СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАРУШЕНИЯ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ПЕРЕЛОМАХ ДЛИННЫХ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ Российский патент 2011 года по МПК G01N33/50 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, может быть использовано для прогнозирования нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей.

Актуальность проблемы замедленной консолидации, в том числе и развитие ложных суставов, в травматологии определяется значительной частотой возникновения, трудностью лечения и высоким уровнем инвалидности [1, 2]. Замедленное сращение переломов костей конечностей составляет от 15 до 50% от всех травм опорно-двигательного аппарата, а частота развития ложных суставов даже при современных методах лечения достигает 30% [3, 4].

Известен «Способ диагностики нарушения регенерации костной ткани у травматологических больных» [5], основанный на определении в первые сутки травмы количества моноцитов в 1 мкл периферической крови, определении величины посттравматического отека и при отечности менее 2,5 см и количестве моноцитов менее 2,5×10² мкл крови, а также при отечности более 5 см и количестве моноцитов более 6,0×10² мкл крови диагностируют нарушение регенерации костной ткани у травматологических больных.

Данный способ недостаточно точен, так как, во-первых, дисбаланс моноцитов может регистрироваться при различных патологических состояниях; во-вторых, не учитываются основные показатели регенерации костной ткани - ростовые факторы и состояние микроциркуляторного русла конечности.

Известен «Способ оценки костной ткани при дистракционном остеосинтезе» [6], основанный на определении до операции и перед началом дистракции (на 7-10 сутки после операции) энергетики мононуклеаров крови, а именно: определяют скорость эндогенного дыхания мононуклеаров и интенсивность дыхания в присутствии экзогенной янтарной кислоты методом полярографии. При уменьшении скорости эндогенного дыхания в конце послеоперационного периода менее 80%, а также значительном сдвиге интенсивности дыхания мононуклеаров в присутствии экзогенной янтарной кислоты более 130% определяют нарушение процесса регенерации кости при дистракционном остеосинтезе. При увеличении скорости эндогенного дыхания более 150% и активации дыхания мононуклеаров в присутствии экзогенной янтарной кислоты до 120% определяют благоприятное течение костного репаративного процесса.

Однако данный метод недостаточно точен, поскольку состояние костной ткани оценивается только по функциональной активности моноцитов крови, и не учитывается состояние микроциркуляторного русла.

Прототипом для данного изобретения служит «Способ прогнозирования развития нарушений репаративной регенерации костной и окружающих мягких тканей у больных с заболеваниями опорно-двигательного аппарата» [7], основанный на определении клинико-рентгенологических показателей и установлении прогностического индекса. Дополнительно выявляют факторы риска. Устанавливают их градации и числовые значения: a₁ - пол; а₂ - возраст в годах; а₃ - число возбудителей инфекционного процесса; а₄ - стадия воспалительного процесса; а₅ - локализация патологического процесса в костной ткани; а₆ - величина поражения сегмента по длине; a₇ - вид оперативного лечения костной ткани; а₈ - вид операции на мягких тканях; а₉ - сопутствующие заболевания; а₁₀ - количество признаков иммунологической недостаточности - инфекционный, аллергический, аутоиммунный, опухолевый синдромы, наследственная отягощенность, ассоциированные синдромы - в анамнезе; а₁₁ - абсолютное количество лимфоцитов (*10⁹/л); a₁₂ - абсолютное количество Т-клеток, СД2+СД19-лимфоцитов (*10⁹/л); а₁₃ - стресс-адаптивная реакция, выраженная числом признаков напряженности по Л.Х.Гаркави; а₁₄ - уровень сывороточного иммуноглобулина G (IgG), г/л; a₁₅ - уровень сывороточного иммуноглобулина A (IgA), г/л. Определяют прогностические коэффициенты F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₆, F₇, F₈ и F₉. И при F₆>F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₇, F₉ у больных без гнойных осложнений или F₉>F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₆, F₇, F₉ у больных с гнойными осложнениями устанавливают благоприятный прогноз исхода заболевания. При F₄>F₁, F₂, F₃, F₅, F₆, F₇, F₈, F₉ у больных без гнойных осложнений или F₇>F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₆, F₈, F₉ у больных с гнойными осложнениями прогнозируют нарушение репаративных процессов. При этом если F₅>F₁, F₂, F₃, F₄, F₆, F₇, F₈, F₉ у больных без гнойных осложнений или F₈>F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₆, F₇, F₉ у больных с гнойными осложнениями, прогнозируют формирование ложного сустава, а при F₂>F₁, F₃, F₄, F₅, F₆, F₇, F₈, F₉ у больных без гнойных осложнений и у больных с гнойными осложнениями прогнозируют риск возникновения патологического перелома/рефрактуру.

