L’osteomielite è un processo infiammatorio suppurativo del midollo osseo, al quale partecipano attivamente anche l’endostio e il periostio, mentre le trabecole e i sistemi osteonici ne sono interessati in modo passivo con fenomeni di necrosi e di osteolisi.

TESSUTO OSSEO NORMALETESSUTO OSSEO NORMALE RESISTENTE ALLARESISTENTE ALLA

COLONIZZAZIONE BATTERICACOLONIZZAZIONE BATTERICA

INFEZIONEINFEZIONE

INOCULIINOCULICOSPICUICOSPICUI

TRAUMITRAUMI

CORPICORPIESTRANEIESTRANEI

COMPROMISSIONECOMPROMISSIONEDEL CIRCOLODEL CIRCOLO

TESSUTITESSUTIDEVITALIZZATIDEVITALIZZATI

Classificazione delle Osteomieliti

• Durata : acuta/cronica• Patogenesi : ematogena/trauma/chirurgica

da focolaio contiguo• Sede• Estensione• Paziente : neonato/bambino/

adulto immunocompromesso

Waldvogel

• Ematogena• Secondaria a focolaio contiguo di infezione

con insufficienza vascolare

senza insufficienza vascolare

• Acuta: stato suppurativo con edema,congestione vasale e trombosi dei piccoli vasi;la vascolarizzazione è compromessa se vengono interessati i tessuti molli vicini; se l’apporto ematico midollare e periostale sono ridotti si formano vaste zone di tessuto morto o sequestrato

• Cronica : nido di tessuto osseo necrotico o tessuto cicatriziale circondati da tessuto molle ischemico

OSTEOMIELITE ACUTA : la sola ematogena con sintomatologia che non dura da più di 10 giorni

CI ERNYCI ERNY--MADERMADER

VARIANTI ANATOMICHEVARIANTI ANATOMICHE

Stadio 1Stadio 1Osteomielite MIDOLLAREOsteomielite MIDOLLARE

(= fase precoce di osteomielite (= fase precoce di osteomielite ematogenaematogena))

CI ERNYCI ERNY--MADERMADER

VARIANTI ANATOMICHEVARIANTI ANATOMICHE

Stadio 2Stadio 2Osteomielite SUPERFICIALEOsteomielite SUPERFICIALE

(= infezione per contiguità)(= infezione per contiguità)

CI ERNYCI ERNY--MADERMADER

VARIANTI ANATOMICHEVARIANTI ANATOMICHE

Stadio 3Stadio 3Osteomielite LOCALIZZATAOsteomielite LOCALIZZATA

(= sequestro asportabile senza instabilità)(= sequestro asportabile senza instabilità)

CI ERNYCI ERNY--MADERMADER

VARIANTI ANATOMICHEVARIANTI ANATOMICHE

Stadio 4Stadio 4Osteomielite DIFFUSAOsteomielite DIFFUSA

(= richiede resezione (= richiede resezione segmentariasegmentaria))

OSTEOMIELITE: PATOGENESI (WALDVOGEL)

• EMATOGENA

• DA INOCULAZIONE

DIRETTA

• CONTIGUITA’

TRAUMI

INTERVENTI CHIRURGICI

OSTEOMIELITE OSTEOMIELITE NONNON EMATOGENA EMATOGENA

• INOCULAZIONE DIRETTAINOCULAZIONE DIRETTA

• CONTIGUITÀCONTIGUITÀ

• TRAUMITRAUMI• INTERVENTI CHIRURGICIINTERVENTI CHIRURGICI

• INSUFF. VASC. PERIFERICA INSUFF. VASC. PERIFERICA (diabete, arteriopatie)(diabete, arteriopatie)

OSTEOMIELITE OSTEOMIELITE NONNON EMATOGENA EMATOGENA

FRATTURE ESPOSTEFRATTURE ESPOSTE

• incidenza in aumentoincidenza in aumento• esordio clinico subacuto esordio clinico subacuto terapia terapia• manifestazioni scheletriche ritardatemanifestazioni scheletriche ritardate• eziologia variabileeziologia variabile

Staph. aureusStaph. aureus predominante ma predominante ma spesso spesso flora batterica mistaflora batterica mista

Gram neg.Gram neg.Stafilococchi coag. neg.Stafilococchi coag. neg.EnterococchiEnterococchi AnaerobiAnaerobi

