Osteomyelitis

De term "osteomyelitis" werd bedacht om een ontsteking van het bot en beenmerg aan te duiden (van het Griekse "osteomyelitis" betekent ontsteking van het beenmerg). Tegenwoordig wordt deze term gebruikt voor een infectieuze en inflammatoire laesie van botweefsel (osteitis), beenmerg (myelitis), periost (periostitis) en omliggende weke delen. Osteomyelitis wordt ook gedefinieerd als een infectie in het bot.

Osteomyelitis is een lokaal ontstekingsproces dat ontstaat als reactie op de invasie en proliferatie van micro-organismen. De belangrijkste trigger voor hematogene osteomyelitis is de endogene invasie van micro-organismen in het beenmergkanaal; bij exogene osteomyelitis treedt microbiële invasie op als gevolg van trauma aan het bot of omliggende weefsel. Lokalisatie van de ontsteking dient als een beschermende reactie van het lichaam en voorkomt de ontwikkeling van sepsis, wat mogelijk is als de mechanismen die het purulent-necrotische proces inactiveren, insolvent raken. Dit kan te wijten zijn aan de hoge virulentie en pathogeniciteit van micro-organismen, de omvang van de laesie, de duur van het ontstekingsproces en de verzwakking van de beschermende krachten van het macro-organisme.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Epidemiologie

Ondanks de gestage vooruitgang in het begrijpen van de pathogenese van bot- en gewrichtsinfecties en de introductie van moderne diagnose- en behandelingsmethoden, is er in de afgelopen 30 jaar geen sprake van een afname van het aantal patiënten.

Acute hematogene osteomyelitis komt voor bij 2 op de 10.000 kinderen, chronische osteomyelitis bij 2 op de 10.000 mensen en de botten van de onderste ledematen worden in 90% van de gevallen aangetast. De tibia is goed voor 50%, het femur voor 30%, de fibula voor 12%, de humerus voor 3%, de ulna voor 3% en de radius voor 2% van de laesies aan de lange botten. Momenteel worden verschillende trends waargenomen in de epidemiologie van osteomyelitis aan de lange botten. Er zijn veranderingen opgetreden in de structuur van hematogene osteomyelitis. In de belangrijkste industriële landen wordt een afname opgemerkt van de incidentie van acute hematogene osteomyelitis van de lange botten bij kinderen (2,9 nieuwe gevallen per 100.000 inwoners per jaar) en Staphylococcus aureus als belangrijkste veroorzaker van de ziekte - van 55 naar 31%. In landen met een ontwikkelde infrastructuur komen deze ziekten tegenwoordig nauwelijks meer voor.

De laatste jaren is het aantal patiënten met posttraumatische osteomyelitis toegenomen. Dit komt voornamelijk door de toename van trauma's, met name als gevolg van verkeersongevallen, veranderingen in de microflora die ettervorming kunnen veroorzaken, en aandoeningen van het menselijk immuunsysteem. De ontwikkeling van botinfecties wordt bevorderd door diabetes mellitus, vaataandoeningen, tumoren, alcoholisme en roken. Bij volwassenen zijn fracturen van lange botten de belangrijkste oorzaak van osteomyelitis. Het ontstaan van deze pathologische aandoening hangt van vele factoren af, met name van de locatie en de omvang van de schade aan het bot en de weke delen, een verminderde bloedtoevoer en -innervatie, de tijdigheid en kwaliteit van de primaire chirurgische behandeling, de antibiotische profylaxemethode, de keuze van de osteosynthesemethode en de plastische wondsluiting. De incidentie van osteomyelitis varieert sterk: van 0,5-2% bij de chirurgische behandeling van gesloten fracturen en letsels van de bovenste ledematen tot 50% en hoger bij open fracturen van het been en de dij met uitgebreide schade aan de weke delen.

In de moderne tijd is de rol van purulente complicaties, waaronder osteomyelitis, na schotwonden aan de ledematen toegenomen. De belangrijkste oorzaken hiervan zijn de ernst van bot- en gewrichtsletsels, evenals behandelingsfouten tijdens medische evacuatie. Volgens de ervaring van naoorlogse gewapende conflicten bedraagt de incidentie van schotwondosteomyelitis minstens 9-20%.

