RU2763250C1

RU2763250C1 - Method for obtaining an autologous concentrate of bone marrow cells for the treatment of inflammatory and degenerative diseases in traumatology and orthopedics

Info

Publication number: RU2763250C1
Application number: RU2021102870A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Кондрашенко; Дмитрий Александрович Маланин; Максим Васильевич Демещенко
Original assignee: Государственное бюджетное учреждение "Волгоградский медицинский научный центр ГБУ ВМНЦ
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2021-12-28

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to traumatology and orthopedics, and can be used to obtain an autologous concentrate of bone marrow cells for the treatment of osteoarthritis. Surgical access is performed 4-5 cm posteriorly from the medial border of the iliac crest. A trocar installed in the middle of the cortical area of the iliac crest is carried out through the access. Aspirate is taken and centrifuged, after which mesenchymal bone marrow cells are counted. In this case, the tip of the trocar is carried out through the cortical plate until it feels like a dip of 35-50 mm, bone marrow aspirate is taken in a volume of 50 ml, bone marrow aspirate is centrifuged at a speed of no more than 2400 rpm for at least 20 minutes. At the same time, the concentration of mesenchymal cells in the resulting autologous bone marrow concentrate is at least 0.01%.

EFFECT: method provides an increase in the effectiveness of the treatment of inflammatory and degenerative diseases by increasing the concentration of mesenchymal cells in the finished preparation.

1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к медицине, а, именно, к травматологии и ортопедии и может быть использовано для лечения деструктивно -дистрофических заболеваний.The invention relates to medicine, namely to traumatology and orthopedics, and can be used for the treatment of destructive-dystrophic diseases.

Для лечения деструктивно - дистрофических заболеваний в травматологии и ортопедии наиболее важными являются мезенхимальные клетки, которые также известны, как стромальные клетки костного мозга. Общеизвестный факт, что мезенхимальные клетки обладают паракринными свойствами. Поступая из вне и взаимодействуя с факторами роста (TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3, ВМР-2, ВМР-7), интерлейкинами и другими компонентами, они способствуют стимуляции хондрогенных механизмов в поврежденных участках хрящевой ткани сустава. Возможности мезенхимальных клеток, продуцирующие кость и хрящ, привели к их клиническому применению в ортопедии и травматологии для лечения опорно-двигательного аппарата.For the treatment of destructive - dystrophic diseases in traumatology and orthopedics, the most important are mesenchymal cells, which are also known as bone marrow stromal cells. It is a well-known fact that mesenchymal cells have paracrine properties. Coming from outside and interacting with growth factors (TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3, BMP-2, BMP-7), interleukins and other components, they contribute to the stimulation of chondrogenic mechanisms in damaged areas of the cartilage tissue of the joint. The ability of mesenchymal cells to produce bone and cartilage has led to their clinical use in orthopedics and traumatology for the treatment of the musculoskeletal system.

Известен способ получения аутологичного концентрата клеток костного мозга (https://www.zimmerbiomet.com/content/dam/zimmier-biomet/medical-professionals/000-surgical-techniques/biologics/bone-grafting-technique-for-thoracolumbar-pedicle-screw-rod-systems.pdf), включающий забор аспирата костного мозга путем выполнения операционного доступа в 4-5 см кзади от медиальной границы гребня подвздошной кости, через который производят перемещение вращательными движениями, установленного на середине кортикальной площадки гребня подвздошной кости, острия аспирационного троакара сквозь кортикальную пластинку до ощущения провала на 35-50 мм и, периодически вращая острие троакара вокруг своей оси и меняя его направление, производят забор аспирата костного мозга в объеме 50 мл, после чего осуществляют его центрифугирование, по завершению которого производят подсчет мезенхимальных клеток костного мозга. В этом известном способе центрифугирование аспирата костного мозга проводят при скорости 3200 об/мин, длительностью 15 мин. Благодаря различиям в плотности мезенхимальных клеток и других элементов костного мозга, происходит разделение последнего на слои.A known method for obtaining an autologous concentrate of bone marrow cells -screw-rod-systems.pdf), which includes the sampling of bone marrow aspirate by performing an operational access 4-5 cm posterior to the medial border of the iliac crest, through which movement is performed with rotational movements, installed in the middle of the cortical area of the iliac crest, the tip of the aspiration trocar through the cortical plate until a 35-50 mm dip is felt and, periodically rotating the tip of the trocar around its axis and changing its direction, a bone marrow aspirate is taken in a volume of 50 ml, after which it is centrifuged, after which the mesenchymal cells of the bone are counted brain. In this known method, bone marrow aspirate centrifugation is carried out at a speed of 3200 rpm for 15 minutes. Due to differences in the density of mesenchymal cells and other elements of the bone marrow, the latter is divided into layers.

