background image

Infection of the central nervous system (CNS)

  

     It’s  the  most  common  cause  of  fever  associated  with  signs  and 
symptoms of CNS disease in children.  
 In  general,  viral  infections  of  the  CNS  are  much  more  common  than 
bacterial  infections,  which,  in  turn,  are  more  common  than  fungal  and 
parasitic  infections;  regardless  of  etiology,  most  patients  with  CNS 
infection have similar clinical manifestations.  
Infection of the CNS may be diffuse or focal. Meningitis and encephalitis 
are  examples  of  diffuse  infection.  Meningitis  implies  primary 
involvement  of  the  meninges,  whereas  encephalitis  indicates  brain 
parenchymal  involvement.  Because  these  anatomic  boundaries  are  often 
not  distinct,  many  patients  have  evidence  of  both  meningeal  and 
parenchymal  involvement  and  should  be  considered  to  have 
meningoencephalitis.  Brain  abscess  is  the  best  example  of  a  focal 
infection of the CNS.  
Acute Bacterial Meningitis beyond the Neonatal Period  
Bacterial  meningitis  is  one  of  the  most  potentially  serious  infections 
occurring in infants and older children.  
The most common causes of bacterial meningitis in children older than 1 
mo.  of  age  in  the  United  States  are  Streptococcus  pneumoniae  and 
Neisseria meningitidis. Bacterial meningitis caused by S. pneumonia and 
Haemophilus  influenzae  type  b  has  become  much  less  common  in 
developed  countries  since  the  introduction  of  universal  immunization 
against these pathogens beginning at 2 mo of age.  

A  major  risk  factor  for  meningitis  is  the  lack  of  immunity  to  specific 
pathogens  associated  with  young  age.  Additional  risks  include  recent 
colonization with pathogenic bacteria, close contact (household, daycare 
centers,  college  dormitories,  military  barracks)  with  individuals  having 
invasive  disease  caused  by  N.  meningitidis  or  H.  influenza  type  b, 
crowding, poverty, black or Native American race, and male gender. The 
mode  of  transmission  is  probably  person-to-person  contact  through 
respiratory tract secretions or droplets. 
 Defects of the complement system 

(C5-C8) 

are associated with recurrent 

meningococcal  infection,  and  defects  of  the 

properdin

  system  are 

associated with a significant risk of lethal meningococcal disease.   
 A congenital or acquired CSF leak across a mucocutaneous barrier, such 
as a lumbar dural sinus, or CSF leakage through a rupture of the 

By Dr. R

RUSSUL


background image

meninges as a result of a basal skull fracture, is associated with an 
increased risk of pneumococcal meningitis.  
PATHOLOGY AND PATHOPHYSIOLOGY 
A meningeal purulent exudate of varying thickness may be distributed 
around the cerebral veins, venous sinuses, convexity of the brain, and 
cerebellum, and spinal cord. Ventriculitis with bacteria and inflammatory 
cells in ventricular fluid may be present (more often in neonates), as may 
subdural effusions and, rarely, empyema. Cerebral infarction, resulting 
from vascular occlusion because of inflammation, vasospasm, and 
thrombosis, is a frequent sequela. Inflammation of spinal nerves and roots 
produces meningeal signs, and inflammation of the cranial nerves 
produces cranial neuropathies of optic, oculomotor, facial, and auditory 
nerves. Increased ICP is a result of cell death (cytotoxic cerebral 
edema), cytokine-induced increased capillary vascular permeability 
(vasogenic cerebral edema), and, possibly, increased hydrostatic pressure 
(interstitial cerebral edema) after obstructed reabsorption of CSF in the 
arachnoid villus or obstruction of the flow of fluid from the ventricles. 
The syndrome of inappropriate antidiuretic hormone secretion (SIADH) 
may produce excessive water retention and potentially increase the risk of 
elevated ICP. 
Hydrocephalus  can  occur  as  an  acute  complication  of  bacterial 
meningitis.  It  most  often  takes  the  form  of  a  communicating 
hydrocephalus  caused  by  adhesive  thickening  of  the  arachnoid  villi 
around the cisterns at the base of the brain. Raised CSF protein levels are 
partly  a  result  of  increased  vascular  permeability  of  the  blood–brain 
barrier  and  the  loss  of  albumin-rich  fluid  from  the  capillaries  and  veins 
traversing  the  subdural  space.  Continued  transudation  may  result  in 
subdural  effusions,  usually  found  in  the  later  phase  of  acute  bacterial 
meningitis.  Hypoglycorrhachia  (reduced  CSF  glucose  levels)  is 
attributable to decreased glucose transport by the cerebral tissue. 

