RU2817945C1 - Method for detecting structural and metabolic changes of subchondral bone in patients with 0 and i stages of primary osteoarthrosis - Google Patents
Method for detecting structural and metabolic changes of subchondral bone in patients with 0 and i stages of primary osteoarthrosis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817945C1 RU2817945C1 RU2023134466A RU2023134466A RU2817945C1 RU 2817945 C1 RU2817945 C1 RU 2817945C1 RU 2023134466 A RU2023134466 A RU 2023134466A RU 2023134466 A RU2023134466 A RU 2023134466A RU 2817945 C1 RU2817945 C1 RU 2817945C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- subchondral bone
- structural
- metabolic changes
- patients
- stages
- Prior art date
Links
- 210000005065 subchondral bone plate Anatomy 0.000 title claims abstract description 39
- 230000004066 metabolic change Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 201000008482 osteoarthritis Diseases 0.000 title claims abstract description 23
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims abstract description 14
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims abstract description 14
- 108060008682 Tumor Necrosis Factor Proteins 0.000 claims abstract description 9
- 102000000852 Tumor Necrosis Factor-alpha Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 102000003814 Interleukin-10 Human genes 0.000 claims abstract description 7
- 108090000174 Interleukin-10 Proteins 0.000 claims abstract description 7
- 108010028778 Complement C4 Proteins 0.000 claims abstract description 5
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 4
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 4
- 102000015696 Interleukins Human genes 0.000 claims abstract description 4
- 108010063738 Interleukins Proteins 0.000 claims abstract description 4
- 210000001744 T-lymphocyte Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229940047122 interleukins Drugs 0.000 claims abstract description 4
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 claims description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 4
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000007969 cellular immunity Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008718 systemic inflammatory response Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 102000009270 Tumour necrosis factor alpha Human genes 0.000 abstract 1
- 108050000101 Tumour necrosis factor alpha Proteins 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 20
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 15
- 208000003947 Knee Osteoarthritis Diseases 0.000 description 7
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 5
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 4
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 4
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 3
- 208000008558 Osteophyte Diseases 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 2
- 230000007838 tissue remodeling Effects 0.000 description 2
- 102000002260 Alkaline Phosphatase Human genes 0.000 description 1
- 108020004774 Alkaline Phosphatase Proteins 0.000 description 1
- 102100024222 B-lymphocyte antigen CD19 Human genes 0.000 description 1
- 208000006386 Bone Resorption Diseases 0.000 description 1
- 208000017234 Bone cyst Diseases 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 description 1
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 description 1
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000980825 Homo sapiens B-lymphocyte antigen CD19 Proteins 0.000 description 1
- 101000917858 Homo sapiens Low affinity immunoglobulin gamma Fc region receptor III-A Proteins 0.000 description 1
- 101000917839 Homo sapiens Low affinity immunoglobulin gamma Fc region receptor III-B Proteins 0.000 description 1
- 101000581981 Homo sapiens Neural cell adhesion molecule 1 Proteins 0.000 description 1
- 101000738771 Homo sapiens Receptor-type tyrosine-protein phosphatase C Proteins 0.000 description 1
- 108010044467 Isoenzymes Proteins 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100029185 Low affinity immunoglobulin gamma Fc region receptor III-B Human genes 0.000 description 1
- 102100027347 Neural cell adhesion molecule 1 Human genes 0.000 description 1
- 102000004067 Osteocalcin Human genes 0.000 description 1
- 108090000573 Osteocalcin Proteins 0.000 description 1
- 206010034464 Periarthritis Diseases 0.000 description 1
- 102100037422 Receptor-type tyrosine-protein phosphatase C Human genes 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 210000001188 articular cartilage Anatomy 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 230000024279 bone resorption Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 208000037976 chronic inflammation Diseases 0.000 description 1
- 230000006020 chronic inflammation Effects 0.000 description 1
- 230000035602 clotting Effects 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 208000035474 group of disease Diseases 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 230000003054 hormonal effect Effects 0.000 description 1
- 210000003035 hyaline cartilage Anatomy 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004705 lumbosacral region Anatomy 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000009245 menopause Effects 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002346 musculoskeletal system Anatomy 0.000 description 1
- 210000000822 natural killer cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008756 pathogenetic mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 210000005259 peripheral blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000011886 peripheral blood Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 201000004595 synovitis Diseases 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 1
- 208000001072 type 2 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
- 238000007794 visualization technique Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, ревматологии и клинической лабораторной диагностике. Данное техническое решение может быть использовано при выявлении структурно-метаболических изменений субхондральной кости, характерных для ранних проявлений первичного остеоартроза.The invention relates to medicine, namely to traumatology and orthopedics, rheumatology and clinical laboratory diagnostics. This technical solution can be used to identify structural and metabolic changes in the subchondral bone, characteristic of early manifestations of primary osteoarthritis.
