Новый способ прогнозирования инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов

Иркутский научный центр хирургии и травматологии

Введение. Несмотря на успехи, достигнутые в эндопротезировании крупных суставов, в усовершенствовании методов профилактики его различных осложнений, на прежнем высоком уровне сохраняется риск развития инфекции в области эндопротеза и ее тяжелых последствий.

На сегодняшний день актуальным является разработка способов прогнозирования инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов, которые позволяют устранять неблагоприятные факторы и способствуют улучшению результатов лечения.

Известно множество методов, позволяющих осуществить прогноз развития инфекции в области эндопротезированного сустава, основанных на определении сразу нескольких факторов риска или прогностических признаков в дооперационном, интраоперационном и послеоперационном периодах. Недостатком одного из методов является то, что прогнозирование гнойных осложнений при эндопротезировании выполняется только у пациентов пожилого и старческого возраста, то есть использование данного прогноза у лиц в возрасте до 60 лет не представляется возможным [8]. В других методах отсутствует раннее дооперационное прогнозирование развития инфекционных осложнений после эндопротезирования. Учет таких факторов риска, как длительность операции и кровопотеря, позволяет осуществить прогноз только после выполнения операции [2].

Исходя из вышесказанного была поставлена задача: обеспечить более раннее прогнозирование риска инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов с учетом индивидуальных особенностей пациента.

Цель работы: разработать новый способ прогнозирования инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов.

Материалы и методы. Перед поступлением в стационар клиники ИНЦХТ на плановое эндопротезирование было обследовано 66 пациентов с дегенеративно-дистрофическим или посттравматическим артрозом тазобедренного или коленного суставов 3-й степени. Средний возраст пациентов составил 53,7±8,57 года (от 27 до 82 лет). Незначительно преобладали женщины - 51,5±8,57%. У 32 пациентов имелось поражение тазобедренного сустава, у 34 - коленного.

У всех пациентов на догоспитальном этапе утром натощак бралась венозная кровь 5 мл. Выполнялась микроскопия мазка крови, окрашенного по Романовскому - Гимзе, с определением лейкоцитарной формулы на 100 клеток и подсчетом процентного содержания сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов. Рассчитывалось соотношение полученных показателей сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов обследуемого пациента и определялся индекс соотношения (f). Затем в поликлинике проводился сбор анамнеза и осмотр пациента, выяснялось наличие сахарного диабета, сопутствующих системных заболеваний (с), аллергических реакций (d), предшествующих операций на пораженном суставе (е). Измерялся рост и вес пациента и определялся индекс массы тела (а) по формуле:

индекс массы тела = m/h2,

где m - масса тела в килограммах, h - рост в метрах, (кг/м²).

Определялось физическое состояние пациента (b) и выставлялся класс анестезиологического риска (от 0-го до 4-го) по системе ASA (American Society of Anesthesiology).

Всем пациентам в стационаре клиники было выполнено оперативное лечение - эндопротезирование тазобедренного или коленного сустава.

Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием программы Statistica 8.0. При выполнении сравнительного анализа полученных данных между группами использовали непараметрический критерий Манна-Уитни. Уровень статистической значимости принят равным 0,05.

Результаты исследования. По результатам оперативного лечения 66 пациентов были выделены две группы. В первую группу вошли 32 пациента с осложнением эндопротезирования и развитием в послеоперационном периоде инфекционного процесса в области эндопротеза. Вторую группу составили 34 пациента, у которых эндопротезирование сустава прошло без осложнений.

На догоспитальном этапе у всех пациентов были определены наиболее значимые для установления риска инфекционных осложнений показатели: индекс массы тела, физический статус пациента по системе ASA, соотношение сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов, наличие сахарного диабета, сопутствующих системных заболеваний, аллергии, предшествующих операций на суставе.

Результаты исследований представлены в табл. 1.