Необходимо иметь в виду, что в аутологичном аспирате костного мозга содержится около 0,001% мезенхимальных клеток, а для получения терапевтического эффекта нужно увеличить их концентрацию при помощи центрифугирования, так как чем больше количество мезенхимальных клеток в получаемом концентрате аспирата костного мозга, тем более выраженные хондро и остеогенные свойства препарата. Однако, при данном известном способе качество полученной фракции с содержанием мезенхимальных клеток существенно снижается. Причиной этому служит чрезмерно высокая скорость центрифугирования, в результате чего происходит механическое повреждение мезенхимальных клеток и их агрегация с другими компонентами костного мозга. В конечном итоге средняя концентрация мезенхимальных клеток в полученном концентрате аспирата костного мозга данным методом ниже, что определяет и более низкую способность хондро и остеогенных свойств.It must be borne in mind that autologous bone marrow aspirate contains about 0.001% of mesenchymal cells, and in order to obtain a therapeutic effect, their concentration must be increased by centrifugation, since the greater the number of mesenchymal cells in the resulting bone marrow aspirate concentrate, the more pronounced chondro and osteogenic properties of the drug. However, with this known method, the quality of the obtained fraction with the content of mesenchymal cells is significantly reduced. The reason for this is the excessively high speed of centrifugation, resulting in mechanical damage to mesenchymal cells and their aggregation with other components of the bone marrow. Ultimately, the average concentration of mesenchymal cells in the obtained concentrate of bone marrow aspirate by this method is lower, which determines the lower ability of chondro and osteogenic properties.

Предлагаемое изобретение решает задачу разработки нового способа получения аутологичного концентрата клеток костного мозга, который может быть использован для лечения воспалительно-дегенеративных заболеваний в травматологии и ортопедии. Получаемый при использовании заявляемого способа технический результат состоит в повышении эффективности лечения воспалительно-дегенеративных заболеваний за счет увеличения концентрации мезенхимальных клеток в готовом препарате. Это стало возможным за счет снижения скорости центрифугирования до 2400 об/мин и увеличения времени до 20 мин, что позволило более "мягко" отделить фракцию с мезенхимальными клетками.The present invention solves the problem of developing a new method for obtaining an autologous concentrate of bone marrow cells, which can be used to treat inflammatory and degenerative diseases in traumatology and orthopedics. The technical result obtained by using the proposed method consists in increasing the effectiveness of the treatment of inflammatory and degenerative diseases by increasing the concentration of mesenchymal cells in the finished product. This became possible by lowering the centrifugation speed to 2400 rpm and increasing the time to 20 min, which made it possible to “softer” separate the fraction with mesenchymal cells.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения аутологичного концентрата клеток костного мозга для лечения воспалительно-дегенеративных заболеваний в травматологии и ортопедии, включающем забор аспирата костного мозга путем выполнения операционного доступа в 4-5 см кзади от медиальной границы гребня подвздошной кости, через который производят перемещение вращательными движениями, установленного на середине кортикальной площадки гребня подвздошной кости, острия аспирационного троакара сквозь кортикальную пластинку до ощущения провала на 35-50 мм и, периодически вращая острие троакара вокруг своей оси и меняя его направление, производят забор аспирата костного мозга в объеме 50 мл, после чего осуществляют его центрифугирование, по завершению которого производят подсчет мезенхимальных клеток костного мозга, центрифугирование аспирата костного мозга осуществляют при скорости не более 2400 об/мин в течение не менее 20 мин и при получении при подсчете концентрации мезенхимальных клеток не менее 0,01% используют полученный концентрат клеток костного мозга для лечения воспалительно-дегенеративных заболеваний.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for obtaining an autologous concentrate of bone marrow cells for the treatment of inflammatory and degenerative diseases in traumatology and orthopedics, including the sampling of bone marrow aspirate by performing an operational access 4-5 cm posterior to the medial border of the iliac crest, through which move with rotational movements, installed in the middle of the cortical area of the iliac crest, the tip of the aspiration trocar through the cortical plate until a sensation of a dip of 35-50 mm and, periodically rotating the tip of the trocar around its axis and changing its direction, a bone marrow aspirate is taken in a volume of 50 ml, after which it is centrifuged, upon completion of which the mesenchymal cells of the bone marrow are counted, the bone marrow aspirate is centrifuged at a speed of not more than 2400 rpm for at least 20 minutes and upon receipt, when calculating the concentration of m at least 0.01% of esenchymal cells use the obtained concentrate of bone marrow cells for the treatment of inflammatory and degenerative diseases.

