Autologous bone marrow aspirate concentrate in the treatment of early-stage avascular necrosis of the femoral head

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Асептический некроз головки бедренной кости (АНГБК) — тяжёлое, быстро прогрессирующее заболевание, приводящее к коллапсу головки, развитию вторичного остеоартрита и, как следствие, к эндопротезированию тазобедренного сустава, в том числе у пациентов молодого возраста [1]. В то же время имеются убедительные доказательства, что выявление АНГБК на ранних стадиях и своевременно начатое лечение позволяют отсрочить, а в ряде случаев — избежать радикального оперативного вмешательства [2]. Основой лечения в настоящее время являются разгрузка сустава, медикаментозная терапия в комбинации с последующей туннелизацией головки и шейки бедренной кости [3]. Дополнительное локальное использование ортобиологических методик и клеточных технологий, таких как применение концентрата аспирата костного мозга, повышает эффективность лечения [4–7]. Улучшение результатов лечения в этих случаях связывают с тем, что компоненты аспирата костного мозга способны стимулировать регенерацию костей и усиливать местный ангиогенез [8]. Однако используемый нативный аспират костного мозга, как источник мультипотентных стромальных клеток, различных факторов роста и цитокинов [8], содержит их в малых количествах. Увеличение содержания остеопрогениторных клеток в единице объёма достигается за счёт удаления фракции эритроцитов и части плазмы в процессе центрифугирования.

В настоящее время спектр устройств и систем, используемых для сбора и обработки аспирата костного мозга, очень широкий. Однако имеются данные, что клеточный состав концентрата может меняться в зависимости от выбора той или иной методики, что в конечном счёте влияет на исход лечения [9, 10].

В связи с этим разработка метода, способного максимально увеличить концентрацию ядросодержащих клеток-предшественников, остаётся актуальной.

Цель работы — разработка простого и быстрого способа получения концентрата аспирата костного мозга для повышения эффективности лечения пациентов с ранними стадиями асептического некроза головки бедренной кости.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Проведено одноцентровое проспективное экспериментальное открытое выборочное неконтролируемое исследование.

Критерии соответствия

Критерии включения:

• асептический некроз головки бедренной кости I–IIIA стадии по ARCO, подтверждённый данными компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ);
• возраст 18–59 лет;
• болевой синдром в области тазобедренного сустава;
• наличие подписанного информированного добровольного согласия на участие в исследовании.

Критерии невключения:

• асептический некроз головки бедренной кости IIIB или IV стадии по ARCO, подтверждённый данными КТ и МРТ;
• возраст до 18 или старше 59 лет;
• общее тяжёлое состояние пациента, обусловленное соматической патологией;
• наличие в анамнезе перелома проксимального отдела бедренной кости, опухоли области тазобедренных суставов;
• другое хирургическое лечение области тазобедренных суставов в анамнезе, включая туннелизацию, костную пластику, имплантацию титана или остеотомию.

Условия проведения

Исследование проводилось среди лиц, находившихся на лечении в научном центре метаболических остеопатий и опухолей костей ФГБУ НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова.

Продолжительность исследования

Исследование проходило в период с ноября 2021 по ноябрь 2023 года.

Описание медицинского вмешательства

Хирургическая техника получения аспирата и приготовления концентрата костного мозга из крыла подвздошной кости

Расходный материал, необходимый для выполнения процедуры, представлен в табл. 1 и на рис. 1.

 

Таблица 1. Расходный материал, необходимый для выполнения процедуры забора аспирата и приготовления концентрата костного мозга

Table 1. Consumables required for bone marrow aspiration and concentrate preparation

Расходный материал, необходимый для выполнения процедуры	Количество
Игла для трепанобиопсии G9 100 мм	1 шт.
Пробирки стерильные 50 мл (из ультрачистого первичного полипропилена, с крышкой из полиэтилена высокой плотности, апирогенные, не содержащие рибонуклеазы и дезоксирибонуклеазы, для однократного применения)	2 шт.
Шприцы стерильные 50 мл Луер Лок / Luer Lock или 30 мл	2 шт. 4 шт.
Шприцы стерильные 20 мл	6 шт.
Шприцы стерильные 10 мл	3 шт.
Игла 18G 1,30×88 мм	4 шт.
Игла 21G 0,80×120 мм	4 шт.
Скальпель игольчатый	1 шт.
Ножницы	1 шт.
Корнцанг прямой	1 шт.
Салфетки стерильные	10 шт.
Раствор для обработки операционного поля	100 мл
Бельё стерильное для ограничения операционного поля	1 шт.
Гепарин 5000 МЕ/мл (5 мл)	5 амп.