Однако данный способ трудоемкий, так как при его использовании необходим анализ значительного количества показателей, и недостаточно точный, так как не учитывает один из наиболее важных факторов регенерации костной ткани - состояние микроциркуляции пораженной области [15].

Для повышения точности прогноза нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей в крови больных на 10 сутки послеоперационного периода определяют содержание ростового фактора TGFβ1, уровень показателя лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии (ЛТА), регистрируют максимальную амплитуду колебаний миогенного, нейрогенного и дыхательного компонентов колебаний кровотока. Затем рассчитывают следующие показатели: P₁ - относительное содержание цитокина TGFβ1 по формуле:

где TGFβ1_p - содержание ростового фактора больного; TGFβ1_n - среднее значение здоровых лиц; P₂ - относительное содержание показателя ЛТА по формуле:

где ЛТА_р - показатель лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии больного; ЛТА_n - среднее региональное значение лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии здоровых людей; Р₃ - относительный показатель состояния микроциркуляции по формуле

где AmaxN_p - максимальная амплитуда нейрогенного компонента поврежденной конечности больного, AmaxM_p - максимальная амплитуда миогенного компонента поврежденной конечности пациента, AmaxD_p - максимальная амплитуда дыхательного компонента поврежденной конечности больного; AmaxN_n, AmaxM_n, AmaxD_n - показатели максимальной амплитуды нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов у здоровых лиц. После чего производят расчет коэффициента (К) путем произведения показателей относительного содержания ростового фактора, показателя ЛТА и параметров микроциркуляции, по формуле:

При значении коэффициента больше 0,9 прогнозируют благоприятное течение репаративного процесса, а если коэффициент меньше 0,9, прогнозируют развитие замедленной консолидации.

Для прогнозирования нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей использованы показатели состояния систем организма, которые в значительной степени влияют на течение репаративных процессов костной ткани.

Известно, что переломы длинных трубчатых костей оказывают неблагоприятный эффект на Т-клеточное звено иммунной системы и вызывают развитие иммунодефицита, проявлением которого является нарушение репаративной регенерации тканей [4, 8, 9].

Доказано, что кровяные пластинки являются не только участниками гемостаза, но и осуществляют трофическую и репаративную функции, секретируя в окружающую среду ряд ростковых факторов [10, 11, 12].

Миграция клеток и продукция цитокинов в месте повреждения кости меняет ее структуру. Так известно, что ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО, ИЛ-8 повышают функцию остеокластов и остеокластоподобных клеток, и наоборот, присутствие TGFβ тормозит эту активность и усиливает рост фибробластов и синтез коллагена. Этот факт играет существенную роль в ремоделировании структуры костных балок [10, 11, 13].

Установлено, что Т-лимфоциты являются непосредственными участниками клеточного и гуморального иммунитета и способны образовывать агрегаты с кровяными пластинками. Этот феномен, получивший название лимфоцитарно-тромбоцитарная адгезия (ЛТА), является объективным показателем, отражающим тесную взаимосвязь иммунитета и гемостаза, являющихся составными частями единой интегральной клеточно-гуморальной системы защиты организма, в которых цитокины выполняют роль связующего звена [8, 14].

