в синовиальную ткань они посылают сигналы, которые вызывают другие сверхагрессивные иммунные клетки и вызывают воспаление и разрушение обычных синовиальных клеток.

    В предыдущей работе группа Вейанда заметила существенные различия между хелперными Т-клетками пациентов с ревматоидным артритом и здоровых людей. У первых, например, низкие запасы молекулы под названием АТФ, которая служит внутренней энергетической валютой клетки и принимается всеми бесчисленными метаболическими предприятиями клетки. Однако вместо того, чтобы направить свой основной источник энергии, глюкозу, на производство АТФ, эти клетки направляют свои запасы глюкозы на создание различных материалов — белков, нуклеиновых кислот, мембран и т. п. — используемых для создания новых Т-клеток, которые будут способствовать дальнейшему повреждению.

    Этого не должно быть. Как и все клетки, Т-клетки содержат AMPK, регуляторную молекулу, которая определяет соотношение АТФ и двух основных продуктов его распада. Если эти продукты распада обнаруживают, что количество АТФ слишком мало, AMPK подавляет программу Т-клеток по построению клеток и вместо этого отправляет глюкозу в АТФ-генерирующий аппарат клетки.

    «Когда в вашем доме холодно, вам нужно бросить дрова в камин, а не использовать их для строительства нового дома на заднем дворе», — сказал Вейанд.

    Новое исследование дает ответ на вопрос, почему AMPK не может выполнять свою функцию контроля энергии в неисправных хелперных Т-клетках пациентов с ревматоидным артритом.

    Чтобы перенаправить трафик глюкозы с биосинтеза на производство внутренней энергии, сначала необходимо активировать AMPK. Это происходит, когда небольшая химическая группа прикрепляется к AMPK, запуская его, как зажигание автомобиля. Это, в свою очередь, может происходить только на внешней поверхности пузырьков, называемых лизосомами.

    Лизосомы имеют репутацию мусоросборников клеток, потому что они полны клеточного мусора, находящегося в процессе переработки.Но они больше, чем это. Поверхность их мембран усеяна всевозможными рецепторами, каналами, ферментами и другими белками. Только когда AMPK располагается на поверхности лизосом и садится в большой белковый суперкомплекс, он активируется и готов отключить аппарат создания биосинтетических материалов АТФ-дефицитной Т-хелперной клетки и перенаправить глюкозу обратно на производство АТФ.

    Команда Вейанда получила образцы крови от 155 пациентов с ревматоидным артритом, эквивалентного числа здоровых людей и меньшего числа пациентов с другими аутоиммунными заболеваниями.Они извлекли из этих образцов хелперные Т-клетки и, проанализировав их, обнаружили несколько поразительных различий.

    Т-клетки пациентов с ревматоидным артритом имели такое же количество AMPK, как и клетки здоровых людей или пациентов с другими аутоиммунными заболеваниями. Но их молекулы AMPK не активировались. Они также вряд ли могли появиться на лизосомальных поверхностях. Молекулы AMPK в этих клетках также гораздо реже содержат молекулы вещества, называемого миристиновой кислотой, прикрепленные к их задним концам.

    Вспомогательные Т-клетки при ревматоидном артрите также имели значительно сниженный уровень фермента NMT1, чья работа заключается в прикреплении «хвостов» миристиновой кислоты к задним концам белков. Эти хвосты, как обнаружили Weyand и ее коллеги, действуют как якоря, прикрепляющие AMPK к поверхности лизосом. Лабораторные методы, которые повышали уровни NMT1 в Т-хелперах ревматоидного артрита, вызывали снижение секреции клетками воспалительных химических веществ. При введении мышам с синовиальной тканью человека немодифицированные хелперные Т-клетки от пациентов с ревматоидным артритом вызывали серьезное повреждение синовиальной ткани человека.Но те, у кого лабораторно повышенный уровень NMT1, вызывали гораздо меньше воспалений или повреждений тканей.

    Исследовательское соединение, A769662, которое вызывает активацию AMPK, даже когда он просто плавает в цитоплазме клетки, а не закреплен на лизосомах, обращает воспалительный выброс Т-клеток-помощников при ревматоидном артрите и их склонность к инфильтрации и повреждению синовиальной ткани человека в мыши, как показало исследование.

    Weyand сказала, что она рассчитывает проверить эффективность смеси или производной среди пациентов с ревматоидным артритом в клинической пробе, надеюсь, в ближайшем будущем.

    Вейанд является членом Stanford Bio-X, Стэнфордского института иммунитета, трансплантации и инфекций и Стэнфордского института сердечно-сосудистых заболеваний.

    Другими соавторами исследования, связанными со Стэнфордом, являются Стэнфорд Шор, доктор медицинских наук, профессор иммунологии и ревматологии; Найл Рош, доктор медицинских наук, специалист по ревматологии в Stanford Health Care-Valley Care; ученые с докторской степенью Ке Джин, доктор философии, Йи Шен, доктор философии, Иньинь Ли, доктор философии, и Боуэн Ву, доктор философии; научный сотрудник Чжэнь Ян, доктор философии; Лу Тянь, доктор медицинских наук, доцент кафедры биомедицинских данных; и Йорг Горонзи, доктор медицинских наук, профессор иммунологии и ревматологии.

    Работа финансировалась Национальным институтом здравоохранения (гранты AR042547, AI108906, HL117913, HL129941, AI108891, AG045779, AI057266 и BX001669).

    Медицинский факультет Стэнфорда также поддержал работу.

    Первоначально опубликовано в Стэнфордском центре новостей медицины

    Разработка и валидация модели глубокого обучения для оценки рентгенографической деструкции суставов пальцев при ревматоидном артрите | Достижения ревматологии на практике

    Аннотация

    Цель

    Целью данного исследования была разработка модели глубокого обучения для оценки разрушения суставов пальцев кисти при рентгенологическом исследовании при РА.

