Количество случаев перипротезной инфекции (ППИ) крупных суставов непрерывно увеличивается параллельно росту числа первичных эндопротезирований крупных суставов и составляет в настоящее время 0,9—2,2%, а в случаях повторных (ревизионных) вмешательств достигает 5,9—13,6% [1—3]. ППИ является причиной 22—25,3% всех ревизионных вмешательств, снижая уровень качества жизни для пациентов и несет значительную финансовую нагрузку для системы здравоохранения в целом [4].

В настоящее время имеются различные подходы к диагностике ППИ крупных суставов. Используют следующие диагностические критерии в диагностике ППИ крупных суставов: Общества по инфекциям опорно-двигательного аппарата (MSIS) 2011 г., измененные и подвергнутые пересмотру Международным консенсусом по скелетно-мышечной инфекции (ICM) в 2013 г.; Американского общества инфекционных заболеваний (IDSA) 2013 г.; Международного консенсуса по скелетно-мышечной инфекции (ICM) 2018 г.; Всемирной ассоциации по борьбе с инфекцией в ортопедии и травматологии (WAIOT); Ассоциации травматологов-ортопедов России (АТОР) 2020 г. «Инфекция, ассоциированная с ортопедическими имплантатами» (на стадии рассмотрения); Европейского общества по инфекции костей и суставов (EBJIS) 2018 г., в 2021 г. опубликован измененный проект определения критериев, разработанный EBJIS и поддержанный MSIS и Европейским обществом клинической микробиологии и инфекционных заболеваний (ESCMID) [5—9].

Диагностика ППИ крупных суставов включает клинико-рентгенологические признаки, лабораторные маркеры (измерение уровня СОЭ, СРБ в крови, исследование количества лейкоцитов в синовиальной жидкости с определением процентного содержания полиморфноядерных нейтрофилов (PMN), микробиологическое и гистологическое исследования биоптатов, аспиратов и интраоперационного материала). Диагностические критерии в алгоритмах не совпадают, пороговые значения их различны, нет единого подхода в интерпретации диагностических тестов и их значимости в установлении случаев ППИ крупных суставов [10—14].

Ведется постоянный поиск новых маркеров ППИ крупных суставов с высокой прогностической ценностью, описаны новые предикторы: определение уровня альфа-дефензина, кальпротектина, интерлейкина-6, прокальцитонина, D-лактата, лактата, глюкозы, липокалина в синовиальной жидкости [15—18]. Однако выполнение этих тестов требует забора дополнительного клинического материала, больших затрат времени, использования дорогостоящего оборудования и реагентов.

Современные технологии автоматических гематологических анализаторов позволяют получать данные о флуоресценции и лазер-индуцированном светорассеянии лейкоцитов крови в режиме рутинного гематологического исследования в канале WDF гематологического анализатора. Данные о клеточной популяции (cell population data — CPD) предоставляют точные количественные данные о морфологических и функциональных характеристиках лейкоцитов (нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов). Детальное изучение этих клеточных параметров и их морфологических изменений в ответ на раздражители, такие как инфекции, позволяет получать ценную информацию о состоянии активации и функциональной активности клеток. Параметры CPD генерируются во время стандартного общеклинического исследования крови из первичной пробы пациентов, их получение не требуют дополнительных манипуляций. Следовательно, CPD может использоваться в качестве дополнительного маркера при меньших затратах, чем другие лабораторные тесты.

CPD лейкоцитов являются объектом поиска ранних маркеров септических состояний и бактериемии у взрослых и детей, ВИЧ-инфицированных пациентов [19—26]. Сообщается об использовании CPD в исследовании не только крови, но и других биологических жидкостей, например в исследовании (TNC-C) синовиальной жидкости для диагностики септического артрита [27].

Мы предлагаем использовать CPD в качестве прогностических маркеров ППИ крупных суставов.

Цель исследования — изучить CPD лейкоцитов в качестве диагностических маркеров ППИ крупных суставов на предоперационном этапе.

Материал и методы

Выполнено одноцентровое ретроспективное исследование, включающее результаты исследований пациентов, которым выполнены ревизионные оперативные вмешательства на тазобедренном и коленном суставах в 2022—2023 гг. в ФГБУ «ФЦТОЭ» Минздрава России (Барнаул).