Остеоартроз крупных суставов является полиэтиологической группой заболеваний опорно-двигательной системы, приводящих к потере трудоспособности вследствие утраты опороспособности конечности и возникновения выраженного болевого синдрома. Наиболее распространенным вариантом является остеоартроз коленных суставов, что обусловлено особенностями распределения биомеханической осевой нагрузки в организме человека, гиподинамией и избыточной массой тела, изменениями гормонального фона и другими факторами. Высокая распространенность данной патологии, ограниченность используемых методов инструментальной диагностики с точки зрения выявления ранних стадий заболевания, поздняя манифестация клинической симптоматики остеоартроза приводят к низкой эффективности проводимых терапевтических мероприятий и быстрому прогрессированию воспалительно-деструктивного процесса.Osteoarthrosis of large joints is a polyetiological group of diseases of the musculoskeletal system, leading to loss of ability to work due to loss of limb support and the occurrence of severe pain. The most common option is osteoarthritis of the knee joints, which is due to the peculiarities of the distribution of biomechanical axial load in the human body, physical inactivity and excess body weight, changes in hormonal levels and other factors. The high prevalence of this pathology, the limitations of the instrumental diagnostic methods used in terms of identifying the early stages of the disease, and the late manifestation of the clinical symptoms of osteoarthritis lead to the low effectiveness of the therapeutic measures and the rapid progression of the inflammatory-destructive process.
Стандартным на сегодняшний день методом визуализации выявления симптомов остеоартроза коленных суставов является рентгенологическое обследование, включающее рентгенографию двух коленных суставов в прямой проекции (в положении стоя с полусогнутыми коленными суставами) и дополнительно в боковой проекции, наряду с оценкой жалоб и анамнестических данных пациентов, а также объективных клинических признаков патологии коленного сустава и оценочных функциональных шкал [Клинические рекомендации по диагностике и лечению остеоартроза, утв. 05.10.2013 г. Пленумом Ассоциации Ревматологов России (Association of Rheumatologists of Russia) - (APP) совместно с профильной комиссией М3 РФ по специальности «ревматология», Электронный ресурс: https://cyberleninka.ru/article/n/validatsiya-russkoyazychnoy-shkaly-oprosnika-urovnya-boli-v-plechevom-sustave-dlya-vyyavleniya-patsientov-s-subakromialnymimpidzhment/pdf].Today's standard visualization method for identifying symptoms of osteoarthritis of the knee joints is an x-ray examination, including x-rays of two knee joints in a direct projection (in a standing position with the knee joints bent) and additionally in a lateral projection, along with an assessment of complaints and anamnestic data of patients, as well as objective clinical signs of knee joint pathology and functional rating scales [Clinical guidelines for the diagnosis and treatment of osteoarthritis, approved. 10/05/2013 Plenum of the Association of Rheumatologists of Russia (APP) together with the specialized commission M3 of the Russian Federation in the specialty “rheumatology”, Electronic resource: https://cyberleninka.ru/article/n/validatsiya-russkoyazychnoy -shkaly-oprosnika-urovnya-boli-v-plechevom-sustave-dlya-vyyavleniya-patsientov-s-subakromialnymimpidzhment/pdf].
Однако рентгенологические методы обладают ограниченными разрешающими способностями при выявлении ранних стадий структурно-метаболических изменений костной ткани коленного сустава, которые обнаруживаются позднее, чем появляются жалобы пациентов на боль, хруст, ограничение функции и т.п, при этом рентгенологические признаки при 0-1 стадии остеоартроза расцениваются как сомнительные, что не позволяет объективизировать состояние субхондральной кости с достаточной достоверностью и специфичностью.However, X-ray methods have limited resolution in identifying the early stages of structural and metabolic changes in the bone tissue of the knee joint, which are detected later than patient complaints of pain, crunching, limited function, etc., while X-ray signs in stage 0-1 osteoarthritis are regarded as doubtful, which does not allow us to objectify the condition of the subchondral bone with sufficient reliability and specificity.
