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Ass. 

Prof.

Zaid 

W.Al-Shahwanii

Consultant Orth. Surgeon

2016


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Osteomyelitis is inflammation of the bone caused by an 
infecting organism. Although bone is normally resistant to 
bacterial colonization, events such as trauma, surgery, the 
presence of foreign bodies, or the placement of prostheses 
may disrupt bony integrity and lead to the onset of bone 
infection..
Early and specific treatment is important in osteomyelitis, 
and identification of the causative microorganisms is 
essential for antibiotic therapy. Infection of bones and joints 
is associated with considerable morbidity, and can be   a 
challenging to treat. 


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The principles

& goals of treatment  are;-

1)  Prompt diagnosis.
2) Aggressive eradication of infection. Using 

appropriate antibiotic &surgical debridement.

3)  Restoration of  function


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Routes of infection:

-

Micro-organisms may reach the                 

musculoskeletal tissues by 

(a)

direct introduction of bacteria  

through the 

skin    

trauma

(a pinprick, an injection, a stab wound, a 

laceration, an open fracture or  an  operation ) 

like 

surgical reduction and internal fixation of fractures & 
prosthetic devices

spread from soft-tissue infection

spread from adjacent septic arthritis


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( b)

Indirect spread via the  blood stream 

Hematogenous spread

(a) microorganisms are introduced into bone 

hematogenously from surrounding structures 

or 

from 

a distant site such as the nose or mouth, the respiratory 
tract, the bowel or the genitourinary  tract

(b) the vertebrae are the most common site
(c) more common in infants and children
(d) S. aureus is the most common pathogenic organism
(e) IV drug abuse, Dental extraction , GIT Infection & UTI 

are also associated

The clinical picture of infection resul

ts from 

inoculation of microorganisms in bone and joint 

tissues and, the interaction of microorganisms with 

host environment


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Etiology & Pathophysiology

Important factors in pathogenesis

virulence of the infecting organism

underlying disease

immune status of the host

the type, location, and vascularity of the 

bone

* The virulence

of the 

microorganism  

defined as the ability of 

the organism to overcome the host 

defenses and cause infection 

it varies 

among  organism species eg .staph aures

which produce   certin toxin  plus   the  

presences of biofilm  protein  for self 
protection  

(Staphylococcus aureus )

found in over 70% of cases .

In 

Latin . coccus = spherical bacterium, 

aureus = golden) or golden  staph  is the 

most common species of 

staphylococcus bacteria causing  

infections in human.


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* Host response:

Local host factors

, that facilitate infection and they include:

Reduced vascularity.  Peripheral N. Neuropathy.  Trauma.    Presence 

of implants.

Systemic factors:

That may reduce the ability of the immune system to respond to a 

pathogen, and they include:  Age (very young and very old).    

Renal and liver diseases.    Malignancies.      Diabetes mellitus.       

Alcoholism.     Malnutrition.      Rheumatological disorders.

Immunocompromised conditions like ,(AIDS)   ,  receiving 

immunosuppressive drugs.     Intravenous drug users.

* Site of infection

---------------------------------------------------------------------------------

This will lead to Two types of B. infection                                                                                  

1)

Pyogenic osteomyelitis or arthritis.

And this can be:  Acute.      Subacute.     Chronic. 

)

Chronic specific granulomatous reaction       

(eg. tuberculosis).


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This will lead to Two types of B. infection                                                                                  

1) Pyogenic osteomyelitis or arthritis.

And this can be:  Acute.      Subacute.     Chronic.         

2 )Chronic specific granulomatous  reaction       

(eg. tuberculosis).

------------------------------------------------------------------------
1-Acute  Osteomyelitis 

: infection develops within 2 

weeks of an injury , initial infection or the start of an 
underling disease

2-Sub acute Osteomyelitis 

: infection develops within 1 

or 2 months of an injury , initial infection or the start of an 
underling disease

3-Chronic Osteomyelitis 

: infection starts at least 2 

months after an injury , initial infection or the start of an 
underling disease


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Acute Hematogenous Osteomyelitis:

Incidence;

almost invariably seen in children , Males > females.  Mainly lower 

limb lower affected more. Adults may also be affected due to  
lower  host resistance (debilitation, disease or drugs eg cyto toxic 
,or steroid ).