Критерии исключения: наличие у пациентов аутоиммунных поражений суставов, онкологических заболеваний, острых воспалительных состояний, а также ревизионных оперативных вмешательств второго и последующих этапов лечения перипротезной инфекции. В исследование включен 241 пациент, все были прооперированы в 2022—2023 гг.; 81 пациент исключен из исследования (рис. 1). Анализу подвергнуты данные 160 пациентов: 90 мужчин (средний возраст 58,2 года) и 70 женщин (средний возраст 63,7 года). Были сформированы две группы исследования: пациенты с асептическими ревизионными оперативными вмешательствами (1-я группа, n=83, из них 57 мужчин, 26 женщин, средний возраст 64,19±10,63 года) и пациенты с ревизионными оперативными вмешательствами первого этапа лечения перипротезной инфекции (2-я группа, n=77, из них 33 мужчины, 44 женщины, средний возраст 63,57±12,62 года).

Рис. 1. Блок-схема дизайна исследования.

У пациентов 2-й группы диагностирована перипротезная инфекция суставов / инфекция области оперированного сустава. Критериями ППИ являлись: наличие свищевого хода, сообщающегося с полостью оперированного сустава, отек, гипертермия в области оперированного сустава; повышение уровня СРБ в сыворотке крови выше 10 нг/л; увеличение количества лейкоцитов в аспирате из оперированного сустава выше 2000·10⁹/мл, увеличение процентного содержания нейтрофилов в аспирате выше 70%; обнаружение роста идентичных микроорганизмов из двух и более образцов биоматериала (аспират, тканевые биоптаты, соникационная жидкость).

У всех пациентов на предоперационном этапе анализировали данные общеклинического исследования крови, полученные на автоматическом гематологическом анализаторе XNL-550 (Sysmex, Япония) в течение 2 ч после забора материала. Проведено межгрупповое сравнение традиционных параметров гематологического исследования (количество лейкоцитов, тромбоцитов, концентрация гемоглобина, относительное количество гранулоцитов, относительное количество незрелых гранулоцитов (IG, %)) и 25 исследовательских параметров CPD канала WDF гематологического анализатора XNL-550 (Sysmex, Япония) (табл. 1).

Таблица 1. Исследовательские параметры канала WDF (CPD)

Нормально распределенные непрерывные величины представлены в виде M±SE, где M — выборочное среднее, SE — стандартная ошибка среднего. Для величин с ненормальным распределением указаны медиана, первый и третий квартили. В случаях нормального распределения для сравнения выборок использовали t-критерий Стьюдента. Равенство выборочных дисперсий оценивали по F-критерию Фишера. В случае распределений, не соответствующих нормальному, использовали непараметрический U-критерий Манна—Уитни. Статистически значимыми различия считали при p<0,05. Качество прогностической модели оценивалось, исходя из значений площади под ROC-кривой (AUC). Также проведено сравнение прогностической значимости NEUT# и LY-W отдельно и в диагностической модели с традиционными параметрами гематологического исследования (количество лейкоцитов, тромбоцитов, концентрация гемоглобина, относительное количество гранулоцитов, относительное количество незрелых гранулоцитов (IG, %)) у пациентов с асептическими и инфекционными ревизионными вмешательствами. Накопление, обработку и графическое представление данных осуществляли с помощью компьютерных программ Statistica 12.0 (StatSoft), MedCalc и Microsoft Office Excel 2017.

Результаты

При межгрупповом сравнении традиционных параметров гематологического исследования только количество тромбоцитов показало достоверные различия в исследуемых группах, оно было ниже у пациентов с асептическими ревизионными оперативными вмешательствами: значения в 1-й и 2-й группах составили соответственно 253,0·10⁹/л (213,5; 289,50) и 307,41·10⁹/л (237,00; 349,00) (p=0,002). Получен оптимальный критерий для диагностики перипротезной инфекции крупных суставов: 281,07·10⁹/л с площадью под характерологической кривой (AUC) 0,65, чувствительностью 68,8% и специфичностью 63,8%.

