The detection of erosive changes in the joints of hands and feet in rheumatoid arthritis: a comparison of ultrasound and radiology methods

Cover Page

Cite item

Abstract

BACKGROUND: The detection of bone tissue erosions in cases of rheumatoid arthritis has a fundamental importance for the purpose of defining the treatment strategy and it indicates the unfavorable outcomes. It is recognized that the sensitivity of X-ray in detecting the bone tissue erosions is lower comparing to the ultrasound examination, especially at the early stages of the disease. The application of non-invasive and safe methods for the diagnostics of rheumatoid arthritis opens new possibilities for successful treatment. AIM: to compare and to evaluate the results of ultrasound and radiological detection of destructive changes in the joints of the hands and feet in rheumatoid arthritis patients. METHODS: The research included 76 patients with an established diagnosis of rheumatoid arthritis. Radiography and ultrasound examination of the joints in the hands and feet were carried out at the moment of enrollment into the research and later on in 1 and 4 years. RESULTS: The findings included a slight degree of correlation between the two absolute values — the number of joints with erosions according to the data from the ultrasound examination and according to the radiology examination findings. The rate of progression of the erosive changes was more pronounced in the data from ultrasound examination comparing to the radiology findings: from 0.5 [0; 1] to 2.5 [0; 6.0] (p=0.001) and from 0 [0; 1] to 0 [0; 3] (p=0.001), respectively. When evaluating the comparability of the two methods used for detecting the erosive changes in the joints of the hands and feet at each observation point by means of using the Bland–Altman method, it was shown that the results from both methods partially reach the outside of the margins of two standard deviations, which indicates the low degree of agreement between them. The mean difference between the measurements was -0.38 (95% CI -0.63…-0.13) before treatment, -1.15 (95% CI -1.5…-0.79) at the follow-up point of 12 months and -1.52 (95% CI -2.32…-0.73) in 4 years, which indicates the presence of systematic deviations. No correlation was detected between the difference in the number of joints with erosions and the mean number of joints with erosions according to the ultrasound examination and according to the radiography findings. CONCLUSION: Ultrasound examination and radiography are not equivalent methods of detecting erosions in rheumatoid arthritis, however, ultrasound examination helps detecting early progression of the process, which is a key to successful therapy of rheumatoid arthritis.

About the authors

Olga G. Alekseeva

V.A. Nasonova Research Institute of Rheumatology; Federal Research and Clinical Center of Specialized Medical Care and Medical Technologies

Author for correspondence.
Email: alexeevamma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1852-1798
SPIN-code: 5068-8326

MD, PhD

Russian Federation, 34A Kashirskoe shosse, Moscow, 115522; Moscow, 115682

Alexander V. Smirnov

V.A. Nasonova Research Institute of Rheumatology

Email: smirale@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7418-9369
SPIN-code: 3384-5500

MD, PhD, Professor

Russian Federation, 34A Kashirskoe shosse, Moscow, 115522

Svetlana I. Glukhova

V.A. Nasonova Research Institute of Rheumatology

Email: sveglukhova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4285-0869
SPIN-code: 3151-2282

PhD

Russian Federation, 34A Kashirskoe shosse, Moscow, 115522

Maria V. Severinova

V.A. Nasonova Research Institute of Rheumatology

Email: masha-sever@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3444-7682
SPIN-code: 6011-1075
Russian Federation, 34A Kashirskoe shosse, Moscow, 115522

Evgeny L. Nasonov

V.A. Nasonova Research Institute of Rheumatology

Email: nasonov@irramn.ru
ORCID iD: 0000-0002-1598-8360
SPIN-code: 5162-6484
Scopus Author ID: 7102614711

MD, PhD, Professor, academician of the Russian Academy of Sciences

Russian Federation, 34A Kashirskoe shosse, Moscow, 115522

Alexander V. Volkov

V.A. Nasonova Research Institute of Rheumatology

Email: sandyvlk@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0003-1784-3699
SPIN-code: 2623-6098

