Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,972

THE ROLE OF CYTOLOGICAL METHOD IN THE DIAGNOSTICS OF PARAIMPLANT INFLAMMATION AFTER PRIMARY TOTAL KNEE REPLACEMENT

Galashina E.A. 1 Zhandarova L.F. 2 Matveeva O.V. 1 Bondarenko A.S. 2 Shpinyak S.P. 1 Ulyanov V.Yu. 1
1 Research Institute of Traumatology, Orthopedics and Neurosurgery, Saratov State Medical University n.a. V.I. Razumovsky of Ministry of Health of Russia
2 Saratov State Medical University named after V. I. Razumovsky
Nowadays total knee replacement is one of the most effective surgical methods which is associated with a number of complications and one of the most threatening of them is periprosthetic joint infection (PJI). The incidence of PJI is from 0.3% to 1.5% after primary total replacement. In order to define the character of local inflammatory process cytological method is of high importance as it allows specifying the features of pathological process and can be used in the diagnostics of paraimplant inflammation in knee joint. The aim is to study the potential of cytological method in the diagnostics of para-implant inflammation after primary total knee replacement. Material and Methods. We studied cytological preparations of punctate preparations of pararticular tissue in endoprosthesis area of the knee joint in 20 patients with primary instability of prosthetic components. 11 patients were diagnosed with aseptic instability, 9 patients with septic. Cellular composition of tissue samples was counted by not less than 100 cells in several fields of vision with immersion lens. Results. Cytogram of patients with aseptic instability of knee joint did not show any cellular components of inflammation, there were singular lymphocytes and synoviocytes. Cytograms of patients with septic instability of knee joint were divided into two types. The changes in correlation of cellular components of inflammation corresponded to the clinical picture of acute and subacute inflammation. Conclusion. Cytological method is an available and highly effective investigation method which can be used used in the test punctate of pararticular tissue of the endoprosthesis area of the knee joint.
cytological investigation
total knee replacement
primary instability of prosthetic components
paraimplant inflammation

Артроз коленного сустава – распространенное заболевание, сопровождающееся болевым синдромом и потерей трудоспособности. Установлено, что в 7,5% случаев больные старше 55 лет испытывают болевой синдром в коленном суставе, подтверждающийся рентгенологическими признаками гонартроза, а в 2% случаев наряду с болевым синдромом развиваются двигательные нарушения, обусловленные ограничением функции, что становится серьезной медицинской, социальной и экономической проблемой [1]. В настоящее время эндопротезирование коленного сустава является одним из самых эффективных хирургических вмешательств, позволяющим значительно улучшить качество жизни пациентов с данным заболеванием, а также восстановить функцию сустава [2, 3]. Но, как и любое хирургическое вмешательство, эндопротезирование коленного сустава может сопровождаться осложнениями, такими как парапротезные переломы, первичная асептическая нестабильность компонентов эндопротеза [4, 5]. Однако наиболее серьезным осложнением, развивающимся в послеоперационном периоде после первичного эндопротезирования, является перипротезная инфекция, частота возникновения которой составляет от 0,3 до 1,5% [6, 7]. Ранняя диагностика этого осложнения является весьма затруднительной, что обусловлено ограниченной чувствительностью и специфичностью существующих биохимических, серологических и микробиологических маркеров, особенно в случаях субклинического латентного течения инфекционного воспалительного процесса. Применяемый комплекс клинико-лабораторных исследований преимущественно демонстрирует системный ответ организма пациентов на развивающийся инфекционный процесс, однако при этом никак не характеризует состояние локуса инфекции коленного сустава. Именно по этой причине поиск простого и информативного способа диагностики скрытой перипротезной инфекции является чрезвычайно актуальным. С этой целью в повседневной клинической практике с успехом применяется цитологический метод диагностики перипротезной инфекции, который позволяет уточнить вид воспаления, особенности клеточной реактивности и длительность его существования как типового патологического процесса [8, 9].

Известны исследования ряда отечественных авторов последних лет, которые широко используют цитологическое исследование жидкости, полученной при пункции параартикулярных тканей крупных суставов [10].

Цель исследования: изучить возможности цитологического метода в диагностике параимплантарного воспаления после первичного эндопротезирования коленного сустава.

Материалы и методы. В 2018 году на лечении в НИИТОН СГМУ им. В.И. Разумовского находились 20 пациентов с первичной нестабильностью компонентов эндопротеза коленного сустава, среди которых 11 (55%) – с асептической, 9 (45%) – с септической. Средний возраст пациентов составил 60±7,5 лет. Из них женщин было 16, мужчин 4.

