Роль маркеров воспаления при последовательном остеосинтезе огнестрельных переломов костей конечностей: проспективное исследование

Лечение пациентов с огнестрельными ранениями конечностей является одной из актуальнейших задач военной травматологии и ортопедии. В тоже время, тяжесть повреждений тканей при данных ранениях напрямую влияет на тактику лечения и количество осложнений [1]. Так, по данным литературы, при ведении боевых действий в современных локальных вооруженных конфликтах доля тяжелых и крайне тяжелых ранений достигает до 34,6 % [2].

Особенности огнестрельных ранений заключаются в сложной конфигурации раневого канала, значительном объеме некротизированных паравульнарных тканей, а также частое сочетание данных ранений с переломами костей и повреждениями сосудов и нервов. Современные боевые ранения характеризуются увеличением частоты осколоч- ных огнестрельных ранений, что приводит к возрастанию количества обширных первичных костных и мягкотканых дефектов, которые вызывают развитие тяжелой гипоксии окружающих тканей, замедляют течение репаративных процессов и увеличивают риск развития инфекционных осложнений [2, 3, 4].

Выполнение реконструктивно-восстановительных операций (остеосинтез, эндопротезирование и др.) при огнестрельных переломах возможно только после стабилизации общего состояния пациента, при удовлетворительном состоянии мягких тканей, неосложненном течении раневого процесса и соблюдении строгих рекомендации по переходу на внутреннюю фиксацию [5, 6]. Однако, даже в случае соблюдения данных требований при проведении последовательно- го остеосинтеза сохраняется высокий риск возникновения инфекционных осложнений как в раннем, так и в позднем послеоперационном периоде [7].

На сегодняшний день одним из важнейших направлении в совершенствовании стратегии последовательного остеосинтеза раненым с огнестрельными переломами является разработка системы прогнозирования риска развития инфекционных осложнений. С данной целью в клинической практике уже длительное время успешно применяются такие биомаркеры воспалительной реакции как уровень лейкоцитов в крови, СРБ, СОЭ и прокальцитонин. Главным преимуществом упомянутых биомаркеров является возможность их быстрого и достоверного измерения при помощи автоматизированных анализаторов [6, 8, 9].

При диагностике гнойно-септических осложнений все чаще используется открытый в 2004 году лабораторный маркер пресепсин (ПСП), оценка которого в сочетании с другими биомаркерами воспалительных реакции является ценным прогностическим инструментом при лечении пациентов с рисками развития инфекционных осложнений [10].

Пресепсин (sCD14-ST) представляет собой растворимый N-концевой фрагмент трансмембранного белка дифференцировки CD14 размером ~13 кДа, который является растворимой формой рецептора липополисахарида (ЛПС), члена семейства Toll-подобных рецепторов, задача которых состоит в распознавании патоген-ассоциированных молекулярных паттернов и инициации реакции врожденного иммунного ответа. ЛПС является компонентом клеточной стенки грамотрицательных бактерий, который стимулирует врожденный иммунитет, тем самым внося свой вклад в патогенез развития сепсиса [10]. В процессе воспаления происходит расщепление растворимых фрагментов CD14 (пресепсин), которые можно легко измерить при помощи хемилюминесцентного иммуноферментного анализа, а поскольку уровень пресепсина повышается в случае развития бактериальных инфекции, то в клинической практике он может быть полезен в качестве биомаркера в целях диагностики и определения вероятности развития инфекционных осложнений [11]. Однако, на сегодняшний день в мировой литературе отсутствуют исследовательские работы, определяющие роль данного биомаркера при прогнозировании риска развития инфекционных осложнений у пациентов травматолого-ортопедического профиля.

Методы исследования

Мы исследовали пять биомаркеров (пресепсин, СРБ, прокальцитонин, СОЭ и уровень лейкоцитов) и определили их эффективность в оценке рисков развития инфекционных осложнений после проведения последовательного внутреннего остеосинтеза у пациентов с огнестрельными переломами длинных костей конечностей, при котором осуществлялся переход с внеочаговых методов фиксации костных отломков на погружные конструкции.