    Методы

    Модель состоит из двух этапов: этапа совместного обнаружения и этапа совместной оценки. Среди 216 рентгенограмм 108 пациентов с РА 186 рентгенограмм были отнесены к обучающему/проверочному набору данных и 30 — к тестовому набору данных. В наборе данных для обучения/проверки изображения PIP-суставов, IP-сустава большого пальца или пястно-фалангового сустава были вручную вырезаны и оценены клиницистами на сужение суставной щели (JSN) и эрозию кости, а затем эти изображения были дополнены. В результате 11 160 изображений были использованы для обучения и проверки глубокой сверточной нейронной сети для совместной оценки.Три тысячи семьсот двадцать выбранных изображений были использованы для обучения машинного обучения совместному обнаружению. Эти этапы были объединены в модель оценки рентгенологической деструкции суставов пальцев. Производительность модели была проверена с использованием тестового набора данных, который не был включен в процесс обучения/валидации, путем сравнения оценок, присвоенных моделью и клиницистами.

    Результаты

    Модель обнаружила межфаланговые суставы, межфаланговый сустав большого пальца и пястно-фаланговый сустав с чувствительностью 95.3% и присвоены баллы за JSN и эрозию. Точность (процент точного совпадения) достигала 49,3–65,4 % для JSN и 70,6–74,1 % для эрозии. Коэффициент корреляции между оценками модели и клиницистов на изображение составил 0,72–0,88 для JSN и 0,54–0,75 для эрозии.

    Заключение

    Обработка изображений с помощью обученной модели сверточной нейронной сети перспективна для оценки рентгенограмм при РА.

    Ключевые сообщения

    • Глубокое обучение на основе сверточных нейронных сетей может применяться для разработки модели для оценки рентгенограмм рук.

    • Модель оценивает сужение суставной щели и костную эрозию пальцев при РА.

    • Эта технология искусственного интеллекта позволит в будущем проводить более обширную и подробную оценку суставов.

    Введение

    Искусственный интеллект (ИИ) эффективно используется в самых разных областях, включая автономные транспортные средства, перевод, распознавание речи, обработку изображений, обработку естественного языка, искусство и медицину [1].В медицине обработка гистопатологических изображений или рентгенограмм, анализ геномных данных, скрининг молекулярных мишеней и анализ больших клинических данных считаются подходящими задачами для глубокого обучения, в котором несколько слоев нейроноподобных узлов имитируют то, как человеческий мозг анализирует информацию [2]. ]. ИИ, обученный с помощью глубокого обучения, такого как сверточная нейронная сеть (CNN), которая обеспечивает устойчивость к вариациям изображений, может обеспечить выдающуюся производительность при классификации различных изображений по важным категориям [3].Примеры включают классификацию диабетической ретинопатии [4], классификацию рака кожи [5, 6], прогнозирование мутаций рака легких [7] и классификацию интерстициального заболевания легких [8].

    За последние несколько десятилетий лечение РА значительно улучшилось. Благодаря использованию многочисленных эффективных препаратов более половины пациентов достигли низкой активности заболевания или клинической ремиссии, что включает уменьшение болей в суставах, меньший отек суставов, более низкие маркеры воспаления в сыворотке и улучшение общего состояния здоровья на основе самооценки пациентов.Активность заболевания и другие факторы, такие как прогрессирование структурного повреждения сустава, считаются определяющими при принятии решения о лечении [9]. Для оценки структурных повреждений суставов золотым стандартом является рентгенография.

    Рентгенологическая классификация РА или системного артрита впервые была предложена Steinbrocker et al . [10]. Kellgren & Bier [11], Sharp и соавт. предложили несколько методов оценки рентгенологических повреждений суставов при РА. [12, 13], Ларсен и др. .[14] или Генанта [15]. Позже был разработан метод Sharp/van der Heijde для оценки рентгенограмм кистей и стоп [16]. Этот метод широко используется, особенно в клинических исследованиях. Однако в клинических условиях этот метод обычно не используется, поскольку он требует высокого уровня навыков, а различия между исследователями значительны.

    В настоящем исследовании мы пытаемся разработать модель для оценки рентгенологической деструкции суставов пальцев при РА. Наша модель состоит из двух шагов, как показано на рис.1А. Первым шагом является обнаружение суставов с помощью машинного обучения (каскадный классификатор с использованием функций, подобных Хаару). Второй шаг — это оценка разрушения суставов с помощью глубокого обучения (CNN), которое включает сверточные слои, объединяющие слои и полносвязные слои. CNN обрабатывает входное изображение как двумерные матричные данные и выдает выходные данные в виде числовых значений или вероятности категорий. CNN в настоящее время считается наиболее эффективным алгоритмом обработки изображений. Мы изучаем эффективность нашей модели, сравнивая баллы, присвоенные моделью, и баллы, присвоенные ревматологами, с использованием рентгенограмм, которые не были включены в процесс обучения/валидации CNN.

    Рис. 1

    Процесс машинного обучения

    ( A ) Первым этапом машинного обучения является обнаружение суставов пальцев, а вторым этапом является оценка разрушения сустава. Эти этапы объединены в модель оценки рентгенологического разрушения суставов пальцев. ( B ) На первом этапе для машинного обучения использовалось 3720 изображений (*). На втором этапе использовались 8760 изображений, полученных из 146 рентгенограмм, для обучения (обучающий набор данных) сверточной нейронной сети (CNN) и 2400 изображений, полученных из 40 рентгенограмм, для проверки в процессе обучения (проверочный набор данных).Тридцать рентгенограмм были использованы для проверки работоспособности модели (тестовый набор данных). ( C ) Сеть CNN состоит из двух слоев свертки, двух слоев объединения и трех полносвязных слоев.

    Рис. 1

    Процесс машинного обучения

    ( A ) Первый шаг машинного обучения — обнаружение суставов пальцев, а второй шаг — оценка разрушения сустава. Эти этапы объединены в модель оценки рентгенологического разрушения суставов пальцев.( B ) На первом этапе для машинного обучения использовалось 3720 изображений (*). На втором этапе использовались 8760 изображений, полученных из 146 рентгенограмм, для обучения (обучающий набор данных) сверточной нейронной сети (CNN) и 2400 изображений, полученных из 40 рентгенограмм, для проверки в процессе обучения (проверочный набор данных). Тридцать рентгенограмм были использованы для проверки работоспособности модели (тестовый набор данных). ( C ) Сеть CNN состоит из двух слоев свертки, двух слоев объединения и трех полносвязных слоев.