Verschillende vormen van interne metaalosteosynthese zijn wereldwijd wijdverbreid in de behandeling van fracturen. Ongerechtvaardigde uitbreiding van indicaties voor chirurgische methoden bij ernstige fracturen met uitgebreide schade aan de weke delen, het niet naleven van de timing en techniek van de operatie, en een onjuiste keuze van chirurgische hulpmiddelen en metaalconstructie leiden tot ernstige purulente ontstekingen van botten en gewrichten. Suppuratie rond de spaken en staven, evenals "spaak" osteomyelitis, blijven de meest voorkomende complicaties bij osteosynthese met externe fixatie. Wereldwijd worden jaarlijks ongeveer 1 miljoen knie- en heupvervangingsoperaties uitgevoerd. Daarom wordt osteomyelitis die optreedt na endoprothesen een groot probleem, vooral in ontwikkelde landen.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Oorzaken botontsteking

In 1880 was Louis Pasteur de eerste die microben isoleerde uit de pus van een patiënt met osteomyelitis en noemde ze stafylokokken. Later werd vastgesteld dat alle pyogene microben osteomyelitis kunnen veroorzaken, en het klinische en morfologische beeld van de ziekte kan afhangen van hun soortensamenstelling. Momenteel is de verwekker van acute hematogene osteomyelitis van de lange botten bij kinderen voornamelijk monoflora (tot 95%). Dit is doorgaans Staphylococcus aureus, die in 50-90% van de gevallen wordt geïsoleerd. Dit micro-organisme blijft de belangrijkste verwekker in alle gevallen van osteomyelitis vanwege zijn osteochondrotropisme en hoge aanpassingsvermogen, wat leidt tot de ontwikkeling van een groot aantal verschillende antibioticaresistente virulente stammen en uiteindelijk tot een afname van de effectiviteit van conservatieve behandeling.

Bij kinderen jonger dan één jaar worden Streptococcus agalactiae en Escherichia coli het vaakst geïsoleerd uit bot en bloed, terwijl bij kinderen ouder dan één jaar Streptococcus pyogenes en Haemophilus influenzae worden geïsoleerd. De incidentie van H. influenzae-isolatie neemt af bij kinderen ouder dan vier jaar, wat ook samenhangt met het gebruik van een nieuw vaccin tegen deze ziekteverwekker.

Bij patiënten met acute posttraumatische osteomyelitis, die optreedt bij open fracturen met uitgebreide schade aan de weke delen, worden gemengde aerobe en anaerobe associaties gekweekt met een overwicht aan gramnegatieve micro-organismen, voornamelijk Pseudomonas aeruginosa. De microbiële contaminatie in de laesie bedraagt doorgaans 106-108 microbiële organismen per 1 g botweefsel.

Bij chronische osteomyelitis spelen grampositieve kokken van het geslacht Staphylococcus de belangrijkste etiologische rol, met Staphylococcus aureus als dominante bacterie. De frequentie van uitzaaiing hangt af van het stadium van het proces en varieert van 60 tot 85%. Bij chronische ontstekingsprocessen kunnen stafylokokken aanwezig zijn in monoculturen of als onderdeel van aerobe-anaerobe associaties. Stafylokokken worden vervangen door gramnegatieve en anaerobe bacteriën, die worden gekenmerkt door een hogere resistentie tegen gangbare antibacteriële middelen dan grampositieve bacteriën.

Pathogenese

Osteomyelitis kan worden veroorzaakt door hematogene verspreiding van de infectie, directe penetratie van micro-organismen in het bot of vanuit een aangrenzende, externe infectiehaard. Bij posttraumatische osteomyelitis treedt directe penetratie van microbiële flora op als gevolg van weefselschade en verstoring van de bloedtoevoer. De ontwikkeling van deze vorm van osteomyelitis is direct afhankelijk van de invasie van micro-organismen, hun hoeveelheid, type, virulentie en de mate van beschadiging van de weke delen. Na nadelige effecten op de beschermende en adaptieve reacties van het lichaam door verschillende fysieke, biologische factoren en bijkomende ziekten, wordt het vermogen van het lichaam om effectief te reageren op de infectie verminderd, wat kan bijdragen aan de ontwikkeling van het beginstadium van de ziekte.