Bacteriology: 

The causative organisms:Usually and most common 

1.

staphylococcus aureus

.

2.

Haemophilus influenza,

3.

Group B streptococcus & sometimes gram –ve pathogens in    

younger children and in neonates. 

4.

..Salmonella in patients with sickle-cell anemia.  

5.

Mixed or unusual infection (fungus) in intravenous 

drug users and in immuno -suppresed patient.


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Pathogenesis 

In Heamatogenous Osteomyelitis

the microorganisms spread through the 

vascular system into the osseous tissue 

producing  secondary  focus of infection 

Site of infection In children 

Were growth plat consider a barrier  
for the  bactria to penetrate  .

The microorganisms usually settle 

in the metaphysis of the  growing end

of the long bone  as proximal & distal

femur,, proximal tibia ; possibly bec

’ the non 

anastomizing terminal branches of the nutrient artery 
twisting back in hair-pin loops before entering the large 
network of sinusoidal veins; the relative vascular stasis & 
consequent lowered oxygen tension are believed to favor 
bacterial colonization.


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In infants

, in whom there  are  still 

anastomoses between metaphyseal 
and epiphyseal blood vessels, 
infection can also reach the 
epiphysis.

While in 

adults

, the 

infection appears almost anywhere.

Pathology 

;-

1) inflammation.
2) suppuration .
3 ) bone necrosis. 
4 ) reactive new bone formation &
5) finally  resolution & healing  or 
change  to chronic inf.

204)4 )


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1)  Inflammation:

vascular congestion, exudation of  fluid and 

infiltration by polymorphonuclear leucocytes. The Intra -
osseous pressure rises rapidly, causing intense pain, obstruction 
to blood flow and intravascular thrombosis with high risk of  
impending ischemia and resorption due to a combination of  
phagocytic activity and the local accumulation of  cytokines, 
growth factors, prostaglandin & bacterial enzyme 


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Pathology;_ 

2

) Suppuration

.

By the second day pus appears in the medulla and forces its way 
along the Volkmann's canals of the metaphyseal bone to the surface 
where it forms a subperiosteal abscess From the subperiosteal
abscess pus can spread along the shaft, to re-enter the bone at 
another level or burst into the surrounding soft tissues.  


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2) Suppuration

where the metaphysis is partly 

intra-capsular (e.g. at the hip, 
shoulder or elbow) pus may 
discharge  through the 
periosteum into the joint

.

In infants

, the infection often 

extends into the epiphysis & then 
into the joint, ..while in 

older 

children 

the epiphyseal plate 

(physis) acts as a barrier to the 
direct spread.   

.


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pathology

3)Necrosis 

The rising intraosseous pressure, the vascular  

stasis, infected thrombosis &periosteal stripping  , will 
increasingly compromise the blood supply, & by end of the 
week there is  evidence of necrosis, Pieces of  bone separate 
sequestrum ( means dead bone fragment) which later on acts 
as a foreign body causing persistent purulent discharge 
through a sinus.

Sequesterum


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4) New bone formation:

New bone forms from the deep layers   

of the periosteum, and with time the 

new bone thickens to form 

involucrum

enclosing  the infected tissue &  sequestra.,                            
,If the infection persists pus 
may discharge through perforations

(cloacae

in the involucrum and tract

by sinuses to skin surface                               

(the 

condition now is established as

( chronic osteomyelitis)

5) Resolution:

If infection is controlled & intraosseous

pressure is released,,the bone will                     

heal although it may remain thickened.

involucrum

sequestrum


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Clinical features

Patient usually is a child presents with 

painmalaise

and  , in 

neglected cases there  may be  

toxemia.

.Sometimes there is   

a history of sore throatskin lesion or trauma.

On examination:

The limb held immobile ,Local tenderness near one of the 

joints.  …Joints movement is restricted and painful

Local tenderness, swelling, warmth and oedema are late signs 

and signify presence of pus.

