Ποσοτικοποίηση της υμενίτιδας με ακτινομετρία μικροκυμάτων σε ασθενείς με ρευματοειδή αρθρίτιδα: εφαρμογές στην εκτίμηση ενεργότητας νόσου και την λήψη θεραπευτικών αποφάσεων με τη χρήση μίας εύκολης αντικειμενικής και μη-εξαρτώμενης από τον χειριστή νέας μεθόδου

Abstract

Background/Purpose: Microwave Radiometry (MR) is an easy-to perform, rapid, non-invasive method detecting in-depth tissue temperature that may be useful for joint inflammation assessment in RA and SpA. We test the hypothesis that MR can diagnose and grade active inflammation in small and large joints in RA and in sacroiliac joints in axial SpA; thus, may be used for the development of an MR-derived combined joint-temperature score to measure RA and SpA disease activity. Objective: In the first part of this study, a prospective pilot study was performed using microwave radiometry (MR), a noninvasive method detecting in-depth tissue temperature, to evaluate whether temperature-of-small-joint–derived scores correlate to parameters commonly used to assess disease activity in rheumatoid arthritis (RA). In the second and third part of this study we tried to test the hypothesis that in-depth joint temperature measurement (Δt) by the rapid and easy-to-perform microwave radiometry (MR) method may have clinical utility in rheumatoid arthritis (RA) and spondyloarthritis (SpA). Methods: In the first part of this study, ten patients with active, untreated RA underwent clinical and laboratory assessments and joint ultrasound and MR of hand and foot small joints at baseline and at 15, 30, and 90 days after treatment onset. Mixed-model analysis for repeated measures was used to compare patient characteristics in sequential visits. Twenty age- and sex-matched healthy individuals served as control subjects. In the second and third part of this study, joint MR, clinical examination, ultrasound and/or magnetic resonance imaging (MRI) were performed in two independent large mixed patient cohorts and control subjects Results: In the first part of this study, using 1248 MR-derived separate recordings from patients' joints, several thermoscores involving different joint combinations were created. When compared with clinical and ultrasound data, the best performing thermoscore involved temperatures of 16 joints (second to fifth metacarpal and proximal interphalangeal joints, bilaterally). This thermoscore correlated to the 28-joint Disease Activity Score–C-reactive protein, tender and swollen joint counts, patient's visual analog scale (all P ≤ 0.02), and the standard 7-joint ultrasound score (P < 0.03) and could also discriminate patients in high (mean, 9.2 [SD, 5.6]) or moderate (7.1 [SD, 3.5]) versus low disease activity/remission (4.2 [SD, 1.8]) (P ≤ 0.01) or healthy subjects (5.0 [SD, 1.7]) (P = 0.002). In the second part of this study, among single joints in RA, MR performed best in the knee. Using ultrasound as reference, MR-derived knee-Δt had 75% sensitivity/73% specificity for grey-scale (GS) synovitis score ≥2, and 80% sensitivity/82% specificity for power Doppler (PD) positivity. The interrater agreement of knee ultrasound-derived PD with MR (82%) was stronger than with clinical examination. In a different patient cohort with painful knees, a MR-derived Δt cut-off ≤0.2 predicted knee ultrasound-derived PD with 100% positive/100% negative predictive values. In RA patients, a MR-derived thermo-score summing Δts of 3 large and 7 small joints (elbow, knee, lower leg, wrist, 4 hand joints, 2 foot joints of the clinically dominant arm/hand and leg/foot) correlated strongly with ultrasound scores of synovitis/tenosynovitis (all p<0.001) and the 28-joint Disease Activity Score (DAS28) (p=0.004). The interrater agreement of ultrasound-defined joint inflammation with the thermo-score (82%) was stronger than with DAS28. The thermo-score changed significantly after 90 days of treatment in patients with active RA at baseline. In the third part of this study, using MRI as reference, Δt of sacroiliac joints could discriminate between SpA patients with or without sacroiliitis with 78% sensitivity/74% specificity. Conclusions: In the first part of this study, we concluded that microwave radiometry–derived increased in-depth temperature indicative of local inflammation of small joints may serve as an additional biomarker in RA. Optimization of MR-based methods may result in objective assessments of RA disease activity in clinical practice. In the second and third part of this study, we studied the hypothesis that increased MR-derived in-depth joint temperature indicative of inflammation may serve as an additional biomarker in inflammatory arthritis such as rheumatoid arthritis and axial spondylarthritis.