Diepe, langdurige botinfecties worden in stand gehouden door de aanwezigheid van gedevasculariseerde cortex, omgeven door bacteriën. Dit fungeert als een vreemd lichaam, wat de belangrijkste oorzaak is van osteomyelitis bij de meeste open fracturen. Posttraumatische osteomyelitis kan, naast de gebruikelijke pathogene micro-organismen, ook worden veroorzaakt door niet-pathogene stafylokokken en anaërobe kokken. Tijdens het letsel dringen ze de gedevitaliseerde delen van de cortex binnen en bevorderen daar, onder anaërobe omstandigheden, sequestratie en de ontwikkeling van osteomyelitis. Een dergelijke botinfectie ontwikkelt zich vaak na open fracturen.

Een aantal systemische en lokale factoren beïnvloeden de immuunrespons, het metabolisme en de lokale bloedtoevoer tijdens de ontwikkeling van osteomyelitis. Systemische factoren zijn onder andere slechte voeding, verminderde nier- en leverfunctie, diabetes mellitus, chronische hypoxie, immuunziekten, kwaadaardige aandoeningen, hoge en seniele leeftijd, immunosuppressie en immunodeficiëntie, splenectomie, virale infectie, alcoholisme en roken. Lokale factoren zoals chronisch lymfoedeem, veneuze stasis, vasculaire laesies, arteriitis, ernstige littekenvorming, fibrose, pathologie van de kleine bloedvaten en neuropathie dragen ook bij aan het ontstaan van infecties.

Acute osteomyelitis wordt gekenmerkt door een purulente infectie die gepaard gaat met oedeem, vasculaire stase en trombose van kleine bloedvaten. In de acute fase van de ziekte wordt de intraossale en periostale bloedtoevoer verstoord door lokale ontsteking en worden grote fragmenten dood bot (sequesters) gevormd. Het bestaan van geïnfecteerd, niet-levensvatbaar weefsel en een ineffectieve reactie van het macro-organisme, evenals inadequate behandeling, leiden tot een chronische ziekte. Naarmate het purulente proces overgaat in de chronische fase, treedt er een geleidelijke verandering in het microbiële landschap op. Laagvirulente stammen van Staphylococcus epidermidis en Staphylococcus aureus beginnen een dominante rol te spelen.

Necrose van botweefsel is een belangrijk kenmerk van acute posttraumatische osteomyelitis. Dood bot wordt langzaam afgebroken door enzymen van granulatieweefsel. Afbraak vindt het snelst en vroegst plaats op de grens tussen levend en necrotisch bot. Dood sponsachtig bot bij gelokaliseerde osteomyelitis wordt langzaam afgebroken. Het dode deel van het corticale deel van het bot laat zich geleidelijk los van het levende bot en vormt een sequestrum. Organische elementen in dood bot worden grotendeels vernietigd door proteolytische enzymen geproduceerd door macrofagen of polymorfonucleaire leukocyten. Door een verminderde bloedtoevoer lijkt dood bot visueel lichter dan levend bot. Kleine gebieden met niet-levensvatbaar sponsachtig bot worden binnen 2-3 weken afgebroken; de afbraak van het corticale deel kan maanden duren.

De morfologische kenmerken van chronische osteomyelitis zijn de aanwezigheid van botnecrose, de vorming van nieuw bot en de exsudatie van polymorfonucleaire leukocyten, waaraan grote aantallen lymfocyten, histiocyten en soms plasmacellen worden toegevoegd. De aanwezigheid van dood bot veroorzaakt vaak de vorming van fistels, waardoor pus de omliggende weke delen binnendringt en uiteindelijk op het huidoppervlak uitmondt, waar een chronische fistel ontstaat. De dichtheid en dikte van het nieuw gevormde bot kunnen geleidelijk toenemen, waarbij onder relatief gunstige omstandigheden een deel of de gehele nieuwe diafyse wordt gevormd. Deze twee parallelle processen ontwikkelen zich gedurende vele weken of maanden, afhankelijk van de mate van necrose en de ernst en duur van de infectie. Endostale botgroei kan het medullaire kanaal bedekken.

