Some Morphological and Functional Aspects of Chronic Osteomyelitis in Patients with Neurogenic Foot Deformities

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. Neurological disorders are one the most frequent cause for developing of chronic foot inflammation. Analysis of pathological picture of chronic osteomyelitis in patients with neurogenic foot deformities, including cases of spina bifida, is not adequately addressed.

Purpose of the study — to examine morpho-functional aspects of chronic osteomyelitis in patients with multicomponent foot deformities and with spina bifida.

Materials and Methods. The present paper is based on the study of 30 patients with multicomponent neurological foot deformities complicated by chronic osteomyelitis who had medical history of spina bifida (myelomeningocele type). Histology was used to examine resected fragments of affected bone tissue, bone sequestration and skin adjacent to osteomyelitis area. Laser doppler flowmetry was used to study capillary cutaneous blood flow on plantar foot surface. Thermal and pain sensitivity was assessed by electric sensimeter in L4, L5, S1 dermatomas on the right and on the left sides.

Results. Biopsy skin specimens harvested at osteomyelitis area demonstrated signs of parakeratosis, absence of stratum lucidum, epidermis acanthosis with 25% thickness increase (р = 0,04), 2,2 times increase of density for microvessels of the dermis (р = 0,73Е-4) and increased rate of capillary blood flow at 81,6±14,2% (р = 0,0004), fibrosis and dermis thinning at 19,1% (р = 0,03), 1,37 times increase in bulk density of perspiratory glands (р= 0,04), loss of adipose tissue and degeneration of nerve fibers in the majority of nerve stems of the dermis. Above factors were accompanied by disorders in thermal and pain sensitivity in 100% of cases and in 29% of those sensitivity was missing. Morphological picture of bone tissue in osteomyelitic area was manifested by multiple destruction cavities with pyogenic membrane, granular tissue of varying maturity, combined chronic and acute stages of the process, and by poor restorative bone formation.

Conclusion. Disorders or lack of thermal and pain sensitivity in dermatomas L4, L5, S1, of safety sense and motion control, resulting chronic load on atypical foot segments, as well as patho-histological skin alterations contribute to ulcer formation and osteomyelitis in patients with spina bifida and multicomponent foot deformities. Morphological picture of foot bony tissue at osteomyelitic site indicates typical patho-morphological signs of chronic inflammation with poor restorative bone formation.

About the authors

A. S. Sudnitsyn

Russian Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopedics

Email: fake@neicon.ru

Anatoly S. Sudnitsyn — cand. Sci. (Med.), researcher, Laboratory of Purulent Osteology

Kurgan Russian Federation

E. N. Shchurova

Russian Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: elena.shurova@mail.ru

Elena N. Shchurova — Dr. Sci. (Biol.), leading researcher, Laboratory of Deformity Correction and Limb Lengthening

Kurgan Russian Federation

T. N. Varsegova

Russian Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopedics

Email: fake@neicon.ru

Tatyana N. Varsegova — cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Laboratory of Morphology

Kurgan Russian Federation

T. A. Stupina

Russian Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopedics

Email: fake@neicon.ru

Tatyana A. Stupina — Dr. Sci. (Biol.), leading researcher, Laboratory of Morphology

Kurgan Russian Federation

N. S. Migalkin

Russian Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopedics

Email: fake@neicon.ru

Nikolay S. Migalkin — researcher, Laboratory of Morphology

Kurgan Russian Federation

References

  1. Ардашев И.П., Гатин В.Р., Ардашева Е.И., Стариков Т.Н., Носков В.П., Веретельникова И.Ю., Петрова О.И., Каткова М.А. Отдаленные результаты консервативного лечения остеомиелита позвоночника. Вестник новых медицинских технологий.2014;21(3):108-111.
  2. Wirbel R., Hermans K. Surgical treatment of chronic osteomyelitis in children admitted from developing countries. Afr J Paediatr Surg. 2014;11(4):297-303. doi: 10.4103/0189-6725.143133.
  3. Новомлинский В.В., Малкина Н.А., Андреев А.А., Глухов А.А., Микулич Е.В. Современные аспекты диагностики и лечения остеомиелита. Обзор литературы. Современные проблемы науки и образования. 2016;5. Режим доступа: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=25326.
  4. Jerzy K., Francis H. Chronic osteomyelitis — bacterial flora, antibiotic sensitivity and treatment challenges. Open Orthop J. 2018;12:153-163. doi: 10.2174/1874325001812010153.
  5. Roy M., Somerson J.S., Kerr K.G., Conroy J.L. Pathophysiology and pathogenesis of osteomyelitis. ed. M.S. Baptista, j.P. Tardivo. Intechopen, 2012. ch. 1. P. 3-26. doi: 10.5772/1264. Available from: https://www.intechopen.com/books/osteomyelitis.
  6. Ertugrul B.M., Lipsky B.A. Osteomyelitis or charcot neuro-osteoarthropathy? Differentiating these disorders in diabetic patients with a foot problem. Diabet Foot Ankle. 2013;4:1-8. doi: 10.3402/dfa.v4i0.21855.
  7. Grimes J.S. Jr. Infections of the foot: osteomyelitis. Mann’s surgery of the foot and ankle. 9th edition. ed. M.J. Coughlin, C. Saltzman, R.B. Anderson. Philadelphia: Saunders, 2014. Vol. 1. ch. 15. P. 757-759.
  8. Kliushin N.M., Sudnitsyn A.S., Subramanyam K.N., George J. Management of neurologic deformity of the ankle and foot with concurrent osteomyelitis with the Ilizarov method. Foot Ankle Int. 2018; 39(2):226-235. doi: 10.1177/1071100717739396.
  9. Biedermann R. Orthopedic management of spina bifida. Orthopade. 2014;43(7):603-610. doi: 10.1007/s00132-013-2215-9.
  10. Kelley S.P., Bache C.E., Graham H.K., Donnan L.T. Limb reconstruction using circular frames in children and adolescents with spina bifida. J Bone Joint Surg Br. 2010;92(7):1017-1022. doi: 10.1302/0301-620x.92B7.22965.
  11. Maynard M.J., Weiner L.S, Burke S.W. Neuropathic foot ulceration in patients with myelodysplasia. J Pediatr Orthop. 1992;12(6):786-788.
  12. Srivastava V.K. Wound healing in trophic ulcers in spina bifida patients. J Neurosurg. 1995;82(1):40-43.
  13. Ebid A.A., El-Kafy E.M., Alayat M.S. Effect of pulsed Nd:yaG laser in the treatment of neuropathic foot ulcers in children with spina bifida: a randomized controlled study. Photomed Laser Surg. 2013;31(12):565-570. doi: 10.1089/pho.2013.3533.
  14. Pandey A., Gupta V., Singh S.P., Kumar V., Verma R. Neuropathic ulcers among children With Neural Tube Defects: aReview of literature. Ostomy Wound Manage. 2015;61(12):32-38.
  15. Freeman G.J., Mackie K.M., Sare J., Walsh A.K., Pherwani A.D. A novel approach to the management of the diabetic foot: metatarsal excision in the treatment of osteomyelitis. Eur J Vasc Endovasc Surg.2007;33(2):217-219. doi: 10.1016/j.ejvs.2006.10.008.
  16. Marais L.C., Ferreira N., Aldous C. The classification of chronic osteomyelitis. SA Orthopc J Autumn. 2014;13(1):22-28. available from: http://saoajournal.ps.studio/index.php/saoj/article/view/181.
  17. Kirshblum S.C., Burns S.P., Biering-Sorensen F., Donovan W., Graves D.E., Jha. A. et al. International standards for neurological classification of spinal cord injury (revised 2011). J Spinal Cord Med. 2011;34(6):535-546. doi: 10.1179/204577211x13207446293695.
  18. Kitaoka H.B., Alexander I.J., Adelaar R.S., Nunley J.A., Myerson M.S., Sanders M. Clinical rating systems for the ankle-hind foot, mid-foot, hallux and lesser toes. Foot Ankle Int. 1994;15:135-149.
  19. Werner S., Grose R. Regulation of Wound Healing by Growth factors and cytokines. Physiol Rev. 2003;83:835-870. DOI: 10,1152/physrev.2003.83.3.835.
  20. Kadam D. Microsurgical Reconstruction of Plantar ulcers of the Insensate foot. J Reconstr Microsurg. 2016;32(5):402-410. doi: 10.1055/s-0036-1579536.
  21. Broughton N.S., Graham G., Menelaus M.B. The high incidence of foot deformity in patients with high-level spina bifida. J Bone Joint Surg Br. 1994;76(4):548-550.
  22. Gunay H., Sozbilen M.C., Gurbuz Y., Altinisik M., Buyukata B. Incidence and type of foot deformities in patients with spina bifida according to level of lesion. Childs Nerv Syst. 2016;32(2):315-319. doi: 10.1007/s00381-015-2944-7.
  23. Calhoun J.H., Manring M.M., Shirtliff M. Osteomyelitis of the long bones. Semin Plast Surg. 2009;23(2):59-72. doi: 10.1055/s-0029-1214158.
  24. Глухов А.А., Алексеева Н.Т., Микулич Е.В. Морфологические изменения в костной ткани при хроническом остеомиелите на фоне применения тромбоцитарного концентрата. Успехи современного естествознания. 2011;12:36-38. Режим доступа: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=28992.
  25. Schmidt H.G., Tiemann A.H., Braunschweig R., Diefenbeck M., Bühler M., Abitzsch D., Haustedt N., Walter G., Schoop R., Heppert V., Hofmann G.O., Glombitza M., Grimme C., Gerlach U.J., Flesch I. Definition of the Diagnosis osteomyelitis-osteomyelitis Diagnosis Score (oDS). Z Orthop Unfall.2011;149(4):449-460. (In German). doi: 10.1055/s-0030-1270970.
  26. Tiemann A., Hofmann G.O., Krukemeyer M.G., Krenn V., Langwald S. Histopathological osteomyelitis evaluation Score (HoeS) — an innovative approach to histopathological diagnostics and scoring of osteomyelitis. Interdiscip Plast Reconstr Surg DGPW. 2014;3:Doc08. doi: 10.3205/iprs000049.
  27. Байрамкулов Э.Д., Воротников А.А., Мозеров С.А., Красовитова О.В. Клинико-морфологическая характеристика остеомиелита при синдроме диабетической стопы. Фундаментальные исследования. 2015;1-1:23-27. Режим доступа: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36758.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Traumatology and Orthopedics of Russia

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».