Состояние микроциркуляции конечностей в значительной степени определяет поддержание жизнеспособности поврежденных тканевых структур, течение воспалительных и репаративных процессов. Объективная регистрация микроциркуляторных расстройств важна для оценки системных и регионарных нарушений гемодинамики, что является критерием жизнеспособности тканей [15].

Известно, что практически любая травма, хирургическая операция оказывает неблагоприятный эффект как на микроциркуляторные показатели, так и на иммунную систему, что вызывает развитие различных осложнений, в том числе и нарушение репаративных процессов костной ткани [1, 9].

Поэтому определение факторов и механизмов, приводящих к развитию местных и системных осложнений, является важным в выборе правильной лечебной тактики больного [16, 17].

Доказано, что на 10-е сутки неосложненного послеоперационного периода показатели иммунитета, гемостаза и микроциркуляции нормализуются и соответствуют контрольным значениям [9, 15].

Способ выполняют следующим образом.

На 10-е сутки послеоперационного периода у больного берут из локтевой вены 10,0 мл крови в пробирку (из них 5,0 мл в гепаринизированную пробирку) и определяют показатель ЛТА и концентрацию цитокина TGFβ1. Исследование показателя ЛТА выполняют по методу Ю.А.Витковского и др. [18]. Определение концентрации TGFβ1 осуществляют методом твердофазного иммуноферментного анализа с помощью двойных антител [8]. Затем проводят лазерное допплеровское флоуметрическое исследование кровотока.

Больному в горизонтальном положении лежа на спине в первом межплюсневом промежутке устанавливают датчик компьютеризированного лазерного анализатора микроциркуляции крови (например, ЛАКК-02, НПП «Лазма», Россия), в течение 7 минут регистрируют ритмы колебаний кровотока в микроциркуляторном русле и после вейвлет-преобразования осцилляции на персональном компьютере получают параметры амплитудно-частотного спектра и тонуса сосудов (максимальные амплитуды нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов). Уменьшение амплитуды колебаний нейрогенного и миогенного компонентов связано со спазмом микрососудов и ухудшением тканевой перфузии, а увеличение амплитуды дыхательного компонента отражает застойные изменения в венозном русле [19].

После чего рассчитывают показатели фактора роста фибробластов (TGFβ1), ЛТА и максимальных амплитуд нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов, по формуле:

Для расчета показателей используют средние значения регионального содержания ростового фактора TGFβ1 и показателя ЛТА здоровых людей: TGFβ1=77 пкг/мл; ЛТА=14,4%. При повреждении обеих верхних или нижних конечностей используют средние параметры региональных показателей микроциркуляции: верхних конечностей - AmaxN=0,35, AmaxM=0,29, AmaxD=0,19; нижних конечностей - AmaxN=0,33, AmaxM=0,21, AmaxD=0,15.

После чего производят расчет коэффициента (К) путем произведения показателей относительного содержания ростового фактора TGFβ1, показателя ЛТА и показателей максимальных амплитуд нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов, по формуле:

При значении коэффициента больше 0,9 прогнозируют благоприятное течение регенеративного процесса костной ткани, а если индекс меньше 0,9, прогнозируют развитие замедленной консолидации.

Способ прогнозирования нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Больной И., 27 лет, госпитализирован с диагнозом: закрытый оскольчатый перелом костей правой голени в нижней трети, со смещением отломков. Пациенту выполнено оперативное вмешательство - открытая репозиция, металлоостеосинтез пластиной. Послеоперационная терапия проводилась по общепринятым методам. Послеоперационный период протекал без особенностей, заживление раны первичным натяжением. На 10-е сутки после операции произведено исследование содержания TGFβ1, показателя ЛТА и регистрация параметров микроциркуляции нижних конечностей (максимальных амплитуд нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов).