Известен более чувствительный и специфичный способ фрактальной оценки состояния субхондральной кости [патент RU на изобретение № 2644542], основанный на использовании цифровой обработки полученных сканов изображений, позволяющих с большей прецизионностью выявлять минимальные изменения структуры костной ткани коленного сустава и количественно их оценивать. Способ предполагает применение специального программного обеспечения для выполнения оценочных действий при описании участков патологической перестройки. Рентгенограмму оцифровывают, выбирают зону интереса в области субхондральной кости медиального большеберцового плато, которое переводят в бинарный вид, рассчитывают фрактальный размер методом квадратов.A more sensitive and specific method of fractal assessment of the state of the subchondral bone is known [RU patent for invention No. 2644542], based on the use of digital processing of the resulting image scans, which makes it possible to more accurately identify minimal changes in the structure of the bone tissue of the knee joint and quantify them. The method involves the use of special software to perform assessment actions when describing areas of pathological restructuring. The radiograph is digitized, a zone of interest is selected in the area of the subchondral bone of the medial tibial plateau, which is converted into binary form, and the fractal size is calculated using the square method.
Однако оценка взаимосвязи фрактальной размерности и показателей текстуры субхондральной кости позволяет определять по матрице совпадений градации серого только главные рентгенологические критерии остеоартроза коленных суставов и не учитывает зависимость факта возникновения костных изменений от системных иммунологических параметров, характеризующих ремоделирование опорных соединительных тканей, а также имеет ограниченное применение для диагностики 0-1 стадии остеоартроза коленных суставов.However, assessing the relationship between fractal dimension and subchondral bone texture indicators makes it possible to determine only the main radiological criteria for osteoarthritis of the knee joints using a grayscale coincidence matrix and does not take into account the dependence of the occurrence of bone changes on systemic immunological parameters characterizing the remodeling of supporting connective tissues, and also has limited use for diagnosis Stage 0-1 osteoarthritis of the knee joints.
Известны также эхографические способы, используемые в качестве метода диагностики морфологических проявлений патологических процессов в хряще и поверхностях костных структур, образующих суставы [Клементьева В.И., Чернышева Т.В., Сарычева Ю.А. Оценка состояния хряща и субхондральной костной ткани у больных на ранних стадиях гонартроза // Современные проблемы науки и образования. - 2016. - № 4], позволяющие оценивать степень деградации гиалинового хряща с учетом изменений его толщины, контуров эхогенности; толщины и контура субхондрального слоя бедренной и большеберцовой костей; наличие и размеры остеофитов; изменение эхогенности менисков, а также признаков воспалительных изменений в суставах (наличие синовита и периартрита).There are also echographic methods used as a method for diagnosing the morphological manifestations of pathological processes in cartilage and the surfaces of bone structures that form joints [Klementyeva V.I., Chernysheva T.V., Sarycheva Yu.A. Assessment of the condition of cartilage and subchondral bone tissue in patients at the early stages of gonarthrosis // Modern problems of science and education. - 2016. - No. 4], allowing to assess the degree of degradation of hyaline cartilage, taking into account changes in its thickness and echogenicity contours; thickness and contour of the subchondral layer of the femur and tibia; presence and size of osteophytes; changes in the echogenicity of the menisci, as well as signs of inflammatory changes in the joints (the presence of synovitis and periarthritis).
Однако характеристики ультразвукового сигнала, полученные от поверхности хряща и других мягкотканых компонентов коленного сустава не позволяют получить информацию об их микроструктуре, особенно о состоянии коллагеновой архитектуры суставного хряща, и имеет ограниченное применение при оценке структуры костной ткани.However, the characteristics of the ultrasound signal obtained from the surface of cartilage and other soft tissue components of the knee joint do not provide information about their microstructure, especially about the state of the collagen architecture of articular cartilage, and has limited use in assessing the structure of bone tissue.
Наряду с известными способами локальной оценки ремоделирования костной ткани при ранних проявлениях остеоартроза существуют методы определения системных параметров данного патологического процесса, основанные на изучении концентрации в периферической крови биохимических маркеров остеорезорбтивных и репаративных процессов, а также показателей системного воспалительного ответа и клеточного иммунитета [Гладкова Е.В., Ульянов В.Ю., Агафонова Н.Ю. Особенности механизмов репаративной регенерации костной ткани и информативность маркеров субхондрального ремоделирования при ранних проявлениях первичного гонартроза // Клиническая лабораторная диагностика. - 2022. -Т.67,№ 8. - С. 433-439.].Along with the known methods of local assessment of bone tissue remodeling in early manifestations of osteoarthritis, there are methods for determining the systemic parameters of this pathological process, based on studying the concentration in the peripheral blood of biochemical markers of osteoresorptive and reparative processes, as well as indicators of the systemic inflammatory response and cellular immunity [Gladkova E.V. ., Ulyanov V.Yu., Agafonova N.Yu. Features of the mechanisms of reparative regeneration of bone tissue and the information content of markers of subchondral remodeling in early manifestations of primary gonarthrosis // Clinical laboratory diagnostics. - 2022. -T.67, No. 8. - P. 433-439.].