Таблица 1. Сравнительная характеристика обследуемых пациентов с дегенеративно-дистрофическим или посттравматическим артрозом тазобедренного или коленного суставов по отдельным факторам риска развития инфекционных осложнений при эндопротезировании (М±m)

Таблица 1. Сравнительная характеристика обследуемых пациентов с дегенеративно-дистрофическим или посттравматическим артрозом тазобедренного или коленного суставов по отдельным факторам риска развития инфекционных осложнений при эндопротезировании (М±m)

Из табл. 1 видно, что в группе пациентов с инфекционными осложнениями эндопротезирования средняя величина индекса массы тела (ИМТ) и индекса соотношения сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов достоверно выше, чем в группе без инфекционных осложнений. Суммарный индекс количества баллов, определяющих степень риска инфекционных осложнений (Y), в группе пациентов с инфекционными осложнениями достоверно превышает значение индекса в группе без инфекционных осложнений.

Проведенные нами исследования позволили разработать способ прогнозирования инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов.

После определения вышеуказанных показателей выполняют их интерпретацию и оценку в баллах и устанавливают степень риска инфекционных осложнений по формуле:

Y = a + b + c + d + e + f,

где Y - суммарный индекс количества баллов, определяющих степень риска инфекционных осложнений,

b - физический статус пациента по системе ASA.

При отсутствии у пациента сопутствующих системных заболеваний, сахарного диабета, аллергии и предшествующих операций на суставе, начисляют 0 баллов для каждого показателя, при наличии - 1 балл (при сочетании сахарного диабета и системного заболевания - 1 балл), при индексе массы тела <30 кг/м2 начисляют 0 баллов, при индексе массы тела ≥30 кг/м2 - 1 балл, при индексе соотношения сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов ≤12 единиц устанавливают 0 баллов, при индексе >12 единиц - 1 балл, при физическом статусе пациента по системе ASA 1-2-й класс начисляют 0 баллов, при физическом статусе пациента по системе ASA 3-4-й класс - 1 балл.

После чего выполняют суммирование баллов для определения суммарного индекса (Y) количества баллов по всем выбранным показателям состояния пациента и устанавливают степень риска инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов.

При значении Y от 0 до 1 балла прогнозируют низкую степень риска, при значении Y от 2 до 3 баллов прогнозируют среднюю степень риска, при значении суммарного индекса (Y) от 4 до 5 баллов прогнозируют высокую степень риска, при значении Y=6 прогнозируют крайне высокую степень риска развития в послеоперационном периоде инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов.

Назначают профилактические и лечебные мероприятия, которые проводят на догоспитальном этапе индивидуально для каждого пациента.

При низкой степени риска, когда выявлен один из шести факторов риска, назначают конкретные лечебные мероприятия.

При наличии фактора (а) ≥ 30 кг/м2 дают рекомендации по снижению веса.

При наличии фактора (b) равного 3-4 выполняют коррекцию сопутствующей патологии.

При наличии фактора (c) выполняют тщательный контроль гликемии и ее коррекцию.

При наличии фактора (d) выполняют дообследование и необходимое лечение.

При наличии фактора (е) выполняют пункцию сустава с бактериологическим исследованием.

При наличии фактора (f) проводят выявление и санацию существующих и возможных очагов хронической инфекции.

При средней степени риска, когда выявлено 2 или 3 из шести факторов риска.

При сочетании (а), (b) и (c) факторов риска проводят дообследование и коррекцию сопутствующей патологии для достижения устойчивой компенсации (при сахарном диабете - до уровня гликозилированного гемоглобина не более 5%).

При сочетании (d), (е) и (f) факторов риска проводят обследование, включая пункцию сустава с бактериологическим исследованием, с целью выявления хронических инфекционных заболеваний и их своевременную коррекцию.

При сочетании (c), (d) и (f) факторов риска выполняют иммунологическое исследование и необходимую коррекцию иммунного статуса.

При других сочетаниях выполняют мероприятия, указанные для каждого фактора.

