Введение к работе
Актуальность проблемы
На протяжении последних лет проблема регенерации тканей остается важной для фундаментальной медицины и клинической практики (Епифанов В.А. и соавт., 2001). Это обусловлено постоянным ростом травматизма за счет увеличения числа повреждающих факторов – увлечения экстремальными видами спорта и туризма, повышением количества дорожно-транспортных происшествий и случаев производственной травмы (Кондаков Е.Н. и соавт., 2002). Особенно актуальна проблема регенерации в отношении костной ткани, которая страдает при различных патологических процессах (Шевцов В.И. и соавт., 2003).
Теоретические аспекты регенерации костной ткани изучаются давно, но особым стимулом к их развитию явилось открытие Г.А. Илизаровым роли стимулирующего влияния на регенерацию напряжения растяжения (Илизаров Г.А., 1989).
Гомеостаз костной ткани в норме и при патологии поддерживается процессами регенерации и резорбции костной ткани, регуляция которых осуществляется сложным комплексом факторов, включающим кровеносную, нервную, эндокринную системы (Корнилов Н.В., 2004). Определенное место в этом занимает и иммунная система (Базарный В.В., 1999). Моноциты-макрофаги, системные и локальные индукторы, модуляторы костеобразования играют важную роль в регуляции дистракционного остеогенеза. Иммунная система инициирует и разрушает костную ткань на границе ее контакта с имплантатом при эндопротезировании крупных суставов (Hayakawa T., 2002, Pellengahr C. et al, 2001). Резорбция создает проблемы в лечении больных при использовании всех видов погружных металлоконструкций (Healy W.L. et al, 2000), следовательно, в клинической практике важно оценить и прогнозировать как остеобластические, так и остеорезорбтивные процессы (Аврунин А.С. и соавт., 2005, Еропкина Е.М. и соавт., 2000).
В практической работе травматолого-ортопедических отделений объективной необходимостью является определение качества и скорости формирования костного регенерата (Partanen J. et al, 2002). Одним из необходимых условий решения этой проблемы является проведение информативных и простых в исполнении исследований (Лесков В.П.и соавт., 2001). Широко используемые традиционные рентгенологические методы создают лучевую нагрузку и фиксируют наличие уже образовавшихся костных структур (Кац Д.С. и соавт., 2003, Greenspan A., 2000). Морфологический метод оценки остеогенеза является травматичным для пациента (Puoch M. et al, 1998). Компьютерная и магниторезонансная томография в условиях остеосинтеза не могут дать объективных результатов из-за наличия теней металлоконструкций (Berquist T.H. , 2001). Наряду с этими, для оценки состояния костной ткани предложено большое количество лабораторных тестов, однако к настоящему моменту они не систематизированы, а концепция иммунологических тестов, разработанная в 80-90-е гг., требует уточнения в связи с появившимися современными технологиями иммунодиагностики и новыми способами лечения повреждений. Кроме того, на настоящем этапе отсутствуют алгоритм прогнозирования осложнений остеогенеза и протоколы ведения больных в процессе восстановления костной ткани. Анализ клинико-лабораторных предикторов нарушения остеогенеза позволит прогнозировать характер регенерации в совокупности использования других методов при формировании протоколов ведения больных.
Для создания системы иммунологического прогнозирования необходимо не только проведение лабораторных исследований, но и корректная оценка полученных результатов для использования в выборе тактики лечения пациента (Меньшиков В.В. 2000, Seibel M.J. et al, 1998). Широкое применение в последнее время методов математического моделирования биологических процессов позволяет контролировать роль специфических иммунологических звеньев в развитии регенерации и резорбции костной ткани (Гельфгат Е.Л. и соавт., 2000, Платонов А.Е., 2000).
Таким образом, иммунологический мониторинг, включающий изучение клеточных и гуморальных реакций, системы неспецифической защиты, цитокинового статуса у пациентов с повреждениями и заболеваниями костной ткани при использовании новейших медицинских технологий (применение внеочагового остеосинтеза длинных трубчатых костей, костей нижней челюсти, позвоночника и эндопротезирование крупных суставов) позволяет разработать иммунологические критерии прогнозирования осложнений остеогенеза. Выявление нарушений функционирования отдельных компонентов иммунной системы представляет возможность контролировать направление регенерации костной ткани и повышает клиническую значимость исследований (Зинкин В.Ю. и соавт., 2001). Изложенное определило актуальность, цель и задачи данной работы.
Цель исследования
Оценить клинико-диагностическое значение иммунологических параметров при различных вариантах течения остеогенеза и остеорезорбции, разработать иммунологические критерии прогнозирования осложнений регенерации костной ткани и оптимизировать алгоритм иммунологического обследования больных на этапах оперативного лечения повреждений опорно-двигательного аппарата.
Задачи работы
-
Сравнить динамику иммунологических показателей при нормальном и нарушенном костеобразовании в ходе остеосинтеза устройством внешней фиксации повреждений разной локализации.
-
Выявить отличия динамики иммунологических показателей у больных при регенерации плоских и трубчатых костей.
-
Оценить изменение иммунологических показателей у пациентов при резорбции костной ткани.
-
Разработать критерии прогнозирования замедленной регенерации, незавершенного сращения в позвоночном двигательном сегменте и резорбции костной ткани, а также способ прогнозирования результатов лечения больных с повреждениями опорно-двигательного аппарата.
-
Разработать алгоритм иммунологического обследования больных на этапах лечения повреждений и заболеваний костной ткани.
