Risk of chronic osteomyelitis recurrence after filling of the long bone cavity defect with synthetic materials

Full Text

Риск рецидива хронического остеомиелита при замещении полостного костного дефекта длинных костей конечностей синтетическими материалами

Введение

Ежегодно увеличивается количество ортопедических хирургических вмешательств на костях и суставах, которые  в 1–17 % имеют инфекционные осложнения [1]. Наличие у пациентов сопутствующих заболеваний таких, как сахарный диабет, ожирение, атеросклероз, алкоголизм, курение увеличивают риск развития инфекции области хирургического вмешательства после остеосинтеза [2, 3, 4]. Около половины случаев остеомиелита длинных трубчатых костей приходится на большеберцовую кость, 30% – на бедренную и остальные 20% – на малоберцовую, плечевую, локтевую и лучевую кости [5, 6, 7, 8]. Лечение остеомиелита сопровождается значительным количеством неудовлетворительных результатов,  а процент инвалидизации достигает 50-90% [9, 10, 11].

Угроза жизни при генерализации инфекции, инвалидизация, укорочение конечности, малигнизация, нарушение опороспособности и функции пораженной конечности у пациента с остеомиелитом определяют высокую социально-экономическую значимость данного заболевания [12, 13]. Кроме того, инфекции опорно-двигательного аппарата требуют огромных материальных затрат со стороны системы здравоохранения.

Хирургическое лечение хронического остеомиелита в 20%-30% случаев заканчивается рецидивом и в 16,75% приводит к ампутации конечности [14, 15, 16, 17].

Хирургическое лечение, направленное на сохранение конечности, основывается на 5 основных принципах: радикальная хирургическая обработка, адекватное мягкотканое закрытие раны, восполнение костной ткани и стабилизация сегмента конечности, системная и местная антибиотикотерапия, реконструкция конечности и реабилитация. После радикальной санации очага остеомиелита формируются костные дефекты, которые должны быть восполнены для восстановления опороспособности кости и купирования воспаления [18]. Существуют методики одно- и двухэтапного замещения костных дефектов. При одноэтапном лечении костный дефект заполняется биологическим или синтетическим остеозамещающим материалом одномоментно с радикальной хирургической обработкой остеомиелита [19, 20]. При двухэтапном методе лечения на первом этапе устанавливают антимикробный спейсер на основе полиметилметакрилата [21]. После купирования инфекции на втором этапе  костный цемент заменяют на биодеградируемый материал.

При хирургическом вмешательстве с заполнением остаточных костных полостей до настоящего времени не решен ряд вопросов по методу и материалам для остеозамещения, а также факторам, влияющих на результат лечения.

Малое количество исследований и низкий уровень доказательности эффективности изученных методов лечения остеомиелита, по-видимому, являются причинами отсутствия четких рекомендаций по ведению профильных пациентов. Таким образом, до настоящего времени остается открытым вопрос о выборе рационального метода для замещения полостного костного дефекта у пациентов с хроническим остеомиелитом, что и явилось целью нашей работы.

Цель исследования: определить значимые факторы риска развития рецидива инфекции при одно- и двухэтапном замещении полостного дефекта синтетическими материалами у пациентов с хроническим остеомиелитом и на основании полученных данных создать оценочную шкалу, позволяющую прогнозировать результат используемого лечения

Материалы и методы. В ретроспективное исследование включен 131 пациент, прошедший лечение с 2009 по 2018 гг. в отделении гнойной остеологии по поводу хронического остеомиелита.