 

Рис. 1. Хирургический стол с расходным материалом, необходимым для выполнения забора аспирата костного мозга и приготовления концентрата.

Fig. 1. Surgical table with consumables required for bone marrow aspiration and concentrate preparation.

 

Положение пациента и техника аспирации костного мозга

В положении пациента лёжа на животе, как показано на рис. 2, для доступа к заднему верхнему гребню подвздошной кости под седацией опиоидным анальгетиком фентанилом (его дозировка определяется врачом-анестезиологом) первым этапом производится пальпация костных ориентиров: верхняя задняя ость подвздошной кости, гребень подвздошной кости и крестцово-подвздошное сочленение (рис. 2a, b).

 

Рис. 2. Техника аспирации костного мозга: а — разметка костных ориентиров заднего гребня подвздошной кости и крестцово-подвздошного сочленения, b — пальпация области будущего вмешательства, c — местная анестезия, d — шприцы с гепарином, e — разрез кожных покровов игольчатым скальпелем, f — введение иглы для трепанбиопсии в костномозговую полость заднего гребня подвздошной кости, g — аспирация костного мозга с помощью шприца 50 мл, h — 100 мл аспирированного костного мозга.

Fig. 2. Bone marrow aspiration technique: a, marking the bony landmarks of the posterior iliac crest and sacroiliac joint; b, palpation of the intervention site; c, local anesthesia; d, heparinized syringes; e, skin incision using a lancet scalpel; f, insertion of trephine biopsy needle into the bone marrow cavity of the posterior iliac crest; g, bone marrow aspiration using a 50 mL syringe; h, 100 mL of aspirated bone marrow.

 

Далее после трёхкратной обработки операционного поля выполняется местная анестезия кожи, подкожной жировой клетчатки, надкостницы (верхней задней ости подвздошной кости) в проекции вмешательства (рис. 2b) раствором 0,5% ропивакаина 20 мл с 1 мл 0,01% раствора адреналина (рис. 2c). Шприц для забора костного мозга заполняется раствором гепарина в расчёте 500 ЕД на 1 мл костного мозга, что позволяет избежать образования тромбов и коагуляции (рис. 2d). Также гепарином перед введением промывают иглу для трепанобиопсии.

Игольчатым скальпелем выполняется разрез кожных покровов длиной 3–5 мм (рис. 2e), через который вводят иглу для аспирации костного мозга до тех пор, пока она не достигнет верхней задней ости подвздошной кости (рис. 2f). Затем, приложив физическую силу, иглу для аспирации костного мозга проводят через плотный кортикальный слой кости в костномозговую полость заднего гребня подвздошной кости на глубину 2 см. Траектория иглы должна быть перпендикулярна задней верхней ости подвздошной кости. Шприц с гепарином присоединяется к игле для аспирации костного мозга, и осуществляется забор костного мозга в объёме 100 мл (рис 2g), обычно для этого необходимо два 50-мл шприца (рис. 2h). По завершении забора костного мозга накладывается асептическая повязка.

Приготовление концентрата аспирата костного мозга

Полученный нативный костный мозг из шприцов переносится в две пробирки для центрифугирования объёмом по 50 мл (рис. 3а), и 1 мл переносится в вакуумную пробирку для гематологического анализа с К3ЭДТА (трикалиевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) с целью проведения количественной оценки полученного материала. Далее производится дробное центрифугирование в центрифуге CM-6MT на 400g по 2 минуты от 2 до 6 раз с визуальным контролем до разделения на фракции с оседанием эритроцитов до уровня 25–30 мл (рис. 3b) [11].

 

Рис. 3. Техника приготовления концентрата аспирата костного мозга: а — перенос костного мозга из шприца в специальные пробирки для центрифуги объёмом по 50 мл, b — первое центрифугирование на 400g по 2 минуты от 2 до 6 раз, c — удаление осадка эритроцитов объёмом 20–25 мл, d — центрифугирование на 1000g в течение 15 минут, e — удаление поверхностного слоя плазмы из каждой пробирки, f — сбор концентрата аспирата костного мозга в два 10-мл шприца.

