Способ диагностики перипротезной инфекции у больных с нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов Российский патент 2021 года по МПК G01N33/53 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, клинической лабораторной диагностике, и может быть использовано в качестве диагностического теста для оценки течения послеоперационного периода и выявления перипротезной инфекции у больных с нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов.

Количество оперативных вмешательств по ревизионному эндопротезированию неуклонно растет, что зачастую связано с формированием септической или асептической нестабильности компонентов эндопротеза. Достоверная и своевременная диагностика осложнений области протезированного сустава необходима для выбора хирургической тактики ведения пациентов. Поздняя диагностика инфекционных осложнений области протезированного сустава влечет за собой распространение инфекции с вовлечением окружающих тканей, а также к генерализации инфекционного процесса, развитию сепсиса и, как следствие, возможному летальному исходу [Методы диагностики глубокой перипротезной инфекции области коленного сустава / С.П. Шпиняк, И.В. Бабушкина, Т.Д. Максюшина [и др.] // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2018. – №3. – С. 607-610].

В настоящее время ведется поиск новых, специфических тестов, которые смогут дать быстрый ответ о наличии перипротезной инфекции. Известны различные способы лабораторной диагностики перипротезной инфекции, заключающиеся в анализе периферической крови с подсчетом лейкоцитов, количественном определении С-реактивного белка, интерлейкина-6, прокальцитонина.

Однако данные методы не являются высокочувствительными и специфичными для диагностики осложнений, развившихся в области протезированного сустава. Достоверным методом на сегодняшний день является интраоперационное взятие образцов пораженных тканей для проведения гистологического исследования. Данный метод является достаточно трудоемким и требует длительного времени выполнения, что увеличивает сроки получения заключения о наличии или отсутствии перипротезной инфекции. Для забора материала необходимо проведение оперативного вмешательства. В связи с этим невозможно использование метода в качестве дооперационной диагностики [Диагностика инфекционных осложнений после эндопротезирования суставов / Д.В. Евдокимов, К.М. Кубраков, К.Б. Болобошко, В.М. Семенов // Вестник витебского государственного медицинского университета. – 2018. – №3. – С. 16-24].

Известен способ диагностики инфекционных осложнений области протезированного сустава, включающий первичную микроскопию и бактериологическое исследование [патент РФ на изобретение №2627442]. В качестве биологического материала используют аспират из полости протезированного сустава. Забор материала для проведения исследования производят как до оперативного вмешательства, так и во время. Выполняют посев материала на питательные среды. Посевы инкубируют в течение 14 суток.

Однако, данный способ требует длительного времени получения результатов, что не дает возможности выбора тактики лечения пациентов с возникшей нестабильностью области протезированного сустава. Длительная инкубация исследуемого материала зачастую сопровождается контаминацией микроорганизмов из окружающей среды, что приводит к неправильной интерпретации результатов исследования. Кроме того, характерным для возбудителей перипротезной инфекции является образование биопленок. В связи с этим выделение возбудителя из аспирата является не всегда возможным.

Известен способ диагностики перипротезной инфекции, заключающийся в определении фагоцитарной активности нейтрофилов периферической крови в отдаленные сроки (12-24 мес), что может быть использовано для прогнозирования течения позднего послеоперационного периода и выявления пациентов из группы риска по развитию нестабильности имплантата [Кузнецова Е.И., Чепелева М.В., Камшилов Б.В. Показатели фагоцитарной активности нейтрофилов периферической крови у больных с развившейся нестабильностью эндопротеза в определенные сроки после имплантации крупных суставов // Гений ортопедии. – 2011. – №4. – С. 82-84].

Наиболее близким аналогом к заявленному способу диагностики инфекционных осложнений области протезированного сустава является способ диагностики гнойно-воспалительных осложнений эндопротезирования крупных суставов, включающий изучение показателей клеточного и гуморального иммунитета у больных [патент РФ на изобретение №2339950], проведении типирования лимфоцитов периферической крови и определении уровня сывороточных иммуноглобулинов основных классов (IgA, IgM, IgG). В случае превышения значений показателей 3,5·10% для гранулоцитов, 13% (0,2·10⁹/л) для В-лимфоцитов (CD19+) (1,0·10⁹/л) для СD3+HLA-DR, 4,0 мг/мл для IgA, 2,0 мг/мл для IgM, 19 мг/мл для Ig G прогнозируется развитие вялотекущего инфекционного процесса в зоне имплантации искусственного сустава.