Однако на сегодняшний день известно несколько молекулярных подтипов остеоартроза, что не позволяет однозначно трактовать изменения ряда биохимических маркеров в пользу того или иного подтипа.However, today several molecular subtypes of osteoarthritis are known, which does not allow unambiguous interpretation of changes in a number of biochemical markers in favor of one or another subtype.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является представленная в базе данных совокупность количественных характеристик биохимических маркеров субхондрального ремоделирования и показателей минеральной плотности костной ткани [свидетельство о регистрации БД № 2022620595], позволяющая отразить степень выраженности структурно-метаболических изменений в костной ткани с позиции основных патогенетических механизмов прогрессирования воспалительно-дегенеративных процессов в суставных тканях при первичном остеоартрозе. В качестве информативных параметров, используемых в качестве критериев оценки, применяются остеокальцин, костный изофермент щелочной фосфатазы, показатель костной резорбции: продукты деструкции коллагена I типа (SerumCrossLaps), величины Т-критерия в зонах измерения минеральной плотности костной ткани.The closest analogue to the claimed invention is the set of quantitative characteristics of biochemical markers of subchondral remodeling and bone mineral density indicators presented in the database [certificate of registration BD No. 2022620595], which allows reflecting the degree of severity of structural and metabolic changes in bone tissue from the position of the main pathogenetic mechanisms of progression inflammatory and degenerative processes in articular tissues in primary osteoarthritis. The informative parameters used as evaluation criteria include osteocalcin, bone isoenzyme alkaline phosphatase, bone resorption index: products of destruction of type I collagen (SerumCrossLaps), T-criterion values in the areas where bone mineral density is measured.
Однако данные параметры отражают текущие метаболические особенности ремоделирования костной ткани и величины ее минеральной плотности в поясничном отделе позвоночника и головках бедренных костей, что является малоинформативным способом объективизации структурных особенностей субхондральной кости коленных суставов при ранних проявлениях остеоартроза.However, these parameters reflect the current metabolic features of bone tissue remodeling and the value of its mineral density in the lumbar spine and femoral heads, which is a low-informative way to objectify the structural features of the subchondral bone of the knee joints in early manifestations of osteoarthritis.
Задачей заявляемого изобретения является повышение точности выявления вовлеченности в патологический процесс субхондральной костной ткани на 0 и I стадиях остеоартроза коленного сустава при увеличении чувствительности и специфичности диагностики, а также прогностической значимости оценки ремоделирования анатомических структур коленного сустава.The objective of the claimed invention is to increase the accuracy of identifying the involvement of subchondral bone tissue in the pathological process at stages 0 and 1 of osteoarthritis of the knee joint while increasing the sensitivity and specificity of diagnosis, as well as the prognostic significance of assessing the remodeling of the anatomical structures of the knee joint.
Сущность заявляемого способа выявления структурно-метаболических изменений субхондральной кости у пациентов с 0 и I стадиями первичного остеоартроза характеризуется тем, что осуществляют взятие образцов цельной венозной крови из периферической вены, получают сыворотку крови и определяют в ней посредством иммуноферментного анализа концентрации биохимических маркеров: фактор некроза опухоли альфа ФНОα, интерлейкины ИЛ1-бета и ИЛ10, методом иммунотурбидиметрии определяют уровень С3, С4 компонентов комплемента, в образцах цельной венозной крови методом проточной цитометрии - концентрации клеток, несущих маркеры дифференцировки Т клеток: CD3+, CD3+CD8+, затем оценивают коэффициент структурно-метаболических изменений субхондральной кости Р по формуле:The essence of the proposed method for detecting structural and metabolic changes in the subchondral bone in patients with stages 0 and I of primary osteoarthritis is characterized by the fact that samples of whole venous blood are taken from a peripheral vein, blood serum is obtained and the concentration of biochemical markers is determined in it by enzyme immunoassay: tumor necrosis factor alpha TNFα, interleukins IL1-beta and IL10, the level of C3, C4 complement components is determined by immunoturbidimetry; in samples of whole venous blood, by flow cytometry - the concentration of cells carrying T cell differentiation markers: CD3+, CD3+CD8+, then the structural-metabolic coefficient is assessed changes in subchondral bone P according to the formula:
при полученном значении Р меньше 0,5 выявляют отсутствие структурно-метаболических изменений субхондральной кости, при Р равном или более 0,5 выявляют наличие структурно-метаболических изменений субхондральной кости.when the resulting P value is less than 0.5, the absence of structural and metabolic changes in the subchondral bone is detected; when P is equal to or more than 0.5, the presence of structural and metabolic changes in the subchondral bone is detected.