    Методы

    Пациенты и изображения

    Ретроспективно собраны цифровые передне-задние рентгенограммы передних двусторонних кистей 108 пациентов с РА. Пациентам был поставлен диагноз РА в соответствии с Классификацией ревматоидного артрита 1987 года ARA [17] или Критериями классификации ACR-EULAR 2010 года [18]. Все пациенты проходили лечение в Университетской больнице Осаки и были включены в когорту больных РА института.Клиническая информация, такая как пол, возраст, продолжительность заболевания и клинико-лабораторные показатели, была собрана из медицинских карт. Это исследование было одобрено комитетом по этике Университетской больницы Осаки и проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией.

    Среди 216 рентгенограмм 108 пациентов мы использовали 186 рентгенограмм 93 пациентов для обучения/валидации и 30 рентгенограмм 15 пациентов для тестирования обученной модели (рис. 1B). Из 186 рентгенограмм области межфаланговых суставов, межфалангового сустава большого пальца или пястно-фаланговых суставов были вырезаны вручную с использованием графического пакета программного обеспечения, и было создано 1860 клипированных изображений.Изображения были в градациях серого с разрешением от 40×40 до 80×80 пикселей. Степень поражения суставов оценивали по консенсусу двух ревматологов с 10- или 15-летним опытом работы в ревматологии по методу Sharp/van der Heijde [19]. Оценки состояли из оценки сужения суставной щели (JSN) и оценки эрозии кости. Вкратце оценка JSN определяется следующим образом: 0 — нет JSN; 1, очаговый или сомнительный; 2, генерализованный, осталось >50% исходной суставной щели; 3, генерализованный, оставлено <50% исходной суставной щели или подвывих; и 4, костный анкилоз или полный вывих.Оценка эрозии определяется следующим образом: 0 — эрозии нет; 1, дискретный; 2, крупнее, <50% суставной поверхности; 3, заходит за середину кости; и 5, полный коллапс. Показатель эрозии отдельного сустава рассчитывается как сумма всех показателей в суставе с максимальным значением 5.

    Обнаружение суставов с помощью машинного обучения

    Первым шагом машинного обучения было обнаружение суставов пальцев. Суставы пальцев выявляли с помощью каскадного классификатора с использованием Хаара-подобных признаков [20].Классификатор был обучен обнаруживать суставы пальцев, такие как суставы PIP, IP и MCP. 1860 вырезанных изображений из 186 рентгенограмм были дополнены горизонтальным отражением, и для обучения классификатора было использовано в общей сложности 3720 изображений (рис. 1B). Для обучения классификатора и применения совместного обнаружения использовалась библиотека компьютерного зрения с открытым исходным кодом, Open-CV (v.3.4; Intel Corporation, Санта-Клара, Калифорния, США).

    Оценка разрушения сустава по CNN

    Вторым этапом машинного обучения было присвоение оценки JSN и оценки эрозии каждому соединению, обнаруженному на предыдущем этапе.Коллекция исходных рентгенограмм была разделена на три набора, а именно наборы данных для обучения, проверки и тестирования, в соответствии со стандартной практикой машинного обучения (рис. 1B). Каждый набор данных содержал 146, 40 и 30 рентгенограмм соответственно. Рентгенограммы, содержащиеся в наборе обучающих данных, использовались для настройки параметров CNN, а рентгенограммы, содержащиеся в наборе проверочных данных, использовались для мониторинга производительности модели CNN в процессе обучения. После процесса обучения рентгенограммы в наборе тестовых данных использовались для оценки обученной модели CNN путем сравнения оценок, присвоенных моделью и клиницистами.В процессе обучения рентгенограммы в обучающих и проверочных наборах данных дополнялись горизонтальным переворачиванием и/или вращением (+10 или -10°). В результате мы получили в общей сложности 8760 и 2400 изображений суставов PIP, IP или MCP для набора данных для обучения и проверки соответственно. Впоследствии полученные изображения были изменены до размера 48×48 пикселей и предложены модели CNN. Модель CNN состоит из двух слоев свертки [размер фильтра: 3; размер заполнения: 1; шаг: 1; функция активации: выпрямленный линейный блок (ReLU)], два объединяющих слоя (размер фильтра: 2; шаг: 2, максимальное объединение) и три полносвязных слоя с одним скрытым слоем (512 узлов; функция активации: ReLU; частота выпадения: 0 .5) (рис. 1С). Функция потерь была установлена ​​на перекрестную энтропию softmax, а алгоритм оптимизации был настроен на адаптивную оценку момента (Адам) [21]. Размер партии для обучения был установлен на 512. Нормализация партии была введена в CNN для оценки эрозии на основе предварительного эксперимента [22]. Результат был представлен как вероятность каждого класса JSN или каждого класса эрозии, и был определен класс с наибольшей вероятностью. Для реализации модели CNN использовалась библиотека с открытым исходным кодом для нейронных сетей, Chainer (v.5.1; Preferred Networks, Токио, Япония) [23].

    Испытание модели

    Чтобы проверить производительность обученной модели, мы оценили согласованность суждений между моделью и двумя клиницистами. Один из двух клиницистов (клиницист 2) был официально обучен оценке разрушения суставов. Было использовано тридцать рентгенограмм в наборе тестовых данных (рис. 1B). Были подсчитаны номера каждого класса JSN или класса эрозии, присвоенные моделью или клиницистами, и сопоставлены распределения баллов. Процент точного совпадения (PEA), который идентичен точности, и процент близкого совпадения (PCA), который находится в пределах 1.0 баллов разницы на суставном уровне. Также оценивали чувствительность и специфичность (ноль баллов против хотя бы одного). Общий балл рентгенограммы JSN или эрозии рассчитывали как сумму каждого балла JSN или балла эрозии суставов PIP, IP и MCP. Корреляции между общими баллами, присвоенными моделью, и оценками клиницистов оценивались с использованием коэффициентов корреляции Пирсона.

    Результаты

    Пациенты и изображения

    Характеристики пациентов показаны в таблице 1.Среди больных 90 (83,3%) были женского пола. Медиана и межквартильный диапазон возраста составили 64,9 (53,5; 72,6) года, длительности заболевания — 12,2 (6,4; 17,6) года. У всех участников был диагностирован РА. Серопозитивность ACPA составила 67,6%. В наборе данных для обучения/проверки распределение 1860 обрезанных изображений по соединениям составило 744 для соединения PIP, 186 для соединения IP и 930 для соединения MCP. Оценка JSN и оценка эрозии, присвоенная клиницистами, обобщены в Таблице 2. Оценки для межзапястных суставов не суммировались, поскольку модель, обученная с помощью машинного обучения, не могла обнаружить многие из них.

