Способ прогнозирования воспалительных осложнений при эндопротезировании крупных суставов

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии, ортопедии и иммунологии. Для прогнозирования воспалительных осложнений при эндопротезировании исследуют периферическую кровь пациента до операции. Клетки периферической крови инкубируют и в полученных супернатантах определяют уровень спонтанного интерлейкина-1 (ИЛ-1) и стимулированного липополисахаридом (ЛПС) интерлейкина-1 (ИЛ-1). Затем по соотношению стимулированной продукции интерлейкина-1 (ИЛ-1) к его спонтанному уровню определяют индекс стимуляции. При значении индекса стимуляции менее 1,2 прогнозируют осложненное течение послеоперационного периода, в остальных случаях прогноз считают благоприятным. Использование способа позволяет повысить точность и эффективность прогноза развития воспалительных осложнений при эндопротезировании крупных суставов. 3 табл.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии, ортопедии и иммунологии, и может быть использовано для прогнозирования развития воспалительных осложнений в послеоперационном периоде у больных с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями крупных суставов (тазобедренных, коленных) при эндопротезировании.

Известен способ оценки состояния больного и прогноза осложнений при эндопротезировании тазобедренного сустава, осуществляемый на основании исследования крови в предоперационном и послеоперационном периодах. Способ заключается в определении некоторых иммунологических показателей (содержания иммуноглобулинов классов G и М, показателя активности натуральных киллерных клеток, скорости миграции лимфоцитов, скорости реакции торможения миграции лимфоцитов) и уровня липопероксидации по содержанию малонового диальдегида. При нормальном соотношении указанных показателей определяют целесообразность проведения операции по эндопротезированию суставов. В послеоперационном периоде неоднократно повторяют исследование крови с определением динамической зависимости изменения указанных показателей. При выявлении тенденции к нормализации показателей прогнозируют неосложненный исход операции. При выявлении значений показателей в реакции торможения миграции лейкоцитов (РТМЛ) равных или менее 0% в сочетании с устойчивым отклонением от нормы показателей активности натуральных киллеров (ПК) и малонового диальдегида (МДА) и/или со сниженным значением показателя Ig G прогнозируют возможность тяжелого послеоперационного осложнения (1).

Наиболее близким к предлагаемому является способ прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава, сущность которого состоит в исследовании уровня Ig E, Ig А, содержания эозинофилов и наличия антител к солям металлов или полимерам, входящим в состав эндопротеза. Исследования проводят до операции эндопротезирования и через 1 и 3 месяца после нее. При наличии изменений иммунологических признаков или хотя бы двух из них от дооперационных нормальных значений прогнозируют неблагоприятный результат эндопротезирования тазобедренного сустава и назначают индивидуальное лечение, направленное на повышение иммунитета больного и устранение возможных осложнений в послеоперационном периоде (2).

Однако известные способы обладают существенными недостатками, а именно:

1. Не позволяют учитывать индивидуальную восприимчивость организма к различного рода инфекционным агентам при воздействии неблагоприятных стрессорных факторов на иммунную систему, например, при хирургической агрессии.

2. Известные способы основаны на определении целого ряда специфических, достаточно трудоемких иммунологических показателей, что выполнимо только в условиях специализированной, хорошо оснащенной иммунологической лаборатории.

3. Известные способы прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава помимо исследования иммунологических параметров предполагают исследование других лабораторных показателей, а в частности содержание малонового диальдегида, одного из показателей, характеризующих систему перекисного окисления липидов (ПОЛ), что требует дополнительных затрат и возможности реализации данных методов в условиях лаборатории, оснащенной сложной аппаратурой и дорогостоящими реактивами. Кроме того, определение наличия антител к солям металлов или полимерам, входящим в состав эндопротеза, весьма затруднительно и сомнительно, поскольку антитела - специфические молекулы, синтез которых индуцируют антигены, имеющие сложную химическую структуру, преимущественно пептидной природы.

