СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2009 года по МПК G01N33/53 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии, и может быть использовано для прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава в ранние послеоперационные сроки.

Известно, что одним из важных факторов неблагоприятного результата эндопротезирования является асептическая нестабильность эндопротеза вследствие нарушения процессов ремоделирования костной ткани и снижения минеральной плотности кости, для оценки состояния которой используют различные способы денситометрии, «золотым стандартом» которой является двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (Руководство по остеопорозу. Под редакцией Беневоленской Л.И. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003, с.132-151).

Но денситометрическое исследование позволяет определить изменения плотности костной ткани только через 6-12 месяцев, т.е. способ не пригоден для динамической оценки состояния костной ткани в ранние послеоперационные сроки. Кроме того, требуется специальное дорогостоящее оборудование и соответственно подготовленный персонал. Рентгенологической денситометрии присущи все недостатки рентгеновского исследования, в том числе значительная лучевая нагрузка на организм больного при проведении повторных исследований. Существенным отрицательным моментом является несовершенство стандартных программ, не всегда обеспечивающих необходимую точность результатов, что вынуждает центры денситометрии разрабатывать свои нормы на основе популяционных исследований практически здоровых лиц - местных уроженцев с учетом возрастных и половых особенностей. Т.е. способ не позволяет прогнозировать течение костеобразования в ранние послеоперационные сроки.

Ивестен также способ прогнозирования течения костеобразования при лечении ложных суставов путем исследования биохимических параметров крови и мочи больного, в котором на дооперационном этапе в сыворотке крови определяют общую активность щелочной фосфатазы (Щфо) и ее костной фракции (ЩФк), а в суточной моче определяют содержание кальция (Са), общего гидроксипролина (НОР) и креатинина (Сr). Затем рассчитывают показатели К1 - отношение Щфо к ЩФк, К2 - содержание Са по отношению к грамму Сr, К3 - содержание НОР к грамму Сr. И если все расчетные показатели или хотя бы два из них составляют К1 больше или равно 2, К2 больше или равно 340 мг/г, а К3 больше или равно 54 мг/г, прогнозируют замедленное течение костеобразования (патент РФ №2177619, кл. G01N 33/70, G01N 33/84, G01N 33/68. Опубл. 27.12.2001 г.).

Однако данный способ сложен и трудоемок: необходимо исследовать два биологических субстрата: кровь и мочу, определить пять параметров и дополнительно провести расчет еще трех показателей. При этом собирают суточную мочу, что создает определенные неудобства для амбулаторного больного. Кроме того, этот способ недостаточно точен, что связано с определением общего гидроксипролина мочи, не отражающего обмен коллагена I типа, специфичного именно для костной ткани, а отражающего результирующую метаболических процессов всех соединительно-тканных образований организма, содержащих коллаген не только I типа, но и других типов (II тип характерен для хряща и стекловидного тела; III тип характерен для кровеносных сосудов и т.д.).

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является способ прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава, включающий исследование крови пациента до операции и через 1 и 3 месяца после нее, определение уровня сывороточных иммуноглобулинов А и Е, уровня эозинофилов, наличия антител к солям металлов или полимерам эндопротеза. При изменении значений показателей или по крайней мере двух из них в сравнении с дооперационными, повышении уровня иммуноглобулина А более 3,0 г/л, уровня иммуноглобулина Е более чем в два раза, уровня эозинофилов более 7% и наличии антител к солям металлов или полимерам эндопротеза прогнозируют неблагоприятный результат эндопротезирования (патент РФ №2128341, кл. G01N 33/53/, опубл. 27.03.1999 г.).

Этот способ позволяет осуществить прогнозирование результатов эндопротезирования в раннем послеоперационном периоде, однако он достаточно сложен (исследование широкого спектра иммунных тестов проводят три раза, в том числе с применением методов, обычно не используемых в широкой практике клинико-диагностических лабораторий: определение антител к составляющим эндопротеза), продолжителен (требует для своего осуществления не менее трех месяцев) и трудоемок (определяют целый ряд лабораторных параметров: иммуноглобулины А и Е, антитела к солям металлов или полимерам, входящим в состав эндопротеза, и эозинофилы).