    Таблица 1

    Характеристики больных

    17 II/III/IV
    Характеристика . Итого . Обучение/проверка . Тест .
    N 108 93
    15
    90/18 90/18 77/16 13/2
    Возраст, лет 64.9 (53.5, 72,6) 64,9 (53.4, 72,6) 64.2 (56,8, 76,0)
    Продолжительность заболевания, 12,2 (6.4, 17,6) 12,3 (6.8, 18,6) 9.4 ( 0.7, 14.1)
    Класс I/II/III/IV 39/56/13/0 35/46/12/0 4/10/1/0 Стадия I 28/19/29/32 24/16/26/27 4/3/3/5
    ACPA положительный, n 7 (%) .6) 63 (67.7) 10 (66.7)
    Количество рентгенограмм 216 186 30

    17 II/III/IV
    Характеристики . Итого . Обучение/проверка . Тест .
    N 108 93
    15
    90/18 90/18 77/16 13/2
    Возраст, лет 64.9 (53.5, 72,6) 64,9 (53.4, 72,6) 64.2 (56,8, 76,0)
    Продолжительность заболевания, 12,2 (6,4, 17,6) 12,3 (6,8, 18,6) 9.4 ( 0.7, 14.1)
    Класс I/II/III/IV 39/56/13/0 35/46/12/0 4/10/1/0 Этап I 28/19/29/32 24/16/26/27 4/3/3/5
    ACPA положительный, n 7 (%) .6) 63 (67.7) 10 (66.7)
    Количество радиографов 216 186 30
    Таблица 1

    Характеристики пациентов

    17 II/III/IV
    Характеристики . Итого . Обучение/проверка . Тест .
    N 108 93
    15
    90/18 90/18 77/16 13/2
    Возраст, лет 64.9 (53.5, 72,6) 64,9 (53.4, 72,6) 64.2 (56,8, 76,0)
    Продолжительность заболевания, 12,2 (6,4, 17,6) 12,3 (6,8, 18,6) 9.4 ( 0.7, 14.1)
    Класс I/II/III/IV 39/56/13/0 35/46/12/0 4/10/1/0 Этап I 28/19/29/32 24/16/26/27 4/3/3/5
    ACPA положительный, n 7 (%) .6) 63 (67.7) 10 (66.7)
    Количество рентгенограмм 216 186 30

    17 II/III/IV
    Характеристики . Итого . Обучение/проверка . Тест .
    N 108 93
    15
    90/18 90/18 77/16 13/2
    Возраст, лет 64.9 (53.5, 72,6) 64,9 (53.4, 72,6) 64.2 (56,8, 76,0)
    Продолжительность заболевания, 12,2 (6,4, 17,6) 12,3 (6,8, 18,6) 9.4 ( 0.7, 14.1)
    Класс I/II/III/IV 39/56/13/0 35/46/12/0 4/10/1/0 Этап I 28/19/29/32 24/16/26/27 4/3/3/5
    ACPA положительный, n 7 (%) .6) 63 (67.7) 10 (66.7)
    Количество рентгенограмм 216 186 30
    Таблица 2

    Оценка разрушения суставов в наборе данных для обучения/проверки

    Оценка . Оценка JSN
    .
    Оценка эрозии
    .
    PIP/IP . МКП . PIP/IP . МКП .
    0 510 644 761
    1 58 58 28 74 22 2 2 356 184 93 33 33
    3 326 127 28 28
    4 4 62 81 22 15
    5 N.D. N.D. 69 71

    Оценка . Оценка JSN
    .
    Оценка эрозии
    .
    PIP/IP . МКП . PIP/IP . МКП .
    0 510 644 761
    1 58 58 28 74 22 2 2 356 184 93 33 33
    3 326 127 28 28
    4 4 62 81 22 15
    5 N.Таблица 2 . Оценка JSN
    .
    Оценка эрозии
    .
    PIP/IP . МКП . PIP/IP . МКП .
    0 510 644 761
    1 58 58 28 74 22 2 2 356 184 93 33 33
    3 326 127 28 28
    4 4 62 81 22 15
    5 N.D. N.D. 69 71

    Оценка . Оценка JSN
    .
    Оценка эрозии
    .
    PIP/IP . МКП . PIP/IP . МКП .
    0 510 644 761
    1 58 58 28 74 22 2 2 356 184 93 33 33
    3 326 127 28 28
    4 4 62 81 22 15
    5 N.D.  N.D.  69  71 

    Обнаружение соединений

    На рис. 2 показаны репрезентативные изображения, обработанные моделью, на которых обнаружены суставы пальцев, а затем присвоены баллы разрушения суставов. Суставы пальцев, такие как суставы PIP, IP и MCP, были идентифицированы моделью как красные прямоугольники. На рис. 2А показано изображение всей руки, обработанное моделью. На этом изображении были правильно обнаружены четыре сустава PIP, один сустав IP и пять суставов MCP.ДМФ суставы, некоторые межзапястные и лучезапястные суставы также были обнаружены, но многие межзапястные суставы не были правильно идентифицированы.

    Рис. 2

    Репрезентативное изображение, обработанное моделью

    ( A ) Изображение всей руки, обработанное моделью. Красный прямоугольник указывает соединения, такие как PIP, IP или MCP. Число в верхнем левом углу прямоугольника указывает на оценку сужения суставной щели (JSN) (желтая буква), а цифра в правом нижнем углу указывает на оценку эрозии (синяя буква).( B ) На увеличенном изображении показаны суставы с оценкой JSN 0, 2, 3 или 4, а также суставы с оценкой эрозии 0, 4 или 5. ( C ) На другом увеличенном изображении показаны суставы с оценкой JSN 0, 2 или 4 и с эрозией 0, 3 или 5 баллов. IP: IP сустав большого пальца.

    Рис. 2

    Репрезентативное изображение, обработанное моделью

    ( A ) Изображение всей руки, обработанное моделью. Красный прямоугольник указывает соединения, такие как PIP, IP или MCP. Число в верхнем левом углу прямоугольника указывает на оценку сужения суставной щели (JSN) (желтая буква), а цифра в правом нижнем углу указывает на оценку эрозии (синяя буква).( B ) На увеличенном изображении показаны суставы с оценкой JSN 0, 2, 3 или 4, а также суставы с оценкой эрозии 0, 4 или 5. ( C ) На другом увеличенном изображении показаны суставы с оценкой JSN 0, 2 или 4 и с эрозией 0, 3 или 5 баллов. IP: IP сустав большого пальца.