Εισαγωγή: Η μικροκυματική ραδιομετρία (ΜΡ) είναι μια εύκολη, γρήγορη και μη επεμβατική μέθοδος που ανιχνεύει εν τω βάθει θερμοκρασία, η οποία ίσως είναι χρήσιμη στην εκτίμηση της αρθρικής φλεγμονής σε ασθενείς με ΡΑ και αξονική ΣπΑ. Σκοπός μας είναι να ελέγξουμε την υπόθεση εάν η ΜΡ μπορεί να διαγνώσει και να βαθμολογήσει την ενεργή νόσο σε μικρές και μεγάλες αρθρώσεις στη ΡΑ και σε ιερολαγόνιες αρθρώσεις στην αξονική ΣπΑ. Με τον τρόπο αυτό θα ήταν χρήσιμο να αναπτύξουμε ένα συνδυαστικό θερμοσκόρ με τη βοήθεια της τεχνικής της ΜΡ, ώστε να μετρήσουμε την ενεργότητα της νόσου στη ΡΑ και στην αξονική ΣπΑ. Σκοποί: Στο πρώτο μέρος αυτής της μελέτης, μια προοπτική πιλοτική μελέτη διενεργήθηκε με τη χρήση της μικροκυματικής ραδιομετρίας (ΜΡ), μια μη επεμβατική μέθοδο η οποία ανιχνεύει εν τω βάθει θερμοκρασία ιστών, ως σκοπό είχαμε να αξιολογήσουμε εάν ένας δείκτης βασισμένος στη θερμοκρασία των μικρών αρθρώσεων θα μπορούσε να συσχετίζεται με παραμέτρους οι οποίοι χρησιμοποιούνται συχνά για την εκτίμηση της ενεργότητας στη ρευματοειδή αρθρίτιδα (ΡΑ). Στο δεύτερο και στο τρίτο μέρος αυτής της μελέτης είχαμε ως σκοπό να αξιολογήσουμε την υπόθεση εάν η εν τω βάθει θερμοκρασία (ΔΤ) αρθρώσεων με την γρήγορη και εύκολη στην εκτέλεση τεχνική της ΜΡ θα μπορούσε να έχει κλινική χρησιμότητα στην αξιολόγηση της ενεργότητας της νόσου τόσο στη ρευματοειδή αρθρίτιδα (ΡΑ), όσο και στην αξονική ΣπΑ. Μέθοδοι: Στο πρώτο μέρος της μελέτης, δέκα ασθενείς με ενεργή, αθεράπευτη ρευματοειδή αρθρίτιδα, υπεβλήθησαν σε κλινική και εργαστηριακή αξιολόγηση καθώς και υπερηχογραφικό έλεγχο και έλεγχο με τη τεχνική της ΜΡ σε μικρές αρθρώσεις του χεριού και του ποδιού σε χρόνο 0 και σε διάστημα 15, 30 και 90 ημερών από την έναρξη της αγωγής. Ένα μεικτό μοντέλο ανάλυσης για επαναλαμβανόμενες μετρήσεις χρησιμοποιήθηκε για να συγκρίνουμε χαρακτηριστικά ασθενών σε διαδοχικές επισκέψεις, είκοσι άτομα ηλικιακά και φυλετικά αντιστοιχισμένα ως υγιείς μάρτυρες ομάδας ελέγχου. Στη δεύτερο και τρίτο μέρος της μελέτης, μετρήσεις της θερμοκρασίας με τη τεχνική της ΜΡ, κλινική εξέταση, υπερηχογραφικός έλεγχος ή/και μαγνητική τομογραφία (ΜRI) διενεργήθηκαν σε 2 ανεξάρτητες μεγάλες μεικτές κοόρτες ασθενών και υγιών μαρτύρων με σκοπό να ελεγχθεί η υπόθεση εάν η εν τω βάθει θερμοκρασία (ΔΤ) αρθρώσεων με τη βοήθεια της ΜΡ θα μπορούσε να έχει κλινική χρησιμότητα στην αξιολόγηση της ενεργότητας της νόσου στη φλεγμονώδη αρθρίτιδα. Αποτελέσματα: Στο πρώτο μέρος αυτής της μελέτης, χρησιμοποιώντας 1248 ξεχωριστές μετρήσεις από αρθρώσεις ασθενών με τη μέθοδο της ΜΡ, δημιουργήσαμε πολλαπλά θερμοσκόρ ως συνδυασμούς διάφορων μετρήσεων στις αρθρώσεις. Όταν συγκρίναμε τα διάφορα ευρήματα με τα διάφορα κλινικά και υπερηχογραφικά δεδομένα, ο θερμοδείκτης με τη καλύτερη συμπεριφορά ήταν αυτός που προέκυψε από τις τιμές θερμοκρασιών 16 μικρών