Первичные новообразования скелета достаточно редки и составляют 1,5—2% всех встречающихся опухолей человека. По данным литературы, заболеваемость первичными опухолями костей в среднем составляет у мужчин 1,0, а у женщин 0,6—0,7 на 100 000 населения. При этом чаще всего опухоли костей поражают детей и лиц молодого возраста, т. е. самый социально весомый и значимый контингент населения [1, 2].

Опухоли костей изучены значительно хуже, чем другие злокачественные новообразования. Это объясняется их редкостью, отсутствием в больничной сети страны специализированных отделений, а также тем, что эти опухоли не учитываются как самостоятельная нозологическая форма. Кроме того, опухоли костей являются одним из труднейших разделов патологии как с точки зрения своевременной и правильной диагностики, так и в свете поиска эффективных методов рационального лечения. Одной из наиболее важных задач онкологической ортопедии является раннее выявление опухолей костей, а также дифференциальная диагностика доброкачественных и злокачественных поражений, так как от своевременности и правильности распознавания патологии зависит выбор оптимального метода лечения [3, 4].

Дифференциальная диагностика опухолей костей скелета сложна и неоднозначна, имеет свои методологические особенности. Несоблюдение единого методологического подхода к дифференциальной диагностике опухолей костей ведет к ложноположительному или ложноотрицательному результату и, как следствие, к диагностической ошибке. Это в свою очередь приводит к нерадикальной терапии, способствующей рецидивированию и метастазированию, которые могут завершаться генерализацией процесса, либо к неоправданно радикальному, калечащему лечению [5, 6].

В целях получения дополнительной информации о клинических особенностях онкологического заболевания в настоящее время активно изучаются различные биологические маркеры. Как один из показателей развития патологического процесса у онкологических больных рассматривают повышение активности окислительных процессов в организме. Отражением этих процессов является увеличение в плазме и сыворотке крови уровня карбонильных производных групп белков (C. Musolino и соавт., 2011; J. Zipprich и соавт., 2009; Р.Н. Белоногов, Н.М. Титова, 2007), содержание которых может быть определено биохимическими и физико-химическими методами, в частности методом инфракрасной спектроскопии. Информативность данного показателя для дифференциации доброкачественных и злокачественных новообразований, в том числе опухолей костей, не исследована.

Решающее значение для правильной диагностики и выбора метода адекватного лечения опухолей костей принадлежит гистологическому исследованию биопсийного материала. Предпочтительным способом, позволяющим получить достаточное для объективного заключения количество патологической ткани, считается открытая хирургическая биопсия. Большое значение для правильной трактовки результатов гистологического исследования имеет качество морфологического материала, важным условием которого является получение образца ткани без нарушения дифференцировки слоев in vivo, что не всегда достижимо с применением традиционных подходов [7, 8].

Таким образом, несмотря на постоянное совершенствование методов обследования больных, проблема дифференциальной диагностики опухолей костей до настоящего времени остается достаточно актуальной, что требует поиска подходов, которые позволят уменьшить долю ложных результатов на всех этапах обследования больных с данной патологией.

Цель исследования — улучшить результаты дифференциальной диагностики опухолей костей при помощи инфракрасной спектроскопии сыворотки крови и устройства биопсии костной ткани.

Материал и методы

Клиническое исследование выполнено в период с 2011 по 2013 г. на базе клинико-диагностического отделения и отделения общей онкологии Самарского областного клинического онкологического диспансера (СОКОД).

В исследование включили 180 пациентов с опухолевым поражением костей, из них 123 мужчины и 57 женщин в возрасте от 18 до 69 лет.

У 76 больных диагностирована доброкачественная опухоль костей (хондрома — 25, гигантоклеточная опухоль типичного строения — 12, остеома — 15, хондробластома — 14, гемангиома — 10); у 94 — первичная злокачественная опухоль костей (хондросаркома — 25, злокачественная гигантоклеточная опухоль — 23, остеосаркома — 32, саркома Юинга — 14); у 10 больных выявлен солитарный метастаз в костях из невыявленного первичного очага. При хондросаркоме стадия заболевания T1N0M0 установлена у 9 пациентов, стадия T2N0M0 — у 16 пациентов; при остеосаркоме — у 11 и 21 пациента соответственно и при злокачественной гигантоклеточной опухоли — у 11 и 12 пациентов соответственно.

