Zapalenie kości i szpiku

Termin „osteomyelitis” został zaproponowany do oznaczania zapalenia kości i szpiku kostnego (z greckiego „osteomyelitis” oznacza zapalenie szpiku kostnego). Obecnie termin ten jest rozumiany jako zakaźna i zapalna zmiana tkanki kostnej (osteitis), szpiku kostnego (myelitis), okostnej (periostitis) i otaczających tkanek miękkich. Osteomyelitis jest również definiowane jako infekcja kości.

Zapalenie kości i szpiku to miejscowy proces zapalny, który rozwija się w odpowiedzi na inwazję i proliferację ciał drobnoustrojów. Głównym czynnikiem wyzwalającym krwiopochodne zapalenie kości i szpiku jest endogenna inwazja ciał drobnoustrojów do kanału szpiku kostnego; w egzogennym zapaleniu kości i szpiku inwazja drobnoustrojów następuje w wyniku urazu kości lub otaczających tkanek. Lokalizacja stanu zapalnego służy jako reakcja ochronna organizmu, zapobiegając rozwojowi sepsy, która jest możliwa, jeśli mechanizmy ograniczające proces ropno-martwiczy staną się niewypłacalne. Może to być spowodowane wysoką wirulencją i patogennością drobnoustrojów, rozległością zmiany, czasem trwania procesu zapalnego i osłabieniem sił ochronnych makroorganizmu.

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

Epidemiologia

Pomimo stałego postępu w zrozumieniu patogenezy zakażeń kości i stawów oraz wprowadzenia nowoczesnych metod diagnostycznych i leczniczych, liczba takich pacjentów nie wykazuje tendencji spadkowej na przestrzeni ostatnich 30 lat.

Ostre krwiopochodne zapalenie kości występuje u 2 na 10 000 dzieci, przewlekłe zapalenie kości - u 2 na 10 000 osób, a kości kończyn dolnych są dotknięte w 90% przypadków. Kość piszczelowa stanowi 50%, kość udowa - 30%, kość strzałkowa - 12%, kość ramienna - 3%, kość łokciowa - 3% i kość promieniowa - 2% zmian kości długich. Obecnie w epidemiologii zapalenia kości długich kości obserwuje się kilka trendów. Zaszły zmiany w strukturze krwiopochodnego zapalenia kości. W wiodących krajach uprzemysłowionych odnotowano spadek częstości występowania ostrego krwiopochodnego zapalenia kości długich kości u dzieci (2,9 nowych przypadków na 100 000 ludności rocznie), a Staphylococcus aureus jako główny czynnik wywołujący chorobę - z 55 do 31%. W krajach o rozwiniętej infrastrukturze choroby te występują stosunkowo rzadko.

W ostatnich latach wzrosła liczba chorych na pourazowe zapalenie kości i szpiku. Wynika to przede wszystkim ze wzrostu urazów, zwłaszcza w wyniku wypadków drogowych, zmian mikroflory, które mogą powodować ropienie, oraz zaburzeń układu odpornościowego człowieka. Rozwojowi zakażenia kości sprzyjają cukrzyca, zacierające choroby naczyniowe, nowotwory, alkoholizm i palenie. U osób dorosłych główną przyczyną zapalenia kości i szpiku są złamania kości długich. Rozwój tego stanu patologicznego zależy od wielu czynników, przede wszystkim od lokalizacji i rozległości uszkodzenia kości i tkanek miękkich, upośledzonego ukrwienia i unerwienia, terminowości i jakości pierwotnego leczenia operacyjnego, metody profilaktyki antybiotykowej, wyboru metody osteosyntezy i zamknięcia rany plastykiem. Pod tym względem częstość występowania zapalenia kości i szpiku jest bardzo zróżnicowana - od 0,5-2% w leczeniu operacyjnym złamań zamkniętych i urazów kończyny górnej do 50% i więcej w złamaniach otwartych podudzia i uda z rozległymi uszkodzeniami tkanek miękkich.