TGFβ1=164 пкг/мл, ЛТА=12,5%. AmaxN_p=0,33, AmaxM_p=0,3, AmaxD_p=0,24. Рассчитываем показатели отношения содержания TGFβ1 и ЛТА в исследуемой пробе к тем же показателям в контроле у здоровых людей, а параметры отношения AmaxN, AmaxM и AmaxD поврежденной конечности к тем же показателям здоровых лиц:

K=P₁×P₂×P₃=2,13×0,87×0,89=1,65.

Было предположено благоприятное течение позднего послеоперационного периода. Терапия в послеоперационном периоде проводилась по стандартной методике (дезагреганты, лечебная физкультура, массаж). В последующем, при контрольной рентгенографии через 2 месяца отмечена консолидация перелома.

Пример 2. Больной Г., 28 лет, госпитализирован с диагнозом: открытый (II Б тип по Каплану) оскольчатый перелом нижней трети диафиза правого бедра, со смещением отломков. Пациенту выполнено оперативное вмешательство - первичная хирургическая обработка открытого перелома, наложение комбинированного аппарата наружной фиксации на правое бедро. Послеоперационный период протекал без осложнений, заживление раны первичным натяжением. На 10-е сутки после оперативного лечения произведено исследование содержания TGFβ1, показателя ЛТА и параметров микроциркуляции поврежденной конечностей: TGFβ1=130 пкг/мл; ЛТА=7,9%; AmaxN_p=0,19, AmaxM_p=0,17, AmaxD_p=0,14.

Прогнозирована возможность нарушения регенерации костной ткани в позднем послеоперационном периоде, в результате чего на фоне традиционного лечения дополнительно проведен курс антиостеопоретической терапии (миокальцик в сочетании с кальций-Д3-никомедом). Несмотря на проводимое лечение, на контрольных рентгенограммах через 1, 2, 3 месяца признаков консолидации не выявлено. В дальнейшем через 4 месяца по клинико-рентгенологическим признакам (закрытие костно-мозговых каналов, отсутствие признаков костной мозоли, наличие линии перелома) выставлен диагноз: ложный сустав нижней трети правой бедренной кости, в условиях металлоконструкции.

Пример 3. Больной С., 33 лет, госпитализирован с диагнозом: открытый (II Б тип по Каплану) оскольчатый перелом нижней трети костей правой голени, со смещением отломков и закрытый оскольчатый перелом нижней трети левой голени, со смещением отломков. Пациенту выполнено оперативное вмешательство - первичная хирургическая обработка открытого перелома, наложение комбинированного аппарата наружной фиксации на правую голень и закрытая репозиция, металлоостеосинтез пластиной левой голени. Послеоперационная терапия проводилась по общепринятым методам. Ранний послеоперационный период протекал без особенностей, заживление ран первичным натяжением. На 10-е сутки послеоперационного периода у больного определяют содержание TGFβ1, показателя ЛТА и регистрируют средние параметры максимальных амплитуд нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов микроциркуляции поврежденных конечностей.

TGFβ1=126 пкг/мл; ЛТА=6,8%; AmaxN_p=0,19, AmaxM_p=0,14, AmaxD_p=0,12; AmaxN_n=0,33, AmaxM_n=0,21, AmaxD_n=0,15. K=0,37.

Было предположено неблагоприятное течение позднего послеоперационного периода, в результате чего пациенту наряду с антиостеопоретическими препаратами дополнительно назначен курс иммуномодулирующей терапии. В последующем, при контрольной рентгенографии через 1 месяц - признаков нарушения регенерации костной ткани не выявлено, а через 2,5 месяца констатировали полную консолидацию переломов.

Предложенный способ прогнозирования нарушения регенерации костной ткани апробирован у 42 пациентов с переломами длинных костей конечностей (см. таблицу).

Установлено, что у 34 пациентов коэффициент регистрировался на цифрах 1,48±0,2. В данной группе у 32 пациентов отмечено благоприятное течение позднего посттравматического периода (отсутствие признаков замедленной консолидации), в 2 случаях зафиксировано формирование ложного сустава. У 8 больных коэффициент составил 0,84±0,06. При контрольных рентгенографиях в 1, 2, 3, 6 и 12 месяцев у 1 пациента осложнений не отмечено (консолидация перелома), в 4 эпизодах зарегистрировано развитие замедленной консолидации и в 3 случаях - формирование ложного сустава.