In infants 

(especially newborn) the constitutional 

disturbance can be absent or mild; the baby fails to 
thrive, drowsy but irritable


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Imaging:    

X-Ray:

For the first 10 days no bone abnormalities, only soft tissue 

swelling.  Later there is rarefaction of the metaphysis and 
periosteal new bone formation.       With healing there is 
sclerosis.  Sometimes there are sequestra separates from            
the surrounding bone by radiolucent line.

Bone scintography: 

Shows osteoblastic activity, it is used                 

for. Localization of pathologic process to anatomic area                 
at   earlier stage. Also useful for finding out                       
polyostotic lesions especially in neonate

MRI: 

Detect marrow changes secondary to infection                             

at early stage & help in  evaluation of potential                         
spread of infection to adjacent bone or joint.

Laboratory  investigations

:  

Elevated 

ESR

…                 

Elevated  

C-reactive protein

.(Both are markers of                  

acute phase response.)(In addition C-reactive protein        (CRP) 
is used  as monitor for response to treatment.)

Raised WBC count 

with polymorphonuclear .

Blood culture

: may be positive here, blood must be taken before 

the start with antibiotic therapy. Aspiration from the site of 
infection specimen is sent for gram-stain and for culture (also it 
should be done before antibiotic therapy).


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Differential diagnosis

1)Acute  rheumatism

.

There is pain, swelling, localized tenderness; but the onset is gradual pain 

less acute and swelling confound to a joint.

2)Erysipelas.

Because redness of the skin but there is less pain and general toxaemia

.The margin of the red area is raised.

3)Haemophilia. 

Muscle bleed or Bleeding into a joint produce marked local pain and 

tenderness with general malaise and fever..

4)Cellulitis.

In the region of the metaphysis. In pure cellulitis there is no intense pain 

and general malaise is less.

5)Acute pyogenic arthritis

.

Manifestation in the joint is more ,,spasm of muscle is more marked, joint 

movement are more limited, effusion is earlier than in osteomyelitis.

6) Ewing’s tumour or osteosarcoma

.

Much less intense general illness, little inflammatory reaction 

,,Radiological signs are obvious and earlier than osteomyelitis


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Treatment:

General 

;- Complete bed rest, rehydration, sedation and analgesia and 

Antibiotics:

Should be started immediately and not waiting for the result of 

culture and aspirate.  ..The selection of appropriate   antibiotics 

is dependant on the knowledge of the microbiology of the bone 

and joint infection

The initial treatment for old children

. And previously fit adult who 

probably have staphylococcal infection are started on 

intravenous flucloxacillin and fusidic acid

. (this may have to be 

changed when the result of sensitivity tests are known) ..

This 

treatment is to be continued until there is clinical and 

laboratory evidence of improvement usually 1-2 weeks then this 

is followed by oral antibiotics for another 3-6 weeks.

In children under age of 4 years 

(who might have a high incidence 

of haemmophilus influenza infection) or any other gram 

negative organism seen in the direct gram stain smear, it is 

advisable to give one of  the 

cephalosporins new generation 

.             (

Claforan generic name: cefotaxime )


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Local treatment.
Splintage and traction

.

A splint is desirable, but it should not conceal the affected 
area. With acute osteomyelitis of upper femur: traction is

needed to prevent possible hip dislocation.

Drainage.

If antibiotics are given early surgery for drainage is not necessary but 
surgery is indicated: A) If pyrexia and local tenderness persist for 
more than 24 hours after adequate antibiotics.  B) Subperiosteal
abscess.,,Overlying oedema is useful sign..Pus should be evacuated 
surgically. This will also allow the organism to be identified

Complications:

1)  Spread

.

Infection may spread to Joint (septic arthritis)..or
Other bones (metastatic osteomyelitis)

…..

2) 

Growth disturbance

: if the physis damaged 

there may be shortening or deformity.

3)  Persistent infection 

Treatment of acute 

osteomyelitis

must be prompt and effective ‘too little, 

too late’ treatment may result in chronic osteomyelitis.


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Post traumatic and post operative osteomyelitis.

1)

Post 

traumatic osteomyelitis.

An open fracture may become infected

It is the usual cause of acute osteomyelitis

in adult.

Bacteriology

:

The causative organism maybe multiple but staphylococcus aureus
is the most common one

.