 

Clinical features 

The  signs  and  symptoms  of  meningitis  are  related  to  the  nonspecific 
findings  associated  with  a  systemic  infection  and  to  manifestations  of 
meningeal  irritation.  Nonspecific  findings  include  fever,  anorexia  and 
poor  feeding,  headache,  symptoms  of  upper  respiratory  tract  infection, 
myalgias,  arthralgias,  tachycardia,  hypotension,  and  various  cutaneous 
signs, such as petechiae, or an erythematous macular rash. 


background image

Meningeal  irritation  is  manifested  as  nuchal  rigidity,  back  pain,  Kernig 
sign 
(flexion of the hip 90 degrees with subsequent pain with extension of 
the leg), and Brudzinski sign (involuntary flexion of the knees and hips 
after passive flexion of the neck while supine). 
In  children,  particularly  in  those  younger  than  12-18  mo,  Kernig  and 
Brudzinski signs are not consistently present. Increased ICP is suggested 
by  headache,  emesis,  bulging  fontanel  or  diastasis  (widening)  of  the 
sutures,  oculomotor  (anisocoria,  ptosis)  or  abducens  nerve  paralysis, 
hypertension  with  bradycardia,  apnea  or  hyperventilation,  decorticate  or 
decerebrate  posturing,  stupor,  coma,  or  signs  of  herniation.  Papilledema 
is  uncommon  in  uncomplicated  meningitis  and  should  suggest  a  more 
chronic process, such as the presence of an intracranial abscess, subdural 
empyema,  or  occlusion  of  a  dural  venous  sinus.  Focal  neurologic  signs 
usually are a result of vascular occlusion. 
Cranial  neuropathies  of  the  ocular,  oculomotor,  abducens,  facial,  and 
auditory  nerves  may  also  be  the  result  of  focal  inflammation.  Overall, 
approximately  10-20%  of  children  with  bacterial  meningitis  have  focal 
neurologic signs.  
Seizures  (focal  or  generalized)  caused  by  cerebritis,  infarction,  or 
electrolyte  disturbances  occur  in  20-30%  of  patients  with  meningitis. 
Seizures that occur on presentation or within the 1st 4 days of onset are 
usually  of  no  prognostic  significance.  Seizures  that  persist  after  the  4th 
day of illness and those that are difficult to treat may be associated with a 
poor prognosis.  
Alterations  of  mental  status  are  common  among  patients  with 
meningitis  and  may  be  the  consequence  of  increased  ICP,  cerebritis,  or 
hypotension;  manifestations  include  irritability,  lethargy,  stupor, 
obtundation, and coma. Comatose patients have a poor prognosis. 
Additional manifestations of meningitis include photophobia

