昌原，韩国 —— 如果你因关节疼痛、肿胀和僵硬去看医生，诊断结果可能是多种不同的疾病。是骨关节炎还是类风湿性关节炎？目前的诊断方法通常涉及多次检查、影像程序，有时甚至需要几周的时间才能确定。
韩国研究人员开发的一种新诊断平台可能会显著改善这些诊断难题。他们的系统结合了一种创新的金纳米粒子传感器和人工智能来分析滑膜液，即关节中的润滑液体。它可以以98.1%的惊人准确率区分骨关节炎（OA）和类风湿性关节炎（RA）。
根据发表在《Small》杂志上的报告，该系统为临床环境中诊断关节炎提供了实用、经济且可扩展的解决方案。这种快速测试不仅可以区分这两种常见的关节炎类型，还可以评估类风湿性关节炎的严重程度，从而允许医生更精确地制定治疗方案。
对于全球数百万遭受关节疼痛的人来说，快速区分OA和RA至关重要。虽然这两种疾病都有关节疼痛和炎症的症状，但它们的根本原因和治疗方法不同。骨关节炎主要由机械磨损引起，而类风湿性关节炎则是由于免疫系统攻击关节。
目前的关节炎诊断过程可能缓慢且昂贵。（© dream@do - stock.adobe.com）
如今，医生们通过问卷、影像检查和实验室分析来诊断关节炎，这可能既耗时又昂贵，尤其是在疾病的早期阶段。研究人员指出，目前的液体活检测试准确率约为70-80%，但在早期关节炎患者的识别上常常存在困难。
他们的新方法使用了一种称为表面增强拉曼散射（SERS）的技术，可以通过捕捉分子的独特振动来检测微量分子，就像化学指纹一样。为了使系统更加敏感，研究团队制造了一种涂有“海胆状”金纳米粒子的特殊纸张，这可以显著增强关节液的信号。
当一小滴滑膜液被放置在这种金涂层纸上时，设备会捕获一个独特的光谱特征，然后使用机器学习算法进行分析。支持向量机（SVM）模型经过训练后，能够以97.3%的灵敏度和100%的特异性区分OA和RA样本。
研究人员不仅限于区分两种类型的关节炎。他们还进一步使用高级数学工具——皮尔逊相关系数（PCC）和非负矩阵分解（NMF）——来发现和测量关节液中可以作为生物标志物的特定分子。
他们的分析揭示了每种条件下的独特代谢特征。某些物质在RA患者中较高，而其他物质在OA患者中较高。
研究团队还展示了该平台根据白细胞（WBC）计数对类风湿性关节炎严重程度进行分类的能力。他们将RA样本分为三组，基于WBC水平，并发现该系统可以以98.1%的准确率、98.7%的灵敏度和98.7%的特异性正确分类严重程度。
研究人员设想这项技术将成为医疗保健中的宝贵工具。该平台特别适合作为昂贵影像诊断之前的预筛选方法，或者作为传统血液测试的替代方案。
这种测试既经济又快速且准确。与需要昂贵设备和复杂样本准备的传统诊断方法不同，这种基于纸张的传感器通过简单的一步工艺制造，使其成本低廉且可能广泛使用。
当患者出现关节疼痛和炎症时，医生可以使用这项技术快速确定他们是患有OA还是RA，如果是RA，还可以评估其严重程度。这种快速诊断将允许更早、更有针对性的治疗计划，有可能改善全球数亿受关节炎影响的人的治疗效果。
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