Fig. 3. Bone marrow aspirate concentrate preparation technique: a, transferring bone marrow into 50 mL centrifuge tubes; b, first centrifugation at 400g for 2 minutes, repeated 2 to 6 times; c, removal of erythrocyte sediment (20–25 mL); d, centrifugation at 1000g for 15 minutes; e, removal of the upper plasma layer from each tube; f, collection of the bone marrow aspirate concentrate into two 10 mL syringes

 

По завершении центрифугирования с использованием шприца и длинной иглы диаметром 18G со дна каждой пробирки удаляется осадок эритроцитов объёмом 20–25 мл (рис. 3c). Оставшийся материал центрифугируется на 1000g в течение 15 минут (рис. 3d). После второго центрифугирования удаляется поверхностный слой плазмы из каждой пробирки шприцом с длинной иглой, не допуская аспирации осадка (рис. 3е). Оставшийся концентрат аспирата костного мозга из пробирок собирают с помощью длинной иглы 18G в два 10-мл шприца в объёме 5–7 мл в каждый шприц (рис. 3f), и 1 мл переносится в вакуумную пробирку для гематологического анализа с К3ЭДТА с целью проведения количественной оценки полученного материала и сравнения с нативным костным мозгом.

Туннелизация головки и шейки бедренной кости с введением концентрата аспирата костного мозга в очаг остеонекроза

Пациенту под спинальной анестезией в положении лёжа на боку на операционном столе под контролем C-дуги путём чрескожного сверления с помощью спицы Киршнера и сверла диаметром 3,2 мм выполняется туннелизация веерообразно методом разнонаправленных сверлений. Далее выполняется введение иглы для трепанобиопсии длиной 150 мм через один из сформированных каналов в центр некротического участка, и подготовленный концентрат аспирата костного мозга в объёме 3–5 мл медленно вводится в область остеонекроза под контролем C-дуги. Производится ушивание раны. При двустороннем процессе аналогичная процедура повторяется с противоположной стороны после переворачивания пациента и обработки операционного поля. Положение пациента на боку исключает необходимость манипуляции электронно-оптическим преобразователем во время вмешательства, что позволяет выполнять операцию без ассистента, контролируя прохождение спицы и сверла в двух проекциях за счёт ротации бедра. Однако при выполнении манипуляции необходимо соблюдать осторожность, так как имеется риск деформации инструмента при неаккуратном выполнении ротации за счёт движения мягких тканей и мышц. Помимо этого, требуется дополнительное время для перекладывания (переворачивания) пациента и перестерилизации операционного поля при двустороннем АНГБК. Манипуляцию возможно выполнять в положении пациента лёжа на спине при фиксации нижних конечностей на тракционном столе в положении отведения бедра 20–30 градусов. Данное положение позволяет одномоментно выполнить туннелизацию с обеих сторон без проведения перестерилизации операционного поля, снижает риск деформации сверла при ротации бедра, но требует помощи ассистента для работы с электронно-оптическим преобразователем и контроля прохождения спицы и сверла в двух проекциях.

Исходы исследования и методы их регистрации

Гематологический анализ

Оценку эффективности способа концентрации аспирата костного мозга проводили в клинической лаборатории ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» путём подсчёта клеточного состава аспирата костного мозга всех 35 пациентов до и после центрифугирования.

Аликвоты объёмом 1 мл отбирали тонкой иглой после тщательного перемешивания материала и помещали в пробирки с К3ЭДТА, после чего доставляли в лабораторию для анализа.

Подсчёт клеток осуществляли на гематологическом анализаторе SYSMEX XT-2000i (Япония).

Эффективность способа концентрации аспирата костного мозга оценивали по показателям общего количества лейкоцитов (WBC), эритроцитов (RBC), тромбоцитов (PLT), а также количеству мононуклеарных клеток костного мозга (MNC) как сумме количества лимфоцитов (LYMPH) и моноцитов (MONO).

Оценка клинико-радиологических результатов комбинированного лечения асептического некроза головки бедренной кости

Период наблюдения составлял 12 месяцев. Оценка функциональных результатов по шкалам HHS и WOMAC, болевого синдрома по визуальной аналоговой шкале (ВАШ), качества жизни по SF-36 проводилась до операции и через 3, 6, 12 месяцев после хирургического лечения. Стадия и активность АНГБК оценивались по данным МРТ обоих тазобедренных суставов (не менее 1,5 Тесла) до операции и через 3, 6, 12 месяцев и КТ тазобедренных суставов до операции и через 6, 12 месяцев.