    Оценка разрушения суставов

    На рис. 2 число в верхнем левом углу прямоугольника указывает оценку JSN, присвоенную моделью (желтая буква), а число в правом нижнем углу указывает оценку эрозии, присвоенную моделью (синяя буква).На рис. 2B увеличенное изображение показывает суставы с оценкой JSN 0, 2, 3 или 4 и оценкой эрозии 0, 4 или 5. На рис. 2C другое увеличенное изображение показывает суставы с оценкой JSN 0, 2 или 4 и оценкой эрозии. 0, 3 или 5. Точность (PEA) подсчета очков в процессе обучения / проверки CNN постоянно увеличивалась с эпохой, которая представляет собой количество повторений обучения (рис. 3A для JSN и рис. 3C для эрозии). Потеря, которая представляет собой расхождение между оценкой, присвоенной CNN, и оценкой, определенной клиницистами, уменьшалась с эпохой (рис.3B для JSN и рис. 3D для эрозии). Обучение CNN было остановлено на 40-й эпохе для JSN и на 110-й эпохе для эрозии, когда значения потерь были минимальными соответственно. В наборе проверочных данных точность (PEA) оценки JSN достигла 60,6% (рис. 3a, синяя линия), а точность оценки эрозии достигла 72,6% (рис. 3C, синяя линия).

    Рис. 3

    Тест модели

    ( A , B ) Точность, идентичная проценту точного совпадения (PEA), и оценка потери сужения суставной щели (JSN) во время процесс обучения набора данных (красная линия) и набора данных проверки (синяя линия).( C , D ) Оценка точности (PEA) и потери эрозии для набора данных для обучения (красная линия) и набора данных для проверки (синяя линия). ( E ) Распределение баллов JSN, присвоенных моделью (черная полоса) и врачами (светло- и темно-серые полосы). ( F ) Корреляция оценки JSN между моделью и врачами. ( G ) Распределение оценки эрозии, присвоенной моделью (черная полоса) и врачами (светло- и темно-серые полосы). ( H ) Корреляция оценки эрозии между моделью и врачами.

    Рис. 3

    Тест модели

    ( A , B ) Точность, идентичная проценту точного совпадения (PEA), и оценке потери сужения суставной щели (JSN) во время процесс обучения набора данных (красная линия) и набора данных проверки (синяя линия). ( C , D ) Оценка точности (PEA) и потери эрозии для набора данных для обучения (красная линия) и набора данных для проверки (синяя линия). ( E ) Распределение баллов JSN, присвоенных моделью (черная полоса) и врачами (светло- и темно-серые полосы).( F ) Корреляция оценки JSN между моделью и врачами. ( G ) Распределение оценки эрозии, присвоенной моделью (черная полоса) и врачами (светло- и темно-серые полосы). ( H ) Корреляция оценки эрозии между моделью и врачами.

    Испытание модели

    Скорость обнаружения суставов обученной моделью достигла 95,3% (286/300). В частности, модель правильно определила 98,3% PIP (118/120), 86,7% IP (26/30) и 94,0% пястно-фаланговых суставов (142/150).Обнаружение соединения не удалось в двух соединениях PIP, четырех соединениях IP и восьми соединениях MCP. Эти области часто содержали сильно нарушенное выравнивание кости или вывих. Распределение баллов модели и клиницистов показано на рис. 3E для JSN и рис. 3G для эрозии. Согласованность оценок модели и клиницистов обобщена в таблице 3. PEA (точность) между моделью и двумя клиницистами составила 49,3–65,4% для JSN и 70,6–74,1% для эрозии. Процент близкого совпадения составил 64,0–85,3% для JSN и 84.3% на эрозию. Чувствительность и специфичность (ноль баллов против по крайней мере один) составляли 88,0–94,2% и 52,0–74,8% для JSN и 34,8–42,4% и 88,2–89,4% для эрозии (дополнительные таблицы S1 и S2, доступные по адресу Rheumatology Advances). в Практике онлайн). Графики рассеяния общего балла на рентгенограмму показаны на рис. 3F для JSN и рис. 3H для эрозии. Коэффициенты корреляции между оценками модели и двух клиницистов составили 0,72–0,88 для JSN и 0,54–0,75 для эрозии.