OSTEOMIELITE OSTEOMIELITE NONNON EMATOGENA EMATOGENA

FRATTURE ESPOSTEFRATTURE ESPOSTE

• virulenza dei microrganismivirulenza dei microrganismi• danno dei tessuti molli perischeletricidanno dei tessuti molli perischeletrici• compromissione del circolocompromissione del circolo• stabilità del focolaio di fratturastabilità del focolaio di frattura• stato immunitario del pazientestato immunitario del paziente• corpi estranei (mezzi di osteosintesi)corpi estranei (mezzi di osteosintesi)

Estensione e gravità dell’infezione Estensione e gravità dell’infezione dipendente da diversi fattori :dipendente da diversi fattori :

OSTEOMIELITE OSTEOMIELITE NONNON EMATOGENA EMATOGENA

INFEZIONI PER CONTIGUITÀINFEZIONI PER CONTIGUITÀ

• età > 50 annietà > 50 anni• diabete (microangipatia + neuropatia + diabete (microangipatia + neuropatia +

alterazioni immunitarie), aterosclerosialterazioni immunitarie), aterosclerosi• ossa del piede (“piede diabetico”)ossa del piede (“piede diabetico”)• segni e sintomi locali (ulcere croniche, segni e sintomi locali (ulcere croniche,

cellulite)cellulite)

Infezioni POLIMICROBICHE

OSTEOMIELITEOSTEOMIELITE

•ACUTAACUTA(osteomielite ematogena acuta, ?)(osteomielite ematogena acuta, ?)

QUADRI ANATOMO-CLINICIQUADRI ANATOMO-CLINICI

•CRONICACRONICA

persistenza di segni clinici e/o radiografici di persistenza di segni clinici e/o radiografici di infezione per più di 6 settimane infezione per più di 6 settimane

evidenza radiografica di distruzione ossea, con evidenza radiografica di distruzione ossea, con formazione di sequestri o sclerosiformazione di sequestri o sclerosi

persistenza o recidiva di infezione dopo un ciclo persistenza o recidiva di infezione dopo un ciclo appropriato di antibioticoterapiaappropriato di antibioticoterapia

infezione associata alla presenza di un corpo infezione associata alla presenza di un corpo estraneoestraneo

infezione associata ad insufficienza circolatoriainfezione associata ad insufficienza circolatoriainfezione sostenuta da microrganismi in grado di infezione sostenuta da microrganismi in grado di

causare un processo morboso cronico in modo causare un processo morboso cronico in modo caratteristico (es. caratteristico (es. Mycobacterium tuberculosisMycobacterium tuberculosis))

OSTEOMIELITE CRONICAOSTEOMIELITE CRONICA

Osteomielite cronica delle ossa lunghe

• Scarsi sintomi sistemici• Dolore persistente• Fistole secernenti

OSTEOMIELITE EMATOGENAOSTEOMIELITE EMATOGENA

• condizioni circolatorie predisponenticondizioni circolatorie predisponenti• distribuzione bifasica per etàdistribuzione bifasica per età

< 20 anni< 20 anni• traumi (?)traumi (?)

• ossa lungheossa lunghe

• focolaio primario focolaio primario ignoto nel 70% ignoto nel 70% dei casidei casi

> 50 anni> 50 anni• cateteri a cateteri a

permanenzapermanenza

• vertebrevertebre

OSTEOMIELITE EMATOGENA

• Focolaio primario spesso ignoto (rinofaringe?)

• Fascia di età più colpita: 2-5 anni

• Localizzazione elettiva arti inferiori (femore 27%; tibia 22%)

• Incidenza:

1:1000- 1: 20.000

• Spesso si ha una localizzazione vertebrale

• Focolai d’infezione: UTI, cute tessuti molli, RTI, accessi venosi ecc…

• Localizzazioni lombare 45%, toracica 35%, cervicale 20%.

85% in età pediatrica 15% nell’adulto

Sede dell’osteomielite

acuta in 657 bambini con

localizzazione scheletrica singola

(Modificata da Gutierrez, 1997)

OSTEOMIELITE EMATOGENAOSTEOMIELITE EMATOGENA

EZIOLOGIAEZIOLOGIA

Staph. aureusStaph. aureus Agente eziologico più comuneAgente eziologico più comunein tutte le età (>90% dei casiin tutte le età (>90% dei casiin bambini sopra i 5 anni)in bambini sopra i 5 anni)

Strept. Strept. gr. Bgr. BEnterobacteriaceaeEnterobacteriaceaeCandida Candida spp.*spp.*

H. influenzaeH. influenzae

Neonati (*CVC)Neonati (*CVC)

Bambini < 2-3 anniBambini < 2-3 anni

OSTEOMIELITE EMATOGENAOSTEOMIELITE EMATOGENA

EZIOLOGIAEZIOLOGIA

Gram neg.Gram neg.E. coliE. coli

Klebsiella Klebsiella spp.spp.Salmonella Salmonella spp.spp.

