Способ диагностики системных проявлений первичного остеоартроза коленного сустава на ранних стадиях Российский патент 2024 года по МПК G01N33/68 G01N33/564 G01N33/49 G01N33/573 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, ревматологии и клинической лабораторной диагностике. Данное техническое решение может быть использовано при выявлении взаимосвязи между системными проявлениями воспалительной активности и костным ремоделированием при отсутствии отчетливых, выраженных клинических симптомов заболевания у пациентов с ранними проявлениями первичного остеоартроза коленных суставов.

Несвоевременная диагностика и неуклонное прогрессирование первичного остеоартроза коленных суставов способствуют снижению качества жизни пациентов относительно молодого возраста, приводит к их быстрой инвалидизации и сопровождается существенными финансовыми затратами, направляемыми на их лечение и реабилитацию. Дебют заболевания, а именно его 0-I стадии, отличается практически полным отсутствием клинической симптоматики. Зачастую, одним из патогенетически значимых ранних проявлений первичного остеоартроза коленных суставов, определяющим выраженность локального и системного воспалительного ответа и оказывающим существенное влияние на структурно-метаболическое состояние субхондральной кости и суставного хряща как основного плацдарма развития данного заболевания является воспаление синовиальной оболочки или синовит [Кашеварова Н.Г., Таскина Е.А., Алексеева Л.И. Синовит коленных суставов-фактор прогрессирования остеоартрита // IV Международный конгресс ассоциации ревмоортопедов. – 2020. – С. 37-38].

Существует несколько видов инструментальных методов исследования, технические особенности которых позволяют определить локально наличие воспалительной активности и структурные нарушения субхондральной кости пораженного коленного сустава.

Известны эхографические способы, используемые в качестве метода диагностики ранних морфологических проявлений патологических процессов в хряще и поверхностях костных структур, образующих суставы [Клементьева В.И., Чернышева Т.В., Сарычева Ю.А. Оценка состояния хряща и субхондральной костной ткани у больных на ранних стадиях гонартроза // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 4], позволяющие оценивать степень деградации гиалинового хряща с учетом изменений его толщины, контуров эхогенности; толщины и контура субхондрального слоя бедренной и большеберцовой костей; наличие и размеры остеофитов; изменение эхогенности менисков, а также признаков воспалительных изменений в суставах – наличие синовита и периартрита.

Известен способ диагностики гонартроза [патент RU №2211664], основанный на применении ультрасонографии в сочетании с режимом отраженного допплеровского сигнала, при помощи которого выполняют продольные и поперечные измерения в положении разогнутого и согнутого коленного сустава. При помощи данного диагностического метода выявляют утолщение синовиальной оболочки, наличие ворсин, васкуляризацию суставных компонентов, в том числе и субхондральной кости. Данный способ позволяет констатировать среднюю или пониженную эхогенность синовиальной оболочки, аваскулярную или с сосудистыми сигналами ее структуру, а также наличие субклинического выпота.

Однако характеристики ультразвукового сигнала, полученные от поверхности хряща и других мягкотканых компонентов коленного сустава, не позволяют получить информацию об их микроструктуре, особенно об архитектуре коллагеновой сети, что имеет ограниченное применение при оценке структуры костной ткани.

Из лучевых методов диагностики наиболее информативным методом для оценки суставных структурных изменений костной ткани и определения наличия синовита является магнитно-резонансная томография [Quantitative MRI evaluation of knee osteoarthritis progression over two years and correlation with clinical symptoms and radiologic changes / J-Р. Raynauld, J. Martel-Pelletier, M-J. Berthiaume et al. // Arthur. Rheum. - 2004. – №50(2). – Р. 476-487].

Однако, несмотря на то, что методология диагностики синовита с помощью МРТ технологий является высокочувствительным способом оценки состояния суставных структур, его возможности ограничены при визуализации субхондрального ремоделирования, что во многом ограничивает выявление особенностей патофизиологических механизмов прогрессирования первичного остеоартроза коленных суставов. Кроме того, данный метод остается умеренно доступным в силу его высокой стоимости.