Материалом для цитологического исследования явились пунктаты жидкостных образований области эндопротеза, полученные в предоперационном периоде, а также мазки-отпечатки кусочков параартикулярной ткани коленного сустава, полученные во время операции. Суставной аспират центрифугировали при 2000 оборотах/мин в течение 10 минут для получения осадка, из которого готовили цитологические препараты в количестве 5 от каждого пациента. Осадок суставного аспирата и мягкие ткани наносили на обезжиренные предметные стекла. Фиксацию и окрашивание препаратов производили с помощью набора фиксатора и красителей «Лейкодиф 200». Клеточный состав определяли подсчетом не менее 100 клеток при микроскопическом исследовании (микроскоп Revelation III SkyOptic) с использованием иммерсионного объектива (10×100).

Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета программ IBM SPSS 20 Statistics. Большинство наших данных не соответствовало закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовали непараметрические критерии (U-критерий Манна–Уитни). Рассчитывали показатель достоверности р. Значения считали статистически достоверными при р<0,05.

Результаты

У пациентов с асептической нестабильностью компонентов эндопротеза в цитологических препаратах пунктатов параартикулярной ткани выявлено наличие единичных лимфоцитов, медиана количества которых составила 2 (1;2), а также синовиоцитов – 0 (0;1) (рис. 1). В мазках-отпечатках кусочков удаленной параартикулярной ткани фиксировали отсутствие фиброзных клеток и наличие единичных клеток крови.

 

 
  Лимфоцит

 

 

СиновиоцитЛимфоцит

Рис. 1. Цитограмма пунктата у пациентов с асептической нестабильностью коленного сустава. Окраска «Лейкодиф 200». Об. х100

 

У 9 пациентов с септической нестабильностью компонентов эндопротеза коленного сустава при исследовании цитологических препаратов пунктатов параартикулярной ткани было выделено два типа цитограмм.

Первый тип цитограммы соответствовал картине острого воспаления и был диагностирован у 3 (15%) пациентов. В цитологических препаратах у них преобладали нейтрофильные лейкоциты, медиана значений которых составила 65 (62; 71), а также в небольшом количестве лимфоциты – 9 (8; 10), макрофаги – 1 (0;1) и гистиоциты – 1 (0;1) (рис. 2).

Скопление 
нейтрофильных 
лейкоцитов

Рис. 2. Цитограмма острого воспаления у пациентов с септической нестабильностью коленного сустава. Окраска «Лейкодиф 200». Об. х100

 

Второй тип цитограммы соответствовал картине подострого воспаления, которое имело место у 6 (30%) пациентов. Во всех препаратах данного типа фиксировали уменьшение количества нейтрофильных лейкоцитов, медиана значений составила 39 (34; 42), увеличение количества лимфоцитов, медиана значений которых составила 20 (17; 23), а также гистиоцитов – 8,5 (7; 9) и макрофагов – 6 (5; 7) (рис. 3).

Нейтрофильный
 лейкоцит
 ГистиоцитЛимфоцит

Рис. 3. Цитограмма подострого воспаления у пациентов с септической нестабильностью коленного сустава. Окраска «Лейкодиф 200». Об. х100

 

У этих же 9 пациентов с септической нестабильностью компонентов эндопротеза коленного сустава в мазках-отпечатках кусочков удаленных параартикулярных тканей фиксировали наличие единичных фиброцитов, медиана значений которых составила 1 (0; 1) (рис. 4).

Рис. 4. Цитограмма мазков-отпечатков параартикулярной ткани у пациентов с септической нестабильностью коленного сустава. Окраска «Лейкодиф 200». Об. х100

 

При проведении сопоставления было выявлено, что в цитограмме острого воспаления у пациентов с септической нестабильностью коленного сустава по сравнению с цитограммой пациентов с асептической нестабильностью наблюдалось статистически достоверное увеличение медианы количества нейтрофильных лейкоцитов на 65 клеток (р1=3,54×10-9), лимфоцитов на 7 клеток (p1=3,54×10-9), присутствовали также единичные макрофаги 1 (0;1), гистиоциты 1 (0;1) (табл.).

В цитограмме подострого воспаления у остальных 6 пациентов отмечали статистически достоверное уменьшение медианы количества нейтрофильных лейкоцитов на 26 клеток (p2=6,05×10-8) по сравнению с цитограммой острого воспаления, однако оно оставалось выше на 39 клеток (p3=3,29×10-14) по отношению к цитограмме пациентов с асептической нестабильностью коленного сустава; статистически достоверное увеличение медианы количества лимфоцитов на 11 клеток (p1=3,54 ×10-9) по сравнению с цитограммой острого воспаления и на 18 клеток (p3=3,07×10-14) по сравнению с цитограммой пациентов с асептической нестабильностью (p3=3,07×10-14).