Технический результат заявляемого изобретенияTechnical result of the claimed invention
Повышение точности выявления вовлеченности в патологический процесс костной ткани на 0 и I стадиях остеоартроза коленного сустава достигается за счет использования комбинации определяемых параметров системного воспалительного ответа и клеточного иммунитета на системном уровне, объективизирующей структурно-метаболические изменения костной ткани в контексте иммунного ответа, сопровождающего низкоуровневым хроническим воспалением.Increasing the accuracy of identifying the involvement of bone tissue in the pathological process at stages 0 and 1 of osteoarthritis of the knee joint is achieved through the use of a combination of determined parameters of the systemic inflammatory response and cellular immunity at the system level, objectifying structural and metabolic changes in bone tissue in the context of the immune response accompanying low-level chronic inflammation .
Технология применения уточняющих коэффициентов для каждого определяемого параметра системного воспалительного ответа и клеточного иммунитета позволяет значительно увеличить чувствительность и специфичность диагностики структурных изменений субхондральной кости.The technology of using clarifying coefficients for each determined parameter of the systemic inflammatory response and cellular immunity can significantly increase the sensitivity and specificity of diagnosing structural changes in the subchondral bone.
Определение спектра наиболее информативных количественных переменных, отражающих наличие или отсутствие структурных изменений в субхондральной кости позволяет повысить прогностическую значимость оценки ремоделирования анатомических структур коленного сустава.Determining the spectrum of the most informative quantitative variables reflecting the presence or absence of structural changes in the subchondral bone allows us to increase the prognostic significance of assessing the remodeling of the anatomical structures of the knee joint.
Способ выявления структурно-метаболических изменений субхондральной кости у пациентов с ранними стадиями первичного остеоартроза используют следующим образом.A method for detecting structural and metabolic changes in the subchondral bone in patients with early stages of primary osteoarthritis is used as follows.
Пациентам с 0 и I стадией остеоартроза коленных суставов из локтевой вены осуществляют взятие образцов крови, часть из которых помещают в одноразовые вакуэты с активатором образования сгустка. Получают образцы сыворотки крови путем центрифугирования в течение 15 минут при 1500 оборотов в минуту. Затем определяют методом иммунотурбидиметрии уровни С3, С4 компонентов комплемента, методом иммуноферментного анализа - фактор некроза опухоли альфа ФНОα, интерлейкины ИЛ 1-бета, 10. Оставшуюся часть образца цельной венозной крови помещают в вакуумные пробирки с литиевым гепарином в качестве стабилизатора. В данных образцах методом проточной цитометрии определяют концентрации клеток, несущих маркеров дифференцировки Т клеток: CD3+, CD3+CD8+. Затем определяют коэффициент структурно-метаболических изменений субхондральной кости по формуле:For patients with stages 0 and 1 of osteoarthritis of the knee joints, blood samples are taken from the ulnar vein, some of which are placed in disposable vacuettes with a clot formation activator. Blood serum samples are obtained by centrifugation for 15 minutes at 1500 rpm. Then the levels of C3, C4 complement components are determined by immunoturbidimetry, and by enzyme immunoassay - tumor necrosis factor alpha TNFα, interleukins IL 1-beta, 10. The remaining part of the whole venous blood sample is placed in vacuum tubes with lithium heparin as a stabilizer. In these samples, the concentrations of cells carrying T cell differentiation markers: CD3+, CD3+CD8+ are determined by flow cytometry. Then the coefficient of structural and metabolic changes in the subchondral bone is determined using the formula:
При полученном значении Р<0,5 прогнозируется отсутствие структурно-метаболических изменений субхондральной кости, при Р≥0,5 -их наличие.If the obtained value is P<0.5, the absence of structural and metabolic changes in the subchondral bone is predicted; if P≥0.5, their presence is predicted.
