Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Воеводская Л.Ю.

ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования» Минздрава России

Батрак Ю.М.

ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования» Минздрава России

Золовкина А.Г.

ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования» Минздрава России

Данные клеточной популяции лейкоцитов (CPD) в диагностике перипротезной инфекции

Авторы:

Воеводская Л.Ю., Батрак Ю.М., Золовкина А.Г.

Подробнее об авторах

Журнал: Лабораторная служба. 2024;13(1): 40‑47

Прочитано: 607 раз


Как цитировать:

Воеводская Л.Ю., Батрак Ю.М., Золовкина А.Г. Данные клеточной популяции лейкоцитов (CPD) в диагностике перипротезной инфекции. Лабораторная служба. 2024;13(1):40‑47.
Voevodskaya LYu, Batrak YuM, Zolovkina AG. Leukocyte cell population data (CPD) in the diagnosis of periprosthetic infection. Laboratory Service. 2024;13(1):40‑47. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/labs20241301140

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)

Параметр

Описание параметра

1.

TNC

Общее число ядросодержащих клеток: количество лейкоцитов + число ядросодержащих эритроцитов

2.

WBC-C

Общее количество лейкоцитов под рассеянным прямым и боковым светом канала WDF

3.

TNC-C

Общее число ядросодержащих клеток: количество лейкоцитов + число ядросодержащих эритроцитов под рассеянным прямым и боковым светом канала WDF

4.

WBC-D

Уровень лейкоцитов при измерении от канала WDF

5.

WBC-D

Число частиц, полученное путем вычитания из WBC-D числа ядросодержащих клеток

6.

NEUT#

Число частиц, полученное путем вычитания абсолютного количества незрелых гранулоцитов из абсолютного количества нейтрофилов

7.

NEUT%

Отношение числа частиц, полученное путем вычитания абсолютного количества незрелых гранулоцитов из абсолютного количества нейтрофилов, к числу лейкоцитов

8.

NE-SSC

Интенсивность бокового светорассеяния области NEUT на диаграмме рассеяния WDF

9.

NE-SFL

Интенсивность флуоресценции области NEUT на диаграмме рассеяния WDF

10.

NE_FSC

Интенсивность фронтального светорассеяния области NEUT на диаграмме рассеяния WDF

11.

NE-WX

Ширина бокового светорассеяния области NEUT на диаграмме рассеяния WDF

12.

NE-WY

Ширина распределения флуоресценции области NEUT на диаграмме рассеяния WDF

13.

NE-WZ

Ширина распределения фронтального светорассеяния области NEUT на диаграмме рассеяния WDF

14.

LY-X

Интенсивность бокового светорассеяния области LYMPH на диаграмме рассеяния WDF

15.

LY-Y

Интенсивность флуоресценции LYMPH на диаграмме рассеяния WDF

16.

LY-Z

Интенсивность фронтального светорассеяния LYMPH на диаграмме рассеяния WDF

17.

MO-X

Интенсивность бокового светорассеяния области MONO на диаграмме рассеяния WDF

18.

MO-Y

Интенсивность флуоресценции MONO на диаграмме рассеяния WDF

19.

MO-Z

Интенсивность фронтального светорассеяния MONO на диаграмме рассеяния WDF

20.

LY-WX

Ширина распределения бокового светорассеяния области LYMPH на диаграмме рассеяния WDF

21.

LY-WY

Ширина распределения интенсивности флуоресценции LYMPH на диаграмме рассеяния WDF

22.

LY-WZ

Ширина распределения интенсивности фронтального светорассеяния LYMPH на диаграмме рассеяния WDF

23.

MO-WX

Ширина распределения интенсивности бокового светорассеяния области MONO на диаграмме рассеяния WDF

24.

MO-WY

Ширина распределения интенсивности флуоресценции MONO на диаграмме рассеяния WDF

25.

MO-WZ

Ширина распределения интенсивности фронтального светорассеяния MONO на диаграмме рассеяния WDF

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

Лейкоциты, ·109

Гранулоциты, %

IG, %

НВ, г/л

Тромбоциты, 109

NEUT#

LY-WY

ДМ=0,244·NEUT#+

0,005·LY-WY–5,307

1-я группа: пациенты с асептическими ревизионными оперативными вмешательствами (n=83)

Среднее

6,91

59,30

0,26

130,06

260,00

4,10

896,00

SE

0,21

0,92

0,04

1,74

8,87

0,15

9,56

Медиана

6,64

59,20

0,20

130,00

253,00

3,89

881,00

1-й квартиль

5,70

54,10

0,10

119,50

213,50

3,15

837,50

3-й квартиль

7,84

64,15

0,30

143,00

289,50

4,87

937,50

2-я группа: пациенты с ревизионными оперативными вмешательствами первого этапа лечения перипротезной инфекции крупных суставов (n=77)

Среднее

7,60

62,70

0,27

125,81

307,42

4,79

937,06

SE

0,23

1,12

0,03

4,94

10,80

0,20

11,01

Медиана

7,62

62,40

0,20

120,00

293,00

4,55

922,00

1-й квартиль

6,41

56,00

0,10

108,00

237,00

3,55

885,00

3-й квартиль

8,86

71,30

0,40

133,00

349,00

5,73

981,00

Р1—2

0,080

0,059

0,986

0,803

0,002

0,023

0,016

Cut-off для диагностики ППИ

8,22

60,70

0,20

158,04

281,07

4,79

937,06

1,00

Площадь под AUC

0,60

0,60

0,57

0,53

65,9

0,62

0,64

0,659

Чувствительность, %

71,50

60,3

60,4

100

68,8

71,4

77,9

53,2

Специфичность, %

57,30

61,05

56,00

51,8

63,8

53,01

51,81

84,7

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.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.