Этическая экспертиза

Процедура получения и применения концентрата аспирата костного мозга у пациентов с АНГБК была одобрена Локальным этическим комитетом ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России (протокол № 1 от 3 марта 2019 г.). Письменное добровольное информированное согласие было получено от всех лиц, которые участвовали в этом исследовании, до операции.

Статистический анализ

Статистический анализ данных проводили с использованием программы SPSS 2023. Данные на нормальность распределения проверяли с помощью критериев Колмогорова–Смирнова и Шапиро–Уилка.

В зависимости от распределения количественные данные представлены в виде M±SD (M — среднее значение, SD — стандартное отклонение) или Me [МКИ] (Me — медиана, МКИ — межквартильный интервал). Значимость различий между выборками оценивали, используя U-критерий Манна–Уитни. Значение p <0,05 считалось статистически значимым.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Участники исследования

В период с ноября 2021 по ноябрь 2023 года 35 пациентов (64 тазобедренных сустава) с ранними стадиями АНГБК проходили лечение с применением концентрата аспирата костного мозга, полученного по предлагаемой методике. Характеристика пациентов, включённых в исследование, представлена в табл. 2.

 

Таблица 2. Клиническая характеристика пациентов, включённых в исследование

Table 2. Clinical characteristics of patients included in the study

Показатель	Характеристика
Пол (мужчины/женщины)	29/6
Средний возраст	35,2 года (25–52 года)
Средний индекс массы тела	28,3 (19–40)
Причина асептического некроза
Первичный (идиопатический)	4 пациента (8 тазобедренных суставов)
Вторичный:	31 пациент (56 тазобедренных суставов)
• COVID-19 в лёгкой форме	4 пациента (8 тазобедренных суставов)
• COVID-19 в тяжёлой форме	26 пациентов (46 тазобедренных суставов)
• длительный приём глюкокортикостероидов в анамнезе в связи с лечением хронического заболевания	1 пациент (2 тазобедренных сустава)
Сопутствующая патология
Гастроинтестинальная патология	5 пациентов (14,3%)
Патология сердечно-сосудистой системы	3 пациента (8,6%)
Заболевания щитовидной железы	2 пациента (5,7%)
Псориаз	2 пациента (5,7%)
Нефрологическая патология	1 пациент (2,9%)
Кластерная головная боль	1 пациент (2,9%)
Вредные привычки
Курение	10 пациентов (28,6%)
Употребление алкоголя более 70 г в неделю	12 пациентов (34,3%)
Стадия асептического некроза головки бедренной кости
II по ARCO	44 тазобедренных сустава (68,8%)
IIIA по ARCO	20 тазобедренных суставов (31,2%)
Сторона поражения
Одностороннее	6 пациентов (17,1%)
Двустороннее	29 пациентов (82,9%)

 

Всем пациентам до операции проводилось консервативное лечение, включающее разгрузку сустава (ходьба на костылях), применение антикоагулянтов (ривароксабан 10 мг), препаратов кальция (карбонат кальция до 1000 мг/сут), активных метаболитов витамина D (альфакальцидол 0,75–1,0 мкг/сут), антирезорбтивных препаратов (золедроновая кислота 5 мг внутривенно однократно). Хирургическое лечение в виде туннелизации с введением концентрата аспирата костного мозга проводилось всем пациентам в сроки от 2 до 4 недель от начала терапии.

Гематологический анализ

Данные, полученные в результате измерений, представлены на рис. 4.

 

Рис. 4. Медиана количества клеток в аспирате костного мозга до и после центрифугирования (синий столбик — до центрифугирования, красный столбик — после центрифугирования).

Fig. 4. Median cell count in bone marrow aspirate before and after centrifugation (blue bar: before centrifugation; red bar: after centrifugation).