Пример 1. Пациент П, 45 лет, в течение 10 лет профессионально занимался тяжелой атлетикой. Жалоб на заболевания коленных суставов не предъявлял. При осмотре ортопеда был верифицирован диагноз: остеоартроз правого коленного сустава I стадии. Пациенту утром натощак осуществили взятие образцов крови из периферической вены. По заявляемому способу в образцах крови определили концентрации следующих параметров: CD3=1139 μL; CD3+CD8+=399,8 μL; С3=131 мг/дл; С4=25 мг/дл; ФНОα=7,3пг/мл; ИЛ10=9,9 пг/мл; ИЛ1-бета=4,3 пг/мл. Затем вычислили коэффициент структурно-метаболических изменений субхондральной кости по формуле:Example 1. Patient P, 45 years old, has been professionally involved in weightlifting for 10 years. He had no complaints about diseases of the knee joints. Upon examination by an orthopedist, the diagnosis was verified: stage I osteoarthritis of the right knee joint. The patient had blood samples taken from a peripheral vein in the morning on an empty stomach. According to the claimed method, the concentrations of the following parameters were determined in blood samples: CD3=1139 μL; CD3+CD8+=399.8 μL; C3=131 mg/dl; C4=25 mg/dl; TNFα=7.3pg/ml; IL10=9.9 pg/ml; IL1-beta=4.3 pg/ml. Then the coefficient of structural and metabolic changes in the subchondral bone was calculated using the formula:
Полученное значение 0,91 превышает 0,5, что соответствует наличию структурно-метаболических изменений субхондральной кости. Было проведено рентгенологическое исследование, выявлены изменения по шкале Kellgren-Lawrence, соответствующие наличию сомнительных признаков остеоартроза. При МРТ визуализации обнаружены небольшие субхондральные кисты.The resulting value of 0.91 exceeds 0.5, which corresponds to the presence of structural and metabolic changes in the subchondral bone. An X-ray examination was performed and changes were identified on the Kellgren-Lawrence scale, corresponding to the presence of questionable signs of osteoarthritis. MRI imaging revealed small subchondral cysts.
Таким образом, результат лабораторных исследований, полученный по заявляемому способу, соответствует результатам инструментальной визуализации структурно-метаболических изменений субхондральной кости по данным лучевых методов.Thus, the result of laboratory studies obtained using the claimed method corresponds to the results of instrumental visualization of structural and metabolic changes in the subchondral bone according to radiation methods.
Пример 2. Пациентка Е., 51 год, находящаяся в состоянии естественной менопаузы, индекс массы тела равен 29. При осмотре ортопеда был верифицирован диагноз: остеоартроз левого коленного сустава 0 стадии. Пациентке утром натощак осуществили взятие образцов крови из периферической вены. По заявляемому способу в образцах крови определили концентрации следующих параметров: CD3=1227μL; CD3+CD8+=417,9μL; C3=l37 мг/дл; С4=25 мг/дл; ФНОα=6,96 пг/мл; ИЛ10=8,61 пг/мл; ИЛ1- бета=6,25пг/мл. Затем вычислили коэффициент структурно-метаболических изменений субхондральной кости по формуле:Example 2. Patient E., 51 years old, is in a state of natural menopause, body mass index is 29. Upon examination by an orthopedist, the diagnosis was verified: stage 0 osteoarthritis of the left knee joint. The patient had blood samples taken from a peripheral vein in the morning on an empty stomach. According to the claimed method, the concentrations of the following parameters were determined in blood samples: CD3=1227μL; CD3+CD8+=417.9μL; C3=l37 mg/dl; C4=25 mg/dl; TNFα=6.96 pg/ml; IL10=8.61 pg/ml; IL1-beta=6.25pg/ml. Then the coefficient of structural and metabolic changes in the subchondral bone was calculated using the formula:
Полученное значение равно 0,5, что соответствует наличию структурно-метаболических изменений субхондральной кости. На рентгенограмме признаков остеоартроза не выявлено. При МРТ визуализации обнаружены единичные остеофиты.The resulting value is 0.5, which corresponds to the presence of structural and metabolic changes in the subchondral bone. The X-ray did not reveal any signs of osteoarthritis. MRI imaging revealed isolated osteophytes.
Таким образом, результат лабораторных исследований, полученный по заявляемому способу, соответствует результатам инструментальной визуализации структурно-метаболических изменений субхондральной кости по данным лучевых методов.Thus, the result of laboratory studies obtained using the claimed method corresponds to the results of instrumental visualization of structural and metabolic changes in the subchondral bone according to radiation methods.