Na verwijdering van het sequestrum kan de resterende holte worden opgevuld met nieuw bot. Dit gebeurt vooral vaak bij kinderen. Posttraumatische, secundaire osteomyelitis ontstaat enerzijds als gevolg van weefselschade door trauma en anderzijds door de invasie en ontwikkeling van micro-organismen. Het ontbreken van voldoende stabilisatie van het beschadigde bot leidt tot de ontwikkeling en verspreiding van purulente infectie, de vorming van secundaire necrose en sequestrum.

De meeste auteurs zijn van mening dat het raadzaam is om uitgebreide wonden te behandelen bij patiënten met open fracturen zonder het wondoppervlak vroegtijdig te sluiten, waardoor het moeilijk wordt om acute purulente infecties te bestrijden. Een langdurige open behandeling van dergelijke wonden brengt een reëel risico op osteomyelitis met zich mee. Daarom moeten de belangrijkste oorzaken van posttraumatische osteomyelitis bij patiënten met open fracturen in overweging worden genomen:

• ontijdige en ontoereikende chirurgische behandeling van de laesie;
• ontoereikende, verkeerd gekozen bevestigingsmethode;
• een langdurige, uitgebreide wond;
• onjuiste inschatting van de mate van beschadiging van het zachte weefsel;
• onvoldoende postoperatieve monitoring.

Van groot belang voor de preventie van osteomyelitis bij open fracturen is het tijdig verwijderen van wondexsudaat tijdens het proces van tijdelijke en definitieve sluiting van het wondoppervlak. De ophoping van wondexsudaat is tevens een van de oorzaken van het ontstaan van secundaire necrose.

Analyse van de oorzaken van posttraumatische osteomyelitis bevestigt dat immersie-osteosynthese (IMS) een van de factoren is die de frequentie van purulente complicaties bij open fracturen en osteomyelitis beïnvloeden. Het is bekend dat het gebruik ervan bij open fracturen met ernstige schade aan de weke delen, met name in het scheenbeen, het risico op infectie aanzienlijk verhoogt. Dit patroon is vooral duidelijk zichtbaar bij schotfracturen, wat de mening van een aantal experts heeft beïnvloed over de noodzaak om immersie-osteosynthese bij dit type letsel te verbieden.

Hoewel de legeringen die gebruikt worden voor de vervaardiging van fixatoren als immunologisch inert worden beschouwd, moeten we soms gevallen van metaalintolerantie waarnemen. In ernstige gevallen is het resultaat van een dergelijke reactie een klinisch beeld van acute ontsteking met de vorming van fistels en secundaire infectie. Dit proces is gebaseerd op de vorming van haptenen – stoffen die ontstaan door de biotransformatie van het metaal en de binding van de moleculen aan eiwitten, wat de voorwaarden voor sensibilisatie creëert. De trigger voor dit proces is de oppervlakkige vernietiging van het implantaat als gevolg van oxidatie door peroxideverbindingen, fagocytose of mechanische vernietiging (in geval van verstoring van de stabiliteit van botfragmenten of wrijving van de fixatorelementen met elkaar). Overgevoeligheid voor metaal kan aanvankelijk bestaan of zich ontwikkelen als gevolg van immersiemetaalosteosynthese.

Een nieuwe fase in de verdieping van de kennis over osteomyelitis is verbonden aan de studie van de pathogenese ervan op verschillende organisatieniveaus: submoleculair, moleculair, cellulair en orgaanniveau. De studie van de belangrijkste verwekkers van osteomyelitis, zoals Staphylococcus aureus, maakte het mogelijk om extracellulaire en intracellulaire microbiële mechanismen van agressie en invasie te identificeren, waarmee bacteriën infecties veroorzaken en in stand houden, botweefselcellen direct beschadigen, de beschermende immuunrespons van het lichaam verstoren en de effectiviteit van antibiotica verminderen. De afgelopen jaren is de rol van cytokines, een van de regulatoren van de cellulaire en humorale immuniteit, actief bestudeerd. Een nieuwe, voorheen onbekende rol van botproducerende cellen - osteoblasten - is ook aangetoond. Deze cellen kunnen antigeenspecifieke activering van immuuncellen en ontstekingsmediatoren veroorzaken als reactie op intracellulaire invasie van micro-organismen in botweefsel. Tegelijkertijd moet worden opgemerkt dat niet alles volledig duidelijk is in de pathogenese van osteomyelitis, gezien de brede waaier aan manifestaties. Veel voorgestelde pathogene mechanismen bevinden zich op hypothetisch niveau.