Включали всех пациентов, которым было выполнено одно- или двухэтапное лечение остеомиелита и которые соответствовали следующим критериям:  

- наличие хронического остеомиелита длинных трубчатых костей 3 и 4 анатомического типа физиологического класса А и В (по классификации Cierny-Mader);

- заполнением полостного костного дефекта антимикробным спейсером в виде бус (на первом этапе при двухэтапном лечении), сульфатом кальция с тобрамицином (Osteoset T) или β-3 кальций фосфатом с гидроксиапатитом (ReproBone) с антибиотиком (при одноэтапном или на 2-ом этапе двухэтапного лечения);

- удовлетворительное состояние мягких тканей, позволяющее адекватно закрыть операционную рану без проведения пластики мягких тканей;

- возможность проведения длительной (не менее 6-8 недель), в том числе пероральной АБ-терапии;

- отсутствие признаков обострения хронического остеомиелита: клинических (инфильтрация, выраженный отек и гиперемия мягких тканей, локальная гипертермия, инфекционное воспаление подкожной клетчатки, фасциит, затеки в мягкие ткани) и/или синдрома системной воспалительной;

- отсутствие несанированных очагов инфекции другой локализации (трофические язвы, мочеполовая инфекция, инфекция полости рта и прочие).

Всем пациентам выполняли хирургическую обработку очага инфекции, «окончатую» остеотрепанацию с целью тщательной остеонекрэктомии очага остеомиелита до здоровой кости (положительный симптом «кровянной росы»), далее проводили обильное промывание раны растворами антисептиков (перекись водорода 3%, хлоргекседин 0,05%, лавасепт 0,1-0,2%) и физиологическим раствором, после чего проводили заполнение костного дефекта синтетическими материалами одно- или двухэтапным методом.

Для уточнения значимых факторов риска рецидива остеомиелита больных разделили на две группы сравнения (рис. 1):

- группа 1 (n=90) – пациенты с хроническим остеомиелитом длинных трубчатых костей, у которых было достигнуто купирование инфекционного процесса в результате одно- или двухэтапного лечения;

- группа 2 (n=41)  – пациенты с развитием рецидива остеомиелита после одноэтапного или в ходе двухэтапного лечения (после 1-го или 2-го этапа).

 

 

 

Рис. 1. Дизайн исследования (группы сравнения)

 

Инфекцию считали купированной при отсутствии признаков воспаления в период не менее года после операции (повышение температуры тела, отек, гиперемия, выраженный болевой синдром, длительное (более 10 суток) отделяемое из послеоперационной раны, лейкоцитоз, формирование свища). В общей выборке средний срок наблюдения составил 43 месяцев (МКИ 31-48).

Рецидив остеомиелита был отмечен у 17 (28%) из 61 больных после одноэтапного лечения, у 15 (21%) из 70 после первого этапа и у 14 (20%) из 70 пациентов после второго этапа двухэтапного лечения.

Формировали электронную базу данных, включающую возможные факторы риска возникновения инфекционных осложнений: возраст, пол, локализация поражения, патогенез и этиология остеомиелита, количество лейкоцитов и уровень С-реактивного белка (СРБ), длительность операции и объем кровопотери, размер костного дефекта, наличие и количество предшествующих санирующих операций, длительность остеомиелита, анатомический тип и физиологический класс по классификации Cierny-Mader.

Статистический анализ полученных результатов выполняли с помощью программы GraphPad Prism 6.0 (Калифорния). Возраст пациентов представляли в виде средних значений с доверительными интервалами 95% (ДИ 95%), другие количественные переменные - в виде медиан с 25–75% межквартильным интервалом (МКИ 25–75%). На первом этапе оценивали различия между группами для выявления факторов, значимо влияющих на риск  развития рецидива  с применением непараметрического теста Манна-Уитни для количественных данных. Дополнительно изучали связь между явлениями с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Качественные данные представляли в виде числа событий, для оценки достоверности различий между группами применяли тест Фишера. Различия считали достоверными при p < 0,05. На втором этапе после предварительного отбора значимых для развития рецидива факторов риска проводили многофакторный анализ методом классификационных деревьев для определения степени значимости факторов и их пороговых значений для формирования шкалы комплексной оценки риска развития остеомиелита (КОРРО).

Результаты:

Распределение пациентов по возрасту, полу, локализации, длительности и патогенезе остеомиелита  в группах у изученных пациентов было сопоставимо (таб. 1). Однако в группе 2 в сравнении с группой 1 была значимо больше доля пациентов с санирующими операциями в анамнезе и медиана объема костного дефекта.

Таблица 1.