Способ получения аутологичного концентрата клеток костного мозга для лечения воспалительно-дегенеративных заболеваний в травматологии и ортопедии осуществляют следующим образом.A method for obtaining an autologous concentrate of bone marrow cells for the treatment of inflammatory and degenerative diseases in traumatology and orthopedics is carried out as follows.

Сначала осуществляют забор аспирата костного мозга. Для этого, при соблюдении мер асептики и антисептики, в положении пациента лежа на боку, с использованием 2% раствора лидокаина, проводят местную анестезию кожи и подлежащих мягких тканей до контакта иглы с поверхностью кости. Узким лезвием выполняют операционный доступ 2 мм в 4-5 см кзади от медиальной границы гребня подвздошной кости. Острие аспирационного троакара (16G) помещают на середину кортикальной площадки гребня подвздошной кости. Надавливая на рукоятку троакара, через операционный доступ производят перемещение вращательными движениями, установленного на середине кортикальной площадки гребня подвздошной кости, острия аспирационного троакара сквозь кортикальную пластинку до ощущения провала на 35-50 мм. После чего, периодически вращая острие троакара вокруг своей оси и меняя его направление, при помощи шприца 50 мл, производят забор аспирата костного мозга в объеме 50 мл, затем осуществляют его центрифугирование. Центрифугирование аспирата костного мозга осуществляют при скорости не более 2400 об/мин в течение не менее 20 мин. По завершению центрифугирования производят подсчет мезенхимальных клеток костного мозга и при получении при подсчете концентрации мезенхимальных клеток не менее 0,01% используют полученный концентрат клеток костного мозга для лечения воспалительно-дегенеративных заболеваний.First, a bone marrow aspirate is taken. To do this, subject to aseptic and antiseptic measures, with the patient lying on his side, using a 2% solution of lidocaine, local anesthesia of the skin and underlying soft tissues is performed until the needle contacts the bone surface. A narrow blade is used to make an operative approach 2 mm 4-5 cm posterior to the medial border of the iliac crest. The tip of the suction trocar (16G) is placed in the middle of the cortical area of the iliac crest. By pressing on the handle of the trocar, through the surgical access, the tip of the aspiration trocar, installed in the middle of the cortical area of the iliac crest, is moved by rotational movements through the cortical plate until a 35-50 mm dip is felt. After that, periodically rotating the tip of the trocar around its axis and changing its direction, using a 50 ml syringe, a bone marrow aspirate is taken in a volume of 50 ml, then it is centrifuged. Centrifugation of bone marrow aspirate is carried out at a speed of not more than 2400 rpm for at least 20 minutes. Upon completion of centrifugation, the mesenchymal cells of the bone marrow are counted, and when the concentration of mesenchymal cells is not less than 0.01%, the resulting concentrate of bone marrow cells is used for the treatment of inflammatory-degenerative diseases.

Клинический пример.Clinical example.

Пациентка М. 54 лет, жительница г. Волгограда обратилась за помощью в травматолого-ортопедическое отделение ГУЗ №12 в плановом порядке для консультации по поводу выраженных болей и нарушения функции правого коленного сустава.Patient M., 54 years old, a resident of the city of Volgograd, sought help from the traumatology and orthopedic department of the State Health Institution No. 12 in a planned manner for a consultation about severe pain and impaired function of the right knee joint.