Пример 3. Пациентка Н., 39 лет, индекс массы тела равен 28,7, в анамнезе сахарный диабет II типа. При осмотре ортопеда был верифицирован диагноз: остеоартроз левого коленного сустава 0 стадии. Пациентке утром натощак осуществили взятие образцов крови из периферической вены. По заявляемому способу в образцах крови определили концентрации следующих параметров: CD3=1178,5μL; CD3+CD8+=549,82μL; С3=146 мг/дл; С4=29 мг/дл; ФНОα=б,79 пг/мл; ИЛ10=7,36 пг/мл; ИЛ1-бета=6,18 пг/мл. Затем вычислили коэффициент структурно-метаболических изменений субхондральной кости по формуле:Example 3. Patient N., 39 years old, body mass index is 28.7, history of type II diabetes mellitus. Upon examination by an orthopedist, the diagnosis was verified: stage 0 osteoarthritis of the left knee joint. The patient had blood samples taken from a peripheral vein in the morning on an empty stomach. According to the claimed method, the concentrations of the following parameters were determined in blood samples: CD3=1178.5μL; CD3+CD8+=549.82μL; C3=146 mg/dl; C4=29 mg/dl; TNFα=b.79 pg/ml; IL10=7.36 pg/ml; IL1-beta=6.18 pg/ml. Then the coefficient of structural and metabolic changes in the subchondral bone was calculated using the formula:
Полученное значение 0,35 меньше 0,5, что соответствует отсутствию структурно-метаболических изменений субхондральной кости. На рентгенограмме и при МРТ визуализации признаков структурно-метаболических изменений субхондральной кости не выявлено.The resulting value of 0.35 is less than 0.5, which corresponds to the absence of structural and metabolic changes in the subchondral bone. X-ray and MRI imaging revealed no signs of structural and metabolic changes in the subchondral bone.
Таким образом, результат лабораторных исследований, полученный по заявляемому способу, соответствует результатам инструментальной визуализации структурно-метаболических изменений субхондральной кости Пример 4. При оценке диагностической значимости показателей метаболизма костной ткани принимали во внимание показатели чувствительности и специфичности, определенные методом ROC-анализа. Достоверным считали результаты при р<0,05, что соответствует требованиям, предъявляемым к медико-биологическим исследованиям.Thus, the result of laboratory studies obtained using the claimed method corresponds to the results of instrumental visualization of structural and metabolic changes in the subchondral bone. Example 4. When assessing the diagnostic significance of bone tissue metabolism indicators, sensitivity and specificity indicators determined by ROC analysis were taken into account. Results were considered reliable if p<0.05, which meets the requirements for biomedical research.
Учитывая отсутствие достоверных различий в группах пациентов с наличием или отсутствием структурно-метаболических изменений субхондральной кости по уровням стандартных биохимических показателей для оценки чувствительности и специфичности методом ROC-анализа использовали концентрации следующих параметров: С3, С4 компонентов комплемента, ФНОα, ИЛ 1-бета, 4, 6, 10, концентрации клеток, несущих маркеров дифференцировки Т, В, NK клеток: CD3+CD4+, CD3+CD8+, CD16+CD56+, CD19+, CD45+(таблица 1). Considering the lack of significant differences in groups of patients with or without structural and metabolic changes in the subchondral bone in the levels of standard biochemical parameters, to assess the sensitivity and specificity by ROC analysis, the concentrations of the following parameters were used: C3, C4 complement components, TNFα, IL 1-beta, 4 , 6, 10, concentrations of cells carrying differentiation markers T, B, NK cells: CD3+CD4+, CD3+CD8+, CD16+CD56+, CD19+, CD45+ (Table 1).
С целью определения эффективности изученных маркеров были определены порог, чувствительность и специфичность методов (таблица 2).In order to determine the effectiveness of the studied markers, the threshold, sensitivity and specificity of the methods were determined (Table 2).