    Таблица 3

    Согласованность оценок модели и клиницистов

    Оценщик . Индекс . Всего (%) . PIP/IP (%) . ПДК (%) .
    Для Jsn
    Модель против клиницист 1 PEA 65,4 58,3 72,5
    PCA 85,3 84,0 86,6
    Модель по сравнению с Клиницист 2 PEA 49.3 24,3 74,6
    ППШ 64,0 43,1 85,2
    клиницист 1 против 2 ПЭА 55,5 36,7 74,5
    ППШ 67.6 52.7 52.7 82.6 82.6 15 92.6
    для Erosion
    Модель VS Клицик 1 PEA 74.1 66.0 82,4
    PCA 84,3 81,9 86,6
    Модель против клиницист 2 PEA 70,6 65,2 76,1
    PCA 84,3 81.3 87,3 87,3
    Клицик 1 VS Клицик 2 Pea 70.6 66.0 75.2 75.2
    PCA 88.0 88,7 87,2
    Оценщик . Индекс . Всего (%) . PIP/IP (%) . ПДК (%) .
    для JSN
    Модель VS Клицик 1 Pea 65.40324 58.9 72,5 72,5
    PCA 85.3 84,0 86,6
    Модель против клиницист 2 PEA 49,3 24,3 74,6
    PCA 64,0 43,1 85,2
    клиницист 1 против 2 PEA 55,5 36,7 74,5
    PCA 67,6 52,7 82,6
    Для эрозии
    Модель против клиницист 1 PEA 74.1 66,0 82,4
    PCA 84,3 81,9 86,6
    Модель против клиницист 2 PEA 70,6 65,2 76,1
    PCA 84.3 81.0924 81.3 81.3 87,3 87,3 15
    Клицик 1 против Клицик 2 Pea 70.6 66.0 75.2 75.2
    PCA 88.0 88,7 87,2
    Таблица 3 .
    Индекс . Всего (%) . PIP/IP (%) . ПДК (%) .
    Для JSN
    Модель по сравнению с Клиницист 1 PEA 65.4 58,3 72,5
    PCA 85,3 84,0 86,6
    Модель против клиницист 2 PEA 49,3 24,3 74,6
    PCA 64.0 43.1 43.1 85.2 85.2
    Клицик 1 против 2 PEA 55,5 55,5 36,7 74,5
    PCA 67.6 52,7 82,6
    Для эрозии
    Модель против клиницист 1 PEA 74,1 66,0 82,4
    PCA 84,3 81,9 86,6
    Модель против Клинициста 2 PEA 70.6 65.2 65.2 76.1 76,1
    PCA 84.3 81.3 87,3
    клиницист 1 против клиницист 2 PEA 70,6 66,0 75,2
    PCA 88,0 88,7 87,2
    94,6 7
    оценщик . Индекс . Всего (%) . PIP/IP (%) . ПДК (%) .
    Для Jsn
    Модель против клиницист 1 PEA 65,4 58,3 72,5
    PCA 85,3 84,0 86,6
    Модель VS Клицик 2 PEA 49,3 49,3 24.3 74.6 74,6
    PCA 64,0 43,1 85.2
    клиницист 1 против 2 PEA 55,5 36,7 74,5
    PCA 67,6 52,7 82,6
    Для эрозии
    Модель против клинициста 1 PEA 74.1 66.0 82.0 92.4 PCA PCA 84.99 81.9 86.6
    Модель против Клицик 2 PEA 70.6 65,2 76,1
    ППШ 84,3 81,3 87,3
    клиницист 1 против клиницист 2 ПЭА 70,6 66,0 75,2
    ППШ 88.0 88.7 87.2

    Обсуждение

    В этом исследовании мы продемонстрировали, как обучалась модель глубокого обучения для оценки рентгенографической деструкции суставов пальцев при РА.Длительность заболевания у пациентов была относительно большой (медиана 12,2 года), и 67,6% пациентов были серопозитивными на ACPA, что является сильным предиктором рентгенологического прогрессирования РА [24–26]. Таким образом, пациенты, включенные в данное исследование, были предрасположены к деструкции суставов. Суставы пальцев, такие как суставы PIP, IP и MCP, были правильно обнаружены моделью с чувствительностью 95,3%. Межзапястные суставы, как правило, игнорировались моделью, вероятно, потому, что изображения межзапястных суставов не предлагались машинному обучению, а структуры этих областей были слишком сложными для обнаружения текущей моделью.Кроме того, игнорировались некоторые суставы с серьезными нарушениями соосности или вывихами. PEA (точность) оценки JSN достигла 49,3–65,4%, а оценка эрозии – 70,6–74,1%. PCA по шкале JSN достигла 64,0–85,3%, по шкале эрозии — 84,3%. Процент совпадения баллов JSN для соединений PIP/IP был явно низким (таблица 3). Учитывая, что машинное обучение проводилось с использованием изображений суставов PIP, IP и MCP вместе, модели может быть сложно оценить различия между суставами.Как показано на рис. 3G, распределение оценки эрозии кажется сопоставимым. Однако, как показано на рис. 3E, модель и клиницист 1 слишком много оценили для оценки 0, 2 и 3 по сравнению с клиницистом 2. Коэффициенты корреляции между оценками модели и двух клиницистов составили 0,72–0,88 для оценки JSN и 0,54. –0,75 для оценки эрозии. В предыдущем отчете коэффициенты корреляции между показаниями нескольких наблюдателей, которые были радиологами или ревматологами, составляли 0,585–0,947 для оценки JSN и 0.529–0,962 балла эрозии [13]. Чувствительность и специфичность составляли 88,0–94,2% и 52,0–74,8% для ЯСН и 34,8–42,4% и 88,2–89,4% для эрозии. Исходя из этих результатов, наиболее проблематичным моментом в нашей модели была гиподиагностика эрозий и гипердиагностика JSN.

    Таким образом, методы обработки изображений для рентгенограмм рук с использованием CNN могут использоваться для оценки разрушения суставов при РА. Оценка моделью занимает <1 с на изображение (в среднем 0,63 с). Это, очевидно, быстрее, чем время, необходимое людям для проведения оценки.Хотя эхография и МРТ все чаще используются для оценки повреждения суставов, рентгенограммы сохраняют уникальную ценность, обеспечивая всесторонний или панорамный обзор суставов. Автоматизированная оценка рентгенограмм с помощью алгоритма глубокого обучения может иметь большое значение во многих клинических ситуациях. Кроме того, могут быть обнаружены новые рентгенологические данные о разрушении суставов. В последнее время сообщалось о многих исследованиях с использованием глубокого обучения или CNN для оценки суставов или костей. К ним относятся диагностика ОА тазобедренного сустава [27], оценка костного возраста [28, 29], выявление переломов [30] и оценка состояния коленей [31–33].

    Это исследование имеет некоторые ограничения. Во-первых, мы использовали размеченные данные с баллами, оцененными на основе консенсуса двух ревматологов. Достоверность и обобщаемость модели будут улучшены, если CNN будет предлагаться большее количество изображений с точными результатами оценки. Во-вторых, наша модель часто не могла обнаружить межзапястные суставы, которые часто поражаются при РА. Для клинического применения эти области должны быть включены в оценку модели. В настоящем исследовании было трудно идентифицировать каждую область межзапястных суставов с помощью модели, и модель, оценивающая эти области, не могла быть разработана.В-третьих, чувствительность к эрозиям была явно низкой (34,8–42,4%), что свидетельствует об упущении модели эрозий. Кроме того, PEA для JSN в суставах PIP / IP был низким (24,3–58,3%), а специфичность также была низкой (52,0–74,8%), что указывает на завышение JSN моделью. Чтобы преодолеть эти проблемы, необходимо добавить большее количество данных, а также необходимо учитывать структуру сети или параметры машинного обучения. Мы рассмотрели несколько настроек параметров, таких как размер пакета (64, 128, 256 или 512), количество эпох (максимум 200 эпох), алгоритм оптимизации (Adam, AdaDelta, SGD или RMSprop), а также введение пакетной нормализации или выбывать.Количество комбинаций этих настроек или параметров огромно, и для повышения производительности необходимы дальнейшие исследования по их оптимизации.