При высокой степени риска проводят противорецидивные профилактические курсы лечения соматических заболеваний и хронических инфекционных заболеваний (включая пациентов с предшествующими операциями на суставе, после бактериологического исследования пунктата) для достижения стойкой ремиссии, иммунокорригирующую терапию.

При крайне высокой степени риска развития инфекционных осложнений пациенту предлагают воздержаться от операции эндопротезирования сустава.

Приводим клинический пример использования предлагаемого способа.

Клинический пример №1. Пациент В., 58 лет, история болезни №4104/14, обратился в поликлинику ИНЦХТ.

Диагноз основной: Гонартроз 3-й степени справа. Варусная деформация правой нижней конечности на уровне коленного сустава. Комбинированная контрактура правого коленного сустава. Болевой синдром справа.

Сопутствующий диагноз: Ревматоидный артрит, полиартрит, серопозитивный, активность 1-й ст. Артериальная гипертензия 2-й степени, риск - 4. Хронический панкреатит, стадия ремиссии. Хронический пиелонефрит, киста правой почки, стадия ремиссии. Хронический атрофический гастрит, стадия ремиссии. Эндопротез левого коленного сустава (операция выполнена в мае 2014 г.).

Предъявлял жалобы на боль, деформацию, утреннюю скованность, ограничение движений в правом коленном суставе, невозможность полноценно пользоваться правой нижней конечностью.

Из анамнеза: С 2004 г. страдает ревматоидным артритом, беспокоят боли в коленных суставах, наблюдается у ревматолога. Показано оперативное лечение: эндопротезирование правого коленного сустава.

На догоспитальном этапе пациенту проведено обследование по предложенному способу, включающее выявление сахарного диабета, сопутствующих системных заболеваний, аллергии, предшествующих операций на суставе, определение индекса массы тела, физического статуса по системе ASA, вычисление соотношения сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов.

Выявлены следующие данные:

- индекс массы тела (а) - 33,40 кг/м2, 1 балл,

- физический статус по системе ASA (b) - 3-й класс, 1 балл,

- наличие сахарного диабета, сопутствующих системных заболеваний (c) - ревматоидный артрит, 1 балл,

- наличие аллергических реакций (d) - отсутствуют, 0 баллов,

- наличие предшествующих операций на суставе (е) - отсутствуют, 0 баллов,

- индекс соотношения сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов (f) - 18,7 единиц, 1 балл.

Оценили в баллах полученные данные и вычислили по формуле суммарный индекс количества баллов, определяющих степень риска инфекционных осложнений (Y).

Y = a + b + c + d + e + f = 1 + 1 + 1 + 0 + 0 + 1 = 4.

Определена высокая степень риска развития в послеоперационном периоде инфекционных осложнений при эндопротезировании правого коленного сустава, так как значение суммарного индекса (Y) равно 4 баллам.

Учитывая высокую степень риска развития в послеоперационном периоде инфекционных осложнений, пациент был направлен к кардиологу, эндокринологу, стоматологу, иммунологу для прохождения соответствующих профилактических курсов лечения имеющейся и возможной сопутствующей патологии.

В результате перед госпитализацией пациент прошел курс стационарного лечения у ревматолога и кардиолога, амбулаторный курс лечения вторичного иммунодефицита у иммунолога, курс лечения кариеса у стоматолога.

Затем пациент поступил в ортопедическое отделение клиники ИНЦХТ на оперативное лечение. 29 сентября 2014 г. выполнена операция: эндопротезирование правого коленного сустава.

За 30 мин до разреза однократно выполнялась антибиотикопрофилактика путем однократного внутривенного введения.