В настоящее проспективное исследование было включено 113 пациентов с огнестрельными переломами длинных костей конечностей, госпитализированных в ГВГК имени Н.Н. Бурденко с этапов медицинской эвакуации в период с 01.09.2024 по 01.09.2025. Всем раненым, включенным в данное исследование, на первом этапе лечения была проведена первичная хирургическая обработка огнестрельных ран, антибиотикотерапия и лечебно-транспортная иммобилизация переломов с использованием стержневых аппаратов внешней фиксации (АВФ).

Критeриями включeния являлись:

• •    Наличие у пациентов перелома длинной кости конечности (плечевая, бедренная, большеберцовая), полученного в результате воздействия поражающих факторов огнестрельного оружия (пули, осколки корпусов и вторично-поражающие элементы боеприпасов взрывного действия) в сроки не позднее 1 месяца с даты поступления в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко;

• •    Оказание пациентам на передовых этапах эвакуации полноценной медицинской помощи, включающей в себя первичную хирургическую обработку в сроки до 48 часов от момента ранения, введение антибактериальных препаратов и проведение лечебно-транспортной иммобилизации с использованием стержневых АВФ;

• •    Проведение последовательного остеосинтеза переломов в сроки до 1 месяца с момента поступления в ГВКГ им. Н.Н. Бурденко.

Критeрий невключения:

• •    пациенты с множественным, сочетанным и комбинированным характером травмы;

• •    пациенты с признаками воспаления в области ранения и мест проведения внешних фиксаторов;

• •    пациенты, имеющие хронические заболевания, увеличивающие вероятность развития инфекционных осложнений в периоперационном периоде (ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты и др.).

Критерий исключения:

• •    пациенты, отказавшиеся от дальнейшего участия в исследовании после включения в него;

• •    нарушение пациентами протокола программы наблюдения и реабилитации после выписки из стационара.

Все пациенты, включенные в исследование, являлись военнослужащими мужского пола, возраст которых составил от 22 до 59 лет (средний возраст — 34,3±8,24 года). Тяжесть и характер повреждений у всех раненых были сопоставимы. После стабилизации общего состояния и заживления ран мягких тканей пациентам был выполнен последовательный интрамедуллярный остеосинтез при помощи стандартных титановых штифтов. Средний срок от момента получения ранения до проведения остеосинтеза по минимально инвазивной методике составил 14,3±3,80.

Анализы крови были взяты у пациентов при их поступлении в госпиталь, а также за сутки до проведения оперативного вмешательства и спустя 48 часов после выполнения последовательного остеосинтеза. Исследование образцов сыворотки/плазмы крови пациентов осуществлялось на базе экспресс-лаборатории ГВКГ им. Н.Н. Бурденко. Общий анализ крови выполнялся на автоматическом гематологическом анализаторе Sysmex XN-350 (Sysmex Corporation). Уровень СРБ измерялся на автоматическом биохимическом анализаторе Sat 450 (Analyzer Medical System). Значения СОЭ измерялись на автоматическом гематологическом анализаторе ERS 3000. Для исследования концентрации ПКТ использовался автоматизированный иммунный анализатор COMPACT IMMUNO-ANALYZER. Уровень биомаркера ПСП измеряли на автоматическом анализаторе PATHFASTTM (LSI Medience Corporation).

Для оценки прогностической способности уровня всех анализируемых биомаркеров по отношению к исходу (инфекционные осложнения/отсутствие осложнений), а также для клинической оценки точности диагностических тестов, определения оптимального соотношения чувствительности и специфичности нами был выполнен ROC-анализ в программе Jamovi. На основании кривых рабочих характеристик ROC были определены предельные значения лейкоцитов, СОЭ, СРБ, ПСП и ПКТ в предоперационном периоде и спустя 48 часов после выполнения последовательного остеосинтеза.

Статистический анализ

Статистический анализ проводился с использованием программы StatTech v. 4.8.8 (разработчик - ООО "Статтех", Россия), а также пакета программ Jamovi, версия 2.6.17 с открытым кодом с использованием модулей «Разведочный», Statcat, DiagROC.

Прогностическая модель, характеризующая зависимость количественной переменной от факторов, разрабатывалась с помощью метода линейной регрессии. Для оценки дискриминационной способности количественных признаков при прогнозировании определенного исхода применялся метод анализа ROC-кривых. Разделяющее значение количественного признака в точке cut-off (диагностический порог, выше или ниже которого считается, что у пациента присутствует или отсутствует интересующее заболевание/ осложнение) определялось по наивысшему значению индекса Юдена (разница между долей истинно-положительных и ложноположительных результатов). Различия считались статистически значимыми при p <0,05.