Характеристика пациентов групп сравнения

Показатели			Группа 1 n=90	Группа 2 n=41	p value
Возраст,  лет Ме (МКИ)			43 (31-55)	41 (33-50)	0,9
Мужчин, n (%) Женщин , n (%)			54 (60%) 36 (40%)	24 (59%) 17 (41%)	1
Локализация n (%):	бедро плечо голень		21 (23,3%) 12 (13,3%) 57 (63,3%)	16 (39%) 1 (2%) 24 (59%)	0,09 0,06 0,07
Патогенез остеомиелита n (%):	посттравматический гематогенный послеоперационный		26 (29%) 21 (23%) 43 (48%)	14 (34%) 6 (15%) 21 (51%)	0,5 0,35 0,85
Санирующие операции в анамнезе,  n (%):			69 (77%)	38 (93%)	0,03
Анатомический тип: 3, n (%) 4, n (%)			82 (91%) 8 (9%)	33 (80%) 8 (20%)	0,09
Физиологический класс n (%):		A B	9 (10%) 81 (90%)	- 41 (100%)	0,06
Длительность остеомиелита, лет Ме (МКИ 25-75%)			2 (1-5)	4 (1-14)	0,06
Объем костного дефекта, мл, Ме (МКИ)			10 (7-8)	15 (8-30)	0,04

 

Существенных различий в этиологии остеомиелита  между группами у изученных пациентов не было выявлено, ведущими возбудителями были стафилоккоки (таб. 2).

Таблица 2.

Особенности этиологии инфекции в исследуемых группах, n(%)

Этиология инфекции	Группа 1, n=90	Группа 2, n=41	p value
S. aureus, S.epidermidis и другие КНС*	74 (82%)	29 (71%)	0,17
Обусловленная  MRS**	9 (10%)	8 (19%)	0,16
Обусловленная  Грам (–)***	7 (8%)	4 (10%)	0,74
Итого	90 (100%)	41 (100%)

* – коагулазонегативные стафилококки

** – MRS – метициллинорезистентные штаммы

*** – включая fam. Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeruginosa

 

Нами не выявлена корреляционная зависимость развития рецидива инфекции у данных пациентов от возраста (r = -0,0054, p = 0,95), пола (r = -0,0197, p =0,823), патогенеза остеомиелита (r =-0,0627, p =0,477),  количества лейкоцитов (r = 0,0485, p = 0,582) и уровнем СРБ (r = 0,0741, p = 0,423) перед операцией, что послужило причиной исключения данных показателей из дальнейшего анализа. Для разработки КОРРО были включены факторы, имеющие прямую достоверную связь с развитием рецидива: локализация (r =0,205, p=0,019); длительность остеомиелита (r =0,23, p=0,007); наличие санирующих операций в анамнезе (r =0,264, p=0,002); объем костного дефекта (r =0,175, p=0,045); физиологический класс по классификации Cierny-Mader (r =0,188, p=0,004). В ходе проведенного исследования установлено, что большую долю рецидива остеомиелита имели пациенты с 4 анатомическим типом (по Cierny-Mader) в 50% (8 из 16), а также с наличием Грам(–) и MRS возбудителей в 42,9% (12 из 28) случаях. Исходя из вышеизложенного, анатомический тип остеомиелита по классификации Cierny-Mader (r =0,15, p=0,086) и характер возбудителя (r =0,123, p=0,162) также были включены в КОРРО.

На основании полученных данных, многофакторный статистический анализ позволил определить степень риска развития рецидива остеомиелита, а также пороговые значения для количественных показателей и суммарного балла по КОРРО (табл. 3).

Таблица 3.