MD, PhD

Russian Federation, 34A Kashirskoe shosse, Moscow, 115522

References

  1. Sudoł-Szopińska I, Jans L, Teh J. Rheumatoid arthritis: What do MRI and ultrasound show. J Ultrason. 2017;17(68):5–16. doi: 10.15557/JoU.2017.0001
  2. Wain DL. Sensitivity, specificity and responsiveness of magnetic resonance imaging and ultrasound in rheumatoid arthritis diagnosis. Bioscience Horizons. 2014;7:hzu005. doi: 10.1093/biohorizons/hzu005
  3. Fodor D, Rodriguez-Garcia SC, Cantisani V, et al. The EFSUMB guidelines and recommendations for musculoskeletal ultrasound. Part I: Extraarticular pathologies. Ultraschall Med. 2022;43(1):34–57. doi: 10.1055/a-1562-1455
  4. Kawashiri SY, Fujikawa K, Nishino A, et al. Ultrasound-detected bone erosion is a relapse risk factor after discontinuation of biologic disease-modifying antirheumatic drugs in patients with rheumatoid arthritis whose ultrasound power Doppler synovitis activity and clinical disease activity are well controlled. Arthritis Res Ther. 2017;19(1):108. doi: 10.1186/s13075-017-1320-2
  5. Смирнов А.В. Атлас рентгенологической диагностики ревматоидного артрита. Москва: ИМА-ПРЕСС, 2009. 69 с. [Smirnov AV. Atlas of radiological diagnostics of rheumatoid arthritis. Moscow: IMA-PRESS; 2009. 69 р. (In Russ.)] EDN: QLZEQR
  6. Van der Heijde D. How to read radiographs according to the Sharp/van der Heijde method. J Rheumatol. 2000;27(1):261–263.
  7. Colebatch AN, Edwards CJ, Østergaard M, et al. EULAR recommendations for the use of imaging of the joints in the clinical management of rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis. 2013;72(6):804–814. doi: 10.1136/annrheumdis-2012-203158
  8. Døhn UM, Ejbjerg B, Boonen A, et al. No overall progression and occasional repair of erosions despite persistent inflammation in adalimumab-treated rheumatoid arthritis patients: Results from a longitudinal comparative MRI, ultrasonography, CT and radiography study. Ann Rheum Dis. 2011;70(2):252–258. doi: 10.1136/ard.2009.123729
  9. Hassan R, Hussain S, Bacha R, et al. Reliability of ultrasound for the detection of rheumatoid arthritis. J Med Ultrasound. 2019;27(1):3–12. doi: 10.4103/JMU.JMU_112_18
  10. Østergaard M, Pedersen SJ, Døhn UM. Imaging in rheumatoid arthritis: Status and recent advances for magnetic resonance imaging, ultrasonography, computed tomography and conventional radiography. Best Pract Res Clin Rheumatol. 2008;22(6):1019–1044. doi: 10.1016/j.berh.2008.09.014
  11. Rahmani M, Chegini H, Najafizadeh SR, et al. Detection of bone erosion in early rheumatoid arthritis: Ultrasonography and conventional radiography versus non-contrast magnetic resonance imaging. Clin Rheumatol. 2010;29(8):883–891. doi: 10.1007/s10067-010-1423-5
  12. Gessl I, Balint PV, Filippucci E, et al. Structural damage in rheumatoid arthritis assessed by musculoskeletal ultrasound: A systematic literature review by the Structural Joint Damage Task Force of the OMERACT Ultrasound Working Group. Semin Arthritis Rheum. 2021;51(3):627–639. doi: 10.1016/j.semarthrit.2021.02.010
  13. Baillet A, Gaujoux-Viala C, Mouterde G, et al. Comparison of the efficacy of sonography, magnetic resonance imaging and conventional radiography for the detection of bone erosions in rheumatoid arthritis patients: a systematic review and meta-analysis. Rheumatology (Oxford). 2011;50(6):1137–1147. doi: 10.1093/rheumatology/keq437
  14. Backhaus M, Ohrndorf S, Kellner H, et al. Evaluation of a novel 7-joint ultrasound score in daily rheumatologic practice: A pilot project. Arthrit Rheumatism. 2009;61(9):1194–1201. doi: 10.1002/art.24646
  15. Ohrndorf S, Halbauer B, Martus P, et al. Detailed joint region analysis of the 7-joint ultrasound score: Evaluation of an arthritis patient cohort over one year. Int J Rheumatol. 2013;2013(493848):9. doi: 10.1155/2013/493848
  16. Ohrndorf S, Fischer IU, Kellner H, et al. Reliability of the novel 7-joint ultrasound score (US7): Results from an inter- and intra-observer study performed by rheumatologists. Arthritis Care Res. 2012;64(8):1238–1243. doi: 10.1002/acr.21679
  17. Naredo E, Valor L, de La Torre I, et al. Ultrasound joint inflammation in rheumatoid arthritis in clinical remisson: How many and which joints should be assessed? Arthritis Care Res. 2013;65(4):512–517. doi: 10.1002/acr.21869
  18. Scire CA, Montecucco C, Codullo V, et al. Ultrasonographic evaluation of joint involvement in early rheumatoid arthritis in clinical remission: Power Doppler signal predicts short-term relapse. Rheumatol. 2009;48(9):1092–1097. doi: 10.1093/rheumatology/kep171
  19. Peran M, Allado E, Albuisson E, et al. Performance of ultrasound to assess erosion progression in rheumatoid arthritis. Eur J Radiol. 2021;136:109536. doi: 10.1016/j.ejrad.2021.109536