Диагноз у больных установлен на основании данных комплексного клинического обследования и гистологического исследования образцов тканей. Больным с доброкачественной опухолью костей выполнялась одномоментно резекция кости с замещением дефекта ауто- или аллотрансплантатом, обработка зоны резекции потоком низкотемпературной плазмы и остеосинтез по показаниям (А.Ю. Терсков и соавт., 2013). Больные с подтвержденным злокачественным поражением костей в дальнейшем получали лечение, соответствующее локализации и распространенности опухолевого процесса.

Больные были разделены на две группы.

В 1-ю (контрольная) группу вошли 92 пациента, анализ результатов обследования у которых проведен ретроспективно, по архивным историям болезни за 2011 г. Обследование больных проводилось с применением классического комплекса инструментальных исследований: рентгенографии, компьютерной томографии, сцинтиграфии. Случаи, в которых на основании результатов клинического и инструментального обследования пациентам выполнялась открытая биопсия костной ткани, интерпретировали как подозрение на злокачественную опухоль. Случаи, в которых больным выполнялась резекция кости одномоментно с замещением дефекта, расценивали как предварительный диагноз доброкачественной опухоли. Открытая биопсия костной ткани у больных с подозрением на злокачественную опухоль выполнялась стандартным способом.

Во 2-ю (основная) группу включили 88 пациентов, которым наряду со стандартным комплексом инструментальных исследований выполнена инфракрасная спектроскопия (ИК) сыворотки крови. Открытая биопсия костной ткани выполнялась с использованием оптимизированного устройства (см. далее). Гистологическое заключение получали через 7—10 дней после выполнения открытой биопсии костной ткани. 2-я группа формировалась методом стратифицированной рандомизации и набиралась из пациентов, которые обратились в Самарский областной клинический онкологический диспансер в период 2012—2013 гг. Стратификация больных по диагнозу доброкачественной или злокачественной опухоли проводилась соответственно заключению планового гистологического исследования.

Контрольная и основная группы пациентов были сопоставимы по полу, возрасту, гистологическому диагнозу, а также стадии заболевания.

При анализе результатов диагностического обследования оценивали точность постановки предварительного диагноза доброкачественной или злокачественной опухоли с использованием классического комплекса инструментальных исследований, а также эффективность открытой биопсии костной ткани. Критериями оценки качества дифференциальной диагностики служили показатели чувствительности, специфичности, точности, прогностической ценности положительного и отрицательного результата.

Критериями оценки эффективности открытой биопсии служили: интенсивность болевого синдрома в послеоперационном периоде, сопоставление с плановым гистологическим исследованием удаленного препарата (референтный метод), наличие или отсутствие осложнений, необходимость привлечения анестезиологического пособия. Интенсивность болевого синдрома в послеоперационном периоде оценивалась как сумма баллов после оценки субъективных ощущений пациентами при помощи визуально-аналоговой шкалы.

Определение уровня карбонильных производных белков в сыворотке крови проводили методом ИК (патент РФ № 2352256, 2009 г.), преимуществом которого является возможность быстро, точно, без дополнительных реактивов определить уровень карбонильных производных белков в сыворотке крови [9].

Цельную кровь получали из локтевой вены. Сыворотку крови после образования сгустка отделяли центрифугированием. Интервал времени между получением сыворотки крови и ее лабораторным исследованием составлял 1,5—2 ч.

Спектроскопическое исследование проводили на Фурье-спектрофотометре Tensor 27 Bruker optics, оснащенном приставкой нарушенного полного внутреннего отражения. Сыворотку наносили на приставку, в течение 100—120 с снимали спектр поглощения, который затем оцифровывали с вычетом известного спектра поглощения воды и определяли коэффициент поглощения на длине волны 1650 см^–1.