Под спинномозговой анестезией (СМА), в асептических условиях, в положении на спине, срединным разрезом кожи и подкожной клетчатки длиной 15 см, медиальным парапателлярным разрезом фиброзной оболочки и синовии вскрыта полость коленного сустава, надколенник смещен кнаружи, колено согнуто. Имеет место визуальная картина дегенеративного повреждения сустава 3-й степени - массивные краевые оссификаты, грубое дегенеративное повреждение медиального мениска в виде остатка заднего рога, полное отсутствие суставного хряща нагружаемых поверхностей, множественный дебрис, ретракция дегенеративно измененной передней крестообразной связки (ПКС). С помощью резекционных блоков последовательно выполнена резекция дистального метаэпифиза бедренной кости на 5º и глубину «стандарт» под размер бедренного компонента № 4. С помощью интрамедуллярного инструмента на уровне «стандарт» осуществлена проксимальная резекция большеберцовой кости. Определяется дефект медиального мыщелка большеберцовой кости размерами 10×15×12 мм, последний освобожден от рубцов, заполнен костным аутотрансплантатом. С использованием цементной техники фиксации установлены компоненты эндопротеза коленного сустава WRIGHT ADVANCE® МР № 4, вкладыш 14 мм. Сустав вправлен - стабильно, ось конечности восстановлена, движения в суставе в полном объеме. Гемостаз по ходу операции. Рана промыта растворами антисептиков, дренирована через контрапертуру дренажной системой для послеоперационной реинфузии крови, послойно ушита. Асептическая повязка. Эластическое бинтование нижних конечностей.

Время операции - 50 минут, кровопотеря - 300 мл.

В раннем послеоперационном периоде осложнений не было. Пациент активизирован в первые сутки после операции, выполнял ЛФК, передвигался при помощи костылей. Проводилась профилактика тромбоэмболических осложнений. Дренаж удален на 3-и сутки. На 7-е сутки после операции пациент выписан на амбулаторный этап лечения в удовлетворительном состоянии. Послеоперационная рана зажила первичным натяжением.

На контрольном осмотре пациента через 6 месяцев и 1 год после операции не выявлено боли, отека, признаков воспаления в области правого коленного сустава, передвигается без дополнительной опоры, результатом операции доволен.

Несмотря на неблагоприятный прогноз на догоспитальном этапе, удалось избежать развития инфекционного осложнения после эндопротезирования. Положительный результат операции был достигнут в связи с ранним прогнозированием инфекционного осложнения и проведенными на догоспитальном этапе своевременными профилактическими лечебными мероприятиями.

Обсуждение результатов. В предлагаемом способе прогнозирования инфекционных осложнений эндопротезирования использование кроме известных факторов риска (индекс массы тела, наличие сахарного диабета, сопутствующих системных заболеваний, предшествующих операций на суставе) трех дополнительных параметров является вполне обоснованным и важным.

Определение на догоспитальном этапе дополнительно физического статуса пациента по системе ASA, наличие аллергии, и соотношение сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов позволяет оценить общее предоперационное состояние пациента и установить наличие иммунологической недостаточности или иммунодефицита.

Разработанная классификация ASA, основанная на балльной оценке, позволяет определить общее состояние пациента и оценить его предоперационный статус [6]. Именно от состояния пациента, тяжести сопутствующей патологии, компенсации работы различных органов и систем зависит риск развития осложнений в послеоперационном периоде, в частности, инфекционных осложнений.

Установлено, что сама по себе хирургическая операция оказывает неблагоприятный эффект на иммунную систему и вызывает развитие иммунодефицита, главным проявлением которого являются инфекционные послеоперационные осложнения. Понижение иммунитета и, следовательно, развитие инфекционного процесса у хирургических больных зависит, в частности, от исходного уровня всех показателей иммунитета. Таким образом, развитие инфекционного осложнения после хирургической операции можно ожидать практически у всех лиц, имеющих исходно признаки вторичной иммунологической недостаточности, т.е. какие-то нарушения в иммунной системе [9]. Такие нарушения в системе иммунитета наблюдаются при некоторых заболеваниях (сахарный диабет, ревматоидный артрит), аллергических проявлениях, предоперационном стрессе и других процессах.

Риск развития инфекционного процесса увеличивается после операции при наличии любых видов аллергических реакций, являющихся следствием нарушенного ответа иммунной системы организма.