Балльная оценка показателей шкалы комплексной оценки риска рецидива остеомиелита (КОРРО*)

Признак	БАЛЛ
	0		1	2
Фактор, и доля пациентов с рецидивом остеомиелита
Локализация, % (n)	Плечо 7,7% (1 из 13)	Голень 29,6% (24 из 81)			Бедро 43,2% (16 из 37)
Длительность остеомиелита, % (n)	< 5 лет 24,7% (23 из 93)	> 5 лет 47,4% (18 из 38)			―
Кол-во санирующих операций, % (n)	0 8,7% (2 из 23)	1 28% (14 из 50)			>1 43,1% (25 из 58)
Объем костного дефекта, см3, % (n)	<5 10% (2 из 20)	5-19 28,6% (20 из 70)			≥ 20 46,3% (19 из 41)
Анатомический тип, % (n)	3 28,7% (33 из 115)	4 50% (8 из 16)			―
Физиологический класс, % (n)	А 0% (0 из 9)	В 33,6% (41 из 122)			―
Возбудитель, % (n)	Грам(+), (кроме MRSA и MRSE) 28,2% (29 из 103)	Грам(–) 36,4% (4 из 11) MRSA/MRSE 47,1% (8 из 17)			―

*для определения суммарного балла КОРРО необходимо сложить все полученные баллы.

Установлено, что сумма баллов от 0 до 5 по КОРРО относит пациента к группе низкого риска развития рецидива остеомиелита, а более 5 баллов – определяет высокий риск рецидива, что подтверждают исходы лечения у включенных в исследование пациентов (табл. 4). При этом установлена достоверная прямая умеренной силы связь между баллом по КОРРО и развитием рецидива остеомиелита (r = 0,35, p = 0,00389).

Таблица  4

Частота рецидивов остеомиелита у пациентов с использованием β-3 кальций фосфата с гидроксиапатитом в зависимости от балла по КОРРО

Исход	Одноэтапное лечение, n=26		Двухэтапное лечение, n=40
	0-5 баллов	> 5 баллов	0-5 баллов	> 5 баллов
Без рецидива, n (%)	18 (94,7%)	4 (57,1%)	22 (95,7%)	14 (82,4%)
Рецидив, n (%)	1 (5,3%)	3 (42,9%)	1 (4,3%)	3 (17,6%)
Всего, n (%)	19 (100%)	7 (100%)	23 (100%)	17 (100%)

 

Для исключения влияния остеозамещающего материала на результат лечения, проведена апробация КОРРО у пациентов, которым использовался только β-3 кальций фосфат с гидроксиапатитом, импрегнированный антибиотиком, при одно- и двухэтапном замещении полостного костного дефекта. Средний балл по КОРРО у данных пациентов при одноэтапном лечении составил 4 (МКИ 4-5) и существенно не отличался от аналогичного показателя двухэтапного лечения - 5 (МКИ 4-7) баллов (p=0,11). Однако частота рецидивов у пациентов с баллом >5 была статистически значимо выше, чем у пациентов с баллом 0-5 по КОРРО (p = 0,016). Таким образом, определение у пациента баллов  >5 по КОРРО ведет к повышению риска развития рецидива после одно- и двухэтапного лечения остеомиелита в 5,25 раз (OР 5,25, ДИ 1,149-23,997).

Также выявлено, что у больных с баллом >5 по КОРРО при одноэтапном лечении риск развития рецидива остеомиелита возрастал в 8,1 раз в сравнении с пациентами с баллом ≤5 (OР 8,143, ДИ 1,008-65,882). Частота развития рецидива при одноэтапном лечении составляла 42,9% и 5,3% среди пациентов с баллом >5 и ≤5 по КОРРО соответственно (p = 0,019).  При двухэтапном лечении пациентов с баллом > 5 по КОРРО риск развития рецидива остеомиелита возрастал в 4,1 раза в сравнении с больными с баллом ≤5 по КОРРО (OР 4,059, ДИ 0,461-35,714). Частота развития рецидива при двухэтапном лечении составляла 17,6 и 4,3% среди пациентов с баллом >5 и ≤5 по КОРРО соответственно (p = 0,019) (p = 0,166). 

Таким образом, для пациента с баллом ≤5 по КОРРО операцией выбора может быть одноэтапная методика. При балле более 5-и по КОРРО целесообразно выбирать двухэтапный метод лечения, в связи с меньшим риском развития рецидива остеомиелита.