Результаты

При анализе результатов лечения 113 включенных в данное исследование пациентов у 8 (7,07 %) в послеоперационном периоде после проведения последовательного остеосинтеза были выявлены инфекционные осложнения в виде поверхностной инфекции в зоне проведения оперативного вме- шательства у 6 (5,31 %), и свищевой формы остеомиелита у 2 (1,76 %) пациентов, вызванного полирезистентной микрофлорой (P. Aeruginosa, MRSA, K. Pneumonia, A. Baumannii).

В ходе проведения статистического анализа все исследуемые лабораторные маркеры воспаления были оценены по отношению к событию (инфекционные осложнения/от-сутствие осложнений) в качестве возможных прогностических факторов.

На основании проведенного статистического анализа касательно предиктивной способности исследуемых маркеров в пред-и послеоперационном периоде были получены следующие результаты (таблица 1 и 2).

Таблица 1*

ROC-анализ предиктивной способности лабораторных маркеров в предоперационном периоде по отношению к исходу

Показа-тель	Cutoff point	Youden’s Index	Se, %	Sp, %	PPV, %	NPV, %	AUC	p-value
Лей-ко-циты	5,73	0,229	100,0	22,9	9,0	100,0	0,599	0,364
СОЭ	5,0	0,5333	100,0	53,3	14,0	100,0	0,789	<0,01
СРБ	32,30	0,433	50,0	93,3	36,4	96,1	0,773	<0,01
ПКТ	0,0350	0,2738	75,0	52,4	10,7	96,5	0,622	0,265
ПСП	123,5	0,1107	62,5	48,6	8,5	94,4	0,465	0,747

*Примечание: cut-off point – диагностический порог, выше или ниже которого считается, что у пациента присутствует или отсутствует интересующее заболевание/осложнение; Youden’s Index – индекс Юдена; Se – диагностическая чувствительность; Sp – диагностическая специфичность; PPV (от англ. Positive predictive value/ предсказательная ценность положительного результата) – вероятность того, что заболевание присутствует, когда тест положительный; NPV (от англ. Negative predictive value/предсказательная ценность отрицательного результата) – вероятность того, что заболевание отсутствует, когда тест отрицательный; AUC – площадь под ROC-кривой; p-value- взаимосявзь между развитием инфекционных осложнений и концентрацией маркеров воспаления в анализах.

Таблица 2*

ROC-анализ предиктивной способности лабораторных маркеров в послеоперационном периоде по отношению к исходу

Показа-тель	Cutoff point	Youden’s Index	Se, %	Sp, %	PPV, %	NPV, %	AUC	p-value
Лей-ко-циты	12,55	0,674	75,0	92,4	42,9	98,0	0,886	<0,01
СОЭ	14,5	0,6845	87,5	81,0	25,9	98,8	0,805	<0,01

Окончание Таблицы 2

Показа-тель	Cutoff point	Youden’s Index	Se, %	Sp, %	PPV, %	NPV, %	AUC	p-value
СРБ	33,2	0,686	100,0	68,6	19,5	100,0	0,911	<0,01
ПКТ	0,0350	0,3012	62,5	67,6	12,8	95,9	0,600	0,463
ПСП	161,5	0,429	100,0	42,9	11,8	100,0	0,708	0,015

*Примечание: cut-off point – диагностический порог, выше или ниже которого считается, что у пациента присутствует или отсутствует интересующее заболевание/осложнение; Youden’s Index – индекс Юдена; Se – диагностическая чувствительность; Sp – диагностическая специфичность; PPV (от англ. Positive predictive value/предсказательная ценность положительного результата) – вероятность того, что заболевание присутствует, когда тест положительный; NPV (от англ. Negative predictive value/предсказательная ценность отрицательного результата) – вероятность того, что заболевание отсутствует, когда тест отрицательный; AUC – площадь под ROC-кривой; p-value- взаимосявзь между развитием инфекционных осложнений и концентрацией маркеров воспаления в анализах.