Описание нового устройства для биопсии костной ткани. На аутопсийном материале разработано новое оригинальное устройство биопсии костной ткани (патент РФ № 109395, 2011 г.) (рис. 1).

Режущая часть устройства выполнена в виде заточенной под углом 45° кромки трубчатого корпуса и снабжено съемной рукояткой, выполненной в виде трубки-направителя с внутренним диаметром, соответствующим наружному диаметру корпуса и с глухим торцом, длина трубки-направителя равна половине длины корпуса, а на корпусе выполнена линейная шкала его погружения в опухолевую ткань.

Устройство использовали следующим образом. После обезболивания рассекали мягкие ткани, устройство размещали режущей частью на опухолевую ткань в заданном направлении (рис. 2). На корпусе размещали рукоятку и производили удары молотком по торцу рукоятки. Устройство постепенно погружалось в опухолевую ткань на заданную глубину под контролем линейной шкалы. Режущая часть отсекала взятый материал цилиндрической формы. После этого устройство наклоняли чуть в сторону и удаляли. Взятый биопсийный материал в виде столбика направлялся на гистологическое исследование, а мягкие ткани послойно ушивали.

Статистическая обработка результатов. Расчет базовых статистических характеристик при оценке распределения количественных величин проводили с использованием приложения Windows XP Microsoft Excel. Расчет других статистических характеристик — с использованием программы Primer of Biostatistics 4.03 (Stanton A. Glantz, McGraw Hill). Для расчета диагностических параметров и оценки уровня их достоверности использовали программу MedCalc 12.3.0 (MedCalc Software, Mariakerk, Belgium).

Расчет дискриминационного уровня между коэффициентами поглощения ИК сывороткой крови для доброкачественной и злокачественной опухоли проводился с помощью математического моделирования и табулирования известной формулы закона Гаусса. Были построены теоретические кривые распределения относительной частоты повторения от коэффициента поглощения отдельно для подгрупп с доброкачественной и злокачественной опухолью кости в основной группе пациентов [10].

Результаты

С целью определения точности постановки предварительного диагноза с использованием классического комплекса инструментальных исследований, а также эффективности традиционной открытой биопсии костной ткани выполнен ретроспективный анализ клинических данных, полученных в контрольной группе на догоспитальном этапе обследования больных.

Получено, что комплекс методов, включающий рентгенографию, компьютерную томографию и сцинтиграфию, характеризуется следующими диагностическими показателями: чувствительность — 79,6%; специфичность — 81,3%; точность — 80,4%; прогностическая ценность положительного результата — 82,9%; прогностическая ценность отрицательного результата — 77,8%.

В ходе экспериментов, выполненных на базе Самарского государственного медицинского университета, установлено, что уровень поглощения инфракрасного излучения на длине волны карбонильной группы белков С=О (1650 см^–1) в образцах сыворотки крови больных с доброкачественными опухолями костей ниже, чем в образцах сыворотки крови больных со злокачественными опухолями. Эти наблюдения стали основанием для исследования возможности применения метода ИК сыворотки крови в целях дифференциальной диагностики доброкачественного и злокачественного опухолевого поражения костей. Главной целью был поиск дополнительного диагностического метода, который бы мог дополнить стандартный набор инструментальных исследований, снизить долю ложноположительных результатов за счет повышения специфичности диагностики и долю ложноотрицательных результатов за счет повышения чувствительности.

По результатам лабораторных исследований, среднее значение коэффициента поглощения инфракрасного излучения сывороткой крови больных с доброкачественными опухолями костей составило 0,07595±0,0076; для больных со злокачественными опухолями костей аналогичное значение составило 0,09431±0,0082 (p<0,001).

Дискриминационный уровень для коэффициента поглощения, рассчитанный на основе сравнительного анализа распределения полученных величин и достоверного различия групп больных с доброкачественными или злокачественными опухолями костей, составил ХР=0,085.

Комплексное обследование больных с применением ИК сыворотки крови характеризовалось следующими диагностическими показателями: чувствительность — 89,1%; специфичность — 84,8%; точность — 87,5%; прогностическая ценность положительного результата — 90,7%; прогностическая ценность отрицательного результата — 82,3%.