Diagnosis  

The  diagnosis  of  acute  pyogenic  meningitis  is  confirmed  by  analysis  of 
the  CSF,  which  typically  reveals  microorganisms  on  Gram  stain  and 
culture, a neutrophilic pleocytosis, elevated protein, and reduced glucose 
concentrations.  LP  should  be  performed  when  bacterial  meningitis  is 
suspected. Contraindications for an mimmediate LP include (1) evidence 
of  increased  ICP  (other  than  a  bulging  fontanel),  such  as  3rd  or  6th 
cranial  nerve  palsy  with  a  depressed  level  of  consciousness,  or 


background image

hypertension  and  bradycardia  with  respiratory  abnormalities  (2)  severe 
cardiopulmonary  compromise  requiring  prompt  resuscitative  measures 
for  shock  or  in  patients  in  whom  positioning  for  the  LP  would  further 
compromise  cardiopulmonary  function;  and  (3)  infection  of  the  skin 
overlying  the  site  of  the  LP.  Thrombocytopenia  is  a  relative 
contraindication for LP.  
LP may be performed after increased ICP has been treated or a brain 
abscess has been excluded. Normal healthy neonates may have as many 
as 30 leukocytes/mm3 (usually <10), but older children without viral or 
bacterial meningitis have <5 leukocytes/mm3 in the CSF; in both age 
groups there is a predominance of lymphocytes or monocytes. Pleocytosis 
with a lymphocyte predominance may be present during the early stage of 
acute bacterial meningitis; conversely, neutrophilic pleocytosis may be 
present in patients in the early stages of acute viral meningitis. The 
Gram stain
 is positive in 70-90% of patients with untreated bacterial 

meningitis.

 

Latex agglutination

:

Helpful in partially treated meningitis

Specific but not that sensitive

    

Strep pneumo – 96% specific, 70 -100 % 

sensitive.                                                                                                
PCRs are available for neisseria and pneumococcus 

Both are sensitive and specific

    ,

 DNA load correlates with mortality for 

Neisseria.                                                                                              
Blood cultures should be performed in all patients with suspected 
meningitis. Blood cultures reveal the responsible bacteria in up to 80-
90% of cases of meningitis.

                                                                                        

 

Peripheral WBC, CSF lactate, procalcitonin, and various cytokines are 
used to differentiate bacterial (usually elevated) from viral causes of 
meningitis.

                                                                                           

 

 
TREATMENT 
The therapeutic approach to patients with presumed bacterial meningitis 
depends on the nature of the initial manifestations of the illness. 
A child with 1)rapidly progressing disease of less than 24 hr duration, or 
2) have a more protracted subacute course and become ill over a 4-7 day 
period;    in  the  absence  of  increased  ICP,  should  receive  antibiotics  as 
soon as possible after an LP is performed. If there are signs of increased 
ICP  or  focal  neurologic  findings,  antibiotics  should  be  given  without 


background image

performing an LP and before obtaining a CT scan. Increased ICP should 
be treated simultaneously.  
Initial Antibiotic Therapy 
The  initial  (empirical)  choice  of  therapy  for  meningitis  in 
immunocompetent  infants  and  children  is  primarily  influenced  by  the 
antibiotic susceptibilities of S. pneumonia .  In the United States, 25-50% 
of strains of S. pneumoniae are currently resistant to penicillin;  
vancomycin (60 mg/kg/24 hr), given every 6 hr plus cefotaxime (300 
mg/kg/24 hr, given every 6 hr) or ceftriaxone (100 mg/kg/24 hr 
administered once per day or 50 mg/kg/dose, given every 12 hr) for 10-14 
days. 
 Most strains of N. meningitidis are sensitive to penicillin and 
cephalosporins for 5-7 days. 
For H. influenzae type b, Approximately 30-40% of isolates of H. 
influenzae 
type b produce β-lactamases and, therefore, are resistant to 
ampicillin. These β-lactamase–producing strains are sensitive to the 
extended-spectrum cephalosporins. 
cefotaxime (300 mg/kg/24 hr, given every 6 hr) or ceftriaxone (100 
mg/kg/24 hr administered once per day or 50 mg/kg/dose, given every 12 
hr) for 7-10 days should also be used in initial empirical therapy. 
 If L. monocytogenes infection is suspected, as in young infants or those 
with a T-lymphocyte deficiency, ampicillin (200 mg/kg/24 hr, given 
every 6 hr) also should also be given because cephalosporins are inactive 
against L. monocytogenes.  
If patient immunecompromised and Gram negative bacterial meningitis 
are suspected, initial therapy might include ceftazedime and an 
aminoglycoside ore meropenem. 
Repeat examination of CSF is indicated in some neonates, in all patients 
with  Gram-negative  bacillary  meningitis,  or  in  infection  caused  by  a  β-
lactam–resistant S. pneumoniae. The CSF should be sterile within 24-48 
hr of initiation of appropriate antibiotic therapy. 
Corticosteroids  
Rapid  killing  of  bacteria  in  the  CSF  effectively  sterilizes  the  meningeal 
infection  but  releases  toxic  cell  products  after  cell  lysis  (cell  wall 
endotoxin) that precipitate the cytokine-mediated inflammatory cascade 
may  produce  additional  neurologic  injury  with  worsening  of  CNS  signs 
and symptoms. Among children with meningitis caused by H. influenza 