 

После центрифугирования отмечено увеличение количества клеток:

• лейкоцитов — в 4,79 раза (до — 18,93 [12, 53; 21, 52]×10⁹/л, после — 90,61 [71, 87; 126, 20]×10⁹/л);
• нейтрофилов — в 5,99 раза (до — 11,29 [7, 32; 14, 39]×10⁹/л, после — 58,53 [41, 96; 84, 06]×10⁹/л);
• мононуклеарных клеток — в 5,78 раза (до — 5,52 [3, 34; 5, 93]×10⁹/л, после — 31,89 [22, 65; 45, 41]×10⁹/л);
• эритроцитов — в 1,36 раза (до — 4,05 [3, 79; 4, 28]×10¹²/л, после — 5,49 [4, 04; 6, 62]×10¹²/л);
• тромбоцитов — в 6,43 раза (до — 184,00 [147, 25; 223, 0]×10⁹/л, после — 1102,00 [661, 5; 1328, 75]×10⁹/л).

Во всех случаях, включая эритроциты, количество клеток после центрифугирования было значимо большим (рис. 5), чем в аспирате нативного костного мозга (р <0,001, U-критерий Манна–Уитни).

 

Рис. 5. Препараты аспирата костного мозга: а — до центрифугирования, b — после центрифугирования. Окраска по Романовскому–Гимзе, ×200.

Fig. 5. Bone marrow aspirate samples: a, before centrifugation; b, after centrifugation. Romanowsky–Giemsa stain, ×200.

 

Оценка функциональных результатов

Шкала Харриса

Средний показатель шкалы Харриса (Harris hip score, HHS) составил 62±15 до операции и 79±14 через 12 месяцев. Средний показатель HHS значительно улучшился после хирургического лечения с применением концентрата аспирата костного мозга (p=0,0007; рис. 6).

 

Рис. 6. Оценка функции тазобедренного сустава до туннелизации с введением концентрата аспирата костного мозга и через 12 месяцев после неё по шкале Харриса.

Fig. 6. Hip joint function assessment before and 12 months after core decompression with bone marrow aspirate concentrate according to the Harris Hip Score.

 

Опросник WOMAC

Средний показатель WOMAC (Western Ontario and McMaster Universities Arthrose index) составил 86±38 до операции и 57±37 через 12 месяцев. Средний показатель WOMAC значительно улучшился после хирургического лечения с применением концентрата аспирата костного мозга (p=0,02; рис. 7).

 

Рис. 7. Оценка функции тазобедренного сустава до туннелизации с введением концентрата аспирата костного мозга и через 12 месяцев после неё по WOMAC.

Fig. 7. Hip joint function assessment before and 12 months after core decompression with bone marrow aspirate concentrate according to the WOMAC index.

 

Оценка болевого синдрома

Визуальная аналоговая шкала

Оценка боли по ВАШ снизилась сразу после процедуры у всех пациентов. Средняя оценка по ВАШ составила 4,8±1,3 до операции и 3,2±1,6 через 12 месяцев. Оценка по ВАШ значительно снизилась после хирургического лечения с применением концентрата аспирата костного мозга (p=0,002; рис. 8).

 

Рис. 8. Оценка болевого синдрома по визуальной аналоговой шкале до туннелизации с введением концентрата аспирата костного мозга и через 12 месяцев после неё.

Fig. 8. Pain assessment using a visual analog scale before and 12 months after core decompression with bone marrow aspirate concentrate.

 

Оценка качества жизни

Опросник SF-36

Средний показатель качества жизни по SF-36 (The Short Form-36) составил 79±10 до операции и 88±13 через 12 месяцев. Средний показатель SF-36 значительно улучшился после хирургического лечения с применением концентрата аспирата костного мозга (p=0,02; рис. 9).

 

Рис. 9. Оценка качества жизни по SF-36 до туннелизации с введением концентрата аспирата костного мозга и через 12 месяцев после неё.

Fig. 9. Quality of life assessment using the SF-36 before and 12 months after core decompression with bone marrow aspirate concentrate.

 

Рентгенологическое прогрессирование

Прогрессирование со II до IIIA стадии по классификации ARCO наблюдалось в 4 тазобедренных суставах (4 пациента), с IIIA до IIIB стадии по ARCO — в 5 тазобедренных суставах (4 пациента). Размер некротического очага между предоперационной оценкой и через 12 месяцев после операции во всех тазобедренных суставах не изменился (рис. 10).

 

Рис. 10. Рентгенологическое прогрессирование стадии асептического некроза головки бедренной кости по классификации ARCO после проведённого лечения.

Fig. 10. Radiographic progression of avascular necrosis of the femoral head according to the ARCO classification after treatment.