Аллергия (от греч. alios - иной, ergon - действую) - типовой иммунопатологический процесс, развивающийся при контакте с антигеном (гаптеном) и сопровождающийся повреждением структуры и функции собственных клеток, тканей и органов. Аллергия - это качественно измененная (патологическая) форма иммунологической реактивности организма. Аллергия и иммунитет имеют общие свойства:

  1. Аллергия, как и иммунитет, является формой видовой реактивности, которая способствует сохранению вида, хотя для отдельного индивида она имеет не только положительное, но и отрицательное значение, поскольку может вызвать развитие заболевания или (в ряде случаев) гибель.
  2. Аллергия, так же как иммунитет, носит защитный характер. Суть этой защиты - локализация, инактивация и элиминация антигена (аллергена).
  3. В основе аллергии лежат иммунные механизмы развития - реакция «антиген - антитело» (АГ + АТ) или «антигенсенсибилизированный лимфоцит» («АГ + сенсибилизированный лимфоцит») [4].

Важное значение в прогнозировании развития инфекционных осложнений после эндопротезирования имеет оценка двух показателей: относительного количества сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов.

Операция эндопротезирования крупных суставов относится к разряду тяжелых операционных травм, приводящих к формированию иммунологической недостаточности. При данной операции происходит снижение функциональной активности фагоцитирующих клеток: нейтрофилов и моноцитов. У больных с исходно сниженной иммунологической реактивностью это приводит к развитию хирургических инфекций [3].

Количественные показатели лейкоцитов крови и, особенно, показатели ее лейкоцитарной формулы являются дополнительными методами исследования, имеющими значение в диагностике острых воспалительных и гнойно-деструктивных заболеваний и осложнений разной локализации и этиологии. Часто эти изменения обусловлены как патологическим процессом, так и особенностями больного - возрастом, гено- и фенотипом, условиями труда, быта, питания, факторами риска, имеющейся соматической патологией [5].

На ранних этапах воспаления отграничение поврежденных тканей происходит с помощью клеток крови - полиморфноядерных лейкоцитов (нейтрофилов) и моноцитов, трансформирующихся в макрофаги. При любом виде воспаления в очаг первыми и в большом количестве «приходят» нейтрофилы, причем, при гнойном воспалении их действие направлено в основном на локализацию и уничтожение инфекта. Вследствие этого, при инфекции их миграция из сосудов значительно интенсивнее и функциональная активность выше, чем при асептическом воспалении. Роль макрофагов заключается в отграничении очага воспаления, нейтрализации токсинов, индукции иммунных реакций, регуляции разнообразных клеточных систем. При этом выявляются тесные функциональные связи между нейтрофилами и макрофагами. Имеется особый аспект взаимодействия нейтрофилов и макрофагов: очищая кровь от токсинов и попавших в нее бактерий, макрофагальная система обеспечивает большую сохранность нейтрофилов в кровяном русле. Нейтрофилы в процессе активизации высвобождают хемотаксические факторы для моноцитов. Эндотоксин вызывает активацию нейтрофилов/моноцитов и освобождение ими фактора, активирующего тромбоциты (ФАТ), что приводит к агрегации тромбоцитов [1].

Использование индекса соотношения параметров лейкоцитарной формулы: сегментоядерных нейтрофилов и моноцитов, а не отдельных показателей, позволяет устанавливать риск развития инфекционных осложнений. При этом, показатель сегментоядерных нейтрофилов, а не суммы нейтрофилов, позволяет более объективно определить риск инфекционных осложнений.

Только зрелые (сегментоядерные) нейтрофилы имеют способность выполнять свою задачу по уничтожению вредных микроорганизмов. Зрелые нейтрофилы являются важнейшими микрофагами, очищают очаг воспаления от микробов и продуктов распада. Зрелый нейтрофил может существовать в двух состояниях- покоя и активации. Покоящиеся нейтрофилы находятся в крови, активированные - в тканях или очаге воспаления. В крови нейтрофил не может осуществлять специфическую функцию. Пребывание в крови является для нейтрофилов лишь способом перемещения от места образования (костный мозг) к месту выполнения специфической функции (ткани, очаг воспаления).