    В настоящем исследовании мы представили модель глубокого обучения с использованием CNN, которая оценивает разрушение мелких суставов при РА. Эта модель обеспечивает частичную оценку многих суставов, которые могут быть разрушены при РА. Однако, насколько нам известно, модель глубокого обучения на основе CNN не применялась для автоматизированной оценки радиографического разрушения суставов при РА.Внедрение ИИ полезно для предотвращения оплошностей, сокращения времени и усилий, обследований и оценки состояния здоровья как специалистами, так и неспециалистами. Кроме того, эту методологию можно применять и к другим суставам, таким как локтевые, плечевые, тазобедренные, коленные, стопы или позвоночник, а также к другим заболеваниям, таким как остеопороз, переломы или опухоли костей. Мы пришли к выводу, что обработка изображений с помощью обученной модели CNN является многообещающей для оценки рентгенологического разрушения пальцев при РА.

    Благодарности

    Мы благодарим Эйрио Каваками, Харухико Косэки, Коити Азизаки, Такаси Моризоно, Тацухико Цунода, Итиро Мики и Тошитада Такемори за планирование протокола исследования и конструктивные мнения, а также Эри Итотагаву за сбор клинической информации.Т.Х. спроектировал исследование, построил модель, основанную на машинном обучении, и написал первоначальный вариант рукописи. М.Н., Н.Н. и К.Е. способствовал анализу и интерпретации данных. Дж.С., К.С. и А.К. разработал концепцию исследования и критически рассмотрел рукопись.

    Финансирование: Эта работа была поддержана исследовательской программой «Центр прогнозирующей и превентивной точной медицины на основе больших данных», проводимой RIKEN, Японским агентством по науке и технологиям (JST) и Университетом Осаки, Советом по науке, технологиям и Инновации (CSTI), межминистерская Стратегическая программа продвижения инноваций (SIP) и «Инновационная больничная система искусственного интеллекта» [Агентство по финансированию: Национальный институт биомедицинских инноваций, здоровья и питания (NIBIOHN), номер гранта JPMJIh2504].

    Заявление о раскрытии информации: Авторы заявили об отсутствии конфликта интересов.

    Каталожные номера

    1

    LeCun

    Y

    ,

    Bengio

    Y

    ,

    Hinton

    G.

    Глубокое обучение

    .

    Природа

    2015

    ;

    521

    :

    436

    44

    .2

    Webb

    S.

    Глубокое обучение для биологии

    .

    Природа

    2018

    ;

    554

    :

    555

    7

    .3

    Chartrand

    G

    ,

    Cheng

    PM

    ,

    Воронцов

    E

    и др.

    Глубокое обучение: учебник для рентгенологов

    .

    Рентгенография

    2017

    ;

    37

    :

    2119

    :

    211

    31

    .4

    Gulshan

    V

    ,

    Peng

    L

    ,

    Coram

    M

    et al.

    Разработка и проверка алгоритма глубокого обучения для выявления диабетической ретинопатии на фотографиях глазного дна сетчатки

    .

    ДЖАМА

    2016

    ;

    316

    :

    316

    :

    2402

    10

    .5

    Esteva

    A

    ,

    KUPREL

    B

    ,

    NOVOA

    RA

    et al.

    Классификация рака кожи на уровне дерматолога с глубокими нейронными сетями

    .

    Природа

    2017

    ;

    542

    :

    1142

    :

    115

    8

    .6

    Fujisawa

    Y

    ,

    OTOMO

    Y

    ,

    Огата

    y

    et al.

    Компьютеризированный классификатор на основе глубокого обучения, разработанный с использованием небольшого набора данных клинических изображений, превосходит сертифицированных дерматологов в диагностике опухолей кожи

    .

    Br J Дерматол

    2019

    ;

    180

    :

    373

    81

    81

    .7

    COUDRAY

    N

    ,

    OCAMPO

    PS

    ,

    Sakellaropoulos

    T

    et al.

    Классификация и предсказание мутаций на основе гистопатологических изображений немелкоклеточного рака легкого с использованием глубокого обучения

    .

    Nat Med

    2018

    ;

    24

    :

    24

    :

    1559

    67

    .8

    Walsh

    WALSH

    SLF

    ,

    L

    , 1

    L

    ,

    Silva

    M

    ,

    Sverzellati

    N.

    Глубокое обучение для классификации фиброзного легкого заболевание на компьютерной томографии высокого разрешения: когортное исследование

    .

    Ланцет Респир Мед

    2018

    ;

    6

    :

    837

    45

    .9

    Смолен

    JS

    ,

    Landewé

    R

    ,

    Bijlsma

    J

    и др.

    Рекомендации EULAR по лечению ревматоидного артрита синтетическими и биологическими базисными противоревматическими препаратами: обновление 2016 г.

    .

    Энн Реум Дис

    2017

    ;

    76

    :

    960

    77

    .10

    Steinbrocker

    O

    ,

    Traeger

    CH

    , 1009080 Batter

    Терапевтические критерии при ревматоидном артрите

    .

    J Am Med Assoc

    1949

    ;

    140

    :

    659

    659

    62

    .11

    62

    .11

    Kellgren

    JH

    ,

    Bier

    F.

    Радиологические признаки ревматоидного артрита: изучение различий наблюдателей в чтении ручных фильмов

    .

    Энн Реум Дис

    1956

    ;

    15

    :

    55

    55

    60

    .12

    Sharp

    JT

    ,

    Lidsky

    MD

    ,

    Collins

    LC

    ,

    Moreland

    J.

    Методы оценки прогрессирования рентгенологических изменений при ревматоидном артрите. Корреляция рентгенологических, клинических и лабораторных отклонений

    .

    Ревматоидный артрит

    1971

    ;

    14

    :

    706

    706

    20

    .13

    Sharp

    JT

    ,

    BLUHM

    GB

    ,

    Brook

    A

    et al.

    Воспроизводимость оценки рентгенологических аномалий кистей и запястий у пациентов с ревматоидным артритом у нескольких наблюдателей

    .

    Ревматоидный артрит

    1985

    ;

    28

    :

    28

    :

    16

    24

    .14

    Larsen

    A

    ,

    Dale

    K

    ,

    EEK

    M.