 

Эндопротезирование тазобедренного сустава как исход лечения асептического некроза головки бедренной кости

Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава потребовалось 4 пациентам (5 тазобедренных суставов, что составляет 7,7% от общего числа тазобедренных суставов у наблюдаемых пациентов). Показаниями к данному хирургическому вмешательству были коллапс суставной поверхности и продолжающаяся боль (более 6 баллов по ВАШ).

У данных пациентов на момент туннелизации с введением концентрата аспирата костного мозга во всех случаях по результатам МРТ и КТ отмечалась IIIA (предколлапсная) стадия по ARCO. Среднее время до прогрессирования заболевания до IIIB стадии по ARCO и перехода на тотальное эндопротезирование составило 10,8 месяца (от 8 до 12 месяцев) (рис. 11).

 

Рис. 11. Эндопротезирование тазобедренного сустава как исход лечения асептического некроза головки бедренной кости в течение 12 месяцев после туннелизации с введением концентрата аспирата костного мозга.

Fig. 11. Total hip arthroplasty as a treatment outcome for avascular necrosis of the femoral head within 12 months after core decompression with bone marrow aspirate concentrate.

 

ОБСУЖДЕНИЕ

На фоне значительного улучшения функциональных результатов у пациентов по шкалам HHS и WOMAC, уменьшения болевого синдрома по ВАШ и улучшения качества жизни в 5 случаях из 64 тазобедренных суставов потребовалось выполнение тотального эндопротезирования. Необходимость эндопротезирования была обусловлена прогрессированием заболевания до IIIB–IV стадии по ARCO и сохранением у пациентов постоянного болевого синдрома (более 6 баллов по ВАШ) в течение 12-месячного периода наблюдения. Возможность такого исхода определялась тем, что туннелизация с введением концентрата аспирата костного мозга проводилась при IIIА стадии по ARCO.

Эти результаты согласуются с данными других исследований, показывающих низкую эффективность и высокую вероятность прогрессирования заболевания на данной стадии [12].

В настоящем исследовании представлены результаты простой, быстрой и недорогой в исполнении техники приготовления аутологичного концентрата аспирата костного мозга и данные об эффективности его применения при туннелизации головки и шейки бедренной кости в комбинированном лечении пациентов с ранними стадиями АНГБК.

Важным параметром для получения оптимальных результатов при использовании концентрата аспирата костного мозга считается его качественный и количественный состав, который зависит как от биологических характеристик каждого отдельного пациента, так и от места и техники забора и метода его приготовления [13].

Что касается места забора костного мозга, мы ориентировались на данные литературы. Ранее C.F. Hyer и соавт., сравнивая концентрацию клеток, полученных из аспирата костного мозга переднего гребня подвздошной кости, с аспиратами из дистального метафиза большеберцовой кости и тела пяточной кости, выявили, что клеточный состав является наибольшим в гребне подвздошной кости [14].

В последующем преимущество гребня подвздошной кости по количеству выделенных клеток в сравнении с бедренной и большеберцовой костью было подтверждено другими авторами [15, 16]. М. Pierini и соавт. при сравнении количества клеток, полученных из переднего и заднего гребня подвздошной кости, отметили их большее количество при получении аспирата из задней верхней ости подвздошной кости [17].

Следующим важным условием качества концентрата является способ его приготовления из полученного нативного костного мозга. В настоящее время применяются различные устройства и системы для сбора и обработки аспирата костного мозга: ручные, полуавтоматические и автоматические методики центрифугирования (обычные центрифуги, полиэфирные гели, раствор Ficoll, система ВМАС Arthrex Angel, система афереза Spectra Optia и другие). Качество и количество полученного концентрата аспирата костного мозга при использовании данных систем отличаются друг от друга. Попытки сравнить между собой различные системы сбора и приготовления концентрата костного мозга не выявили научно обоснованного превосходства какого-то одного устройства [18].

Предложенный нами способ позволяет получить пятикратный концентрат аспирата костного мозга с минимальными затратами времени (по сравнению с выделением на фиколле) и средств (по сравнению с коммерческими аналогами и системами выделения).