Способ не позволяет оценить стрессовое ремоделирование костной ткани, несостоятельность которого является одной из основных причин асептической нестабильности, выявляя особенности реагирования иммунной системы организма на составляющие эндопротеза, что в определенной мере связано именно с особенностями металлоконструкции, а в определенной мере - с особенностями реакции на нее иммунной системы, и не отражает метаболизм костной ткани.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является ускорение, упрощение и повышение точности прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава.

Поставленная задача решается тем, что в способе прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава путем исследования крови пациента в динамике взятие крови осуществляют до и через 1,5 месяца после операции. При этом определяют биохимические маркеры резорбции и формирования кости, и если в послеоперационном периоде по сравнению с дооперационным уровень Cross-Laps возрастает не менее чем в два раза, а уровень остеокальцина возрастает не более чем в полтора раза, то диагностируют выраженное преобладание процессов резорбции, не компенсируемое усилением костеобразования, и прогнозируют высокий риск развития асептической нестабильности эндопротеза.

В заявленном способе достаточно провести одно исследование крови (через 1,5 мес) после операции, в то время как в прототипе необходимо провести два исследования крови - через 1 и 3 месяца после операции. Кроме того, в заявленном способе достаточно провести определение всего двух параметров крови, отражающих метаболизм костной ткани, в то время как в известном способе необходимо определить целый ряд лабораторных параметров: иммуноглобулины А, Е, антитела к солям металлов или полимерам, входящим в состав эндопротеза, и эозинофилы.

Авторами заявленного изобретения установлено, что если через 1,5 месяца после эндопротезирования тазобедренного сустава уровень Cross-Laps (маркер резорбции кости) возрастает не менее чем в два раза по сравнению с дооперационным, а уровень остеокальцина возрастает не более чем в полтора раза, то это свидетельствует о выраженном преобладании процессов резорбции, не компенсируемое усилением костеобразования, что позволяет прогнозировать высокий риск развития асептической нестабильности эндопротеза.

Технический результат заключается в уменьшении числа повторных исследований.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

До операции утром натощак у больного берут кровь для исследования маркеров резорбции и репарации костной ткани методом твердофазного иммуноферментного анализа. Через 1,5 месяца после выполнения тотального эндоротезирования тазобедренного сустава повторно утром натощак берут кровь для определения маркеров костного метаболизма. В качестве показателя резорбции костной ткани определяют С-концевые телопептиды, образующиеся при деградации зрелого коллагена первого типа. Используют тест-систему Nordic Bioscience Diagnostics A/S Serum Cross-Laps® ELISA, предназначенную для количественного определения в сыворотке крови человека продуктов распада коллагена. Тест-система Serum Cross-Laps® ELISA основана на использовании двух высокоспецифических моноклональных антител к аминокислотной последовательности EKAHD-b-GGR, где остаток аспарагиновой кислоты b изомеризован.

В качестве показателя костеобразования определяют основной неколлагеновый белок костной ткани - остеокальцин. Для его определения используется тест-система Nordic Bioscience Diagnostics A/S N-MID® Osteocalcin ELISA, основанная на использовании двух высокоспецифических моноклональных антител (Mabs) к человеческому остеокальцину. Одни антитела распознают среднюю часть (аминокислотный фрагмент 20-29) полипептида, захватывая его, а другие, конъюгированные с пероксидазой, узнают N-терминальную область (аминокислотные остатки 10-16). Дополнительно к интактному остеокальцину (1-49) детектируется N-концевой - средний фрагмент (1-43).

Сравнивают содержание Serum Cross-Laps и остеокальцина до и через 1,5 месяца после операции. При этом, если в послеоперационном периоде по сравнению с дооперационным уровень Cross-Laps возрастает не менее чем в два раза, а уровень остеокальцина возрастает не более чем в 1.5 раза, то диагностируют выраженное преобладание процессов резорбции, не компенсируемое усилением процессов костеобразования, и прогнозируют высокий риск развития асептической нестабильности эндопротеза.

Основанием для установления диагностически значимых пределов уровня Cross-Laps и остеокальцина крови явились результаты обследования 44 больных с дегенеративными заболеваниями тазобедренного сустава, которым было выполнено бесцементное тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава, и 22 практически здоровых лиц (контрольная группа).