Proteus Proteus spp.spp.etc.etc.

Incidenza crescente negli adultiIncidenza crescente negli adulti

PseudomonasPseudomonasaeruginosaaeruginosaCandida,Candida,

AspergillusAspergillus

Immunodepressi, Immunodepressi, CVC, CVC, tossicodipendentitossicodipendenti

Osteomielite acuta ematogena

• Sintomi e segni sono estremamente variabili nella loro intensità, così come nella modalità di insorgenza : si passa da forme paucisintomatiche a quadri gravi ad andamento setticemico, con inizio brusco ed improvviso

• Nella forma più tipica :

febbre

dolore localizzato

limitazione motoria

infiammazione locale

Caratteristiche cliniche dell’osteomielite ematogena acuta nel bambino

• Dolore 127 94%• Febbre 115 85%• Segni locali 93 69%• Irritabilità 16 12%• Iporessia 13 10%• Letargia 5 4%• Vomito 4 3%

Da Faden , mod

O. E.O. E.VERTEBRALEVERTEBRALE

• forma più comune in forma più comune in età adulta (anziani e età adulta (anziani e tossicodipendenti)tossicodipendenti)

• localizzazione localizzazione lombare e dorsalelombare e dorsale

• diagnosi spesso diagnosi spesso ritardataritardata

• TC, RMTC, RM

• biopsiabiopsia

Osteomielite vertebrale

• Il dolore è la presentazione tipica• La maggior parte dei pazienti presenta una

sintomatologia che varia da 2 settimane a 2 anni prima della diagnosi

• Complicanze neurologiche

Spondilodiscite C5-C6in paziente diabetico

nonostante l’importantelesione si è recato a fare la RM a piedi

Osteomielite tubercolare

• Nell’ambito dei casi di tubercolosi extrapolmonare l’interessamento osteoarticolare è in aumento

• La TBC osteoarticolare è più frequente nelle popolazioni immigrate

• La colonna vertebrale rappresenta il distretto maggiormente colpito (40-60%)

• Il quadro patologico comprende generalmente il coinvolgimento delle porzioni contigue di due vertebre adiacenti con compromissione del corrispondente disco. L’infezione tende a diffondere nei tessuti paraspinali (ascesso freddo)

Spondilite tubercolare

OSTEOMIELITE NON EMATOGENA

• Inoculazione diretta– Forme post-traumatiche; si tratta di fratture ossee

esposte. L’inoculazione di batteri avviene dall’esterno e varia in base al contesto ambientale in cui si è verificato l’incidente.

– Forme postchirurgiche• Riduzione a cielo aperto delle fratture• Craniotomie• Interventi ricostruttivi• Chirurgia discale• Sternotomie• Inserzioni protesiche

OSTEOMIELITE NON EMATOGENA

2) CONTIGUITA’

• Piede diabetico (in genere associata ad una insufficienza vascolare e neuropatia); spesso polimicrobica.

• Osteomielite del calcagno in età pediatrica (punture e/o traumi).

• Osteomielite originata da ferite da puntura.

• Osteomielite della mandibola nei soggetti sottoposti a terapia radiante della testa e del collo.

OSTEOMIELITE OSTEOMIELITE NONNON EMATOGENA EMATOGENA

INFEZIONI POST-CHIRURIGICHEINFEZIONI POST-CHIRURIGICHE

• complicanza in ortopedia, complicanza in ortopedia, cardiochirurgia e neurochirurgiacardiochirurgia e neurochirurgia

• rischio maggiore in caso di rischio maggiore in caso di impianto di materiali estraneiimpianto di materiali estranei

• importanza di misure di profilassi importanza di misure di profilassi generiche e specifichegeneriche e specificheStaph. aureus e stafilococchi coag.

neg.60-80% dei casi

Ceppi meticillino-resistenti in aumento

Osteomielite nel tossicodipendente per via venosa

• Si verifica spesso per via ematogena sia da inoculo diretto che secondaria ad embolizzazione nel corso di una endocardite.

• In altri casi l’osteomielite deriva da un fucus contiguo (tromboflebiti, celluliti).

• I tossicodipendenti sono particolarmente inclini a sviluppare un’osteomielite vertebrale (spesso cervicale).