Общее количество ядерных клеток в нашем случае отражает показатель лейкоцитов, посчитанный на гематологическом анализаторе Sysmex XT-2000i (Япония). Возможность их использования для этих целей показана ранее: Sysmex XT-1800i — в исследовании R. Schäfer и соавт. [19] и ADVIA 120 — в исследовании V. Hegde и соавт. [10]. Выявленная нами разница в нативном костном мозге и концентрате по общему количеству клеток (лейкоциты) составляла 4,79, в то время как разница по количеству нейтрофилов и мононуклеарных клеток составила 5,99 и 5,78 соответственно. Причина таких различий, полагаем, в том, что гематологический анализатор считает общее и дифференцированное количество клеток разными способами: подсчёт общего количества клеток проводится апертурно-импедансным методом, а дифференцированный подсчёт — методом проточной цитометрии. Мы ориентировались на общее количество ядерных клеток, так как на этот показатель ссылаются большинство исследователей [19, 20], а показатели количества нейтрофилов и мононуклеарных клеток использовали как дополнительные ориентиры. Тем не менее мы не исключаем, что проблема валидации результатов исследования аспирата костного мозга на гематологических анализаторах может стать предметом отдельных исследований. Медиана общего количества ядерных клеток (лейкоцитов) до центрифугирования была равна 18,93×10⁹/л, её значение оказалось сопоставимо с данными других исследований [19, 20]. Некоторое снижение показателя относительно данных, представленных рядом авторов [13, 19], мы связываем с более старшим возрастом пациентов в наблюдаемой нами группе. Связь возраста и концентрации клеток отмечена в исследовании [21], авторы которого отметили, что у пациентов до 30 лет концентрат содержит в три раза большее количество ядросодержащих клеток, чем у пациентов старше 60 лет, при этом пол, раса, индекс массы тела и наличие остеопороза не влияли на концентрацию. Также не исключаем связь более низкой концентрации клеток, оцениваемых в нашем исследовании, с перенесённой большинством пациентов тяжёлой коронавирусной инфекцией и кортикостероидной терапией.

Для ориентировочного расчёта концентрации мультипотентных стромальных клеток в концентрате аспирата мы использовали данные, ранее полученные другими исследователями: мультипотентные стромальные клетки в нативном костном мозге составляют 0,01–0,02% от всех ядерных клеток [13, 20, 22]. Эти данные получены путём подсчёта КОЕ-Ф в культуре клеток.

Исходя из того, что медиана количества лейкоцитов концентрата аспирата костного мозга составляла 90,61×10⁹/л, предполагаемое количество мультипотентных стромальных клеток в 1 мл концентрата составило 9,06–18,12×10³/мл (0,01–0,02%), то есть 9060–18 120 клеток в 1 мл. В нашем случае объём пятикратного концентрата, полученного из 100 мл аспирата костного мозга, составлял 10 мл, что обеспечивало достаточный объём для введения при двустороннем процессе в обе головки бедренной кости по 5 мл концентрата аспирата.

Поскольку на 1 мл полученного нами концентрата приходилось 9060–18 120 клеток, в каждый очаг остеонекроза (головку бедренной кости) вводилось по 45 300–90 600 клеток, содержащихся в 5 мл концентрата.

Ранее отмечалась связь большого количества введённых клеток с хорошим исходом лечения асептического некроза [23]. Однако достаточная эффективная доза мультипотентных стромальных клеток костного мозга на данный момент не определена и остаётся предметом дискуссии [24].

Мы можем только предполагать пороговое значение дозы клеток в концентрате аспирата в зависимости от скорости ремоделирования кости и количества мезенхимальных клеток, присутствующих в нормальной головке бедренной кости. Известно, что общее количество мезенхимальных клеток в 1 см³ головки бедренной кости составляет в среднем 700±264 на см³, поскольку головка бедренной кости имеет средний объём 50 см³, то всего присутствует 35 000 клеток. Это число можно рассматривать как целевое количество клеток, которое необходимо ввести в головку бедренной кости, чтобы восстановить то же количество клеток, что и в нормальной головке бедренной кости [25]. В недавнем крупном исследовании Р. Hernigou и соавт. выявлена значимая корреляция между количеством клеток и исходом лечения остеонекроза. При этом дозы клеток, введённых в очаг остеонекроза, составляли 117,000±42,000 (от 45,000 до 301,000) при остеонекрозе первой степени (190 пациентов) и 127,000±39,000 (от 48,000 до 310,000) при остеонекрозе второй степени (216 пациентов) [26]. Такое количество клеток сопоставимо с результатами при использовании нашей методики получения концентрата аспирата костного мозга. Однако важно отметить, что эффективность концентрата аспирата костного мозга, по-видимому, зависит не только от наличия и концентрации мультипотентных стромальных клеток [27].