На основании полученных в ходе проведенного исследования результатов и практического опыта лечения профильных больных нами был сформулирован алгоритм выбора тактики лечения (рис. 2). При поступлении на основании данных анамнеза и результатов клинико-лабораторного обследования проводится подсчет суммарного балла по КОРРО.

При сумме баллов от 0 до 5 возможно выполнение одноэтапного хирургическое лечение с использованием биокомпозитного остеозамещающего материала. Выбор антибиотика проводят на основе результатов микробиологического исследования, в случае отсутствия таких данных рекомендовано использовать препараты широкого спектра, к примеру, фосфомицин или комбинацию ванкомицина с препаратом, активным в отношении Грам(–) патогенов.

При балле более 5 по КОРРО предпочтительнее двухэтапное лечение с использованием на первом этапе антимикробного спейсера, а на втором этапе биокомпозитного остеозамещающего материала.

 

 

Рисунок 2. Алгоритм лечения пациентов с хроническим остеомиелитом длинных трубчатых костей

БК* - биокомпозитный материал; ЧКДО ** - чрескостный компрессионно-дистракционный остеосинтез

При развитии рецидива инфекции необходимо оценить характер возбудителя, состояние мягких тканей и возможный тип костного дефекта после проведенной остеонекрэктомии. Если выявлен полирезистентный возбудитель, препятствующий проведению адекватной локальной и системной антибиотикотерапии, то следующим этапом проводят мышечную пластику костного полостного дефекта. При сегментарном или суставном дефектах показано выполнение реконструктивно-пластических операций для восполнения дефекта кости или артродеза, используя, чаще внешние (ЧКДО, пластика по Г.А. Илизарову) или реже внутренние фиксаторы (блокированный интрамедуллярный остеосинтез с цементным антимикробным покрытием, техника по Маскулет), при дефектах мягких тканей рекомендована мягкотканная пластика несвободным или свободным лоскутом. Если полостной костный дефект при хроническом остеомиелите сочетается с дефектом мягких тканей, расчет балла  по КОРРО используют для выбора одно, - или  двухэтапного замещения совместно с кожно-фасциальной или мышечной пластикой, или по возможности проводят лечение только мышечным лоскутом. Если у пораженной конечности нет потенциала для восстановления функции с помощью реконструктивно-пластических операций, то возможным хирургическим лечением у данного пациента следует рассматривать ампутацию.

 

Обсуждение

В нашем исследовании мы не выявили зависимости развития рецидива остеомиелита от возраста, пола, патогенеза остеомиелита и исследуемых лабораторных показателей воспаления (лейкоциты и СРБ), что согласуется с научными публикациями. Отсутствие влияния на рецидив инфекции лабораторных данных (СОЭ, количество лейкоцитов, С-реактивный белок), пола и возраста пациента при изучении факторов риска развития рецидива хронического остеомиелита также отметили в своих работах Yalikun A. с соавторами (2021) при анализе лечения 149 больных [22] и Subramanyam K.N. с соавторами (2023), проанализировав исходы лечения 147 пациентов с данной патологией [23].

Еще в 1985 году E.R. Wald описал, что основным фактором риска развития хронической инфекции костей является отсутствие тщательной санации или запоздалое лечение острого остеомиелита у данных пациентов [24]. В ходе нашего исследования мы сформулировали КОРРО на основании установленных в ходе первого этапа статистического анализа факторов риска развития рецидива хронического остеомиелита, таких как: локализация, длительность остеомиелита, количество санирующих операций в анамнезе, объем костного дефекта, характер возбудителя, физиологический класс и анатомический тип по классификации Cierny-Mader.

Значимость возбудителя, количества предшествующих санирующих операций, сопутствующей патологией, костного дефекта в развитии рецидива инфекции отмечены в работах H. Wu с соавторами (2023) [25], А. Yalikun с соавторами (2021) [22], X. Wang с соавторами (2020) [26], N.S. Shah с соавторами (2023) [27], П.М. Преображенского с соавторами (2022) [28].