Инструментальные методы исследования позволяют объективизировать выраженные структурные изменения субхондральной кости и признаки вовлечения в патологический процесс синовиальной оболочки. Данные признаки в случае их субклинических проявлений не всегда могут быть визуализированы инструментально, кроме того интерпретации полученных изображений существенная роль принадлежит квалификации лучевого диагноста, что имеет под собой определенные риски субъективизации. Кроме того, выявление наряду со структурными нарушениями изменений метаболических и клеточных характеристик проявлений воспалительной активности и субхондрального ремоделирования позволяют на ранних стадиях выявить имеющиеся нарушения. В связи с этим перспективно применение лабораторных методов исследования.

Известно, что для диагностики остеоартроза коленного сустава может быть использована оценка изменения уровней маркеров CD4+ и CD68+ [Остеоартрит суставов кисти: диагностика, патогенез, лечение / Р.М. Балабанова, А.В. Смирнов, Д.М. Кудинский и др. // Современная ревматология. – 2018. – №1. – С. 73-77], т.к. они характеризуют иммунные нарушения, связанные с инфильтрацией синовиальной оболочки лимфоцитами и макрофагами, что является основным механизмом патогенеза ранних стадий заболевания. Известна также методика, заключающаяся в измерении уровней экспрессии иммуногистохимических маркеров CD3, CD20, CD31, CD68,и Ki67, позволяющая проводить дифференциальную диагностику синовита и прогнозировать развитие заболевания [OP0184 Imsyc immunologic synovitis score: a new histological score for discriminating inflammatory and non-inflammatory arthritis / A. Najm et al. – Р. 128-128].

К недостаткам данных методов следует отнести наукоемкость процесса, а также необходимость проведения инвазивные процедуры, в частности открытую биопсию тканей коленного сустава для получения образцов для исследования, что может приводить к развитию послеоперационных осложнений.

Известны также данные о выявлении диагностических информативных параметров, которые могут быть использованы для оценки ранних проявлений первичного остеоартроза коленных суставов, в частности признаки системной экспрессии и активации белков С3 и С4 и их взаимосвязь с метаболическими проявлениями субхондрального ремоделирования и снижением численности циркулирующих в крови цитотоксических лимфоцитов [Гладкова Е.В., Мамонова И.А., Ульянов В.Ю. Патогенетические аспекты иммунной регуляции процессов ремоделирования костной ткани в дебюте первичного остеоартроза коленных суставов // Вестник новых медицинских технологий. – 2022. – Т. 29, №3. – С. 63-66]. Также имеются данные о возможности использования в качестве диагностических параметров признаков ремоделирования субхондральной кости, обусловленных перестройкой регуляторной цитокиновой системы, представленной RANKL и OPG с нарастанием системных уровней первого с нарушением соотношения между данными показателями на фоне изменений в системе клеточного иммунитета, сопряженных с количественным содержанием в крови лимфоцитов, несущих кластеры дифференцировки CD3+ CD8+ [Гладкова Е.В., Ульянов В.Ю. Системные особенности клеточного иммунитета и процессы ремоделирования субхондральной кости при ранних проявлениях идиопатического гонаратроза, сопровождающегося синовитом. – Политравма. - 2023. – С. 74-82].

Однако данные сведения только констатируют факт отклонения от нормы количественных характеристик маркеров у пациентов с ранними проявлениями первичного остеоартроза коленного сустава и не дают точной картины развития патологии с оценкой наличия или отсутствия одного из параметров: структурных изменений субхондральной кости и синовита, а также их сочетания.

В связи с использованием в обоих источниках в качестве параметров маркеров, применяемых в заявляемом способе, и наличия одинаковых выявленных недостатков за наиболее близкий аналог возможно принять один из них.

Задачей заявляемого изобретения является повышение точности выявления соотношения системных изменений показателей количественного состава лимфоцитов периферической крови, компонентов системы цитокиновой регуляции сыворотки крови, белков системы комплемента при увеличении чувствительности и специфичности диагностики синовита в сочетании со структурными проявлениями субхондрального ремоделирования на начальных стадиях остеоартроза коленного сустава.

Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что в способе диагностики системных проявлений первичного остеоартроза коленного сустава на ранних стадиях осуществляют взятие образцов цельной венозной крови из периферической вены, получают сыворотку крови и определяют в ней посредством иммуноферментного анализа концентрацию интерлейкина ИЛ-10, методом иммунотурбидиметрии - уровень С4 компонента комплемента, в образцах цельной венозной крови методом проточной цитометрии - концентрации клеток, несущих маркеры дифференцировки Т - цитотоксических клеток CD3+CD8+, затем оценивают коэффициент системных проявлений остеоартроза по формуле:

FormaOA = 0,005*(CD3+CD8+) – 0,266*C4 – 0,544*ИЛ-10,

при полученном значении FormaOA, меньше или равном -11,12, констатируют наличие синовита в сочетании со структурными изменениями субхондральной кости; при FormaOA больше -11,12 и меньше или равном -9,59 – отсутствие синовита при наличии структурных изменений субхондральной кости; при FormaOA больше -9,59 и меньше или равном -8,01 – наличие синовита при отсутствии признаков структурных изменений субхондральной кости; при FormaOA больше -8,01 – отсутствие синовита и структурных изменений субхондральной кости.

Технический результат заявляемого изобретения

Определение соотношения наиболее информативных количественных переменных, отражающих системные изменения показателей количественного состава лимфоцитов периферической крови, компонентов системы цитокиновой регуляции сыворотки крови, белков системы комплемента позволяет повысить специфичность и чувствительность способа диагностики системных проявлений первичного остеоартроза коленного сустава, на основе которого выявляется наличие или отсутствие синовита и структурных изменений субхондральной кости, а также их сочетание, являющихся ключевыми признаками ранних проявлений заболевания, зачастую протекающего бессимптомно. Диагностика именно данных признаков позволит в дальнейшем спрогнозировать скорость развития патологии и обеспечить своевременное корректирование лечебной терапии, отдалив проведение хирургического вмешательства на более долгий срок.

Повышение точности диагностики первичного остеоартроза достигается за счет использования комбинации определенных наиболее информативных параметров, а также использование технологии применения уточняющих коэффициентов для каждого из них.

Способ диагностики системных проявлений первичного остеоартроза коленного сустава на ранних стадиях используют следующим образом.

Пациентам с 0 и I стадией остеоартроза коленных суставов из локтевой вены осуществляют взятие образцов крови, часть из которых помещают в одноразовые вакуэты с активатором образования сгустка. Получают образцы сыворотки крови путем центрифугирования в течение 15 минут при 1500 оборотов в минуту. Затем определяют методом иммунотурбидиметрии уровень C4 компонента комплемента, методом иммуноферментного анализа – ИЛ-10. Оставшуюся часть образца цельной венозной крови помещают в вакуумные пробирки с литиевым гепарином в качестве стабилизатора. В данных образцах методом проточной цитометрии определяют концентрации клеток, несущих маркеры дифференцировки Т-цитотоксических клеток: CD3+CD8+. Затем оценивают коэффициент системных проявлений остеоартроза:

FormaOA = 0,005*(CD3+CD8+) – 0,266*C4 – 0,544*ИЛ-10,

при полученном значении FormaOA, меньше или равном -11,12, констатируют наличие синовита в сочетании со структурными изменениями субхондральной кости; при FormaOA больше -11,12 и меньше или равном -9,59 – отсутствие синовита при наличии структурных изменений субхондральной кости; при FormaOA больше -9,59 и меньше или равном -8,01 – наличие синовита при отсутствии признаков структурных изменений субхондральной кости; при FormaOA больше -8,01 – отсутствие синовита и структурных изменений субхондральной кости.

Пример 1. Пациентка Т., 52 года, малоподвижный образ жизни, менопауза в течение двух лет. Жалоб на заболевания коленных суставов не предъявляла. При осмотре и опросе ортопедом были выявлены отдельные эпизоды функциональной недостаточности в правом коленном суставе, не влиявшие на качество жизни пациентки. Пациентке утром натощак осуществили взятие образцов крови из периферической вены. По заявляемому способу в образцах крови определили концентрации следующих параметров: CD3+CD8+=399,8 μL; C4=29 мг/дл; ИЛ-10=10,27 пг/мл. Затем вычислили коэффициент системных проявлений остеоартроза по формуле:

FormaOA = 0,005*(CD3+CD8+) – 0,266*C4 – 0,544*ИЛ-10 = 0,05*645–0,266–29–0,544*10,27= -11,1359

Полученное значение -11,1359 меньше -11,12, что соответствует наличию системных проявлений остеоартроза, а именно наличию синовита и структурных изменений в субхондральной кости.