W nowoczesnych warunkach wzrosła rola powikłań ropnych, w tym osteomyelitis, po ranach postrzałowych kończyn, których główną przyczyną jest ciężkość urazów kości i stawów, a także wady leczenia poczynione na etapach ewakuacji medycznej. Zgodnie z doświadczeniem powojennych konfliktów zbrojnych, częstość występowania osteomyelitis postrzałowego wynosi co najmniej 9-20%.

Różne rodzaje wewnętrznej osteosyntezy metalowej stały się powszechne w leczeniu złamań na całym świecie. Nieuzasadnione rozszerzenie wskazań do metod operacyjnych w przypadku ciężkich złamań z rozległymi uszkodzeniami tkanek miękkich, niedotrzymanie terminów i techniki wykonywania operacji, niewłaściwy dobór pomocy chirurgicznej i konstrukcji metalowej prowadzą do ciężkiego ropnego zapalenia kości i stawów. Ropienie wokół szprych i prętów, a także „szprychowe” zapalenie kości i szpiku pozostają najczęstszymi powikłaniami podczas osteosyntezy z użyciem zewnętrznych urządzeń stabilizujących. Rocznie na świecie wykonuje się około 1 miliona operacji wymiany stawu kolanowego i biodrowego. Dlatego zapalenie kości i szpiku, które występuje po endoprotezoplastyce, staje się dużym problemem, szczególnie w krajach rozwiniętych.

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

Przyczyny zapalenie kości i szpiku

W 1880 roku Louis Pasteur jako pierwszy wyizolował drobnoustroje z ropy pacjenta z zapaleniem kości i nazwał je gronkowcami. Później ustalono, że wszelkie drobnoustroje ropne mogą powodować zapalenie kości i kości, a obraz kliniczny i morfologiczny choroby może zależeć od ich składu gatunkowego. Obecnie czynnikiem sprawczym ostrego krwiopochodnego zapalenia kości i kości długich u dzieci jest głównie monoflora (do 95%). Jest to z reguły Staphylococcus aureus, izolowany w 50-90% przypadków. Ten drobnoustrój pozostaje wiodącym czynnikiem sprawczym we wszystkich przypadkach zapalenia kości i kości ze względu na swój osteochondrotropizm i wysoką zdolność adaptacji, co prowadzi do rozwoju dużej liczby różnych szczepów wirulentnych opornych na antybiotyki i ostatecznie do zmniejszenia skuteczności leczenia zachowawczego.

U dzieci poniżej pierwszego roku życia najczęściej z kości i krwi izoluje się Streptococcus agalactiae i Escherichia coli, natomiast u dzieci powyżej pierwszego roku życia izoluje się Streptococcus pyogenes i Haemophilus influenzae. Częstość występowania izolacji H. influenzae zmniejsza się u dzieci powyżej czwartego roku życia, co wiąże się również ze stosowaniem nowej szczepionki przeciwko temu patogenowi.

U pacjentów z ostrym pourazowym zapaleniem kości i szpiku, które występuje przy złamaniach otwartych z rozległymi uszkodzeniami tkanek miękkich, hoduje się mieszane asocjacje tlenowo-beztlenowe z przewagą drobnoustrojów Gram-ujemnych, głównie Pseudomonas aeruginosa. Zanieczyszczenie mikrobiologiczne w miejscu uszkodzenia wynosi z reguły 106-108 ciałek mikrobiologicznych w 1 g tkanki kostnej.

W przewlekłym zapaleniu kości i szpiku kostnego wiodącą rolę etiologiczną odgrywają ziarniaki Gram-dodatnie z rodzaju Staphylococcus, przy czym przeważa Staphylococcus aureus, którego częstość wysiewu zależy od stadium procesu i waha się od 60 do 85%. W przewlekłych procesach zapalnych gronkowce mogą występować w monokulturach lub jako część asocjacji tlenowo-beztlenowych. Gronkowce są zastępowane przez bakterie Gram-ujemne i beztlenowe, które charakteryzują się wyższą opornością na szeroko stosowane leki przeciwbakteryjne niż bakterie Gram-dodatnie.