Из анамнеза заболевания известно, что пациентка М. отмечала данные жалобы в течение последних 5 лет. Пациентке амбулаторно, в поликлинике по месту жительства, была выполнена рентгенография правого коленного сустава в 2-х проекциях и был поставлен диагноз: остеоартрит правого коленного сустава 3 стадии. Пациентка получала лечение в поликлинике по месту жительства, включающее лечебную физкультуру, физиотерапию, ношение ортезов, ограничивающих движения в коленном суставе, длительный прием препаратов НПВС, хондропротекторов, внутрисуставные инъекции гормональных препаратов. Данные виды терапий приносили пациентке лишь незначительное и кратковременно облегчение, чего было недостаточно для удовлетворительного качества жизни в трудоспособном возрасте. Болевой синдром по шкале ВАШ составлял 8 баллов. Пациентка была вынуждена использовать трость для разгрузки правой нижней конечности. В связи с тем, что вышеуказанные методы лечения не улучшили качество жизни пациентки, ее направили в Федеральный центр для проведения операции тотального эндопротезирования правого коленного сустава. После выполнения стандартного обследования перед оперативным лечением, пациентка поехала в другой город для проведения оперативного лечения. По прибытию в Федеральный центр, при дообследовании был произведен расчет индекса массы тела (рост 162 см., вес 114 кг, ИМТ = 43,4). В связи с высоким риском осложнений в оперативном лечении пациентке было отказано и рекомендована консервативная терапия по месту жительства. Спустя некоторое время пациентка М. обратилась в КБ №12 г. Волгограда за медицинской помощью.From the anamnesis of the disease, it is known that patient M. noted these complaints over the past 5 years. The patient on an outpatient basis, in the clinic at the place of residence, was performed x-ray of the right knee joint in 2 projections and was diagnosed with osteoarthritis of the right knee joint stage 3. The patient received treatment at a polyclinic at the place of residence, including exercise therapy, physiotherapy, wearing orthoses that restrict movement in the knee joint, long-term use of NSAIDs, chondroprotectors, intra-articular injections of hormonal drugs. These types of therapies brought only minor and short-term relief to the patient, which was not enough for a satisfactory quality of life at working age. The pain syndrome on the VAS scale was 8 points. The patient was forced to use a cane to unload the right lower limb. Due to the fact that the above methods of treatment did not improve the quality of life of the patient, she was referred to the Federal Center for total arthroplasty of the right knee joint. After performing a standard examination before surgical treatment, the patient went to another city for surgical treatment. Upon arrival at the Federal Center, during the additional examination, the body mass index was calculated (height 162 cm, weight 114 kg, BMI = 43.4). Due to the high risk of complications in surgical treatment, the patient was refused and conservative therapy was recommended at the place of residence. Some time later, patient M. turned to the hospital No. 12 in Volgograd for medical help.

На основании жалоб пациентки, анамнеза, клинической картины, данных рентгенографии, был выставлен диагноз: остеоартрит правого коленного сустава 3 стадии. Комбинированная контрактура правого коленного сустава. Болевой синдром. Нарушение функции ходьбы и опоры. Ожирение 3 степени. При осмотре определялась периартикулярная отечность мягких тканей коленного сустава, выраженная болезненность при движениях и пальпации коленного сустава, ограничение амплитуды движений (разгибание 170°, сгибание 105°), во время ходьбы пациентка была вынуждена использовать трость.Based on the patient's complaints, anamnesis, clinical picture, X-ray data, the diagnosis was made: stage 3 osteoarthritis of the right knee joint. Combined contracture of the right knee joint. Pain syndrome. Violation of the function of walking and support. Obesity 3 degrees. During the examination, periarticular swelling of the soft tissues of the knee joint was determined, severe pain during movements and palpation of the knee joint, limitation of the range of motion (extension 170°, flexion 105°), while walking the patient was forced to use a cane.

После проведения консультации и обследования было предложено лечение методом введения аутологичного концентрата клеток костного мозга в полость правого коленного сустава. При получении информированного согласия, пациентка была госпитализирована в травматолого - ортопедическое отделение.After a consultation and examination, treatment was proposed by introducing an autologous concentrate of bone marrow cells into the cavity of the right knee joint. Upon receipt of informed consent, the patient was hospitalized in the trauma - orthopedic department.

Для подготовки вышеуказанного препарата сначала произвели забор аспирата костного мозга для последующего его центрифугирования.To prepare the above preparation, a bone marrow aspirate was first taken for its subsequent centrifugation.

Для этого, в условиях операционной при соблюдении мер асептики и антисептики, в положении пациентки лежа на боку, с использованием 2% раствора лидокаина, провели местную анестезию кожи и подлежащих мягких тканей до контакта иглы с поверхностью кости.To do this, under operating conditions, subject to aseptic and antiseptic measures, with the patient lying on her side, using a 2% solution of lidocaine, local anesthesia of the skin and underlying soft tissues was performed until the needle contacted the bone surface.