Из таблицы 1 следует, что на основании проведенного статистического анализа при следующих значениях маркеров воспаления в предоперационном периоде: лейкоциты <5,7*109 /л, СОЭ<5,0 мм/ч, СРБ<32,30 мг/л, ПКТ < 0,0350 нг/мл, ПСП < 123,5 пг/мл, можно судить об отсутствии значимого риска развития инфекционных осложнений и мы считали выполнение операции интрамедуллярного остеосинтеза возможным (нет противопоказаний). При этом, из всех анализируемых биомаркеров только средние показатели СРБ были выше референтных значений, что связано с характером полученой травмы, а также с наличием установленного ранее АВФ на поврежденную конечность.

В послеоперационном периоде (таблица 2) при уровне лейкоцитов >12,55*109 /л, СОЭ>14,5 мм/ч, СРБ>33,2 мг/л и следующих значениях индекса Юдена: лейкоциты-0,674, СОЭ-0,6845, СРБ-0,686 была статистически значимой ве- роятность развития инфекционных осложнений (р <0,01).

Наилучшим соотношением специфичность/чувстви-тельность, что характеризуется наибольшей площадью под ROC-кривой AUC, при этом обладали такие маркеры как СРБ

после операции

(AUC-0,911), СОЭ после операции (AUC-0,805)

и лейкоциты в послеоперационном периоде (AUC-0,886) ((при р<0,01 у всех переменных), а наименее оптимальным (наименьшая площадь под ROC-кривой) – показатели ПКТ после операци и (AUC-0,708) и ПСП после операции (AUC -0,600) (при р=0,463 и р=0,015 соответственно).

Данные результаты показывают, что среди всех изученных лабораторных маркеров воспаления только показатели СРБ и СОЭ в предоперационном периоде и спустя 48 часов после выполнения последовательного остеосинтеза огнестрельных переломов длинных трубчатых костей являются статистически значимыми предикторами развития инфекционных осложнений в послеоперационном периоде. Кроме того, аналогичные выводы можно сделать и для показателя количества лейкоцитов в общем анализе крови.

Обсуждение

При интерпретации результатов ROC-анализа наиболее важным показателем, дающим объективную оценку качества прогностической способности исследуемой количественной переменной, принято считать площадь под ROC-кривой (AUC). AUC может принимать значения в интервале от 0,5 до 1. Следовательно, чем ближе величина AUC находится к 1, тем выше прогностическая способность модели [12, 13].

В ходе проведения статистического анализа предиктивной способности пресепсина в прогнозировании рисков развития инфекционных осложнений в послеоперационном периоде нами были выявлено, что данный показатель не является универсальным маркером, однако он может являться хорошим вспомогательным показателем при комплексной оценке с другими биомаркерами (рисунок 1 и 2). По нашему мнению, данные результаты могут быть объяснены тем фактом, что всем пациентам, включенным в исследование в обязательном порядке на этапах медицинской эвакуации, проводилась первичная хирургическая обработка ран мягких тканей и антибиотикопрофи-лактика цефалоспоринами II–III поколения (цефоперазон/ сульбактам, цефтриаксон, цефуроксим), что приводило к значимому снижению контаминации огнестрельных ран патогенными микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности.

Рисунок 1. ROC-кривая, характеризующая дискриминационную способность исследуемых маркеров в предоперационном периоде при прогнозировании риска инфекционных осложнений

Рисунок 2. ROC-кривая, характеризующая дискриминационную способность исследуемых маркеров спустя 48 часов после проведения операции при прогнозировании риска инфекционных осложнений

Кроме того, нами установлено, что значения показателей ПКТ в до и послеоперационном периоде не являются статистически значимыми предикторами развития инфекционных осложнений при использовании методики последовательного остеосинтеза огнестрельных переломов костей конечностей. По нашему мнению, данные результаты могут быть напрямую связаны с эффективностью выполняемой на передовых этапах медицинской эвакуации хирургической обработки ран и лечебно-транспортной иммобилизации костных отломков при помощи стержневых АВФ, а также получаемой ранеными антибиотикопрофилактики препаратами широкого спектра действия.

Мнения различных авторов об эффективности оценки динамики развития гнойно-воспалительных осложнений на основании определения уровня пресепсина в крови являются довольно противоречивыми. Так согласно данным S. Masson et all уровень пресепсина в крови значительно снижается в случае эффективности действия получаемых пациентами антибактериальных препаратов, что позволяет в условиях реального времени оценивать эффективность проводимой антибиотикотерапии [14]. А Dimitrios Velissaris and all, рассматривая вопрос о целесообразности использования пресепсина в качестве точного прогностического маркера септических осложнений в ходе проведения систематического обзора, подчеркнули, что пресепсин не обладает явным преимуществом перед биомаркерами, обычно используемыми для оценки сепсиса, но может быть ценным при использовании в сочетании с другими общепринятыми тестами для более точного выявления пациентов с риском развития гнойно-септических осложнений [10].