Patogeneza

Zapalenie kości i szpiku może być spowodowane krwiopochodnym rozprzestrzenianiem się zakażenia, bezpośrednią penetracją drobnoustrojów do kości lub z sąsiedniego, zewnętrznego ogniska zakażenia. W pourazowym zapaleniu kości i szpiku dochodzi do bezpośredniej penetracji flory bakteryjnej z powodu uszkodzenia tkanek i zaburzenia dopływu krwi. Rozwój tej postaci zapalenia kości i szpiku zależy bezpośrednio od inwazji drobnoustrojów, ich ilości, rodzaju, zjadliwości i stopnia uszkodzenia tkanek miękkich. Po niekorzystnym wpływie na reakcje obronne i adaptacyjne organizmu różnych czynników fizycznych, biologicznych i chorób współistniejących, jego zdolność do wykazania skutecznej odpowiedzi w celu powstrzymania zakażenia ulega zmniejszeniu, co może przyczynić się do rozwoju początkowego stadium choroby.

Głębokie, długotrwałe zakażenie kości jest utrzymywane przez obecność odwaskularyzowanej kory otoczonej bakteriami. Działa jak ciało obce, co jest główną przyczyną zapalenia kości i szpiku w większości otwartych złamań. Zapalenie kości i szpiku pourazowego, oprócz zwykłych patogennych mikroorganizmów, może być również spowodowane przez niepatogenne gronkowce i beztlenowe ziarniaki. W momencie urazu wnikają one do odżywionych obszarów kory i tutaj, w warunkach beztlenowych, sprzyjają sekwestracji i rozwojowi zapalenia kości i szpiku. Takie zakażenie kości często rozwija się po otwartych złamaniach.

Na odpowiedź immunologiczną, metabolizm i miejscowe ukrwienie w trakcie rozwoju zapalenia kości i szpiku wpływa szereg czynników systemowych i lokalnych. Czynniki systemowe obejmują złe odżywianie, upośledzoną funkcję nerek i wątroby, cukrzycę, przewlekłą hipoksję, choroby układu odpornościowego, choroby złośliwe, wiek podeszły i starczy, immunosupresję i niedobór odporności, splenektomię, infekcję wirusową, alkoholizm i palenie. Czynniki lokalne, takie jak przewlekły obrzęk limfatyczny, zastój żylny, zmiany naczyniowe, zapalenie tętnic, poważne zmiany bliznowaciejące, zwłóknienie, patologię małych naczyń i neuropatię, również przyczyniają się do rozwoju infekcji.

Ostre zapalenie kości i szpiku charakteryzuje się ropnym zakażeniem, któremu towarzyszy obrzęk, zastój naczyniowy i zakrzepica małych naczyń. W ostrym okresie choroby, z powodu miejscowego stanu zapalnego, dochodzi do zaburzenia dopływu krwi do kości i okostnej, tworzą się duże fragmenty martwej kości (sekwestry). Istnienie zakażonych, nieżywotnych tkanek i nieskuteczna odpowiedź makroorganizmu, a także nieodpowiednie leczenie, prowadzą do przewlekłości choroby. W miarę jak proces ropny przechodzi w stadium przewlekłe, następuje stopniowa zmiana krajobrazu mikrobiologicznego. Niskowirulentne szczepy Staphylococcus epidermidis i Staphylococcus aureus zaczynają odgrywać dominującą rolę.

Martwica tkanki kostnej jest ważną cechą ostrego pourazowego zapalenia kości i szpiku. Martwa kość jest powoli wchłaniana przez enzymy tkanki ziarninowej. Resorpcja zachodzi najszybciej i najwcześniej na styku żywej i martwiczej kości. Martwa kość gąbczasta w miejscowym zapaleniu kości i szpiku jest powoli wchłaniana. Martwy obszar korowej części kości stopniowo oddziela się od żywej kości, tworząc sekwestr. Elementy organiczne w martwej kości są w dużej mierze niszczone przez enzymy proteolityczne wytwarzane przez makrofagi lub leukocyty polimorfonuklearne. Z powodu upośledzonego ukrwienia martwa kość wizualnie wydaje się jaśniejsza niż żywa kość. Małe obszary nieżywej kości gąbczastej są wchłaniane w ciągu 2-3 tygodni; sekwestracja części korowej może trwać miesiące.