Очень важный аспект созревания нейтрофилов - увеличение способности к реагированию на специфические стимулы и образование рецепторов клеточной поверхности для связывания антител и комплемента [1].

В предлагаемом способе проводят учет и оценку в баллах анамнестических, объективных показателей состояния пациента и показателей крови, что обеспечивает удобство и упрощение выполнения расчетов по определению степени риска инфекционных осложнений. Предлагаемая интерпретация показателей состояния здоровья пациента позволяет индивидуально и объективно оценить риск развития инфекционных осложнений.

Определение степеней риска инфекционных осложнений необходимо для проведения конкретных профилактических и лечебных мероприятий, соответственно той или иной степени риска на догоспитальном этапе.

Заключение. При лечении дегенеративно-дистрофических и посттравматических заболеваний тазобедренного и коленного суставов методом эндопротезирования появилась возможность еще на догоспитальном этапе выявлять пациентов с различной степенью риска инфекционных осложнений и амбулаторно назначать подготовительные лечебно-профилактические мероприятия.

Таким образом, нами был разработан новый способ прогнозирования инфекционных осложнений при эндопротезировании крупных суставов, который позволяет на догоспитальном этапе достаточно просто и объективно прогнозировать возможное развитие инфекционного процесса и в сравнении с известными технологиями осуществить более раннюю диагностику с учетом индивидуальных особенностей больного и своевременно провести необходимые лечебно-профилактические мероприятия для снижения риска осложнений и снижения экономических затрат.

Список использованных источников:

  1. Воспаление. Руководство для врачей / под ред. В.В. Серова, В.С. Паукова. - М.: Медицина, 1995. - 640 с.
  2. Корнилов Н.В., Войтович А.В., Машков В.М., Эпштейн Г.Г. Хирургическое лечение дегенеративно-дистрофических поражений тазобедренного сустава. - СПб.: ЛИТО Синтез, 1997. - 292 с.
  3. Маркелова Е.В., Винчель Р.В., Кузьмин И.И. Динамика уровня ИЛ-8, ГМ-КСФ и оценка кислородозависимых механизмов бактерицидности нейтрофилов и моноцитов в НСТ-тесте у больных с дегенеративно дистрофическими заболеваниями до и после операции эндопротезирования тазобедренных суставов // Гений ортопедии. - 2007. - № 3. - С. 71-74.
  4. Патофизиология: учебник. В 2 т. / под ред. В.В. Новицкого, Е.Д. Гольдберга, О.И. Уразовой. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - Т. 1. - 848 с.
  5. Проскуряков С.Я., Бикетов С.И., Иванников А.И., Скворцов В.Г. Оксид азота в механизмах патогенеза внутриклеточных инфекций // Иммунология. - 2000. - № 4. - С. 9-19.
  6. Прохоренко В.М., Павлов В.В., Петрова Н.В. Профилактика, диагностика и лечение ранней инфекции области хирургического вмешательства при эндопротезировании тазобедренного сустава // Травматология и ортопедия России. - 2008. - № 2 (48). - С. 84-90.
  7. Слободской А.Б., Осинцев Е.Ю., Лежнев А.Г., Воронин И.В., Бадак И.С., Дунаев А.Г. Факторы риска развития перипротезной инфекции после эндопротезирования крупных суставов // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. - 2015. - № 2. - С. 13-18.
  8. Ткаченко А.Н., Бахтин М.Ю., Жаровских О.С., Щербаков А.А., Топчий П.А. Возможности прогнозирования гнойных осложнений при эндопротезировании тазобедренного сустава у пациентов старших возрастных групп // Травматология и ортопедия России. - 2012. - № 2 (64). - С. 48-53.
  9. Хаитов Р.М., Пинегин Б.В. Изменение иммунитета при хирургических вмешательствах // Анналы хирургической гепатологии. - 1998. - Т. 3, № 2. - С. 100-110.