  20. Funck-Brentano T, Gandjbakhch F, Etchepare F, et al. Prediction of radiographic damage in early arthritis by sonographic erosions and power Doppler signal: A longitudinal observational study. Arthritis Care Res. (Hoboken). 2013;65(6):896–902. doi: 10.1002/acr.21912
  21. Szkudlarek M, Terslev L, Wakefield RJ, et al. summary findings of a systematic literature review of the ultrasound assessment of bone erosions in rheumatoid arthritis. J Rheumatol. 2016;43(1):12–21. doi: 10.3899/jrheum.141416
  22. Grosse J, Allado E, Roux C, et al. ACPA-positive versus ACPA-negative rheumatoid arthritis: Two distinct erosive disease entities on radiography and ultrasonography. Rheumatol Int. 2020;40(4):615–624. doi: 10.1007/s00296-019-04492-5
  23. Grosse J, Allado E, Albuisson É, et al. Evaluation of bone erosions in rheumatoid arthritis: The ultrasound score for erosions versus the modified Sharp/van der Heijde score for erosions. J Rheumatol. 2021;48(3):335–338. doi: 10.3899/jrheum.200286
  24. Каратеев Д.Е., Лучихина Е.Л., Муравьев Ю.В., и др. Первое российское стратегическое исследование фармакотерапии ревматоидного артрита (РЕМАРКА) // Научно-практическая ревматология. 2013. Т. 51, № 2. С. 117–125. [Karateev DE, Luchikhina EL, Muravyev YuV, et al. The first Russian strategic study of pharmacotherapy for rheumatoid arthritis (REMARCA). Rheumatology Science Practice. 2013;51(2):117–125]. doi: 10.14412/1995-4484-2013-637 EDN: RBGDIJ
  25. Ventura-Ríos L, Hernández-Díaz C, Ferrusquia-Toríz D, et al.; Grupo Mexicano de Ecografía Musculoesquelética AC (ECOMER). Reliability of ultrasound grading traditional score and new global OMERACT-EULAR score system (GLOESS): Results from an inter- and intra-reading exercise by rheumatologists. Clin Rheumatol. 2017;36(12):2799–2804. doi: 10.1007/s10067-017-3662-1
  26. Aletaha D, Neogi T, Silman AJ, et al. 2010 Rheumatoid arthritis classification criteria: An American College of Rheumatology/European League Against Rheumatism collaborative initiative. Arthritis Rheum. 2010;62(9):2569–2581. doi: 10.1002/art.27584
  27. Van der Heijde D, van der Helm, van Mil AH, et al. EULAR definition of erosive disease in light of the 2010 ACR/EULAR rheumatoid arthritis classification criteria. Ann Rheum Dis. 2013;72(4):479–481. doi: 10.1136/annrheumdis-2012-202779
  28. Yan L, Lin M, Ye X, et al. Prediction model for bone erosion in rheumatoid arthritis based on musculoskeletal ultrasound and clinical risk factors. Clin Rheumatol. 2025;44(1):143–152. doi: 10.1007/s10067-024-07219-5
  29. Therkildsen J, Klose-Jensen R, Hänel M, et al. Erosive progression by high-resolution peripheral quantitative computed tomography and conventional radiography in rheumatoid arthritis. Rheumatology (Oxford). 2025;64(3):1092–1101. doi: 10.1093/rheumatology/keae281
  30. Dumoulin QA, van der Helm, van Mil AH, van Steenbergen HW. Do MRI-detected erosions in the RA-risk phase of arthralgia reflect current or imminent radiographic erosions? A large longitudinal imaging study. Rheumatology (Oxford). 2025;17:keaf149. doi: 10.1093/rheumatology/keaf149
  31. Døhn UM, Terslev L, Szkudlarek M, et al. Detection, scoring and volume assessment of bone erosions by ultrasonography in rheumatoid arthritis: Comparison with CT. Ann Rheum Dis. 2013;72(4):530–534. doi: 10.1136/annrheumdis-2011-201114
  32. Mohammed RH, Alazizi H, Taha AN, Metawee S. Musculoskeletal ultrasonography versus conventional radiography: Correlation with DAS28 and MDHAQ scores in early rheumatoid arthritis. J Int Med Res. 2024;52(12):3000605241306397. doi: 10.1177/03000605241306397

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The dependence of the difference in the number of joints with erosions, measured ultrasonographically and radiologically, on the mean value. Bland–Altman plot: upon enrollment (before treatment initiation), in 1 year from the moment of treatment initiation and at the end of the research.

Download (1MB)
3. Fig. 2. The dependence of the difference in the number of joints with erosions, measured ultrasonographically and radiologically, on the mean value for the two methods of detecting erosions: upon enrollment (before treatment initiation), in 1 year from the moment of treatment initiation and at the end of the research.

Download (1MB)
4. Fig. 3. The dependence of the difference in the number of joints with erosions, measured using ultrasound method upon enrollment and radiologically at the end of follow-up, on the mean values: а — Bland–Altman plot; b — correlations.

Download (1MB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».