Было проведено рентгенологическое исследование, показавшее отдельные признаки уплотнения участков субхондральной кости, что соответствует по шкале Kellgren-Lawrence 0-I стадии остеоартроза, т.е. наличию сомнительных признаков остеоартроза. При МРТ визуализации обнаружены косвенные признаки изменений субхондральной кости, а именно единичные остеофиты, а также наличие единичных или незначительных краевых костных разрастаний. При проведении ультразвукового исследования колена были выявлены незначительное количество однородной жидкости, участки утолщения синовиальной оболочки.

Таким образом, результат лабораторных исследований, полученный по заявляемому способу, соответствует результатам инструментальной визуализации системных проявлений остеоартроза коленного сустава – наличию синовита и изменений в субхондральной кости по данным ультразвукового исследования и лучевых методов.

Пример 2. Пациент П., 50 лет, профессиональный спортсмен, предъявляющий отдельные жалобы на возникновение быстропроходящего болевого синдрома после занятий спортом. Эпизоды боли со слов Пациента возникали не чаще одного раза в две недели. При осмотре ортопедом была отмечена крепитация в левом коленном суставе, при пальпации признаков болезненности не установлено. Пациенту утром натощак осуществили взятие образцов крови из периферической вены. По заявляемому способу в образцах крови определили концентрации следующих параметров: CD3+CD8+=502,86 μL; C4=27 мг/дл; ИЛ-10=9,04 пг/мл. Затем вычислили коэффициент системных проявлений остеоартроза по формуле:

FormaOA = 0,005*(CD3+CD8+) – 0,266*C4 – 0,544*ИЛ-10= 0,05*502,86–0,266–27–0,544*9,04= -9,585

Полученное значение равно -9,59, что соответствует наличию структурных изменений в субхондральной кости и отсутствию синовита.

По данным стандартной рентгенографии отмечено наличие единичных остеофитов, что позволило расценивать рентгенологические признаки как сомнительные, соответствующие по шкале Kellgren-Lawrence 0-I стадии остеоартроза. МРТ исследование позволило выявить наличие единичных участков отеков костного мозга. По данным ультразвукового исследования избыточного объема выпота в суставе не выявлено, УЗИ-признаков патологических изменений синовиальной оболочки не отмечено.

Таким образом, результат лабораторных исследований, полученный по заявляемому способу, соответствует результатам инструментальной визуализации системных проявлений ранних стадий остеоартроза коленного сустава по данным ультразвукового исследования и лучевых методов.

Пример 3. Пациентка Ю., 53 года, индекс массы тела равен 29, в прошлом профессионально занималась фигурным катанием. При осмотре ортопеда были выявлены признаки крепитации, небольшой отечности периартикулярных тканей, повышение температуры области коленного сустава левого коленного сустава не выявлено. При опросе предъявляла незначительные жалобы на эпизодически возникающую утреннюю скованность в коленном суставе, ощущения щелчков в нем, кроме того после ходьбы на длительные дистанции отмечала нечастую болезненность в области коленного сустава в ночное время, которая длилась не дольше 15-20 минут после чего проходила. Пациентке утром натощак осуществили взятие образцов крови из периферической вены. По заявляемому способу в образцах крови определили концентрации следующих параметров: CD3+CD8+=533 μL; C4=23 мг/дл; ИЛ-10=9,7 пг/мл. Затем вычислили коэффициент системных проявлений остеоартроза по формуле:

FormaOA = 0,005*(CD3+CD8+) – 0,266*C4 – 0,544*ИЛ-10= 0,05*533–0,266–23–0,544*9,7= -8,7298

Полученное значение -8,7298 превышает -9,59, но меньше -8,01, что соответствует наличию именно наличию синовита без структурных изменений в субхондральной кости.

По данным рентегнографии признаков изменений субхондральной кости не выявлено (0 стадия по шкале Kellgren-Lawrence). На МРТ выявлено патологическое скопление жидкости. По данным ультразвукового исследования отмечали, что полость сустава несколько расширена, в верхнем завороте было определено небольшое количество умеренно неоднородной жидкости, синовиальная оболочка утолщена.

Таким образом, результат лабораторных исследований, полученный по заявляемому способу, соответствует результатам инструментальной визуализации системных проявлений ранних стадий остеоартроза коленного сустава по данным ультразвукового исследования и лучевых методов.