Однако в данном способе для части показателей указаны точные значения, без указания диапазона, что является недопустимым для биологических систем. Кроме того, данный способ не дает ответа при получении разнонаправленных данных (повышении одного показателя, понижении другого, определении в пределах референтного значения третьего).

Задачей заявленного изобретения является повышение специфичности диагностики перипротезной инфекции у больных с нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов при использовании минимального набора лабораторных тестов в совокупности со стандартными методами обследования для данной патологии.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе диагностики перипротезной инфекции у больных с нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов, включающем иммунологическое исследование периферической крови с определением абсолютного содержания натуральных киллеров СD16+СD56+ посредством проточной цитометрии, IgM и IgG иммунотурбидиметрическим методом, дополнительно определяют содержание TNFα методом иммуноферментного анализа, оценку совокупности вышеуказанных параметров осуществляют у больных с клинически подтвержденной нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов, рассчитывают коэффициент P=1/(1+exp(Z)), для которого вспомогательную переменную Z вычисляют по формуле Z=13,086 – 0,024·(СD16+СD56+) – 0,546·IgM + 0,022·IgG + 1,581·TNFα; при 0≤Р˂0,5 констатируют наличие перипротезной инфекции, при 0,5≤р˂1 – ее отсутствие.

Технический результат заявляемого изобретения.

Абсолютное содержание натуральных киллеров (СD16+СD56+), сывороточных IgM и IgG и TNFα в периферической крови по-отдельности могут свидетельствовать о развитии такого типового патологического процесса, как воспаление без учета его органопатотопографии и наличия/отсутствия в качестве этиологического фактора возбудителей инфекционного процесса (бактерии, вирусы, простейшие). Совокупность таких технических приемов, как, с одной стороны – использование комплекса вышеуказанных клинико-лабораторных параметров, с другой стороны – их определение на фоне стандартно определяемых достоверных клинико-интраскопических признаков нестабильности компонентов эндопротезов крупных суставов, с третьей стороны – применение поправочного коэффициента, формирующегося на основании индивидуально определенных для каждого параметра константных значений, ориентированных конкретно на патологию крупных суставов, позволяет с минимальными экономическими затратами на обследование по сравнению с существующими методиками определить состояние иммунореактивности организма пациента после перенесенного первичного эндопротезирования и дает возможность ранжировать каждый клинический случай нестабильности эндопротеза крупного сустава как асептический, так и септический без привлечения инвазивных манипуляций (например, диагностическая артроскопия).

Способ диагностики перипротезной инфекции у больных с нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов осуществляют следующим образом.

При обращении пациентов после проведённого оперативного вмешательства по эндопротезированию коленного сустава с наличием клинико-рентгенологических признаков нестабильности компонентов сустава, проводят исследование иммунологических показателей периферической крови, взятой из локтевой вены в объеме порядка 10 мл с определением абсолютного содержания натуральных киллеров СD16+СD56+ посредством проточной цитометрии, IgM и IgG иммунотурбидиметрическим методом, содержание TNFα методом иммуноферментного анализа. Рассчитывают коэффициент P=1/(1+exp(Z)), для которого вспомогательную переменную Z вычисляют по формуле Z=13,086 – 0,024·(СD16+СD56+) – 0,546·IgM + 0,022·IgG + 1,581·TNFα. При 0≤Р˂0,5 констатируют наличие перипротезной инфекции, при 0,5≤Р˂1 – ее отсутствие.

Пример №1.

Больной С., 1952 года рождения, поступил в травматолого-ортопедическое отделение НИИТОН СГМУ через 9 месяцев после проведения оперативного вмешательства по тотальному эндопротезированию левого коленного сустава. При рентгенологическом обследовании выявлены признаки нестабильности компонентов эндопротеза левого коленного сустава.

Произвели комплексное иммунологическое обследование. Определены следующие показатели: абсолютное содержание NK-клеток (СD16+СD56+) – 185,69 клеток/мкл, IgM – 129 пг/мл , IgG – 1265 пг/мл, а TNFα – 24,45 пг/мл.