Схожего мнения придерживаются и другие авторы, подчеркивая, что при использовании в качестве единственного диагностического теста пресепсин недостаточен для исключения или подтверждения инфекционных осложнений, и его диагностическую ценность следует интерпретировать только с учетом клинических данных [15].

В целях обобщения опыта и мнения различных исследователей о значимости оценки показателей упомянутых биомаркеров воспаления при диагностике и прогнозировании риска развития инфекционных осложнений нами был проведен анализ мировой литературы (таблица 3).

Характеристика исследуемых биомаркеров воспаления с указанием их преимуществ и недостатков

Таблица 3

Маркер	Характеристика	Преимущества	Недостатки	Ссылка
СОЭ	Неспецифический биомаркер воспаления, отражающий изменение концентрации альбуминов и глобулинов в плазме крови	СОЭ в совокупности с лейкоцитозом и изменениями в лейкоцитарной формуле является достоверным признаком наличия в организме воспалительного процесса	Не является специфическим маркером инфекции в организме и может повышаться при большом спектре состояний организма. Может оставаться повышенным на протяжении длительного времени после прекращения воздействия стрессового фактора	[16]
СРБ	Белок острой фазы, преимущественно вырабатываемый гепатоцитами, где его транскрипция индуцируется несколькими цитокинами (ИЛ-6, ФНО-α, ИЛ-1β) в ответ на воспаление, инфекцию и повреждение тканей	Отражает реакцию системы неспецифического иммунитета на воздействие стрессовых факторов как инфекционного, так и неинфекционного происхождения	Пик концентрации СРБ приходится на 2–3 сутки после начала воспалительной реакции, а период полувыведения составляет около 19 часов, что не позволяет использовать его для дифференциальной диагностики септических и не септических состояний	[17]

Окончание Таблицы 3

Маркер	Характеристика	Преимущества	Недостатки	Ссылка
ПКТ	Является предшественником гормона кальцитонина и обычно вырабатывается С-клетками в щитовидной железе	Устойчивые высокие уровни или вторичное повышение являются адекватными предикторами сепсиса и полиорганной недостаточности	ПКТ быстро повышается при отсутствии инфекции в случае массовой гибели клеток, при тяжелых травмах и после хирургических вмешательств. Уровень нормализуется только спустя 3–5 дней.	[18]
ПСП	растворимый N-концевой фрагмент кластера маркерного белка дифференцировки CD14, который является растворимой формой рецептора липополисахарида, члена семейства толл-подобных рецепторов, которые распознают патоген-ассоциированные молекулярные паттерны и инициируют врожденный иммунный ответ	Является высокоспецифичным и быстрым биомаркером бактериальных и грибковых инфекции, который повышается уже через 1–2 часа после начала воспаления. Позволяет отслеживать эффективность антибактериальной терапии в реальном времени	Пресепсин является эффективным дополнительным биомаркером для диагностики сепсиса, но его недостаточно для выявления или исключения сепсиса при использовании в качестве единственного биомаркера.	[15, 18]

Тем самым, проведенный нами статистический анализ результатов исследования показал, что при прогнозировании рисков развития инфекционных осложнений в послеоперационном периоде после проведения последовательного остеосинтеза огнестрельных переломов значимыми для оценки в клинической практике лабораторными маркерами воспаления являются СРБ и СОЭ. Однако, необходимо подчеркнуть, что лабораторные методы исследования должны выступать только лишь в качестве вспомогательных методов оценки течения раневого процесса и, на текущем этапе развития биомедицинских технологий, не могут заменить ценность полноценного клинического обследования пациента.

Выводы

При прогнозировании риска развития инфекционных осложнений при последовательном остеосинтезе огнестрельных переломов длинных трубчатых костей пресепсин и прокальцитонин не показали достоверной прогностической способности. При этом, показатели СРБ, СОЭ, а также динамические значения числа лейкоцитов в общем анализе крови в послеоперационном периоде демонстрируют высокую предиктивную способность.