4. Существенным недостатком указанных способов является необходимость проведения иммунологического исследования крови до операции и неоднократно в послеоперационном периоде для определения динамической зависимости изменения указанных показателей, что требует достаточно длительного наблюдения за больными. Это обстоятельство не позволяет включить в план предоперационной подготовки больных иммунореабилитационные мероприятия с целью коррекции иммунологических сдвигов у больных с нарушениями в системе иммунитета для профилактики развития возможных осложнений в раннем послеоперационном периоде.

Исходя из существующего уровня технологий прогнозирования воспалительных осложнений в послеоперационном периоде при эндопротезировании и устранения недостатков известных способов была поставлена задача: обеспечить объективность прогноза развития воспалительных осложнений при эндопротезровании крупных суставов за счет своевременного определения индивидуальной восприимчивости организма к инфекционным агентам, а также упрощение технологии и сокращение кратности лабораторного исследования.

Поставленную задачу решают следующим образом.

Прогнозирование послеоперационных осложнений при эндопротезировании крупных суставов осуществляют путем иммунологического исследования периферической крови пациента до операции. Новым в решении поставленной задачи является то, что инкубируют клетки периферической крови и в полученных супернатантах определяют уровень спонтанного интерлейкина-1 (ИЛ-1) и стимулированного липополисахаридом (ЛПС) интерлейкина-1 (ИЛ-1). Затем по соотношению стимулированной продукции интерлейкина-1 (ИЛ-1) к его спонтанному уровню определяют индекс стимуляции и при значении установленного индекса менее 1,2 прогнозируют осложненное течение послеоперационного периода, в остальных случаях прогноз считают благоприятным.

Поясняем существенные отличительные признаки предлагаемого способа прогнозирования развития послеоперационных осложнений инфекционно-воспалительного характера у больных с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями крупных суставов при оперативном лечении методом тотального эндопротезирования.

Проведение иммунологического исследования до операции позволяет учесть системную реакцию организма в ответ на оперативное вмешательство, связанную с продукцией различных цитокинов. В рамках иммунной системы цитокины осуществляют взаимосвязь между неспецифическими звеньями защиты и специфическими реакциями, действуя в обоих направлениях. На уровне организма посредством цитокинов осуществляется взаимодействие между иммунной, нервной, эндокринной, кроветворной и другими системами для их вовлечения в организацию регуляции защитных реакций (3, 4). Провоспалительный цитокин ИЛ-1 играет ключевую роль в активации неспецифических факторов защиты (усиление мобилизации и активации фагоцитирующих клеток) и антигенспецифических реакций через воздействие на функциональную активность Т-лимфоцитов-хелперов (Th), индуцирующих развитие иммунного ответа. Дефицит синтеза ИЛ-1, являющегося основным фактором активации, пролиферации и дифференцировки Th0 в Th2 вносит свой вклад в недостаточность антителопродукции, что определяет более высокую восприимчивость организма к различного рода инфекционным агентам. Определение уровня спонтанной и ЛПС-индуцированной продукции ИЛ-1 с вычислением индекса стимуляции позволяет определить тип реагирования (нормо- или гипоэргический) у конкретного пациента в ответ на стимулирующее воздействие и прогноз развития инфекционно-воспалительных послеоперационных осложнений.

Определение индекса стимуляции по соотношению ЛПС-индуцированной продукции ИЛ-1 к его спонтанному уровню обеспечивает наибольшую информативность в оценке прогноза развития инфекционно-воспалительных осложнений при эндопротезировании крупных суставов, поскольку позволяет выявить «латентные» факторы, воздействующие на процессы, протекающие в иммунной системе, в то время как методы «традиционной» оценки иммунного статуса не всегда оказываются информативными и не позволяют идентифицировать уровень и характер дефектов системы иммунитета. Именно данный индекс является одним из интегральных показателей иммунобиологической защиты организма, отражающий функционирование факторов неспецифической защиты и формирование иммунного ответа (5).