αρθρώσεων (2η ως 5η ΜΚΦ και ΕΜΦ αμφοτερόπλευρα). Το θερμοσκόρ αυτό συσχετιζόταν με δείκτη ενεργότητας DAS28-CRP, το συνολικό αριθμό ευαίσθητων και οιδηματωδών αρθρώσεων, την οπτική αναλογική κλίμακα ασθενούς (όλα P ≤ 0.02), και τον υπερηχογραφικό δείκτη US7 σκορ (P < 0.03) και μπορούσε επίσης να διακρίνει ασθενείς με υψηλή (μέση τιμή, 9.2 [SD, 5.6]) ή μέτρια (7.1 [SD, 3.5]) έναντι χαμηλής ενεργότητας/ύφεσης (4.2 [SD, 1.8]) (P ≤ 0.01) ή υγειών μαρτύρων (5.0 [SD, 1.7]) (P = 0.002). Στο δεύτερο μέρος αυτής της μελέτης, όσον αφορά την εξέταση ξεχωριστών αρθρώσεων με ΡΑ, η ΜΡ λειτούργησε καλύτερα για την άρθρωση του γόνατου. Με τη χρήση του υπερήχου ως μεθόδου αναφοράς, το ΔΤ του γόνατου με τη ΜΡ είχε 75% ευαισθησία/73% ειδικότητα για τη grey-scale (GS) υμενίτιδα σκορ ≥2, και 80% ευαιθσησία/82% ειδικότητα για θετικό power Doppler (PD). Η συμφωνία μεταξύ 2 μεθόδων για την άρθρωση του γόνατου με θετικό PD στον υπέρηχο συγκριτικά με την ΜΡ (82%) ήταν πιο ισχυρή από την κλινική εξέταση. Σε μια δεύτερη κοόρτη ασθενών με επώδυνα γόνατα, όριο ΔΤ ≤0.2 με την ΜΡ, προέβλεπε γόνατα με θετικό PD στον υπέρηχο με 100% θετική/αρνητική προγνωστική αξία. Σε ασθενείς με ΡΑ, ένα θερμοσκόρ με τη ΜΡ ως άθροισμα ΔΤ 3 μεγάλων και 7 μικρών αρθρώσεων (αγκώνας, γόνατο, ΠΔΚ, ΠΧΚ, 4 αρθρώσεις χεριών, 2 αρθρώσεις ποδιών στο κλινικά επικρατές βραχίονα/χέρι και κνήμη/πόδι) συσχετιζόταν ισχυρά με υπερηχογραφικό σκορ υμενίτιδας/τενοντοϋμενίτιδας (p<0.001) και του δείκτη ενεργότητας DAS28 (p=0.004). Η συμφωνία ανάμεσα σε 2 μεθόδους ήταν πιο ισχυρή μεταξύ υπερηχογραφικά επιβεβαιωμένης φλεγμονής στην άρθρωση με το θερμοσκόρ (82%) σε σχέση με το DAS28. Το θερμοσκόρ άλλαξε σημαντικά μετά από 90 ημέρες θεραπείας σε ασθενείς με ενεργό ΡΑ σε χρόνο 0. Στο τρίτο μέρος της μελέτης, με τη MRI σα μέθοδο αναφοράς, το ΔΤ ιερολαγόνιων μπορούσε να διακρίνει μεταξύ ασθενών με ΣπΑ με/χωρίς ιερολαγονίτιδα (78% ευαισθησία/74% ειδικότητα).Συμπεράσματα: Στο πρώτο μέρος της μελέτης αυτής, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι οι μετρήσεις εν τω βάθει θερμοκρασίας με τη τεχνική της μικροκυματικής ραδιομετρίας μπορεί να αποτελούν ένδειξη τοπικής φλεγμονής στις μικρές αρθρώσεις των χεριών και των ποδιών και επομένως να αποτελούν ένα χρήσιμο και απλό βιοδείκτη στη ρευματοειδή αρθρίτιδα. Στο δεύτερο και τρίτο μέρος αυτής της μελέτης δημιουργήσαμε ένα θερμοδείκτη, βασισμένο τόσο σε μικρές όσο και μεγάλες αρθρώσεις, η μεταβολή του οποίου θα μπορούσε να αντιστοιχεί σε μεταβολή του βαθμού ενεργότητας και να διακρίνει μεταξύ των επιπέδων ενεργότητας της νόσου σε ασθενείς με ρευματοειδή αρθρίτιδα. Τέλος με τη βοήθεια της ΜΡ διαπιστώθηκε πως αύξηση των τιμών των εν τω βάθει θερμοκρασιών των ιερολαγονίων αρθρώσεων θα μπορούσε να αποτελέσει έναν επιπλέον διαγνωστικό δείκτη για την ύπαρξη ιερολαγονίτιδας στην αξονική σπονδυλαρθροπάθεια.