background image

type  b,  corticosteroid  recipients  have  a  shorter  duration  of  fever,  lower 
CSF  protein  and  lactate  levels,  and  a  reduction  in  sensorineural  hearing 
loss. 
Supportive Care 
Pulse  rate,  blood  pressure,  and

respiratory  rate  should  be  monitored 

frequently.  Neurologic  assessment,  including  pupillary  reflexes,  level  of 
consciousness,  motor  strength,  cranial  nerve  signs,  and  evaluation  for 
seizures,  should  be  made  frequently  in  the  1st  72  hr,  when  the  risk  of 
neurologic complications is greatest. Important laboratory studies include 
an assessment of blood urea nitrogen; serum sodium, chloride, potassium, 
and bicarbonate levels; urine output and specific gravity; complete blood 
and platelet counts. 
Seizures  are  common  during  the  course  of  bacterial  meningitis. 
Immediate  therapy  for  seizures  includes  intravenous  diazepam  (0.1-  0.2 
mg/kg/dose),  and  careful  attention  paid  to  the  risk  of  respiratory 
suppression.  Serum  glucose,  calcium,  and  sodium  levels  should  be 
monitored.  After  immediate  management  of  seizures,  patients  should 
receive  phenytoin  (15-20  mg/

kg  loading  dose,  5  mg/kg/24  hr 

maintenance)  to  reduce  the  likelihood  of  recurrence.  Phenytoin  is 
preferred to phenobarbital because it produces less CNS depression and 
permits assessment of a patient’s level of consciousness. 
Fever  associated  with  bacterial  meningitis  usually  resolves  within  5-7 
days  of  the  onset  of  therapy.  Prolonged  fever  (>10  days)  is  noted  in 
approximately  10%  of  patients.  Prolonged  fever  is  usually  caused  by 
intercurrent viral infection, nosocomial or secondary bacterial infection, 
thrombophlebitis,  or  drug  reaction.  Secondary  fever  refers  to  the 
recrudescence  of  elevated  temperature  after  an  afebrile  interval. 
Nosocomial  infections  are  especially  important  to  consider  in  the 
evaluation of these patients. Pericarditis or arthritis may occur in patients 
being treated for meningitis, especially that caused by N. meningitidis. 
Involvement of these sites may result either from bacterial dissemination 
or from immune complex deposition.  
Thrombocytosis,  eosinophilia,  and  anemia  may  develop  during  therapy 
for  meningitis.  Anemia  may  be  a  result  of  hemolysis  or  bone  marrow 
suppression.  Disseminated  intravascular  coagulation  is  most  often 
associated  with  the  rapidly  progressive  pattern  of  presentation  and  is 
noted most commonly in patients with shock and purpura.  


background image

Encephalopathy describes a diffuse brain disorder, in which two of the 
followings are present:                                                                                
1. Altered state of consciousness, 2. Altered cognition or personality.      
3. Seizures. Encephalitis: encephalopathy plus CSF pleocytosis. 