Научная новизна
Получены новые данные о взаимосвязи динамики основных показателей иммунологической реактивности организма с клинико-рентгенологическими периодами репаративной регенерации и резорбции костной ткани при повреждении разных сегментов скелета. Представлены новые сведения об участии и важной роли фагоцитарных реакций в восстановлении костной ткани при лечении заболеваний и повреждений опорно-двигательной системы. Впервые обнаружены различия реагирования основных иммунологических показателей при регенерации плоских и трубчатых костей.
Определена зависимость изменения иммунологических показателей от характера остеогенеза в условиях остеомиелита; выявлены особенности динамики иммунологических показателей при нарушенной регенерации костной ткани, осложненной остеомиелитом.
Установлена зависимость динамики количественных и функционально-метаболических нарушений иммунной системы при незавершенном сращении костной ткани и замедленной консолидации. Впервые получены данные о важной роли воспалительной реакции и участии СD19+ клеток в резорбции костной ткани.
Обоснована необходимость иммунологического мониторинга регенерации и резорбции костной ткани, определены диагностические критерии замедленного остеогенеза, незавершенного сращения в позвоночном двигательном сегменте и остеорезорбции. На основании факторного анализа оценен вклад отдельных иммунологических тестов в изучение состояния костной системы в целом, а методом множественной линейной регрессии определены функции для прогнозирования замедленной консолидации и резорбции костной ткани.
Оригинальным является протокол иммунологического обследования больных при оперативном лечении повреждений и заболеваний костной ткани, что позволяет оптимизировать процесс лечения больных с повреждением опорно-двигательного аппарата.
Практическая значимость работы
Обоснована необходимость проведения иммунологического мониторинга регенерации и резорбции костной ткани при лечении заболеваний опорно-двигательной системы.
Определены сроки иммунологического исследования и предложен комплекс тестов, позволяющий прогнозировать замедленную консолидацию, незавершенное сращение костной ткани и остеорезорбцию при лечении заболеваний и повреждений длинных трубчатых костей, позвоночника, крупных суставов, челюстно-лицевой травмы, обусловливающий необходимость предоперационной подготовки больного, контроля и индивидуальной тактики ведения на основании данных лабораторных тестов.
На основании полученных данных разработан «Способ оценки состояния травматологического больного» (Патент Российской Федерации № 2145086, 2000г.), обоснованы и клинически апробированы «Способы прогнозирования результатов эндопротезирования тазобедренного сустава» (Патенты Российской Федерации № 2128341, 1997г. и № 2173465, 2000г.). Клиническое применение способов позволяет прогнозировать нарушение остеогенеза и риск неблагоприятного исхода лечения костной ткани для проведения своевременной терапевтической коррекции или изменения тактики ведения больного.
Положения, выносимые на защиту
-
Нормальная регенерация костной ткани протекает в условиях изменения острофазовых реакций крови с увеличением количества моноцитов, а замедленная – сопровождается снижением количества Т- и В-клеток, концентрации иммуноглобулинов и лактоферрина.
-
Иммунологические реакции при регенерации плоских и трубчатых костей через 3 месяца после операции имеют значимые отличия.
-
Патологически усиленная остеорезорбция вокруг имплантата характеризуется снижением количества и функциональных характеристик В-клеток крови с формированием реакций гиперчувствительности на металлы и другие компоненты (костный цемент), входящие в состав фиксирующих конструкций, с 3 месяца отмечается активация клеточного и гуморального звеньев иммунной системы на фоне воспалительной реакции, поддерживаемой интерлейкином-1.
-
Иммунологический мониторинг при лечении заболеваний и повреждений костной ткани позволяет прогнозировать замедленную консолидацию в 96% случаев, незавершенное сращение – в 92% и остеорезорбцию – в 93% случаев.
Внедрение результатов исследования
Способы внедрены в практику работы Государственного учреждения здравоохранения «Свердловская областная клиническая больница №1» г. Екатеринбурга, реанимационного и нейрохирургического отделений Государственного областного учреждения здравоохранения Свердловского областного клинического психоневрологического госпиталя для ветеранов войн г. Екатеринбурга, травматологического отделения №1 Муниципального учреждения Центральная городская клиническая больница № 24 г. Екатеринбурга, ортопедического отделения Муниципального учреждения Городская больница №36 «Травматологическая» г. Екатеринбурга, ООО «Диагностика-2000» г. Екатеринбурга. Полученные данные обобщены в публикациях в печати. Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре клинической лабораторной и микробиологической диагностики факультета усовершенствования врачей и кафедре травматологии, ортопедии и военно-полевой хирургии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральская государственная медицинская академия» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию г. Екатеринбурга.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены на: Всероссийском научном Форуме с международным участием имени академика В. И. Иоффе «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Санкт-Петербург, 2002, 2003, 2004), Национальных днях лабораторной медицины России, съезде научного общества специалистов клинической лабораторной диагностики (Москва, 2005), конференциях иммунологов Урала (Пермь, 2002, Челябинск, 2003, Челябинск, 2006), конференции изобретателей и рационализаторов ГФУН УНИИТО им. В.Д. Чаклина МЗ РФ (Екатеринбург, 2004), Юбилейной научно-практическая конференции «Современные технологии в лабораторной диагностике» посвященной 85-летию лабораторного отделения Свердловской областной клинической больницы №1 (Екатеринбург, 2005).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 64 работы, получено 5 патентов на изобретение.
Структура и объем диссертации
Работа изложена на 312 страницах текста, набранного на компьютере в текстовом редакторе Microsoft Word, иллюстрирована 54 таблицами, 30 рисунками и 4 схемами, состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием материалов и методов исследования, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, содержащего 552 источника, в том числе 207 отечественных и 345 зарубежных авторов и приложения.
Диссертационная работа выполнена по основному плану НИР ГОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия» Росздрава (№ государственной регистрации 01.2.007 01911).