Symptomen botontsteking

Een gedetailleerde anamnese is vaak voldoende om osteomyelitis te diagnosticeren. Kinderen met hematogene osteomyelitis kunnen zich presenteren met acute tekenen van infectie, waaronder koorts, prikkelbaarheid, vermoeidheid, zwakte en lokale tekenen van ontsteking. Een atypisch beloop komt echter ook vaak voor. Bij kinderen met hematogene osteomyelitis kan de infectie worden gelokaliseerd in de zachte weefsels rondom het aangetaste bot. Het gewricht wordt meestal niet door de infectie aangetast. Bij volwassenen met hematogene osteomyelitis worden meestal vage tekenen gevonden, waaronder aanhoudende pijn en lichte koorts. Hoge koorts, koude rillingen, zwelling en hyperemie boven het aangetaste bot kunnen ook voorkomen. Bij contactosteomyelitis is er vaak sprake van gelokaliseerde bot- en gewrichtspijn, hyperemie, zwelling en exsudatie rond de plaats van het letsel. Tekenen van een ernstige systemische ontstekingsreactie, zoals koorts, koude rillingen en avondzweten, kunnen aanwezig zijn in de acute fase van osteomyelitis, maar worden niet waargenomen in de chronische fase. Zowel hematogene als contactosteomyelitis kunnen evolueren naar een chronisch stadium. Het chronische stadium wordt gekenmerkt door aanhoudende pijn, exsudatie en lichte koorts. Fistelkanalen worden vaak aangetroffen in de buurt van de infectieplek. Als het fistelkanaal sluit, kan de patiënt een abces of een acute, verspreide infectie van het zachte weefsel ontwikkelen.

Vormen

Afhankelijk van het klinische beloop en de duur van de ziekte wordt osteomyelitis traditioneel onderverdeeld in acuut en chronisch. Volgens het pathogenetisch principe wordt osteomyelitis onderverdeeld in hematogene en posttraumatische osteomyelitis, die zich kan ontwikkelen als gevolg van mechanisch, chirurgisch of schotletsel aan zowel botweefsel als omliggende weke delen. Hematogene osteomyelitis kan zich manifesteren als een voornamelijk chronisch beloop (abces van Brodie, scleroserende osteomyelitis van Garré, albumineuze osteomyelitis van Ollier).

De klinische en anatomische classificatie van osteomyelitis van lange botten bij volwassenen, zoals gehanteerd door de medische faculteit van de Universiteit van Texas – de Czerny-Mader Classificatie – lijkt praktisch toepasbaar. De classificatie is gebaseerd op twee principes: de structuur van de botschade en de toestand van de patiënt. Volgens deze classificatie wordt structurele botschade voorwaardelijk onderverdeeld in vier typen:

• Type I (medullaire osteomyelitis) - beschadiging van een groot gebied van de structuren van de beenmergholte van een lang bot bij hematogene osteomyelitis en bij ettervorming na intramedullaire osteosynthese;
• Type II (oppervlakkige osteomyelitis) - schade aan alleen het corticale deel van het bot, die meestal ontstaat door een directe infectie van het bot of door een aangrenzende infectiebron in de zachte weefsels; een septisch gewricht wordt ook geclassificeerd als oppervlakkige osteomyelitis (osteochondritis);
• Type III (focale osteomyelitis) - schade aan het corticale deel van het bot en de structuren van het beenmergkanaal. Bij dit type schade is het bot echter nog steeds stabiel, omdat het infectieuze proces zich niet over de gehele diameter van het bot verspreidt;
• Type IV (diffuse osteomyelitis) - beschadiging van de gehele diameter van het bot met verlies van stabiliteit; een voorbeeld hiervan is een geïnfecteerde pseudoartrose, osteomyelitis na een open comminutieve fractuur.

[ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]