    Radiographic Оценка ревматоидного артрита и связанных с ним условия стандартных ссылок

    .

    Acta Radiol Diagn (Stockh)

    1977

    ;

    18

    :

    481

    91

    .15

    Genant

    HK.

    Методы оценки рентгенологических изменений при ревматоидном артрите

    .

    Am J Med

    1983

    ;

    75

    :

    35

    47

    47

    .16

    van der heijde

    dm

    ,

    van Riel

    PL

    ,

    NUVER-ZWART

    ,

    IH

    ,

    GRIBNAU

    FW

    ,

    ван де Путт

    фунтов.

    Влияние гидроксихлорохина и сульфасалазина на прогрессирование поражения суставов при ревматоидном артрите

    .

    Ланцет

    1989

    ;

    333

    :

    1036

    8

    .17

    Arnett

    FC

    ,

    Edworthy

    SM

    ,

    Bloch

    DA

    и др.

    Американская ассоциация ревматологов в 1987 г. пересмотрела критерии классификации ревматоидного артрита

    .

    Ревматоидный артрит

    1988

    ;

    31

    :

    315

    24

    .18

    24

    .18

    Aletaha

    D

    ,

    Neogi

    T

    ,

    Silman

    AJ

    et al.

    2010 Критерии классификации ревматоидного артрита: совместная инициатива Американского колледжа ревматологов/Европейской лиги против ревматизма

    .

    Ревматоидный артрит

    2010

    ;

    62

    :

    2569

    81

    .19

    van der Heijde

    D.

    Как читать рентгенограммы по методу Шарпа/ван дер Хейд21 90.

    J Ревматол

    1999

    ;

    26

    :

    743

    5

    .20

    Viola

    P

    ,

    Jones

    M.

    Быстрое обнаружение объектов с использованием усиленного каскада. В: Конференция IEEE Computer Society по компьютерному зрению и распознаванию образов

    2001

    ; И-511–8.2001 г., 8-14 декабря; Гавайи, США.21

    Kingma

    DP

    , Ба Дж. Адам: Метод стохастической оптимизации. arXiv

    2014

    ; 1412.6980.22

    Loffe

    S

    ,

    Szegedy

    C.

    Пакетная нормализация: ускорение обучения глубокой сети за счет уменьшения внутреннего ковариатного сдвига. arXiv

    2015

    ; 1502.03167.23

    Токуи

    S

    ,

    Ооно

    К

    ,

    Хидо

    S

    ,

    Клейтон

    Дж 90.

    Chainer: платформа нового поколения с открытым исходным кодом для глубокого обучения. В:

    Труды семинара по системам машинного обучения (LearningSys) на Двадцать девятой ежегодной конференции по системам обработки нейронной информации (NIPS)

    , Vol.

    5;

    2015

    , с.

    1

    6

    .24 —

    6

    .24

    Meyer

    O

    ,

    Labarre

    C

    ,

    Dougados

    M

    et al.

    Анализ антител к антицитруллиновым белкам/пептидам при раннем ревматоидном артрите для прогнозирования рентгенологических повреждений в течение пяти лет

    .

    Энн Реум Дис

    2003

    ;

    62

    :

    120

    6

    .25

    Vencovský

    J

    ,

    Machácek

    S

    ,

    Sedová

    L

    et al.

    Аутоантитела могут быть прогностическими маркерами эрозивного заболевания при раннем ревматоидном артрите

    .

    Энн Реум Дис

    2003

    ;

    62

    :

    427

    :

    427

    30

    .26

    Koga

    T

    ,

    Okada

    A

    ,

    Fukuda

    T

    et al.

    Антитела к цитруллиновому пептиду являются самым сильным прогностическим фактором клинически значимого рентгенологического прогрессирования у пациентов с ревматоидным артритом, достигших ремиссии или низкой активности заболевания: апостериорный анализ общенациональной когорты в Японии

    .

    PLoS One

    2017

    ;

    12

    :

    e0175281.

    27

    Xue

    Y

    ,

    Zhang

    R

    ,

    DENG

    Y

    ,

    CHEN

    K

    ,

    Jiang

    T.

    Предварительное исследование диагностической ценности глубокого обучения при остеоартрите тазобедренного сустава

    .

    PLoS One

    2017

    ;

    12

    :

    e0178992.

    28

    SPAMPINATO

    C

    ,

    S

    ,

    S

    ,

    Giordano

    D

    ,

    ALDINUCCI

    M

    ,

    Leonardi

    R.

    Глубокое обучение для автоматической оценки скелетного костного возраста в X -лучевые изображения

    .

    Med Image Anal

    2017

    ;

    36

    :

    41

    51

    51

    .29

    51

    .29

    Ларсон

    дБ

    ,

    Чэнь

    MC

    ,

    Lungreen

    MP

    et al.

    Эффективность модели нейронной сети с глубоким обучением при оценке зрелости скелета на педиатрических рентгенограммах рук

    .

    Радиология

    2018

    ;

    287

    :

    287

    :

    313

    22

    .30

    Lindsey

    R

    ,

    Daluiski

    A

    ,

    Chopra

    S

    et al.

    Глубокая нейронная сеть улучшает обнаружение переломов клиницистами

    .

    Proc Natl Acad Sci USA

    2018

    ;

    115

    :

    115

    :

    11591

    6

    .31

    LIU

    F

    ,

    Zhou

    Z

    ,

    Samsonov

    A

    et al.

    Метод глубокого обучения для оценки МРТ-изображений коленного сустава: достижение высокой диагностической эффективности для обнаружения поражений хряща

    .

    Радиология

    2018

    ;

    289

    :

    160

    9

    .32

    Tack

    A

    ,

    Mukhopadhyay

    A

    ,

    Zachow

    S.

    Сегментация менисков коленного сустава с использованием сверточных нейронных сетей.

    Остеоартрит Хрящ

    2018

    ;

    26

    :

    680

    8

    .33

    Bien

    N

    ,

    Rajpurkar

    P

    ,

    Ball

    RL

    et al.

    Диагностика с помощью глубокого обучения для магнитно-резонансной томографии коленного сустава: разработка и ретроспективная проверка MRNet

    .

    PLoS Med

    2018

    ;

    15

    :

    e1002699.

    © Автор(ы), 2019 г. Опубликовано Oxford University Press от имени Британского общества ревматологов.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.