Clinical features: 

Fever, pain, swelling over the site of fracture.

The wound is inflamed and there may be seropurulant discharge

.

Investigations:

Elevated ESR and C-reactive protein (CRP)

,   

Leucocytosis.

,,

Wound swab sent for culture and sensitivity to 

identify the causative organism

.

Treatment:

The wound should be left open for inspection and 

frequent dressing, and then delayed primary closure for  fewdays
and the fracture is fixed 

by external fixator

.

Appropriate antibiotic should be given from the beginning

.


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2) Post operative
osteomyelitis

.

;-

It is not uncommon.

,,,,,

The incidence in 

general hospital is 3-5%

Predisposing factors.;- Debility

.

,,

Previous infection,,Corticosteroid

therapy. ,,

,

Haematoma formation.

•There is an increased risk with the use of foreign material (metal, plastics) 
for internal fixation or joint replacement.
Treatment:  Prophylactic
•Cleans surgical environment.
•Metaculous operative technique and careful heamostasis.
•The high risk situations, prophylactic antibiotics should be given.
In established infection

,,,

As for post traumatic above.


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Sub-acute heamatogenous

osteomyelitis [Brodies abscess]

Sometimes because of the low virulence of the microorganism 
and good resistance of the host; a mild form of osteomyelitis is 
found.

Incidence:

Patient is usually child or adolescent.

Clinical features:

Pain n

ear one of the large joints for several weeks.

X-Ray

•Typically shows small oval radiolucent area 
surrounding 

by sclerotic bone (the classical brodies

abscess).

Differential diagnosis

:

It is early mistaken far osteoma (a benign bone 
tumour) diagnosis is made after exploration.

Treatment:

The abscess is surgically                           
opened under antibiotic cover.


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Chronic  Osteomyelitis

It is used to be a sequel of acute haemtogenous infection, but now adays it is 
more frequently follows open fracture or postoperative complication.

Pathology:

There is destruction of bone that follows acute infection leaving sequestra
surrounded by dense sclerotic bone.
The imprisoned sequestra provoke a chronic seropurulent discharge, that 
escape through a sinus. Bacteria may remain dormant for years giving rise to 
recurrent flare of acute infection.

Clinical features:

Pain, pyrexia, redness and tenderness: recurrence or ‘flare’ of infection
Or with discharge sinus.

Imaging:

•X-Ray: shows area of rarefaction surrounded by sclerosis.
And sometimes with sequestra.
•Sinogram helpful to localize the site.
•Bone scan: useful for revealing hidden foci of infection.


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Treatment:
•Conservative

:

Sinus maybe painless needs dressing.
Flare often settles within few days with antibiotic therapy most antibiotic fail to 
penetrate the fibrous tissue or sclerotic bone barriers; fusidic acid and 
cephalosporin are exception and may be useful.

Surgical:

When abscess is formed, it should be incised and drained.
Sequestrectomy (removal of sequestrum) when a sequestra is radiological 
visible after sequestrectomy the dead space should be injected with antibiotic 
solution and then allowed to fill with granular tissue, sometimes when the 
cavity is big, it needs bone graft muscle flap.

Complications

:

1)

Pathological fracture: when the bone is much weakened by  

disease.

,, ,,

2)

Malignancy: chronic draining sinus may be 

complicated by malignant transformation and develop squamous 
cell carcinoma [Marjolins’s ulcer]

,,,,,

3)

Amyloidosis may complicate 

long continued chronic osteomyelitis, with persistent discharge of 
pus.


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Quiz

Group A

:- Define osteomyelitis ,,Enumerat its 

types & the methods of spread ?

Group B 

;- what the clinical featuers & presention

of a child with  acute osteomy ilis of the upper tibia 
?Write a short nots about its lab investigation ?

Group C 

:-

what are the differential DX. Of an  

osteomylitius & enumerate the steps of treatment   


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Tuberculosis

Incidence:

Common in Asian and African countries, it is on the increase, especially in our country.
•Bones and joints are affected in 5% of the patients.
•In endemic areas with pulmonary tuberculosis; the skeletal tubercolosis is mostly seen in 
children and young adults.
•In non-endemic areas, tuberculosis appear in patients with chronic debilitating disorder or 
immunocompromized patients (e.g AIDS)

Causative organisms:
Is mycobacterium tuberculosis.