Пример 4. Пациент Н., 39 лет, индекс массы тела равен 30. При опросе и осмотре ортопеда признаков нестабильности в коленном суставе не выявлено, болезненность не отмечалась, движения в полном объеме. Пациент предъявлял жалобы на нечастую болезненность в области правого коленного сустава при подъеме по лестнице и профессиональных занятиях спортом. Пациенту утром натощак осуществили взятие образцов крови из периферической вены. По заявляемому способу в образцах крови определили концентрации следующих параметров: CD3+CD8+=376,34 μL; C4=24 мг/дл; ИЛ-10=5,96 пг/мл. Затем вычислили коэффициент системных проявлений остеоартроза по формуле:

P= 0,005*(CD3+CD8+) – 0,266*C4 – 0,544*ИЛ-10 = 0,005*376,34–0,266*24 – 0,544*5,96= -7,44.

Полученное значение -7,44 больше порогового значения -8,01, что соответствует отсутствию синовита и структурных изменений в субхондральной кости. На стандартной рентгенографии и по данным МРТ визуализации признаков структурных изменений субхондральной кости не выявлено. Однако по данным МРТ и ультразвукового исследования имелись незначительные признаки начальных дегенеративных изменений суставного гиалинового хряща и менисков. Признаков воспалительных процессов в синовиальной оболочке не выявлено, так же, как и избыточного объема синовиальной жидкости.

Таким образом, результат лабораторных исследований, полученный по заявляемому способу, соответствует результатам инструментальной визуализации системных проявлений ранних стадий остеоартроза коленного сустава по данным ультразвукового исследования и лучевых методов.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, ревматологии и клинической лабораторной диагностике, и может быть использовано для диагностики системных проявлений первичного остеоартроза коленного сустава на ранних стадиях. Осуществляют взятие образцов цельной венозной крови из периферической вены. Получают сыворотку крови и определяют в ней посредством иммуноферментного анализа концентрацию интерлейкина ИЛ-10, методом иммунотурбидиметрии – уровень С4 компонента комплемента, в образцах цельной венозной крови методом проточной цитометрии – концентрации клеток, несущих маркеры дифференцировки Т-цитотоксических клеток CD3+CD8+. Оценивают коэффициент системных проявлений остеоартроза по формуле: FormaOA = 0,005*(CD3+CD8+) – 0,266*C4 – 0,544*ИЛ-10. При полученном значении FormaOA, меньше или равном -11,12, констатируют наличие синовита в сочетании со структурными изменениями субхондральной кости. При FormaOA больше -11,12 и меньше или равном -9,59 – отсутствие синовита при наличии структурных изменений субхондральной кости. При FormaOA больше -9,59 и меньше или равном -8,01 – наличие синовита при отсутствии признаков структурных изменений субхондральной кости. При FormaOA больше -8,01 – отсутствие синовита и структурных изменений субхондральной кости. Способ обеспечивает возможность повысить специфичность и чувствительность диагностики системных проявлений первичного остеоартроза коленного сустава, на основе которого выявляют наличие или отсутствие синовита и структурных изменений субхондральной кости, а также их сочетание, являющихся ключевыми признаками ранних проявлений заболевания, зачастую протекающего бессимптомно, за счет определения соотношения наиболее информативных количественных переменных, отражающих системные изменения показателей количественного состава лимфоцитов периферической крови, компонентов системы цитокиновой регуляции сыворотки крови, белков системы комплемента. 4 пр.

Способ диагностики системных проявлений первичного остеоартроза коленного сустава на ранних стадиях, характеризующийся тем, что осуществляют взятие образцов цельной венозной крови из периферической вены, получают сыворотку крови и определяют в ней посредством иммуноферментного анализа концентрацию интерлейкина ИЛ-10, методом иммунотурбидиметрии – уровень С4 компонента комплемента, в образцах цельной венозной крови методом проточной цитометрии – концентрации клеток, несущих маркеры дифференцировки Т-цитотоксических клеток CD3+CD8+, затем оценивают коэффициент системных проявлений остеоартроза по формуле:

FormaOA = 0,005*(CD3+CD8+) – 0,266*C4 – 0,544*ИЛ-10,

при полученном значении FormaOA, меньше или равном -11,12, констатируют наличие синовита в сочетании со структурными изменениями субхондральной кости; при FormaOA больше -11,12 и меньше или равном -9,59 – отсутствие синовита при наличии структурных изменений субхондральной кости; при FormaOA больше -9,59 и меньше или равном -8,01 – наличие синовита при отсутствии признаков структурных изменений субхондральной кости; при FormaOA больше -8,01 – отсутствие синовита и структурных изменений субхондральной кости.