Таким образом, чувствительность предлагаемого способа прогнозирования составляет - 32/34×100=94,1%, точность - 7+34/42×100=92,8%, специфичность - 7/8×100=87,5%.

Следовательно, исследование уровня TGFβ1, показателя ЛТА и показателей микроциркуляции (максимальных амплитуд нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов) при переломах длинных трубчатых костей позволяет прогнозировать возможность развития замедленной консолидации на стадии доклинических проявлений и вносить необходимую коррекцию в план лечения.

Источники информации

1. Гурин Н.Н. Лечение ложных суставов, осложненных остеомиелитом. - СПб., 2004. - 272 с.

2. Павлов Д.В. Интрамедуллярный остеосинтез при лечении несросшихся переломов и ложных суставов большеберцовой кости / Д.В.Павлов, А.Е.Новиков // Травматология и ортопедия России. - 2009. - №2. - С.106-111.

3. Ферментная стимуляция остеогенеза при лечении несросшихся переломов и ложных суставов костей конечностей / В.И.Зоря, Н.В.Ярыгин, Е.Д.Склянчук, А.П.Васильев // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н.Приорова. - 2007. - №2. - С.80-87.

4. Уразгильдеев З.И., Бушуев О.М., Роскидайло А.С., Лялин В.А. и др. Комплексное одноэтапное лечение несросшихся переломов, ложных суставов и дефектов длинных костей конечностей, осложненных остеомиелитом // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н.Приорова. - 2002. - №4. - С.33-38.

5. Заявка на изобретение №4931220 от 26.04.1991. Способ диагностики нарушения регенерации костной ткани у травматологических больных / Гришин В.Н.

6. Заявка на изобретение №94041979 от 25.11.1994. Способ оценки костной ткани при дистракционном остеосинтезе / Осипенко А.В.

7. Заявка на изобретение №2005123574 25.07.2005. Способ прогнозирования развития нарушений репаративной регенерации костной и окружающей мягких тканей у больных с заболеваниями опорно-двигательного аппарата / Белохвостикова Т.С.

8. Кузник Б.И., Цыбиков Н.Н., Витковский Ю.А. Единая клеточно-гуморальная система защиты организма // Тромбоз, гемостаз и реология. - 2005. - №2. - С.3-16.

9. Кузник Б.И. Теоретические и клинические аспекты биорегулирующей терапии в хирургии и травматологии / Б.И.Кузник, И.Д.Лиханов, В.Л.Цепелев и др. - Новосибирск: Наука, 2008. - 311 с.

10. Browder Т., Folkman J., Pine-Shepherd S. The hemostatic system as a regulator of angiogenesis. // J. Biol. Chem. - 2000. - vol.275. - P.1521-1524.

11. Folkman J., Browder Т., Palmblad J. Angiogenesis Research: Guidlines for Translation to clinical Application. // Thrombosis and Haemostasis. - 2001. - vol.86 - №1. - Р.23-33.

12. Баркаган З.С., Момот А.П. Современные аспекты патогенеза, диагностики и терапии ДВС-синдрома // Вестник гематол. - 2005. - №2. - С.5-14.

13. Фрейдлин И.С. Иммунная система и ее дефекты: Руководство для врачей / И.С.Фрейдлин. - СПб., 1998. - 113 с.

14. Витковский Ю.А., Кузник Б.И., Солпов А.В. Патогенетическое значение лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии // Мед. иммунология. - 2006. - Т.8, - №5-6. - С.745-752.

15. Оценка микроциркуляции при заболеваниях и травмах конечностей в процессе лечения по Илизарову / В.И.Шевцов, Т.И.Долганова, В.А.Щуров и др. // Сб. статей «Методология флоуметрии». - Москва, 1999. - С.99-108.