….

Human>bovine type.

Sites:
Mycobacterium TB: has a predilection for the vertebral bodies and large synovial joints.

Pathology:
•Route of infection: haematogenous spread from lungs or intestine.
•Inflammation: chronic inflammatory reaction develops, characteristically leading to granuloma
formation and caseation.
•Abscess formation: spread to soft tissue leads to subacute abscess (cold abscess) which may 
track along tissue planes  and “pointes” somewhere quite remote from the original site of bone 
infection.
•Sinus formation: someties the abscess ruptures and the infected material may discharge through 
the skin leading to chronic tuberculous sinus.
•Secondary infection: the sinus may provide a route for secondary infecting  pyogenic organisms.


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Joint tuberculosis

•It may start in the synovium, the synovial membrane is much 
thickened by the inflammatory reaction which is of a characteristic 
type. With round cell infiltration and giant cell system.
•Or it may start in the nearby metaphysis and then spread across the 
physis through the articular surface into the synovial cavity.
•Site: usually monoarticular, and affecting a large joint (Hip and knee 
most common).
Shoulder and ankle: less frequency.
•If the condition is not arrested, the articular surface is destroyed.
•Healing is by fibrosis if it occurs before the articular cartilage and 
bone have damaged, the function of the joint is restored virtually to 
normal.
But if the cartilage or bone has been damaged before healing; there will 
be a permanent damage resulting in a tight ‘fibrous ankylosis’ of the 
joint.


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Clinical features:

•Usually there is impairment of the general health.
•Children and young adults are mostly affected; often there is a 
•history of contact with a patient with pulmonary TB.
They present with:
•Pain.
•Swelling (in the superficial joint).
•Muscle wasting (characteristic of tuberculous arthritis).
•Synovial thickening is often permanent.
•Limitation of the movement of the joint in every direction.

•Joint stiffness and deformity when there is 

p

rogression of the articular

erosion. May be sinus formation in late cases.


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Imaging:
•X-ray: 
•Soft tissue swelling.
•The earliest change is diffuse bone rarefaction throughout a wide area of bone adjacent to the 
joint.
•In early stages: joint space retained.
•In later stages:
•Narrowing and irregularity of the joint space.
•Bone destruction on both sides of the joints.
•Cyctic changes may appear.
•MRI:
Determine the size and the location of the soft tissue component (i.e lymphadenitis, cold abscess 
formation, marrow changes.)

Investigation:
•ESR: usually raised in active stage, gradually decrease, indication of healing.
•Mantoux test: positive.
•Biobsy from synovial membrane for histological examination is necessary for diagnosis. (It shows 
the typical histological features of TB).
•Culture: incubation of the micro-organism in guinea pig may prove its tuberculous nature.

Diagnosis: 
May be delayed in areas where TB is not common, but feature suggestive of TB include:
•Involvement of one joint.

,,,,

The long history. Marked synovial thckenning.

•Marked muscle wasting.

Periarticular osteoporosis.


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Differential diagnosis:

•Rheumatoid arthritis: may resemble TB arthritis but the above 5 criteria
• differentiate it from rheumatoid arthritis.
•Chronic pyogenic osteomyelitis with acute or subacute flare.
There’s fever, local inflammatory signs, radiological changes: 
sequestra, more sclerosis.

Treatment:
•Antituberculous chemotherapy: it is the mainstay of treatment. 
Choice: combination of the following antituberculous drugs (start with a triple therapy), 
drugs are: 
(streptomycin, rifampicin, isoniazide(INH), ethambutol and pyrazinamide).
•Local treatment:
•Rest.
•Traction.
•Occasionally operation (aspiration or drainage of an abscess).
•Splintage (in early stages) continued for several months, by which time, it will be clear 
whether the joint has been saved.
•If the articular surfaces are destroyed the joint is immobilized until all signs of disease 
actively have disappeared and then:
If the disease remains quiescent then arthrodesis or joint replacement is 
considered


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Complication:
•Sinus formation.
•Secondary infection through sinus tract.
Spread of disease to another part of the body




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