Отмечено, что медиана количества макрофагов увеличилась на 5 клеток (p2=6,05×10-8) по сравнению с цитограммой острого воспаления и на 6 клеток (p3=3,29×10-14) по сравнению с цитограммой пациентов с асептической нестабильностью; медиана количества гистиоцитов увеличилась на 7,5 клеток (p2=6,05×10-8) по сравнению со значениями при остром воспалении и на 8,5 клеток (p3= 3,29×10-14) по сравнению со значениями цитограммы пациентов с асептической нестабильностью (p3= 3,29×10-14).

 

Клеточные элементы воспаления у пациентов с нестабильностью коленного сустава после первичного эндопротезирования коленного сустава

Клеточный состав

 

Первичная нестабильность компонентов эндопротеза коленного сустава

Асептическая,

n = 11

Септическая, n = 9

Острое воспаление,

n = 3

Подострое воспаление, n = 6

Нейтрофильные

лейкоциты

0 (0;0)

 

65 (62;71)

 

p1 = 3,54 ×10-9

39 (34;42)

 

p2 = 6,05×10-8

p3 = 3,29×10-14

Лимфоциты

2 (1;2)

 

 

9 (8;10)

p1 = 3,54 ×10-9

20 (17; 23)

p2 = 6,47 ×10-8

p3 = 3,07×10-14

Макрофаги

0 (0;0)

 

 

1 (0;1)

р1>0,05

6 (5;7)

p2 = 6,05×10-8

p3 = 3,29×10-14

Гистиоциты

0 (0;0)

 

1 (0;1)

р1>0,05

8,5 (7;9)

p2 = 6,05×10-8

p3 = 3,29×10-14

Синовиоциты

0 (0;1)

0 (0;0)

р1>0,05

 

0 (0;0)

p2>0,05

p3>0,05

Фиброциты

0 (0;0)

 

0 (0;1)

р1>0,05

 

1 (0;1)

р2>0,05

p3>0,05

Примечания: в каждом случае приведены медиана — Ме, нижний и верхний квартили (25%; 75%); р – показатель достоверности (двусторонний) количества элементов воспаления в цитограммах; p1 — показатель достоверности у больных с острым воспалением по отношению к данным, полученным при асептической нестабильности; p2 — показатель достоверности у больных с подострым воспалением по отношению к данным, полученным при остром воспалении; p3 — показатель достоверности у больных с подострым воспалением по отношению к данным, полученным при асептической нестабильности

 

Обсуждение. В цитологическом материале у пациентов с асептической нестабильностью компонентов эндопротеза фиксировали единичные синовиальные клетки, что свидетельствует о сохранении достаточного пула метаболически активной синовии, являющейся выстилкой параартикулярной ткани, клеточная реактивность которой минимальна в условиях отсутствия воспалительного процесса и обусловлена лишь ответом на частицы износа пар трения и разной степени выраженности механическим воздействием материалов на оставшиеся костные структуры и мягкие ткани.

В цитограмме острого воспаления у пациентов с септической нестабильностью коленного сустава наблюдали преобладание нейтрофильных лейкоцитов, что может говорить как об активации защитной реакции организма пациента в ответ на присутствие инфекционного агента, так и демонстрировать степень активности воспалительного процесса, даже в тех случаях, когда выделить возбудитель инфекции не представляется возможным по разным причинам. Появление макрофагов и гистиоцитов в цитограммах острого воспаления в свою очередь характеризует начало ограничения очага воспаления или переход его в хроническое течение [10].

В цитограмме подострого воспаления у этих же пациентов фиксировали нарастание лимфоцитов, что свидетельствовало о развитии процессов пролиферации и восстановлении поврежденной ткани, уменьшение же количества нейтрофильных лейкоцитов говорит об активном процессе купирования параимплантарного воспаления. Нарастание количества макрофагов и гистиоцитов в препаратах свидетельствовало об уменьшении активности подострого воспалительного процесса [11].

Выводы

1. Цитологический метод является доступным, высокоэффективным исследованием биологического материала, полученного из параартикулярной ткани области эндопротеза коленного сустава.

2. У пациентов с асептической нестабильностью эндопротеза коленного сустава в цитологических препаратах элементы воспаления не обнаруживаются, однако выявление синовиоцитов свидетельствует об отсутствии воспалительной реакции параартикулярной ткани.

3. У пациентов с септической нестабильностью эндопротеза коленного сустава выявляются два типа цитограмм, соответствующих картинам острого или подострого воспаления.