Количество лейкоцитов крови, относительное количество гранулоцитов, незрелых гранулоцитов, концентрация гемоглобина не показали достоверных различий в группах исследования (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительный анализ прогностической ценности традиционных и исследовательских параметров CPD лейкоцитов у пациентов с асептическими и инфекционными ревизионными вмешательствами

Из 25 исследовательских параметров CPD достоверные межгрупповые различия показали NEUT# (число частиц, полученное путем вычитания абсолютного количества незрелых гранулоцитов из абсолютного количества нейтрофилов) и LY-WY (ширина распределения интенсивности флуоресценции LYMPH на диаграмме рассеяния WDF), оцененные как предикторы перипротезной инфекции крупных суставов. У пациентов с асептическими ревизионными оперативными вмешательствами значения NEUT# и LY-WY оказались достоверно ниже в сравнении с пациентами с перипротезной инфекцией крупных суставов: соответственно 4,1±0,15 и 4,78±0,2 (p=0,023), 896±9,5 и 937,06±11,01 (p=0,016). Рассчитаны оптимальные критерии значений для диагностики ППИ: NEUT# — 4,79 (4,45—5,13) с площадью под характерологической кривой (AUC) 0,62 (0,54—0,695); LY-WY — 937,06 (918,73—955,4) с площадью под характерологической кривой (AUC) 0,648 (0,568—0,721). Параметры NEUT# и LY-WY продемонстрировали высокую чувствительность — 71,4% и 77,9% при специфичности 53,01% и 51,81% соответственно.

Для улучшения прогностической ценности маркеров было решено объединить их в диагностическую модель (ДМ) с уравнением регрессии ДМ=0,244·NEUT#+0,005·LY-WY–5,307. При объединении NEUT# и LY-WY в ДМ мы наблюдали увеличение AUC до 0,659 (0,565—0,685), а также повышение специфичности маркера для диагностики ППИ крупных суставов до 84,7% при чувствительности 53,2% (рис. 2).

Рис. 2. Площадь под характерологической кривой (AUC) для диагностической модели (ДМ) с уравнением регрессии ДМ=0,244·NEUT#+0,005·LY-WY–5,307.

Обсуждение

Прогностическая ценность ДМ с уравнением регрессии ДМ=0,244·NEUT#+0,005·LY-WY–5,307 сопоставима с прогностической ценностью количества тромбоцитов в диагностике ППИ крупных суставов, однако ДМ продемонстрировала более высокую специфичность. В литературе описана важная роль тромбоцитов в ответе на острое и хроническое воспаление. Отношение количества тромбоцитов к количеству лимфоцитов, количества тромбоцитов к среднему объему тромбоцитов, а также количество тромбоцитов и средний объем тромбоцитов упоминаются в литературе в качестве дополнительных критериев диагностики ППИ [28—33]. Проведенное нами исследование подтверждает литературные данные в части прогностической ценности количества тромбоцитов у пациентов с ППИ, однако состояния, связанные со снижением количества или функций тромбоцитов могут искажать диагностическую эффективность этого метода. Предложенная нами диагностическая модель исследовательских параметров лейкоцитов демонстрирует более высокую специфичность и имеет ресурсы для повышения аналитических характеристик. В условиях латентной инфекции суставов, при отсутствии / замедленном росте микробиологической культуры возможно использование CPD, характеризующих ответ пациента на инфекцию, это позволит оценить наличие или отсутствие инфекции сустава.

Проведенное исследование имеет ограничения: предложенная нами диагностическая модель не использовалась у пациентов с аутоиммунным поражением суставов, наличием онкологических заболеваний, а также острых воспалительных состояний. Необходимо изучение исследовательских параметров лейкоцитов у данных категорий пациентов. Кроме того, применение для диагностики CPD не стандартизировано и зависит от конкретной модели гематологического анализатора. Мы будем продолжать работу по поиску диагностических моделей исследовательских параметров лейкоцитов с более высокой прогностической ценностью.

Выводы

Полученная диагностическая модель (ДМ) с уравнением регрессии ДМ=0,244·NEUT#+0,005·LY-WY-5,307 может использоваться в качестве маркера отсутствия инфекции у пациентов с ревизионными оперативными вмешательствами, так как обладает высокой специфичностью при средней прогностической ценности.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.