• Eziologia vertebrale : Stafilococchi, Gram negativi, Candide, M. Tubercolosis.

Fattori di rischio per le infezioni di protesi articolari

Fattori di rischio specifici

• Artrite reumatoide>artrosi

• Revisione artroprotesi >primo intervento

• Gomito>ginocchio>anca>spalla

Fattori di rischio generali• debilitazione generale• ridotta funzione sistema

immunitario• terapia cortisonica• ridotto stato nutrizionale• infezioni cutanee

concomitanti• obesità• età avanzata• diabete

Device-Associated Infections in the United StatesDevice Usage/Yr Infection Risk

Central venous catheters 5 million 3% to 8%

Bladder catheters Tens of millions 10% to 30%

Prosthetic heart valves 85,000 1% to 3%

Vascular grafts 450,000 2% to 10%

Cardiac pacemakers 400,000 1% to 5%

Cardiac assist devices 700 50% to 100%

Penile implants 15,000 2% to 10%

Joint prostheses 600,000 1% to 3%

Fracture fixators 2 million 5% to 10%

Dental implants 1 million 5% to 10%

CLASSIFICAZIONE DELLE INFEZIONI PROTESICHE

Precoce (<1 mese) S. aureus (anche MR); Staf. Coag-neg; aerobi Gram-neg

Ritardata (2-12 mesi) Staf. Coag-neg; commensali della cute

(S. epidermidis)

Tardiva (>12 mesi) S. aureus (anche MR)

Staf. Coag-beg; commensali della cute (S. epidermidis); anaerobi; streptococchi; E. coli

Sintomi e segni clinici nelle infezioni delle protesi articolari

Sintomi/segni Frequenza (%)

dolore 95febbre 43edema 38fistole 32

Possibili scenari delle infezioni protesiche 1)

associate ad un inoculo dello spazio articolare da parte di patogeni virulenti che causano rapida e precoce infiammazione legate alla virulenza , e non alla risposta immune .

Clinicamente : evidenti segni locali di infiammazione , possibili segni sistemici

Possibili scenari delle infezioni protesiche 2)

associate ad una massiva contaminazione intraoperatoria o

a contaminazione post-operatoria precoce in un ospitenormocompetente e possono rimanere a lungo silenti . L’esordio è generalmente entro 2 anni.Maggior tempo = minor virulenza o miglior risposta

immuneIl bilanciamento tra biofilm e tessuti circostanti può

essere perso gradualmente per il funzionamento della protesi, per condizioni metaboliche locali, disfunzioni ossee e tendenza ad espandersi dei batteri

Profilassi antibiotica e sistema immune eliminano la maggior parte dei patogeni a bassa virulenza

Possibili scenari delle infezioni protesiche 3)

associate ad una bassa contaminazione intraoperatoria da parte di patogeni a bassa virulenza , e dipendono dallo stato dell’ospite .

Un ospite normocompetente può eradicare facilmente questi patogeni .

Negli altri casi, dopo un periodo di steady state controllato principalmente dalle caratteristiche microbiche, inizia una fase di incremento di sintomi che si può accompagnare a precoce perdita dell’impianto.

Possibili scenari delle infezioni protesiche 4)

la via ematogena è basata su due aspetti 1) ciascuno di noi può sviluppare una

batteriemia in normali situazioni2) i microrganismi possono ancorarsi nello

spazio articolare artificiale .La diagnosi di infezioni per via ematica deve basarsi

sulla identificazione del patogeno e sul tempo , entrambi fattori difficili da stabilire.

perché tante infezioni protesiche non giungono a guarigione ?

dalla letteratura emerge come i migliori risultati siano raggiunti quando esistono protocolli e vi sia collaborazione tra ortopedico, microbiologo , chirurgo microvascolare , infettivologo , nursing care e riabilitazione

Antibiotici - Germi - Mezzi di sintesi

• Aderenza

• Biofilm

• Deficit di fagocitosi dei neutrofili per la presenza di ioni metallici , matacrilato monomerico o polimerizzato

Caratteristiche dei comuni germi ortopedici

• Diverse specie batteriche , ma S. epidermidis , S. aureus ed enterococchi VR sono i patogeni più importanti e difficili da trattare

• il polietilene attrae S.epidermidis• i metalli protesici sono prediletti da S.aureus: i

prodotti di corrosione stabilizzano e fortificano la costruzione del biofilm

• il polimetilmetacrilato aumenta le % di infezione per una combinazione di fattori legati alla superficie , all’influenza negativa sulla chemiotassi sulla fagocitosi e sullo stato biologico dello spazio che circonda la protesi .