Узким лезвием выполнили операционный доступ 2 мм в 4-5 см кзади от медиальной границы гребня подвздошной кости. Затем, через выполненный разрез острие аспирационного троакара (16G) поместили на середину кортикальной площадки гребня подвздошной кости. Надавливая на рукоятку троакара, через операционный доступ произвели перемещение вращательными движениями, установленного на середине кортикальной площадки гребня подвздошной кости острия аспирационного троакара сквозь кортикальную пластинку до ощущения провала на 35-50 мм. После чего, периодически вращая острие троакара вокруг своей оси и меняя его направление, при помощи шприца 50 мл, произвели забор аспирата костного мозга в объеме 50 мл. Полученный аспират костного мозга с добавлением гепарина был помещен в стерильный специализированный контейнер. Затем осуществили центрифугирование контейнера с аспиратом костного мозга при скорости 2400 об/мин. в течение 20 мин. для отделения фракции с высоким содержанием мезенхимальных клеток от других составляющих элементов костного мозга. По завершению центрифугирования произвели подсчет мезенхимальных клеток костного мозга и при получении при подсчете концентрации мезенхимальных клеток не менее 0,01% использовали полученный концентрат клеток костного мозга для лечения воспалительно - дегенеративных заболеваний. Для этого после извлечения контейнера из центрифуги необходимый слой - был собран в шприц стерильной иглой. Подготовленный полученный концентрат был введен в полость правого коленного сустава из передне-наружного доступа. Наложена асептическая повязка. На 8-е сутки после проведенного лечения был отмечен регресс клинических проявлений остеоартрита. Пациентка отмечала выраженное снижение болевого синдрома по шкале ВАШ до 3 баллов, а также отсутствие необходимости в средствах дополнительной опоры при ходьбе. При наблюдении пациентки через 3, 6 месяцев состояние стабильное, признаков обострения остеоартрита не наблюдалось.A narrow blade was used to make an operative approach 2 mm 4-5 cm posterior to the medial border of the iliac crest. Then, through the incision made, the tip of the aspiration trocar (16G) was placed in the middle of the cortical area of the iliac crest. By pressing on the handle of the trocar, through the surgical access, the aspiration trocar tip, installed in the middle of the cortical platform of the iliac crest, was moved through the cortical plate until a dip of 35-50 mm was felt. After that, periodically rotating the tip of the trocar around its axis and changing its direction, using a 50 ml syringe, a bone marrow aspirate was taken in a volume of 50 ml. The obtained bone marrow aspirate with the addition of heparin was placed in a sterile specialized container. Then the container with the bone marrow aspirate was centrifuged at a speed of 2400 rpm. within 20 min. to separate the fraction with a high content of mesenchymal cells from other constituent elements of the bone marrow. Upon completion of centrifugation, the mesenchymal cells of the bone marrow were counted, and when the concentration of mesenchymal cells was not less than 0.01%, the resulting concentrate of bone marrow cells was used for the treatment of inflammatory and degenerative diseases. To do this, after removing the container from the centrifuge, the necessary layer was collected into a syringe with a sterile needle. The prepared concentrate was introduced into the cavity of the right knee joint from the anterior external access. An aseptic bandage was applied. On the 8th day after the treatment, regression of the clinical manifestations of osteoarthritis was noted. The patient noted a pronounced decrease in pain on the VAS scale to 3 points, as well as the absence of the need for additional support when walking. When observing the patient after 3, 6 months, the condition was stable, no signs of exacerbation of osteoarthritis were observed.

Claims

A method for obtaining an autologous concentrate of bone marrow cells for the treatment of osteoarthritis, which includes taking a bone marrow aspirate from the iliac crest, performing a surgical approach 4-5 cm posteriorly from the medial border of the iliac crest, passing through the access a trocar installed in the middle of the cortical area of the iliac crest , aspirate sampling and its centrifugation, upon completion of which the mesenchymal cells of the bone marrow are counted, characterized in that the tip of the trocar is passed through the cortical plate until a dip of 35-50 mm is felt, the bone marrow aspirate is taken in a volume of 50 ml, centrifugation of the bone marrow aspirate carried out at a speed of not more than 2400 rpm for at least 20 minutes, while the concentration of mesenchymal cells in the obtained autologous bone marrow concentrate is not less than 0.01%.