Прогнозирование развития послеоперационных осложнений по значению индекса соотношения стимулированной липополисахаридом продукции ИЛ-1 к спонтанному уровню ИЛ-1 позволяет осуществить своевременную предоперационную подготовку пациентов с целью улучшения результатов лечения при эндопротезировании крупных суставов (например, фармакологическую коррекцию с использованием иммунотропных лекарственных средств).

Определение прогноза развития послеоперационных осложнений по уровню продукции ИЛ-1 в интактных и стимулированных липополисахаридом пробах до операции и выявление индекса стимуляции ниже 1,2 позволяет прогнозировать развитие инфекционно-воспалительных осложнений при эндопротезировании крупных суставов, в остальных случаях течение послеоперационного периода оценивают как благоприятное. Величина индекса, составляющая менее 1,2 при осложненном течении послеоперационного периода и более 1,2 при благоприятном течении, была рассчитана на основании иммунологического обследования 31 пациента с диспластическим коксартрозом III-IV степени тяжести, проведенного до операции тотального эндопротезирования тазобедренного сустава. Из них у 23 пациентов (см. табл.1) был определен благоприятный прогноз течения послеоперационного периода.

Таблица 1.
Значения иммунологических показателей у больных с коксартрозом до операции эндопротезирования при благоприятном течении послеоперационного периода
	ИЛ-1, пг/мл (спонт. продукция)	ИЛ-1, пг/мл (стим. продукция)	ИС (стим./спонт.)
1.	864,31	1800,34	2,08
2.	415.49	627,77	1,51
3.	1183,45	2805,64	2,37
4.	816,55	2668,90	3,26
5.	320,66	1233,76	3,84
6.	636,50	865,36	1,35
7.	1225,52	2220,35	1,81
8.	632,82	1875,39	2,96
9.	677,21	1896,23	2,80
10.	1331,74	2707,17	2,03
11.	911,74	2015,10	2,21
12.	901,89	1250,76	1,38
13.	641.66	1623,91	2,53
14.	806,24	1318,98	1,63
15.	926,91	1788,29	1,92
16.	1021,77	3212,17	3,14
17.	344.38	2126,61	6,17
18.	1225,52	1516,35	1,23
19.	1725,17	3838.91	2,22
20.	1676,88	3207,66	1,91
21.	963,66	2473,33	2,56
22.	2421,74	3201,31	1,32
23.	1285,82	2127.44	1,65

У 8 пациентов (см. табл.2) течение послеоперационного периода было определено как неблагоприятное, что в послеоперационном периоде привело к развитию инфекционно-воспалительных процессов различной степени выраженности и более длительным срокам пребывания пациентов в стационаре в связи с необходимостью проведения комплекса дополнительных лечебных мероприятий.

Таблица 2.
Значения иммунологических показателей у больных с коксартрозом до операции эндопротезирования при неблагоприятном течении послеоперационного периода
	ИЛ-1, пг/мл (спонт. продукция)	ИЛ-1, пг/мл (стим. продукция)	ИС (стим./спонт.)
1.	757,12	525,318	0,69
2.	1008,37	934,49	0,92
3.	162,01	57,52	0,35
4.	441,02	349,45	0,79
5.	542,35	514,43	0,94
6.	659,17	438,07	0,66
7.	693,75	322,16	0,46
8.	716,71	523,15	0,72

Проведенные патентные исследования по подклассам G01N 33/48; G01N 33/68 и G01N 33/53, а также анализ научно-медицинской информации, отражающей существующий уровень технологий определения прогноза развития послеоперационных осложнений при эндопротезировании крупных суставов, не выявили идентичных технологий. Таким образом, предлагаемый способ прогнозирования послеоперационных осложнений является новым.

Взаимосвязь и взаимодействие существенных приемов предлагаемого способа обеспечивают достижение нового медицинского результата в решении поставленной задачи, а именно: повысить объективность прогноза развития послеоперационных осложнений в оптимальные сроки и улучшить качество хирургического лечения больных с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями крупных суставов за счет своевременного определения индивидуальной восприимчивости организма к инфекционным агентам, упрощения технологии, и сокращения кратности лабораторного исследования. Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень.