16. Показатели крови и лейкоцитарного индекса интоксикации в оценке тяжести и определении прогноза при воспалительных, гнойных и гнойно-деструктивных заболеваниях / В.К.Островский, А.В.Мащенко, Д.В.Янголенко, С. В.Макаров // Клиническая лабораторная диагностика. - 2006. - №6. - С.50-53.

17. Послеоперационная динамика уровня цитокинов в крови в зависимости от использованных вариантов общей анестезии / И.З.Катиашвили, Н.Е.Буров, И.В.Срибный и др. // Цитокины и воспаление. - 2005. - Т.4, №4. - С.27-34.

18. Витковский Ю.А., Кузник Б.И., Солпов А.В. Феномен лимфоцитарно-тромбоцитарного розеткообразования // Иммунология. - 1999. - №4. - С.35-37.

19. Крупаткин А.И. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови / А.И.Крупаткин, В.В.Сидоров. - М.: Медицина, 2005. - 256 с.

Таблица Значения уровня TGFβ1, показателя ЛТА и параметров микроциркуляции в развитии замедленной консолидации у пациентов с переломами длинных костей конечностей на 10-е сутки послеоперационного периода (М±m) Группы N TGFβ1, пкг/мл Показатель ЛТА, % Параметры микроциркуляции К Исход AmaxN AmaxM AmaxD I n=34 146±5,4*/** 13±1,4** 0,29±0,01** 0,18±0,01** 0,13±0,01** 1,48±0,2*/** Благоприятный II n=8 129±5,1*/** 9,3±0,5*/** 0,26±0,01*/** 0,15±0,01*/** 0,11±0,01*/** 0,84±0,06*/** Неблагоприятный III n=20 77±4,8 14,4±1,1 0,33±0,03 0,21±0,02 0,15±0,02 1,0±0,01 Норма Примечание: * - различия достоверны по сравнению с контролем;
** - различия достоверны между I и II группами; I - группа больных (без нарушения регенерации костной ткани в посттравматическом периоде); II - группа больных (развитие замедленной консолидации в посттравматическом периоде); III - группа здоровых лиц.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, и касается способа прогнозирования нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей. Сущность способа заключается в том, что определяют уровень ростового фактора (TGFβ1), показателя лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии (ЛТА), регистрируют параметры микроциркуляции поврежденной конечности (максимальную амплитуду колебаний миогенного, нейрогенного и дыхательного компонентов кровотока) на 10 сутки послеоперационного периода. Далее рассчитывают их относительные величины по отношению к средним значениям у здоровых лиц и вычисляют коэффициент К по формуле K=P₁·P₂·P₃; где P₁ - величина относительного содержания TGFβ1; Р₂ - величина относительного содержания ЛТА; Р₃ - относительные величины произведения параметров максимальных амплитуд нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов микроциркуляции. При значении коэффициента меньше 0,9 прогнозируют нарушение регенерации костной ткани. Использование способа позволяет повысить точность прогноза нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей. 1 табл.

Способ прогнозирования нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей, включающий иммунологические исследования крови, отличающийся тем, что определяют уровень ростового фактора (TGFpl), показателя лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии (ЛТА), регистрируют параметры микроциркуляции поврежденной конечности (максимальную амплитуду колебаний миогенного, нейрогенного и дыхательного компонентов кровотока) на 10 сутки послеоперационного периода, рассчитывают их относительные величины по отношению к средним значениям у здоровых лиц и вычисляют коэффициент К по формуле K=Р₁·Р₂·Р₃,
где P₁ - величина относительного содержания TGFβ1;
P₂ - величина относительного содержания ЛТА;
P₃ - относительные величины произведения параметров максимальных амплитуд нейрогенного, миогенного и дыхательного компонентов микроциркуляции, и при значении коэффициента меньше 0,9 прогнозируют нарушение регенерации костной ткани.