Hongri Wu с соавторами (2023) при анализе результатов лечения 341 пациента с хроническим остеомиелитом отметили, что cегментарные дефекты костей, грамотрицательные инфекции и курение являются факторами риска развития рецидива [25], а А. Yalikun с соавторами (2020) определили, что при лечении больных хроническим посттравматическим остеомиелитом большеберцовой кости с помощью метода Илизарова, основными факторами риска рецидива инфекции являются: возбудитель Pseudomonas aeruginosa, дефект мягких тканей с обнажением кости, а также количество предшествующих операций (более трех) [22], что соответствует результатам нашего исследования. Также данные авторы отнесли к факторам риска развития рецидива инфекции  наличие дефекта мягких тканей, однако пациенты с данной патологией в наше исследование не входили.

При лечении 424 пациента с хроническим остеомиелитом длинных костей конечностей методом Маскулет X. Wang с соавторами (2020) определили, что частота рецидива инфекции при посттравматическом остеомиелита была значимо выше, чем при гематогенном [26]. Однако, наше исследование не выявило значительного влияния данного фактора на исход лечения. Количество повторных операций более трех, локализация процесса в большеберцовой кости, выделение Pseudomonas aeruginosa   X. Wang с соавторами также отнесли к факторам риска рецидива остеомиелита. Отличием от наших результатов является то, что поражение бедренной кости в сравнении с большеберцовой имеет больший риск развития рецидива. Это может быть связано с тем, что X. Wang с соавторами включили в исследование пациентов с дефектами мягких тканей в одну общую группу, а  хронический остеомиелит голени, чаще чем при других локализациях сопровождается дефектом мягких тканей. При этом X. Wang с соавторами оценивали результаты лечения больных с сегментарным костным дефектом, что возможно, влияет на несхожесть с нашими данными. N.S. Shah с соавторами (2023) отметили 51% рецидивов инфекции  при двухэтапном лечении 257 пациентов с посттравматическим остеомиелитом. По их мнению сахарный диабет, внутривенное употребление наркотиков и открытые переломы голени являются  факторами риска неудовлетворенного результата лечения [27]. По классификации Cierny-Mader сахарный диабет и внутривенное употребление наркотиков соответствует физиологическому классу B, который в нашем исследовании также является фактором риска. Значимость хронической железодефицитной анемии, заболеваниям почек, ожирению и патологии сердечно-сосудистой системы при развитии рецидива перипротезной инфекции доказал в своей работе в 2022 году П.М. Преображенский с соавторами [28], что соответствует результатам нашей работы, так как данная патология относится к физиологическому классу В по классификации Черни-Мадер. Многофакторный анализ методом классификационных деревьев позволил П.М. Преображенскому с соавторами разработать шкалу коморбитности для определения риска рецидива перипротезной инфекции, а в нашем исследовании данный анализ помог создать КОРРО для хронического остеомиелита длинных трубчатых костей.

Ограничением проведенного нами исследования является его ретроспективный характер, включение небольшого количества наблюдений, что определялось жесткими критериями включения, а также применение двух разных биокомпозитных материалов для заполнения полостных дефектов. Это требует дальнейшей апробации предложенной методики определения балла по КОРРО и сформулированного алгоритма выбора тактики лечения в рамках проспективного исследования.

Заключение

Разработанная в ходе исследования шкала комплексной оценки риска рецидива остеомиелита (КОРРО) профильным пациентам может помочь спрогнозировать возможное развитие рецидива инфекции и выбрать рациональную тактику хирургического лечения в каждом конкретном случае по сформулированному алгоритму, что требует дальнейших исследований.

About the authors

Alexander Afanasyev

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: afanasyev1307@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3097-7846
SPIN-code: 7238-3767

кандидат медицинских наук, врач – травматолог-ортопед, отделение травматолого-ортопедическое №11 ФГБУ «НМИЦ ТО им. Р.Р. Вредена»

Russian Federation, Saint-Petersburg, Akademika Baykova Str., 8, 195427

Svetlana A. Bozhkova

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: clinpharm-rniito@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2083-2424
SPIN-code: 3086-3694

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, St. Petersburg

Vasily A. Artyukh

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: artyukhva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5087-6081

Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

References

Supplementary files