Предлагаемый способ прогнозирования инфекционно-воспалительных осложнений в послеоперационном периоде при эндопротезировании крупных суставов может быть широко применен в клинической практике, так как проведение иммуноферментных методов исследования достаточно распространено, других исключительных средств для проведения исследования не требуется.

Сущность предлагаемого способа прогнозирования развития осложнений в послеоперационном периоде при эндопротезировании крупных суставов заключается в следующем.

У больных с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями крупных суставов до операции эндопротезирования утром натощак забирают 5 мл стабилизированной венозной крови. В две центрифужные пробирки вносят по 1 мл культуральной среды RPMI, содержащей 30 мг/мл глютамина и 50 мкг/мл гентамицина. В одну из пробирок добавляют бактериальный липополисахарид (ЛПС) в конечной концентрации 10 мкг/мл. В обе пробирки вносят по 1 мл крови и закрывают ватно-марлевым тампоном. Взвесь клеток инкубируют в термостате при 37°С в течение 24 часов, центрифугируют при 1500 об/мин в течение 5 минут, снимают надосадочную жидкость (супернатант) в отдельные пробирки. Концентрацию интерлейкина-1 (ИЛ-1) определяют в супернатантах методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием коммерческих тест-систем фирмы «Протеиновый контур» (С.-Петербург). Определяют индекс стимуляции (ИС) - соотношение стимулированной ЛПС продукции цитокина к его спонтанному уровню. При выявлении индекса стимуляции менее 1,2 определяют неблагоприятный прогноз течения послеоперационного периода, в остальных случаях прогноз считают благоприятным. При выявлении у больного неблагоприятного прогноза течения послеоперационного периода используют индивидуальную тактику ведения пациента, включающую назначение иммунотропных лекарственных средств до операции и в раннем послеоперационном периоде. При благоприятном прогнозе предоперационную подготовку проводят без назначения иммунокорригирующих препаратов.

Сущность предлагаемого способа поясняется клиническими примерами.

Пример №1.

Больная К., 1944 года рождения (и.б. №58274) госпитализирована в клинику ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН 12.05.2005 года на оперативное лечение.

Диагноз: двусторонний диспластический коксартроз III-IV степени тяжести; сгибательно-приводящие контрактуры обоих тазобедренных суставов, асимметрия таза; стойкий болевой синдром.

Ранее проведенные операции: корригирующая вальгизирующая остеотомия левого бедра в 1987 году с клиническим эффектом до 2003 года.

До операции проведено иммунологическое исследование с определением концентрации ИЛ-1 в супернатантах, полученных после инкубации клеток периферической крови в условиях базовой активации (спонтанная продукция) и при стимуляции ЛПС (стимулированная продукция):

Концентрация ИЛ-1 (спонтанная продукция) - 659,17 пг/мл.

Концентрация ИЛ-1 (стимулированная ЛПС продукция) - 438,07 пг/мл.

Вычислили индекс стимуляции (ИС) (соотношение стимулированной ЛПС продукции ИЛ-1 к спонтанной продукции ИЛ-1)=438,07:659,17=0,66.

Прогноз течения послеоперационного периода неблагоприятный, т.к. значение ИС меньше 1,2.

28.05.2005 года проведена операция: тотальное эндопротезирование левого тазобедренного сустава конструкцией ЭСИ.

Гематологические показатели до операции и в послеоперационном периоде:
	СОЭ, мм/час	Лейкоциты, 109/л	Нейтрофилы п/яд., %	Нейтрофилы с/яд., %
До операции	16	5,2	1	55
1 неделя	39	6,2	4	59
2 неделя	74	7,5	3	62
3 неделя	58	10,1	7	59
4 неделя	45	7,6	5	52
5 неделя	27	6,8	3	39
6 неделя	12	5,6	2	56

На 13 день после операции появилась местная воспалительная реакция (гиперемия, отек, местная температурная реакция тканей, боль) в зоне операционной раны. На 17 день вскрылся свищ с серозно-гнойным отделяемым. Проведен комплекс антибактериальной и противовоспалительной терапии, дренирование раны. Купирование воспалительного процесса произошло к концу 5 недели послеоперационного периода.

Пример №2.

Больная А., 1951 года рождения (и.б. 57048) поступила в клинику ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН 13.04. 2004 года. Диагноз: двусторонний диспластический коксартроз III-IV степени тяжести. Сгибательно-приводящие контрактуры бедер. Выраженный болевой синдром справа.

До операции проведено иммунологическое исследование с определением концентрации ИЛ-1 в супернатантах, полученных после инкубации клеток периферической крови в условиях базовой активации (спонтанная продукция) и при стимуляции ЛПС (стимулированная продукция):

До операции проведено иммунологическое исследование с определением концентрации ИЛ-1 в супернатантах, полученных после инкубации клеток периферической крови в условиях базовой активации (спонтанная продукция) и при стимуляции ЛПС (стимулированная продукция):

Концентрация ИЛ-1 (спонтанная продукция) - 677,21 пг/мл.

Концентрация ИЛ-1 (стимулированная ЛПС продукция) - 1896,23 пг/мл.

Вычислили индекс стимуляции (ИС) (соотношение стимулированной ЛПС продукции ИЛ-1 к спонтанной продукции ИЛ-1)=1696,23:677,21=2,8.

Прогноз течения послеоперационного периода благоприятный, т.к. значение ИС более 1,2.

18.04.2004 года проведена операция: тотальное эндопротезирование правого тазобедренного сустава конструкцией Споторно. В 1-2-е сутки послеоперационного периода температурная реакция в пределах 37,2-37,4°С. С 3-х суток температура в пределах нормы. Течение послеоперационного периода без особенностей. Швы сняты на 10 сутки с заживлением раны первичным натяжением. Больная выписана на 12 сутки после операции с рекомендациями.

Таким образом, предлагаемый «Способ прогнозирования воспалительных осложнений при эндопротезировании крупных суставов» позволяет в сравнении с известными технологиями повысить объективность прогноза развития инфекционно-воспалительных осложнений в послеоперационном периоде при эндопротезировании крупных суставов, упростить технологию, сократить время и кратность исследования, осуществить более раннее прогнозирование, тем самым своевременно провести предоперационную подготовку пациентов.

Источники информации

1. Патент РФ №2133963 «Способ оценки состояния больного при эндопротезировании суставов».

2. Патент РФ №2128341 «Способ прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава».

3. Симбирцев А.С.Цитокины - новая система регуляции защитных реакций организма / А.С.Симбирцев // Цитокины и воспаление. - 2002. - T.1, №1. - С.9-16.

4. Ярилин А.А. Система цитокинов и принципы ее функционирования в норме и при патологии / А.А.Ярилин // Иммунология. - 1997. - №5. - С.7-14.

5. Кетлинский С.А. Цитокины мононуклеарных фагоцитов в регуляции реакции воспаления и иммунитета / С.А.Кетлинский, Н.М.Калинина // Иммунология. - 1995. - №3. - С.30-44.

Способ прогнозирования воспалительных осложнений при эндопротезировании крупных суставов, включающий исследование иммунологических показателей в периферической крови пациента до операции, отличающийся тем, что инкубируют клетки периферической крови и в полученных супернатантах определяют уровень спонтанного интерлейкина-1 (ИЛ-1) и стимулированного липополисахаридом (ЛПС) интерлейкина-1 (ИЛ-1), затем по соотношению стимулированной продукции интерлейкина-1 к его спонтанному уровню определяют индекс стимуляции и при значении установленного индекса менее 1,2 прогнозируют осложненное течение послеоперационного периода, в остальных случаях прогноз считают благоприятным.