Преимуществами предлагаемого способа по сравнению с прототипом является ускорение, упрощение и повышение точности прогнозирования результатов эндопротезирования при дегенеративно-дистрофических заболеваниях тазобедренного сустава.

По сравнению с прототипом в два раза быстрее производится оценка результатов эндопротезирования тазобедренного сустава, для осуществления способа достаточно определить только два показателя метаболизма костной ткани, способ не требует специальной подготовки кадров и может быть осуществлен в любой клинико-диагностической лаборатории, оснащенной ИФА (иммунно-ферментный анализ) системой, с использованием стандартных наборов реактивов. Использование в качестве исследуемых показателей маркеров метаболизма костной ткани позволяет с высокой степенью точности оценить процессы костеобразования в раннем послеоперационном периоде.

Пример.

Б-ная Т-ва В.И., 1949 г.р., история болезни №432. Наблюдается в Саратовском научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии (СарНИИТО) в течение последних двух лет. Больной себя считает с 2000 года, когда стала беспокоить боль в области правого тазобедренного сустава, возникающая при ходьбе. Появилось ограничение движений в правом тазобедренном суставе. Наблюдалась в поликлинике по месту жительства. Был поставлен диагноз: деформирующий остеоартроз тазобедренных суставов, справа - 2-й степени, слева - 1-й степени. Проводилось неоднократное консервативное лечение без эффекта. В 2006 году боль усилилась, объем движений в правом тазобедренном суставе уменьшился, появилось укорочение правой ноги.

При очередном обследовании было рекомендовано выполнить тотальное эндопротезирование правого тазобедренного сустава, для которого больная поступила в СарНИИТО.

При осмотре: кожа бледная, телосложение нормостеническое (вес 70 кг, рост 170 см.). Ходит с дополнительной опорой. Имеется атрофия мышц нижних конечностей, больше справа. Правая нога короче левой на 2 см. Движения в правом тазобедренном суставе: сгибание/разгибание 70°/0°/10°; отведение/приведение 5°/0°/10°; внутренняя ротация/наружная ротация 10°/0°/10°. Движения в левом тазобедренном суставе практически в полном объеме.

Рентгенограмма тазобедренных суставов: справа определяется выраженное сужение суставной щели, нарушение структуры головки бедренной кости, варусное положение бедренной кости; слева - умеренное сужение суставной щели.

Данные денситометрии: минеральная плотность костной ткани при обследовании поясничного отдела позвоночника (Т-критерий= - 0,3 SD, Z-критерий= - 1,5 SD) и проксимальных отделов бедер (слева Т-критерий= - 2,2 SD, Z-критерий= - 3,2 SD; справа Т-критерий - 3,7 SD, Z-критерий= - 4,5 SD) соответствует системному остеопорозу.

ЭКГ: синусовый ритм, число сердечных сокращений 80 в минуту.

Лабораторные данные.

1. Общий анализ крови (OAK): эритроциты - 4,8·10¹²/л; гемоглобин - 123 г/л; цветной показатель - 0,9; лейкоциты - 5,8·10⁹/л; эозинофилы - 0; палочкоядерные - 3%; сегментоядерные - 67%; лимфоциты - 122%, моноциты - 8%; СОЭ - 3 мм/час.

2. Щелочная фосфатаза - 220 ед/л.

3. Кальций (Са) общий - 2,15 ммоль/л.

4. Тест-система Cross-Laps - 0,65 нг/мл.

5. Остеокальцин - 12,48 нг/мл.

Диагноз: Двусторонний деформирующий остеоартроз тазобедренных суставов, справа - 3-й степени, слева - 1-й степени. Укорочение правой ноги на 2 см.

Выполнено бесцементное тотальное эндопротезирование правого тазобедренного сустава конструкцией Mathys. Послеоперационный период протекал без осложнений.

Через 1,5 месяца после операции больная явилась для контрольного осмотра. Жалоб не предъявляет, ходит с дополнительной опорой. Длина ног равная. Движения в правом тазобедренном суставе 85°/0°/0°; 10°/0°/10°; 15°/0°/15°. Рентгенограмма тазобедренных суставов: справа - состояние после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава, положение компонентов эндопротеза удовлетворительное; слева - умеренное сужение суставной щели.