Для исследуемых параметров с высокими показателями чувствительности в среднем более 80% и специфичности в среднем более 94%, позволило диагностировать наличие структурно-метаболических изменений субхондральной кости в группе пациентов с ранними стадиями остеоартроза по сравнению с лицами, не имеющими таковых изменений.For the studied parameters, with high sensitivity rates on average of more than 80% and specificity on average of more than 94%, it made it possible to diagnose the presence of structural and metabolic changes in the subchondral bone in a group of patients with early stages of osteoarthritis compared with individuals without such changes.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817945C1 true RU2817945C1 (en) | 2024-04-23 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2831329C1 (en) * | 2024-06-18 | 2024-12-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России) | Method for diagnosing systemic manifestations of primary osteoarthrosis of knee joint at early stages |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2644541C1 (en) * | 2017-02-02 | 2018-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Diagnostic technique for knee joint osteoarthrosis |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2644541C1 (en) * | 2017-02-02 | 2018-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Diagnostic technique for knee joint osteoarthrosis |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГАЛАШИНА Е.А. и др. Биологические маркеры метаболизма субхондральной кости и иммунные факторы воспаления на ранних стадиях первичного остеоартроза (обзор). Журн. мед.-биол. исследований. 2022; 10(3): 275-286. ШИРИНСКИЙ В.С. и др. Воспаление и иммунитет: роль в патогенезе остеоартрита. Медицинская иммунология. 2019; 21(1): 39-48. JENA A. et al. Qualitative and Quantitative Evaluation of Morpho-Metabolic Changes in Bone Cartilage Complex of Knee Joint in Osteoarthritis Using Simultaneous 18F-NaF PET/MRI-A Pilot Study. Indian J Radiol Imaging. 2023 Jan 6; 33(2): 173-182. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2831329C1 (en) * | 2024-06-18 | 2024-12-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России) | Method for diagnosing systemic manifestations of primary osteoarthrosis of knee joint at early stages |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liebl et al. | Early T2 changes predict onset of radiographic knee osteoarthritis: data from the osteoarthritis initiative | |
| Gundogdu et al. | A novel biomarker in patients with knee osteoarthritis: adropin | |
| Roodenrijs et al. | Diagnostic issues in difficult-to-treat rheumatoid arthritis: a systematic literature review informing the EULAR recommendations for the management of difficult-to-treat rheumatoid arthritis | |
| Min et al. | Serum levels of leptin, osteopontin, and sclerostin in patients with and without knee osteoarthritis | |
| Braum et al. | Characterisation of hand small joints arthropathy using high-resolution MRI—limited discrimination between osteoarthritis and psoriatic arthritis | |
| Nara et al. | Prediction of breast cancer risk by automated volumetric breast density measurement | |
| Boylan | Should ultrasound be used routinely in the diagnosis of rheumatoid arthritis? | |
| Akinmade et al. | Serum cartilage oligomeric matrix protein as a biomarker for predicting development and progression of knee osteoarthritis | |
| Roux et al. | Ultrasonographic criteria for the diagnosis of erosive rheumatoid arthritis using osteoarthritic patients as controls compared to validated radiographic criteria | |
| Tahir et al. | Comparison of the accuracy of modified CT Severity Index Score and neutrophil-to-lymphocyte ratio in assessing the severity of acute pancreatitis | |
| Hunt et al. | Magnetic resonance imaging in individuals at risk of rheumatoid arthritis | |
| Cen et al. | Contribution of Musculoskeletal Ultrasound in the Diagnosis of Seronegative Rheumatoid Arthritis | |
| RU2817945C1 (en) | Method for detecting structural and metabolic changes of subchondral bone in patients with 0 and i stages of primary osteoarthrosis | |
| Wang et al. | Evaluation of tenosynovitis in patients with seronegative rheumatoid arthritis using microvascular flow imaging | |
| Ponikowska et al. | The importance of ultrasound examination in early arthritis | |
| Kawakami et al. | Low psoas major muscle area as a risk factor for contralateral hip fracture following intertrochanteric fracture | |
| JP2009257842A (en) | Examination method of osteoarthritis and diagnostic kit | |
| Karataş et al. | Relationship between inflammation parameters which are obtained from blood count and knee osteophytes | |
| RU2750126C1 (en) | Method for detecting early changes in cartilage tissue at pre x-ray stages of knee osteoarthritis | |
| Finzel et al. | Identification, localization and differentiation of erosions and physiological bone channels by ultrasound in rheumatoid arthritis patients | |
| Fazel et al. | Inflammatory arthritis and crystal arthropathy: Current concepts of skin and systemic manifestations | |
| Kulyk et al. | Factors associated with sarcopenia among young adults with juvenile idiopathic arthritis: a cross-sectional study | |
| RU2831329C1 (en) | Method for diagnosing systemic manifestations of primary osteoarthrosis of knee joint at early stages | |
| Abdula et al. | 625 Trabecular bone score–the newest diagnostic tool for patients with osteoporosis and osteopenia from different pathologies | |
| RU2843773C2 (en) | Method for evaluating rheumatoid arthritis activity |