Эффективность концентрата аспирата костного мозга также связывают с высокой концентрацией тромбоцитов, биоактивных молекул, факторов роста, цитокинов и хемокинов, которые, как сообщается, обладают анаболическим и противовоспалительным действием [28, 29]. Как показал анализ исходов, использование концентрата аспирата костного мозга при АНГБК зависит от стадии заболевания. Эндопротезирование 5 из 64 суставов через 12 месяцев после туннелизации с введением концентрата аспирата костного мозга выполнено пациентам, лечение которых начиналось при IIIА стадии по ARCO. Возможность неблагоприятного исхода при выполнении туннелизации при IIIА и IIIВ стадиях по ARCO отмечалась и другими исследователями [12].

Оригинальность исследования и возможность применения концентрата аспирата костного мозга в клинической практике на ранних стадиях АНГБК подтверждены патентами [11, 30].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, представленная простая, быстрая и недорогая в исполнении техника забора костного мозга и приготовления аутологичного концентрата аспирата костного мозга позволяет получить целевое количество клеток, которое необходимо ввести в головку бедренной кости, чтобы восстановить то же количество клеток, что и в нормальной головке бедренной кости. Эффективность использования концентрата аспирата костного мозга доказана при ранней стадии АНГБК (стадия II по ARCO), которую имели большинство наблюдаемых нами пациентов. При АНГБК IIIА стадии по ARCO туннелизация с введением концентрата аспирата костного мозга может быть неэффективна и уже в течение первого года завершается эндопротезированием тазобедренного сустава.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. А.Р. Байкова — сбор и анализ материала, написание статьи; А.Н. Торгашин — выполнение клинического этапа исследования, сбор и анализ материала, редакция статьи; С.А. Родионов — выполнение лабораторного этапа исследования, анализ материала, написание статьи; С.С. Родионова — анализ полученного материала, редакция текста статьи. Все авторы одобрили финальную версию перед публикацией, а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Источники финансирования. Отсутствуют.

Раскрытие интересов. В статье представлены результаты применения запатентованной технологии: https://patents.google.com/patent/RU2827075C1/ru, https://patents.google.com/patent/RU2816790C1/ru. Авторы заявляют об отсутствии других отношений, деятельности и интересов (личных, профессиональных или финансовых), связанных с третьими лицами (коммерческими, некоммерческими, частными), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи, а также иных отношений, деятельности и интересов за последние три года, о которых необходимо сообщить.

Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, данные).

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента, член редакционной коллегии и научный редактор издания.

Информированное согласие на публикацию. Авторы получили письменное согласие пациентов на публикацию их медицинских данных и фотографий.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contributions: A.R. Baikova: data curation, formal analysis, writing—original draft; A.N. Torgashin: investigation, data curation, writing—review & editing; S.A. Rodionov: investigation, formal analysis, writing—original draft; S.S. Rodionova: formal analysis, writing—review & editing. All the authors approved the final version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Funding sources: No funding.

Disclosure of interests: The article presents the results of applying a patented technology: https://patents.google.com/patent/RU2827075C1/ru, https://patents.google.com/patent/RU2816790C1/ru. The authors have no relationships, activities, or interests (personal, professional, or financial) related to for-profit, not-for-profit, or private third parties whose interests may be affected by the content of the article, as well as no other relationships, activities, or interests in the past three years to disclose.

Statement of originality: No previously published material (text, or data) was used in this article.

Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.

Provenance and peer-review: This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer review process involved two external reviewers, a member of the editorial board, and the in-house scientific editor.

Consent for publication: Written informed consent was obtained from all patients for the publication of their medical data and images.

About the authors

Alina R. Baikova

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: alinazakirova30@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-8986-7272
SPIN-code: 3382-2346

MD

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Alexander N. Torgashin

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: alexander.torgashin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2789-6172
SPIN-code: 8749-3890

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Sergey A. Rodionov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: rodionov_085@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4785-2940
SPIN-code: 6861-3133

MD

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Svetlana S. Rodionova

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: rod06@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-2726-8758
SPIN-code: 3529-8052

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

References

Supplementary files