Применение нового метода в поликлинике с целью предварительной дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей костей позволило снизить долю ложноположительных результатов за счет повышения специфичности с 81,3 до 84,8%, а долю ложноотрицательных результатов за счет повышения чувствительности с 79,6 до 89,1% (р=0,006).

Таким образом, применение ИК сыворотки крови в комплексе со стандартным набором инструментальных исследований дает возможность существенно повысить эффективность дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей костей на этапе поликлинического обследования.

В контрольной группе было выполнено 47 открытых биопсий. При ретроспективном анализе эффективности стандартной методики открытой биопсии получены следующие результаты:

1) во всех случаях манипуляция выполнялась с привлечением анестезиологического пособия. У 18 (38,3%) больных открытая биопсия выполнялась с помощью эндотрахеального наркоза; у 29 (61,7%) — с помощью проводниковой анестезии;

2) осложнения возникли у 4 (8,5%) больных: нагноение — у 1 (2,1%), длительная лимфорея — у 2 (4,2%), вторичное кровотечение — у 1 (2,1%);

3) средняя интенсивность болевого синдрома в послеоперационном периоде составила: 6,98±1,15 баллов;

4) гистологическое заключение после открытой биопсии совпало с плановым гистологическим заключением в 38 (80,8%) наблюдениях.

С целью снижения доли осложнений, последствий операционной травмы, повышения достоверности гистологического заключения, на кафедре травматологии, ортопедии и экстремальной хирургии и онкологии Самарского государственного медицинского университета было разработано оригинальное устройство забора морфологического материала костной ткани с оптимизированным диаметром и углом наклона режущей части (патент РФ № 109395, 2011 г.).

С использованием данного устройства на базе отделения общей онкологии Самарского областного клинического онкологического диспансера проведено 54 биопсии у больных с подозрением на злокачественную опухоль на этапе поликлинического обследования.

1. При помощи нового устройства открытая биопсия костной ткани с привлечением анестезиологического пособия (проводниковая анестезия) выполнена в 14 (28%) наблюдениях, под местной инфильтрационной анестезией — в 36 (72%) наблюдениях. Возможность проведения биопсии под местной анестезией являлась благоприятным фактором для пациента.

2. Осложнение в виде вторичного кровотечения возникло у одного (2%) больного.

3. Средняя интенсивность болевого синдрома в послеоперационном периоде составила 3,08±1,09 балла.

4. Гистологическое заключение после открытой биопсии совпало с плановым гистологическим заключением в 52 (96,0%) наблюдениях.

Применение нового устройства более чем вдвое снизило интенсивность болевого синдрома в послеоперационном периоде (р<0,01), уменьшило частоту осложнений (р>0,05), значительно снизило число случаев привлечения анестезиологического пособия — со 100 до 28%, повысило достоверность гистологического заключения с 80,8% при стандартной методике до 96,0% при помощи нового устройства (p=0,025).

Показатели эффективности: а) повышение относительной пользы нового устройства биопсии костной ткани составило 18,8%; б) повышение абсолютной пользы нового устройства биопсии костной ткани составило 15,2%; в) снижение относительного риска по сравнению со стандартной методикой забора костной ткани составило 79,1%.

Заключение

Комплексная диагностика, включающая оценку содержания карбонильных производных белков в сыворотке крови больных, дает возможность существенно увеличить долю истинноположительных результатов дифференциальной диагностики злокачественных и доброкачественных опухолей костей: чувствительность метода — 89,1%, специфичность — 84,8%, точность — 87,5%. Получение биопсийного материала костной ткани с применением оригинального устройства способствует увеличению достоверности гистологического заключения на дооперационном этапе обследования до 96,0% (p=0,025), повышает частоту случаев совпадения с заключением планового гистологического исследования на 15,2%, снижает частоту расхождений с плановым гистологическим исследованием на 79,1%.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Г. П.К., С.В.К.

Сбор и обработка данных: А.Н.Н.

Статистическая обработка данных: А.Н.Н.

Написание текста: В.В.И.

Конфликт интересов отсутствует.