Данные денситометрии: минеральная плотность костной ткани при обследовании поясничного отдела позвоночника (Т-критерий= - 0,3 SD, Z-критерий= - 1,4 SD) и проксимального отдела левого бедра (слева Т-критерий= - 2,1 SD, Z-критерий= - 3,5 SD) соответствует системному остеопорозу.

ЭКГ: синусовый ритм, число сердечных сокращений 83 в минуту.

Лабораторные данные

1. OAK: эритроциты - 4,4-10¹²/л; гемоглобин - 120 г/л; цветной показатель - 0,8; лейкоциты - 6,0-10⁹/л; эозинофилы - 1%, палочкоядерные - 4%, сегментоядерные - 73%, лимфоциты - 16%, моноциты - 6%, СОЭ - 7 мм/час.

2. Щелочная фосфатаза - 218 ед/л.

3. Са общий - 2,17 ммоль/л.

4. Cross-Laps - 1,3 нг/мл.

5. Остеокальцин - 18,7 нг/мл.

Было сделано заключение о возможном неудовлетворительном результате тотального эндопротезирования тазобедренного сустава, что и подтвердилось в дальнейшем: через 1,5 года после операции больная вновь поступила с жалобами на боль и ограничение движений в правом бедре. При осмотре: длина ног равная, при выполнении функциональных проб больная испытывает боль; объем движений сгибание/разгибание 70°/0°/10°; отведение/приведение 5°/0°/10°; внутренняя ротация/наружная ротация 10°/0°/10°.

На рентгенограммах: справа - состояние после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава, признаки нестабильности компонентов эндопротеза. Определяется зона резорбции в проксимальном отделе ножки; слева - умеренное сужение суставной щели. Данные денситометрии: минеральная плотность костной ткани при обследовании поясничного отдела позвоночника (Т-критерий= - 0,2 SD, Z-критерий= - 1,4 SD) и проксимального отдела левого бедра (слева Т-критерий= - 2,1 SD, Z-критерий= - 3,0 SD) соответствует системному остеопорозу; справа определяется снижение минеральной плотности костной ткани вокруг ножки эндопротеза.

Диагноз: Состояние после тотального эндопротезирования правого тазобедренного сустава. Признаки нестабильности компонентов эндопротеза.

У данной больной уже через 1,5 месяца после операции, несмотря на отсутствие осложнений (гладко протекавший ранний послеоперационный период, отсутствие достоверных изменений общепринятых лабораторных показателей и данных денситометрии), можно было прогнозировать высокий риск развития асептической нестабильности, т.к. регистрировалось выраженное преобладание процессов резорбции, не компенсируемое усилением костеобразования (более чем в два раза повышен уровень Cross-Laps и менее чем на 50% повышен уровень остеокальцина).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет быстро, просто и с высокой степенью точности прогнозировать результаты эндопротезирования тазобедренного сустава в раннем послеоперационном периоде.

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии, и может быть использовано для прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава в ранние послеоперационные сроки. Для осуществления способа берут кровь пациента до и через 1,5 месяца после операции, определяют биохимические маркеры резорбции и формирования кости. Если в послеоперационном периоде по сравнению с дооперационным уровень Cross-Laps возрастает не менее чем в два раза, а уровень остеокальцина возрастает не более чем в полтора раза, то диагностируют выраженное преобладание процессов резорбции, не компенсируемое усилением костеобразования, и прогнозируют высокий риск развития асептической нестабильности эндопротеза. Использование изобретения позволяет ускорить, упростить и повысить точность прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава.

Способ прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава путем исследования крови пациента в динамике, отличающийся тем, что исследование крови осуществляют до и через 1,5 месяца после операции, при этом определяют биохимические маркеры резорбции и формирования кости и, если в послеоперационном периоде по сравнению с дооперационным уровень С-концевых телопептидов коллагена I типа (Serum Cross-Laps) возрастает не менее чем в два раза, а уровень остеокальцина возрастает не более чем в полтора раза, то диагностируют выраженное преобладание процессов резорбции, не компенсируемое усилением костеобразования, и прогнозируют высокий риск развития асептической нестабильности эндопротеза.