Рассчитали коэффициент P=1/(1+exp(Z)), для которого вспомогательная переменная Z вычисляется по формуле Z = 13,086 – 0,024· (СD16+СD56+) – 0,546 · IgM + 0,022· IgG + 1,581·TNFα.

Z=13,086–0,024·185,69 – 0,546 · 129 +0,022· 1265+1,581·24,45=13,086-4,45656-70,434+27,83+38,65545=4,68089

Р=1/(1+ exp(4,68089))=1/(1+107,866)=1/108,866=0,009185602

Р=0,009185602 входит в диапазон значений 0≤Р˂0,5 и свидетельствует о наличии у пациента перипротезной инфекции, что было подтверждено микробиологически при исследовании интраоперационно полученных образцов параартикулярных тканей.

Пример №2.

Больной Ю., 1969 года рождения, поступил в травматолого-ортопедическое отделение НИИТОН СГМУ через 11 месяцев после проведения оперативного вмешательства по тотальному эндопротезированию правого коленного сустава с жалобами на боль и нарушение функции протезированного сустава. При рентгенологическом обследовании выявлены признаки нестабильности компонентов эндопротеза.

Произвели комплексное иммунологическое обследование. Определены следующие показатели: абсолютное содержание NK-клеток (СD16+СD56+) – 185,69 клеток/мкл, IgM – 129 пг/мл , IgG – 1265 пг/мл, а TNFα – 24,45 пг/мл.

Рассчитали коэффициент P=1/(1+exp(Z)), для которого вспомогательная переменная Z вычисляется по формуле Z=13,086 – 0,024· (СD16+СD56+) –0,546 · IgM +0,022· IgG+1,581·TNFα.

Z=13,086 – 0,024·485,55 – 0,546·113 + 0,022·1554 + 1,581·15,6= 13,086 - 11,6532 - 61,698 + 34,188 + 24,6636=-1,4136

Р=1/(1+ exp(-1,4136))=1/(1+ 0,243265947)=1/108,866=0,804333.

Р=0,804333 входит в диапазон значений 0,5≤р˂1 и свидетельствует об отсутствии перипротезной инфекции, что было подтверждено микробиологически отсутствием роста колоний микроорганизмов на питательных средах.

Изобретение относится к области медицины, в частности к травматологии и ортопедии, клинической лабораторной диагностике. Предложен способ диагностики перипротезной инфекции у больных с нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов. Определяют абсолютное содержание натуральных киллеров СD16+СD56+ посредством проточной цитометрии. Иммунотурбидиметрическим методом определяют IgM и IgG. Методом иммуноферментного анализа определяют содержание TNFα. Рассчитывают коэффициент P=1/(1+exp(Z)). При 0≤Р<0,5 констатируют наличие перипротезной инфекции, при 0,5≤Р<1 – ее отсутствие. Изобретение обеспечивает возможность ранжировать каждый клинический случай нестабильности эндопротеза крупного сустава как асептический, так и септический без привлечения инвазивных манипуляций с минимальными экономическими затратами на обследование по сравнению с существующими методиками. 2 пр.

Способ диагностики перипротезной инфекции у больных с нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов, включающий иммунологическое исследование периферической крови с определением абсолютного содержания натуральных киллеров СD16+СD56+ посредством проточной цитометрии, IgM и IgG иммунотурбидиметрическим методом, отличающийся тем, что дополнительно определяют содержание TNFα методом иммуноферментного анализа, оценку совокупности вышеуказанных параметров осуществляют у больных с клинически подтвержденной нестабильностью компонентов эндопротезов крупных суставов, рассчитывают коэффициент P=1/(1+exp(Z)), для которого вспомогательную переменную Z вычисляют по формуле

Z=13,086–0,024⋅ (СD16+СD56+)–0,546⋅IgM+0,022⋅IgG+1,581⋅TNFα;

где СD16+СD56+ - абсолютное содержание натуральных киллеров, клеток/мкл;

IgM – уровень сывороточного иммуноглобулина класса М, пг/мл;

IgG – уровень сывороточного иммуноглобулина класса G, пг/мл;

TNFα – уровень сывороточного TNFα, пг/мл;

при 0≤Р˂0,5 констатируют наличие перипротезной инфекции, при 0,5≤Р˂1 – ее отсутствие.