Viral Meningoencephalitis (ME) 

Viral ME is an acute inflammatory process involving the meninges and, 
to a variable degree, brain tissue. These infections are relatively common 
and may be caused by a number of different agents. The CSF is 
characterized by pleocytosis and the absence of microorganisms on Gram 
stain and routine bacterial culture. In most instances, the infections are 
self-limited. In some cases, substantial morbidity and mortality occur. 
Enteroviruses are the most common cause of viral ME. Several members 
of the herpes family of viruses can cause ME. Herpes simplex virus 
(HSV) type 1 is an important cause of severe, sporadic encephalitis in 
children and adults. Brain involvement usually is focal; progression to 
coma and death occurs in 70% of cases without antiviral therapy. 
Varicella-zoster virus may cause CNS infection in close temporal 
relationship with chickenpox. Mumps is a common pathogen in regions 
where mumps vaccine is not widely used.  
Mumps ME is mild, but deafness from damage of the 8th cranial nerve 
may be a sequela.  
ME is caused occasionally by respiratory viruses (adenovirus, influenza 
virus, parainfluenza virus), rubeola, rubella, or rabies; it may follow live 
virus vaccinations against polio, measles, mumps, or rubella.  
The  progression  and  severity  of  disease  are  determined  by  the  relative 
degree  of  meningeal  and  parenchymal  involvement,  which,  in  part,  is 
determined  by  the  specific  etiology.  The  clinical  course  resulting  from 
infection with the same pathogen varies widely.  
The onset of illness is generally acute, although CNS signs and symptoms 
are often preceded by a nonspecific febrile illness of a few days’ duration. 
The  presenting  manifestations  in  older  children  are  headache  and 
hyperesthesia, and in infants, irritability and lethargy. Headache is most 
often  frontal  or  generalized.  Fever,  nausea  and  vomiting,  photophobia, 
and pain in the neck, back, and legs are common. As body temperature 
increases,  there  may  be  mental  dullness,  progressing  to  stupor  in 
combination  with  bizarre  movements  and  convulsions.  Focal  neurologic 
signs  may  be  stationary,  progressive,  or  fluctuating.  Loss  of  bowel  and 


background image

bladder  control  may  occur.  Examination  often  reveals  nuchal  rigidity 
without significant localizing neurologic changes, at least at the onset. 
The  diagnosis  of  viral  encephalitis  is  usually  made  on  the  basis  of  the 
clinical  presentation  of  nonspecific  prodrome  followed  by  progressive 
CNS symptoms. The diagnosis is supported by examination of the CSF, 
which  usually  shows  a  mild  mononuclear  predominance.  Other  tests  of 
potential  value  in  the  evaluation  of  patients  with  suspected  viral  ME 
include an electroencephalogram (EEG) and neuroimaging studies. 
With  the  exception  of  the  use  of  acyclovir  for  HSV  encephalitis, 
treatment of viral meningoencephalitis is supportive.    

Guillain-Barre Syndrome 

Guillain-Barre  syndrome  is  a  postinfectious  polyneuropathy  involving 
mainly  motor  but  sometimes  also  sensory  and  autonomic  nerves.  This 
syndrome affects people of all ages and is not hereditary.  

Clinical Manifestations  

The paralysis usually follows a nonspecific viral infection by about 10 
days. The original infection might have caused only gastrointestinal or 
respiratory tract symptoms.                                                                
Weakness usually begins in the lower extremities and progressively 
involves the trunk, the upper limbs, and finally the bulbar muscles, a 
pattern known as Landry ascending paralysis. Proximal and distal 
muscles are involved relatively symmetrically, but asymmetry is found in 
9% of patients. The onset is gradual and progresses over days or weeks. 
Particularly in cases with an abrupt onset, tenderness on palpation and 
pain in muscles is common in the initial stages. Affected children are 
irritable. Weakness can progress to inability or refusal to walk and later to 
flaccid tetraplegia.  

