СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАМЕДЛЕННОЙ КОНСОЛИДАЦИИ ПЕРЕЛОМОВ
METHOD FOR PREDICTION OF DELAYED FRACTURE UNION

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]. 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% [2].
2
2
Известен «Способ диагностики нарушения регенерации костной ткани у травматологических больных» [3], 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 2,5·10 мкл крови, а также при отечности более 5 см и количестве моноцитов более 6,0·10 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 [4]; во-вторых, не учитываются основные показатели регенерации костной ткани - ростовые факторы, маркеры резорбции и состояние микроциркуляторного русла конечности [5, 6, 7].
Известен «Способ оценки костной ткани при дистракционном остеосинтезе» [8], 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 и показатели резорбции кости [5, 6].
1
1
1
2
3
Прототипом для данного изобретения служит «Способ прогнозирования нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей» [9], основанный на определении относительного содержания уровня ростового фактора β (TGFβ), показателя лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии (ЛТА) и параметров микроциркуляции (максимальная амплитуда колебаний миогенного, нейрогенного и дыхательного компонентов колебаний кровотока), с последующим расчетом коэффициента по формуле - K=P·P·P. При значении коэффициента больше 0,9 прогнозируют благоприятное течение репаративного процесса, а если коэффициент меньше 0,9, прогнозируют развитие замедленной консолидации.
Однако данный способ недостаточно точен, так как при его использовании не учитывается один из наиболее важных факторов регенерации костной ткани - показатель ее резорбции [6].
1
p
n
2
р
n
3
р
n
4
p
n
1
2
3
4
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>T</mi><mi>G</mi><mi>F</mi><mi>β</mi><msub><mn>1</mn><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mi>T</mi><mi>G</mi><mi>F</mi><mi>β</mi><msub><mn>1</mn><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Л</mi><mi>Т</mi><msub><mi>А</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mi>Л</mi><mi>Т</mi><msub><mi>А</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Д</mi><mi>П</mi><mi>И</mi><msub><mi>Д</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mi>Д</mi><mi>П</mi><mi>И</mi><msub><mi>Д</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>4</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>П</mi><msub><mi>М</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mi>П</mi><msub><mi>М</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
Для повышения точности прогноза замедленной консолидации при переломах в крови больных на 10 сутки послеоперационного периода определяют содержание ростового фактора TGFβ1, уровень показателя лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии (ЛТА), концентрацию дезоксипиридинолина (ДПИД) и регистрируют показатель микроциркуляции (ПМ). Затем рассчитывают следующие показатели: Р - относительное содержание цитокина TGFβ1 по формуле:
, где TGFβ1 - содержание ростового фактора больного; TGFβ1 - среднее содержание здоровых лиц; Р - относительное содержание показателя ЛТА по формуле:
, где ЛТА - показатель ЛТА больного; ЛТА - среднее региональное содержание ЛТА здоровых людей; Р - относительное содержание ДПИД по формуле:
, где ДПИД - показатель дезоксипиридинолина больного; ДПИД - среднее региональное значение дезоксипиридинолина здоровых людей; Р - относительное значение ПМ по формуле:
, где ПM - показатель микроциркуляции поврежденной конечности больного; ПМ - показатель микроциркуляции у здоровых лиц. После чего производят расчет коэффициента (К) путем произведения показателей относительного содержания ростового фактора, показателей ЛТА, ДПИД и ПМ, по формуле: K=P·P·P·P.
При значении коэффициента меньше 1,0 прогнозируют развитие замедленной консолидации перелома.
Для прогнозирования замедленной консолидации переломов использованы показатели состояния систем организма, которые в значительной степени влияют на течение репаративных процессов костной ткани. Известно, что переломы длинных костей оказывают неблагоприятный эффект на Т-клеточное звено иммунной системы и вызывают развитие иммунодефицита, проявлением которого является нарушение репаративной регенерации тканей [4, 10, 11].
Доказано, что кровяные пластинки являются не только участниками гемостаза, но и осуществляют трофическую и репаративную функции, секретируя в окружающую среду ряд ростковых факторов [12, 13, 14]. 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 [7, 13, 14].
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 [10, 15].
Известно, что в результате нарушения процессов гомеостаза в костной ткани происходит изменение стабильности коллагенового матрикса, которая обеспечивается межмолекулярными необратимыми связями (дезоксипиридинолин), образующимися между некоторыми аминокислотами, входящими в полипептидную цепь коллагена. Данные связи присутствуют только во внеклеточных коллагеновых фибриллах и характерны для дифференцированного матрикса прочных типов соединительной ткани - кости. При нарушении стабильности вышеуказанных связей, происходит их усиленная экскреция [6].
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 диагностическим критерием репаративной способности тканей [5].
Известно, что к многочисленным факторам, определяющим особенности исхода при переломах длинных костей, относятся показатели различных систем организма, нарушение которых может приводить к изменению течения различных физиологических и биохимических процессов и как следствие к развитию различных осложнений [11].
Поэтому определение факторов и механизмов, приводящих к развитию местных и системных осложнений, является важным в выборе правильной лечебной тактики больного [11, 16].
Доказано, что на 10-е сутки неосложненного послеоперационного периода показатели различных систем организма нормализуются и соответствуют контрольным значениям [4, 5, 11].
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, концентрацию цитокина TGFβ1 и ДПИД. Исследование показателя ЛТА выполняют по методу Ю.А. Витковского и др. [17]. Определение концентрации TGFβ1 и ДПИД осуществляют методом ИФА [11]. Затем проводят лазерное доплеровское 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 ПМ [5].
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>T</mi><mi>G</mi><mi>F</mi><mi>β</mi><msub><mn>1</mn><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mi>T</mi><mi>G</mi><mi>F</mi><mi>β</mi><msub><mn>1</mn><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Л</mi><mi>Т</mi><msub><mi>А</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mi>Л</mi><mi>Т</mi><msub><mi>А</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Д</mi><mi>П</mi><mi>И</mi><msub><mi>Д</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mi>Д</mi><mi>П</mi><mi>И</mi><msub><mi>Д</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>4</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>П</mi><msub><mi>М</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mi>П</mi><msub><mi>М</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
После чего рассчитывают показатели фактора роста фибробластов (TGFβ1), ЛТА, ДПИД и ПМ по формулам:
,
,
,
.
Для расчета показателей используют средние значения регионального содержания ростового фактора TGFβ1, показателей ЛТА и ДПИД здоровых людей: TGFβ1=77 пкг/мл; ЛТА=14,4%; ДПИД=56,7 пкг/мл. При повреждении обеих верхних или нижних конечностей используют средние параметры региональных показателей микроциркуляции: верхних конечностей - ПМ=4,95 пф.ед; нижних конечностей - ПМ=4,8 пф.ед.
1
2
3
4
После чего производят расчет коэффициента (К) путем произведения показателей относительного содержания ростового фактора TGFβ1, показателя ЛТА, ДПИД и ПМ, по формуле: К=Р·Р·Р·Р.
При значении коэффициента меньше 1,0, прогнозируют развитие замедленной консолидации переломов.
Способ прогнозирования замедленной консолидации переломов иллюстрируется следующими примерами.
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>143</mn></mrow><mrow><mn>77</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1,86</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>12,2</mn></mrow><mrow><mn>14,4</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0,85</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>75,7</mn></mrow><mrow><mn>56,7</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>1,34</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>4</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>4,1</mn></mrow><mrow><mn>4,8</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0,85</mn></mrow>
Пример 1. Больной А., 34 лет, госпитализирован с диагнозом: закрытый перелом костей правой голени в нижней трети со смещением отломков. Пациенту выполнено оперативное вмешательство - закрытая репозиция, металлоостеосинтез блокируемым стержнем. Послеоперационная терапия проводилась по общепринятым методам. Послеоперационный период протекал без особенностей, заживление ран первичным натяжением. На 10-е сутки после операции произведено исследование содержания TGFβ1, показателей ЛТА, ДПИД и регистрация ПМ: TGFβ1=153 пкг/мл, ЛТА=13,2%, ДПИД=75,7 пкг/мл, ПМ=4,1 пф.ед. Рассчитаны показатели отношения содержания TGFβ1, ЛТА и ДПИД в исследуемой пробе к тем же показателям в контроле у здоровых людей, а ПМ поврежденной конечности к тому же показателю здоровых лиц:
,
,
,
; K=1,86·0,85·1,34·0,85=1,8.
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 К, 21 лет, госпитализирован с диагнозом: закрытый перелом левой большеберцовой кости в средней трети со смещением отломков. Пациенту выполнено оперативное вмешательство - закрытая репозиция, металлоостеосинтез блокируемым стержнем. Послеоперационный период протекал без осложнений, заживление ран первичным натяжением. На 10-е сутки после оперативного лечения произведено исследование содержания TGFβ1, показателей ЛТА, ДПИД и ПМ поврежденной конечности: TGFβ1=110 пкг/мл; ЛТА=8,1%; ДПИД=102 пкг/мл; ПМ=3,1 пф.ед. К=0,94.
Прогнозирована возможность нарушения регенерации костной ткани в позднем послеоперационном периоде, в результате чего, на фоне традиционного лечения дополнительно проведен курс антиостеопоретической терапии (бивалос в сочетании с кальций-Д3-никомед). 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 (отсутствие признаков костной мозоли, наличие линии перелома) выставлен диагноз: закрытый перелом левой большеберцовой кости в средней трети в условиях металлоконструкции. Операция от 2012 г. Осложнение: замедленная консолидация.
Пример 3. Больной Д., 30 лет, госпитализирован с диагнозом: открытый (II Б тип по Каплану) оскольчатый перелом костей правой голени в нижней трети со смещением отломков. Пациенту выполнено оперативное вмешательство - первичная хирургическая обработка открытого перелома, наложение комбинированного аппарата наружной фиксации на правую голень. 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, показателей ЛТА, ДПИД и регистрируют ПМ поврежденной конечности: TGFβ1=125 пкг/мл; ЛТА=7,3%; ДПИД=92,1 пкг/мл; ПМ=2,9 пф.ед; К=1,62·0,51·1,62·0,6=0,8.
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 месяца констатирована консолидация перелома.
Предложенный способ прогнозирования нарушения регенерации костной ткани апробирован у 75 пациентов с переломами длинных костей конечностей (см. таблицу).
Установлено, что у 44 пациентов коэффициент регистрировался на цифрах 1,99±0,36. В данной группе у 42 пациентов отмечено благоприятное течение позднего посттравматического периода (отсутствие признаков замедленной консолидации), в 2 случаях зафиксирована замедленная консолидация. У 31 больного коэффициент составил 0,95±0,02. При контрольных рентгенографиях в 1, 2, 3, 6 и 12 месяцев, у 2 пациентов осложнений не отмечено (консолидация перелома), в остальных эпизодах зарегистрировано развитие замедленной консолидации.
Таким образом, чувствительность предлагаемого способа прогнозирования составляет - 42/44·100=95,5%, точность - 71/75·100=94,7%, специфичность - 29/31·100=93,5%.
Следовательно, исследование уровня TGFβ1, показателей ЛТА, ДПИД и ПМ при переломах позволяет прогнозировать возможность развития замедленной консолидации на стадии доклинических проявлений и вносить необходимую коррекцию в лечение данной категории больных.
Источники информации
1. 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.
2. 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.
3. Заявка на изобретение №4931220 от 26.04.1991. Способ диагностики нарушения регенерации костной ткани у травматологических больных / Гришин В.Н.
4. 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.
5. Значение параметров микрокровотока в диагностике замедленной консолидации переломов длинных трубчатых костей / A.M. Мироманов и [др.] // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. - 2011. - №1. - С.101-106.
6. Риггз Б.Л. Остеопороз (этиология, диагностика, лечение): пер. с англ.: под ред. Лепарского Е.А. // Б.Л. Риггз, Л.Дж. Мелтон. - М.: БИНОМ, Симферополь: AZ-PRESS, СПб.: Невский Диалект, 2000. - 560 с.
7. Фрейдлин И.С. Иммунная система и ее дефекты: Руководство для врачей / И.С. Фрейдлин. - СПб., 1998. - 113 с.
8. Заявка на изобретение №94041979 от 25.11.1994. Способ оценки костной ткани при дистракционном остеосинтезе / Осипенко А.В.
9. Патент РФ №2436097, МПК G01N 33/50. Способ прогнозирования нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных трубчатых костей / A.M. Мироманов и [др.]; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Читинская государственная медицинская академия». №2010102454; заявл. 25.01.2010; опубл. 10.12.2011, бюл. №34. - 10 с.
10. Кузник Б.И., Цыбиков Н.Н., Витковский Ю.А. Единая клеточно-гуморальная система защиты организма // Тромбоз, гемостаз и реология. - 2005. - №2. - С.3-16.
11. Мироманов A.M. Современные подходы к классификации переломов длинных костей конечностей / A.M. Мироманов, А.А. Герасимов, Е.В. Намоконов // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. - 2011. - №4. - С.760-763.
12. Баркаган З.С., Момот А.П. Современные аспекты патогенеза, диагностики и терапии ДВС-синдрома // Вестник гематол. - 2005. - №2. - С.5-14.
13. Browder Т., Folkman J., Pirie-Shepherd S. The hemostatic system as a regularor of angiogenesis. // J. Biol. Chem. - 2000. - vol.275. - P.1521-1524.
14. Folkman J., Browder Т., Palmblad J. Angiogenesis Research: Guidlines for Translation to clinacal Application. // Thrombosis and Haemostasis. - 2001. - vol.86 - №1. - P.23-33.
15. Витковский Ю.А., Кузник Б.И., Солпов A.B. Патогенетическое значение лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии // Мед. иммунология. - 2006. - Т.8, - №5-6. - С.745-752.
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. Витковский Ю.А., Кузник Б.И., Солпов А.В. Феномен лимфоцитарно-тромбоцитарного розеткообразования // Иммунология. - 1999. - №4. - С.35-37.
Таблица
Значения уровня TGFβ1, показателей ЛТА, ДПИД и ПМ в развитии замедленной консолидации у пациентов с переломами длинных костей конечностей на 10-е сутки послеоперационного периода (М±m)
Группы
N
TGFβ1 (пкг/мл)
ЛТА (%)
ДПИД (пкг/мл)
ПМ (пф.ед)
К (ед)
Исход
I
n=44
146±5,4*
13±1,4
70,3±2,7*
4,5±0,35
1,99±0,34*
Благоприятный
II
n=31
129±5,1*/**
9,3±0,5*/**
97,5±3,6*/**
2,4±0,36*/**
0,95±0,02*/**
Неблагоприятный
III
n=20
77±4,8
14,4±1,1
56,7±3,3
4,8±0,28
1,0±0,01
Норма
Примечание: * - статистическая значимость различий с контролем;
** - статистическая значимость различий с I-й группой;
I - группа больных (без нарушения регенерации костной ткани в посттравматическом периоде);
II - группа больных (развитие замедленной консолидации в посттравматическом периоде);
III - группа здоровых лиц.