L’adesione batterica : fattore chiave

Gli impianti sono coperti da frazioni ematiche ( proteine, plasma, macromolecole, eritrociti, piastrine ..) immediatamente dopo il loro posizionamento :

film condizionantei batteri aderiscono al film condizionante , alle protesi

scoperte e a frammenti di tessuto osseo necrotico tramite reazioni fisico-chimiche ( forze di van der Waals, equilibrio acido-base, interazioni elettrostatiche ed idrofobiche , legame proteico )

Fase non specifica : reversibileFase specifica : irreversibile

Biofilm: Staphylococcus epidermidis

Biofilm:Sono comunità strutturate di cellule batteriche racchiuse in una matrice polimerica che esse stesse producono ed aderente ad una superficie sia inerte che vivemte

Cause di Resistenza antibatterica nei Biofilm

• Mancata penetrazione dell'antibiotico

• Fase di crescita stazionaria

• Formazione di “Small-colony variants” – Ridotta velocità di crescita– Diminuita produzione di esoproteine– Possibile persistenza intracellulare– Ridotta sensibilità agli Aminoglicosidi

Dunne et al. Antimicrob Agents Chemother 1993. 37:2522

Resistenza Batterica in biofilm di S. epidermidis

Untreated biofilm 72h treatment withVancomycin + Rifampin

problemi che comunemente insorgono• Antibiotici somministrati senza il necessario

intervento• antibiotici somministrati prima della aspirazione o

della biopsia• al momento dell’intervento :

- campioni non eseguiti o persi- meno di 4 campioni- istologia non eseguita

Terapia Antibiotica : Considerazioni

• La terapia antibiotica deve essere possibilmente mirata

• Oltre che sulle caratteristiche dello spettro di azione, la scelta dell’antibiotico deve tenere conto della cinetica tissutale ed ossea

• L’antibiotico, preferibilmente battericida, deve essere efficace anche nei confronti dei batteri in fase di crescita stazionaria

Terapia Antibiotica : Considerazioni

• La via di somministrazione dell’antibiotico deve essere, almeno inizialmente, sempre quella endovenosa ( fase di induzione ) per almeno 4 settimane, seguita da una fase di estensione o consolidamento con antibiotici orali ( switch-therapy ) per poter sterilizzare i foci residui di infezione riducendo in tal modo le ricadute

• I farmaci devono essere usati a dosaggi elevati per poter raggiungere elevate concentrazioni in un tessuto con importanti modificazioni patologiche. Una terapia antibiotica a dosaggi non corretti porta molto spesso a ricadute di malattia

• La durata ottimale della terapia non è stabilita

TERAPIA SOPPRESSIVA

La rimozione della protesi articolare infetta può non essere indicata se :

• controindicazione all’intervento per le condizioni del paziente

• il risultato è una funzionalità non accettabile

• difficoltà nel rimuovere una protesi ben fissata

• rifiuto del paziente di sottoporsi a nuovi interventi

Infezione ematogena acuta ( < 7 giorni di sintomi ) • Urgente pulizia con colture tissutali• non è necessaria la rimozione della protesi• 6 settimane di terapia antibiotica e.v.• terapia antibiotica di proseguimento per os

per almeno 6 settimane• continuare la terapia soppressiva se

tollerata• probabilità di successo < 30 % se SA ,

migliore se Streptococcus spp.

Infezione post-operatoria superficiale precoce( < 4 settimane dalla procedura chirurgica )

• Pulizia del tessuto• colture• non apertura della protesi• terapia antibiotica e.v. / os per 14 gg• probabilità di successo = 100%

Infezione post-operatoria profonda precoce( < 4 settimane dalla procedura chirurgica )

• Urgente pulizia del tessuto• colture• non apertura della protesi• terapia antibiotica e.v. per 4-6 settimane• continuare con terapia soppressiva se

tollerata• probabilità di successo = 50%

Infezione cronica tardiva dove la guarigione è il goal della terapia

• Aspirazione e coltura prima dell’intervento• rimozione dalla protesi• multiple biopsie per colture ed istologia

possono chiarire la diagnosi se vi sono risultati strumentali discordanti

Colture intraoperatorie positive ottenute durante la revisione artroplastica per una sospetta mobilizzazione asettica

• 4-6 settimane di terapia antibiotica e.v.• probabilità di successo > 85%