Bulbar  involvement  occurs  in  about  half  of  cases.  Respiratory 
insufficiency  can  result.  Dysphagia  and  facial  weakness  are  often 
impending  signs  of  respiratory  failure.  They  interfere  with  eating  and 
increase the risk of aspiration. The facial nerves may be involved. Some 
young  patients  exhibit  symptoms  of  viral  meningitis  or 
meningoencephalitis.  Extraocular  muscle  involvement  is  rare,  but  in  an 
uncommon variant, oculomotor and other cranial neuropathies are severe 


background image

early  in  the  course.  Miller-Fisher  syndrome  consists  of  acute  external 
ophthalmoplegia,  ataxia,  and  areflexia.  Papilledema  is  found  in  some 
cases,  although  visual  impairment  is  not  clinically  evident.  Urinary 
incontinence or retention of urine is a complication in about 20% of cases 
but is usually transient.  

Tendon  reflexes  are  lost,  usually  early  in  the  course.  The  autonomic 
nervous system is also involved in some cases. Lability of blood pressure 
and cardiac rate, postural hypotension, episodes of profound bradycardia, 
and occasional asystole occur.  

Laboratory Findings and Diagnosis  

CSF  studies  are  essential  for  diagnosis.  The  CSF  protein  is  elevated  to 
more than twice the upper limit of normal, glucose level is normal, and 
there is no pleocytosis. Fewer than 10 white blood cells/mm

3

 are found. 

The  results  of  bacterial  cultures  are  negative,  and  viral  cultures  rarely 
isolate specific viruses. The dissociation between high CSF protein and a 
lack  of  cellular  response  in  a  patient  with  an  acute  or  subacute 
polyneuropathy 

is 

diagnostic 

of 

Guillain-Barre 

syndrome.                 

Motor  NCVs  are  greatly  reduced,  and  sensory  nerve  conduction  time  is 
often  slow.  Electromyography  (EMG)  shows  evidence  of  acute 
denervation of muscle. Serum creatine kinase (CK) level may be mildly 
elevated or normal. 

Treatment  

Patients  in  early  stages  of  this  acute  disease  should  be  admitted  to  the 
hospital  for  observation  because  the  ascending  paralysis  can  rapidly 
involve  respiratory  muscles  during  the  next  24 hr.  Respiratory  effort 
(negative  inspiratory  force,  spirometry)  must  be  monitored  to  prevent 
respiratory  failure  and  respiratory  arrest.  Patients  with  slow  progression 
might  simply  be  observed  for  stabilization  and  spontaneous  remission 
without treatment. Rapidly progressive ascending paralysis is treated with 
intravenous  immunoglobulin  (IVIG),  administered  for  5  days. 
Plasmapheresis and/or immunosuppressive drugs are alternatives if IVIG 
is  ineffective.  Steroids  are  not  effective.  Combined  administration  of 
immunoglobulin and interferon is effective in some patients. Supportive 
care, such as respiratory support, prevention of decubiti in children with 


background image

flaccid  tetraplegia,  and  treatment  of  secondary  bacterial  infections,  is 
important. 

Prognosis  

The  clinical  course  is  usually  benign,  and  spontaneous  recovery  begins 
within 2-3 wk. Most patients regain full muscular strength, although some 
are left with residual weakness. The tendon reflexes are usually the last 
function to recover. Improvement usually follows a gradient opposite the 
direction  of  involvement:  bulbar  function  recovering  first,  and  lower 
extremity  weakness  resolving  last.  Bulbar  and  respiratory  muscle 
involvement  can  lead  to  death  if  the  syndrome  is  not  recognized  and 
treated.  Although  prognosis  is  generally  good  and  the  majority  of 
children  recover  completely,  3  clinical  features  are  predictive  of  poor 
outcome  with  sequelae:  cranial  nerve  involvement,  intubation,  and 
maximum disability at the time of presentation.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

 

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 153 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل