Predictors for recurrence of chronic osteomyelitis following long bones cavity defect replacement with synthetic materials

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Recent scientific literature only has a few studies highlighting the factors affecting the development of recurrent infection after surgical treatment of chronic osteomyelitis.

Aim of the study: to determine significant risk factors of infection recurrence during one- and two-stage treatment of a cavity defect with synthetic materials in patients with chronic osteomyelitis and to create an assessment scale for prediction of the treatment outcome based on this data.

Material and Methods. The retrospective study comprised 131 patients with chronic osteomyelitis of the long bones. The patients were divided into two groups based on the treatment outcome: group 1 (n=90) - successful elimination of infection; group 2 (n=41) - recurrent osteomyelitis after one-stage or during two-stage treatment. Differences between the groups were assessed to identify factors that affect the risk of recurrence. Multivariate analysis was performed using the classification tree method ​​to develop a scale for the comprehensive risk assessment of osteomyelitis recurrence (CRAOR).

Results. The following factors affecting the treatment outcome were assessed: location (r=0.205, p=0.019); duration of osteomyelitis (r=0.23, p=0.007); history of debridement operations (r=0.264, p=0.002); bone defect volume (r=0.175, p=0.045); physiological class according to Cierny-Mader (r=0.188, p=0.004); anatomical type of osteomyelitis according to Cierny-Mader (r=0.15, p=0.086); nature of the pathogen (r=0.123, p=0.162). The degree of the osteomyelitis recurrence risk, threshold values ​​for quantitative factors and the total score the scale were established. In patients with a score >5, the risk of osteomyelitis recurrence increased by 8.1 times in one-stage treatment compared to patients with a score ≤5 (OR 8.143, CI 1.008-65.882). In two-stage treatment, patients with a score >5 had the risk of osteomyelitis recurrence increased by 4.1 times compared to patients with a score ≤5 (OR 4.059, CI 0.461-35.714). Based on the scale, an algorithm of treatment for these patients was developed.

About the authors

Alexander V. Afanasyev

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: afanasyev1307@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3097-7846
SPIN-code: 7238-3767

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

Svetlana A. Bozhkova

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: clinpharm-rniito@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2083-2424
SPIN-code: 3086-3694

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, St. Petersburg

Vasily A. Artyukh

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: artyukhva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5087-6081

Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Brause B.D., Mandell G.L., Bennett J.E., Dolin R. Infections with prostheses in bones and joints. In: Principles and Practice of Infectious Diseases. 7th ed. Churchill Livingstone: Elsevier; 2010. Vol. 1. Part II. Section K. р. 1469.
  2. Parkkinen M., Madanat R., Lindahl J., Mäkinen T.J. Risk factors for deep infection following plate fixation of proximal tibial fractures. J Bone Joint Surg Am. 2016;98(15):1292-1297. doi: 10.2106/JBJS.15.00894.
  3. Bonnevialle P. Operative treatment of early infection after internal fixation of limb fractures (exclusive of severe open fractures). Orthop Traumatol Surg Res. 2017;103(1S):67-73. doi: 10.1016/j.otsr.2016.06.019.
  4. Kremers H.M., Nwojo M.E., Ransom J.E., Wood-Wentz C.M., Melton L.J. 3rd, Huddleston P.M. 3rd. Trends in the epidemi-ology of osteomyelitis: a population-based study, 1969 to 2009. J Bone Joint Surg Am. 2015;97(10):837-845. doi: 10.2106/JBJS.N.01350.
  5. Клюшин Н.М., Абабков Ю.В., Бурнашов С.И., Михайлов А.Г., Шляхов В.И. Остеомиелит. Клинические рекомендации. 2016. Режим доступа: https://medi.ru/klinicheskie-rekomendatsii/osteomielit_14120/#part_13. Klyushin N.M., Ababkov Yu.V., Burnashov S.I., Mikhailov A.G., Shlyakhov V.I. Osteomyelitis. Clinical recommendations. 2016. Available from: https://medi.ru/klinicheskie-rekomendatsii/osteomielit_14120/#part_13. (In Russian).
  6. Зелянин А.С., Филиппов В.В., Суворов Н.А. Устранение дефектов мягких тканей в коленном суставе свободными реваскуляризированными аутотрансплантатами при хроническом остеомиелите эпиметафиза. Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии. 2012;(1):82-88. Zelyanin a.s., Fillippov v.V., Suvorov n.A. The correction of knee joint defects using free revascularized autografts in the patients presenting with chronic epimetaphyseal osteomyelitis. Plastic Surgery and Aesthetic Medicine. 2012;(1):82-88. (In Russian).
  7. Овденко А.Г. Внешний остеосинтез при огнестрельных переломах. Санкт-Петербург; 2011. 286 с. Ovdenko A.G. External osteosynthesis in gunshot fractures. Saint-Petersburg; 2011. 286 р. (In Russian).
  8. Birt M.C., Anderson D.W., Toby E.B., Wang J. Osteomyelitis: Recent advances in pathophysiology and therapeutic strategies. J Orthop. 2016;14(1):45-52. doi: 10.1016/j.jor.2016.10.004.
  9. Деркачев В.С., Алексеев С.А., Бордаков В.Н., Елин И.А., Деркачев Д.В. К вопросу о комплексном лечении хронического посттравматического остеомиелита. Травматология және ортопедия. 2015; (3-4):43-44. Derkachev V.S., Alekseev S.A., Bordakov V.N., Elin I.A., Derkachev D.V. On the issue of complex treatment of chronic posttraumatic osteomyelitis. Traumatology and orthopedics. 2015;(3-4):43-44. (In Russian).
  10. Римашевский Д., Ахтямов И., Федуличев П., Zaalan W., Устазов К., Basith A. и др. Патогенетические особенности лечения хронического остеомиелита. Гений ортопедии. 2021;27(5):628-635. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-5-628-635. Rimashevskiy D., Akhtyamov I., Fedulichev P., Zaalan W., Ustazov K., Basith A. et al. Pathogenetic features of chronic osteomyelitis treatment. Genij Ortopedii. 2021;27(5):628-635. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-5-628-635.
  11. Румянцев Д.О., Айрапетов Г.А., Воротников А.А. Современное состояние проблемы пластического замещения дефектов мягких тканей нижних конечностей на фоне хронического остеомиелита. Инновационная медицина Кубани. 2022;(1):69-76. doi: 10.35401/2500-0268-2022-25-1-69-76. Rumyantsev D.O., Airapetov G.A., Vorotnikov A.A. The current state of the problem of soft tissue defects replacement in the lower extremities in conditions of chronic osteomyelitis. Innovative Medicine of Kuban. 2022;(1):69-76. (In Russian). doi: 10.35401/2500-0268-2022-25-1-69-76.
  12. Hung C.H., Ko J.Y., Liao P.S., Yeh C.W., Hsu C.C., Lin M.C. et al. Epidemiology of fatal/non-fatal suicide among patients with chronic osteomyelitis (COM): a nationwide population-based study. J Int Med Res. 2020;48(6):300060520919238. doi: 10.1177/0300060520919238.
  13. Шастов А., Ступина Т., Мигалкин Н. Малигнизация при хроническом остеомиелите бедра: клинический случай. Гений ортопедии. 2023;29(1):92-98. doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-1-92-98. Shastov A., Stupina T., Migalkin N. Malignancy in chronic osteomyelitis of the femur: a case report. Genij Ortopedii. 2023;29(1):92-98. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-1-92-98.
  14. Jiang N., Wu H.T., Lin Q.R., Hu Y.J., Yu B. Health Care Costs of Post-traumatic Osteomyelitis in China: Current Situation and Influencing Factors. J Surg Res. 2020;247:356-363. doi: 10.1016/j.jss.2019.10.008.
  15. Lu S., Wang L., Luo W., Wang G., Zhu Z., Liu Y. еt al. Analysis of the epidemiological status, microbiology, treatment methods and financial burden of hematogenous osteomyelitis based on 259 patients in Northwest China. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;13:1097147. doi: 10.3389/fendo.2022.1097147.
  16. Conterno L.O., da Silva Filho C.R. Antibiotics for treating chronic osteomyelitis in adults. Cochrane Database Syst Rev. 2009;(3):CD004439.
  17. Jiang N., Ma Y.F., Jiang Y., Zhao X.Q., Xie G.P., Hu Y.J. et al. Clinical Characteristics and Treatment of Extremity Chronic Osteomyelitis in Southern China. Medicine (Baltimore). 2015;94(42):e1874. doi: 10.1097/MD.0000000000001874.
  18. Tulner S.A.F., Schaap G.R., Strackee S.D., Besselaar P.P., Luitse J.S., Marti R.K. Long-term results of multiple-stage treatment for post-traumatic osteomyelitis of the tibia. J Trauma. 2004;56(3):633-642. doi: 10.1097/01.ta.0000112327.50235.0a.
  19. Судницын А.С., Клюшин Н.М., Ступина Т.А., Дьячкова Г.В. Анализ применения чрескостного остеосинтеза в лечении больных с диабетической остеоартропатией, осложненной хроническим остеомиелитом. Гений ортопедии. 2023;29(4):388-394. doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-4-388-394. Sudnitsyn A.S., Kliushin N.M., Stupina T.A., Diachkova G.V. Analysis of the use of transosseous osteosynthesis in the treatment of patients with diabetic osteoarthropathy complicated by chronic osteomyelitis. Genij Ortopedii. 2023;29(4):388-394. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-4-388-394.
  20. Heitzmann L.G., Battisti R., Rodrigues A.F., Lestingi J.V., Cavazzana C., Queiroz R.D. Postoperative Chronic Osteomyelitis in the Long Bones Current Knowledge and Management of the Problem. Rev Bras Ortop (Sao Paulo). 2019;54(6):627-635. doi: 10.1016/j.rbo.2017.12.013.
  21. Афанасьев А.В., Божкова С.А., Артюх В.А., Лабутин Д.В., Ливенцов В.Н., Кочиш А.А. Применение синтетических заменителей костной ткани при одноэтапном лечении пациентов с хроническим остеомиелитом. Гений ортопедии. 2021;27(2):232-236. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-2-232-236. Afanasyev A.V., Bozhkova S.A., Artyukh V.A., Labutin D.V., Liventsov V.N., Kochish A.A. Synthetic bone replacement materials used for one-stage treatment of chronic osteomyelitis. Genij Ortopedii. 2021;27(2):232-236. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-2-232-236.
  22. McNally M.A., Ferguson J.Y., Scarborough M., Ramsden A., Stubbs D.A., Atkins B.L. Mid- to long-term results of single-stage surgery for patients with chronic osteomyelitis using a bioabsorbable gentamicin-loaded ceramic carrier. Bone Joint J. 2022;104-B(9):1095-1100. doi: 10.1302/0301-620X.104B9.BJJ-2022-0396.R1.
  23. Ma X., Han S., Ma J., Chen X., Bai W., Yan W. et al. Epidemiology, microbiology and therapeutic consequences of chronic osteomyelitis in northern China: A retrospective analysis of 255 Patients. Sci Rep. 2018;8(1):14895. doi: 10.1038/s41598-018-33106-6.
  24. Лапынин А.И., Сафронов А.А., Шевцов В.И., Ким В.И., Лапынин Д.А., Сафронов Ал.А. и др. Метод управляемого чрескостного остеосинтеза. Структура и основные понятия биохимических и обменных процессов в динамике лечения больных хроническим остеомиелитом. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Социальные, гуманитарные, медико-биологические науки. 2020;22(70):75-82. Lapynin A.I., Safronov A.A., Shevtsov V.I., Kim V.I., Lapynin D.A., Safronov Al.A. Method of controlled transosseous osteosynthesis. Structure and basic concepts of biochemical and metabolic processes in dynamics of treatment of patients with chronic osteomyelitis. Izvestiya of the Samara Science Centre of the Russian Academy of Sciences. Social, humanitarian, medicobiological sciences. 2020;22(70):75-82. (In Russian).
  25. Shi J., Yang X., Song M., Zhang X., Xu Y. Clinical effects of early debridement, internal fixation, and Masquelet technique for childhood chronic haematogenous osteomyelitis of long bones. J Orthop Surg Res. 2023;18(1):11. doi: 10.1186/s13018-022-03478-7.
  26. Тихилов Р.М., Кочиш А.Ю., Разоренов В.Л., Козлов И.В. Современные тенденции пластики лоскутами с осевым типом кровоснабжения на нижней конечности. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2007;(2):71-75. Tikhilov R.M., Kochish A.Yu., Rodomanova L.A., Razorenov V.L., Kozlov I.V. Modern tendencies in lower extremity plasty using flaps with axial blood supply. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2007;(2):71-75. (In Russian).
  27. Zhang X., Yang X., Chen Y., Wang G., Ding P., Zhao Z. et al. Clinical study on orthopaedic treatment of chronic osteomyelitis with soft tissue defect in adults. Int Wound J. 2022;19(6):1349-1356. doi: 10.1111/iwj.13729.
  28. Yalikun A., Yushan M., Li W., Abulaiti A., Yusufu A. Risk factors associated with infection recurrence of posttraumatic osteomyelitis treated with Ilizarov bone transport technique – a retrospective study of 149 cases. BMC Musculoskelet Disord. 2021;22(1):573. doi: 10.1186/s12891-021-04430-2.
  29. Subramanyam K.N., Mundargi A.V., Prabhu M.V., Gopakumar K.U., Gowda D.S.A., Reddy D.R. Surgical management of chronic osteomyelitis: Organisms, recurrence and treatment outcome. Chin J Traumatol. 2023;26(4):228-235. doi: 10.1016/j.cjtee.2023.01.003.
  30. Wald E.R. Risk factors for osteomyelitis. Am J Med. 1985;78(6B):206-212. doi: 10.1016/0002-9343(85)90386-9.
  31. Wu H., Sun D., Wang S., Jia C., Shen J., Wang X. et al. Incidence and risk factors of recurrence in limb osteomyelitis patients after antibiotic-loaded cement spacer for definitive bone defect treatment. Bone Joint Res. 2023;12(8):467-475. doi: 10.1302/2046-3758.128.BJR-2022-0413.R2.
  32. Wang X., Wang S., Fu J., Sun D., Shen J., Xie Z. Risk factors associated with recurrence of extremity osteomyelitis treated with the induced mem-brane technique. Injury. 2020;51(2):307-311. doi: 10.1016/j.injury.2019.11.026.
  33. Shah N.S., Kanhere A.P., Dowell E., Sabbagh R.S., Bonamer J., Franklin A. et al. Risk Factors and Characteristics of Recalcitrant Osteomyelitis After Initial Surgical and Antibiotic Treatment. J Orthop Trauma. 2023;37(9):423. doi: 10.1097/BOT.0000000000002616.
  34. Преображенский П.М., Божкова С.А., Каземирский А.В. Расчет индекса коморбидности как фактора риска рецидива перипротезной инфекции после установки спейсера коленного сустава. Травматология и ортопедия России. 2022;28(1):7-18. doi: 10.17816/2311-2905-1718. Preobrazhensky P.M., Bozhkova S.A., Kazemirsky A.V. Comorbidity Index as a Risk Factor of Knee PJI Recurrence After Spacer Implantation. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2022;28(1):7-18. (In Russian). doi: 10.17816/2311-2905-1718.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Study design flowchart

Download (128KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Treatment algorithm for patients with chronic osteomyelitis of long bones

Download (157KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».