Morfologiczne cechy przewlekłego zapalenia kości i szpiku to obecność martwicy kości, tworzenie nowej kości i wysięk leukocytów polimorfonuklearnych, do których dołącza się dużą liczbę limfocytów, histiocytów, a czasami komórek plazmatycznych. Obecność martwej kości często powoduje tworzenie się przetok, przez które ropa przedostaje się do otaczających tkanek miękkich i ostatecznie wydostaje się na powierzchnię skóry, tworząc przewlekłą przetokę. Gęstość i grubość nowo utworzonej kości mogą stopniowo wzrastać, tworząc część lub całość nowej trzonu w stosunkowo sprzyjających warunkach. Dwa równoległe procesy rozwijają się przez wiele tygodni lub miesięcy, w zależności od rozległości martwicy oraz stopnia i czasu trwania infekcji. Narośla kostne śródkostne mogą przesłaniać kanał rdzeniowy.

Po usunięciu martwaka pozostałą jamę można wypełnić nową kością. Zdarza się to szczególnie często u dzieci. Pourazowe, wtórne zapalenie kości i szpiku rozwija się w wyniku uszkodzenia tkanek spowodowanego urazem z jednej strony oraz inwazji i rozwoju mikroorganizmów z drugiej strony. Brak wystarczającej stabilizacji uszkodzonej kości prowadzi do rozwoju i rozprzestrzeniania się zakażenia ropnego, powstawania wtórnej martwicy i martwaków.

Większość autorów uważa, że wskazane jest leczenie rozległych ran u pacjentów ze złamaniami otwartymi bez wczesnego zamknięcia powierzchni rany, co stwarza problem zwalczania ostrego zakażenia ropnego. Długi okres otwartego leczenia takich ran jest obarczony realnym zagrożeniem zapalenia kości i szpiku. Dlatego należy rozważyć główne przyczyny pourazowego zapalenia kości i szpiku u pacjentów ze złamaniami otwartymi:

• przedwczesne i nieodpowiednie leczenie operacyjne zmiany;
• nieodpowiednia, nieprawidłowo dobrana metoda fiksacji;
• długotrwała, rozległa rana;
• nieprawidłowa ocena stopnia uszkodzenia tkanek miękkich;
• niewystarczające monitorowanie pooperacyjne.

Ogromne znaczenie w profilaktyce osteomyelitis w złamaniach otwartych ma terminowe usuwanie wysięku z rany w trakcie procesu czasowego i ostatecznego zamykania powierzchni rany. Gromadzenie się wysięku z rany jest również jedną z przyczyn rozwoju martwicy wtórnej.

Analiza przyczyn rozwoju pourazowego zapalenia kości i szpiku potwierdza fakt, że do czynników wpływających na częstość występowania powikłań ropnych w złamaniach otwartych i rozwoju zapalenia kości i szpiku zalicza się immersyjną osteosyntezę metalową. Wiadomo, że jej stosowanie w złamaniach otwartych z masywnymi uszkodzeniami tkanek miękkich, zwłaszcza w obrębie piszczeli, drastycznie zwiększa ryzyko infekcji. Schemat ten jest szczególnie wyraźnie widoczny w złamaniach postrzałowych, co determinowało opinię szeregu ekspertów na temat konieczności zakazu stosowania immersyjnej osteosyntezy w tego typu urazach.

Pomimo tego, że stopy używane do produkcji stabilizatorów są uważane za immunologicznie obojętne, czasami musimy obserwować przypadki „nietolerancji” metalu. W ciężkich przypadkach wynikiem takiej reakcji jest obraz kliniczny ostrego stanu zapalnego z tworzeniem przetok i wtórnym zakażeniem. Proces ten opiera się na tworzeniu haptenów – substancji, które powstają w wyniku biotransformacji metalu i wiązania jego cząsteczek z białkami, co stwarza przesłanki do uczuleń. Wyzwalaczem tego procesu jest powierzchniowe zniszczenie implantu w wyniku utleniania związkami nadtlenkowymi, fagocytozy lub zniszczenia mechanicznego (w przypadku zerwania stabilności fragmentów kości lub tarcia elementów stabilizatora o siebie). Uczulenie na metal może istnieć początkowo lub rozwinąć się w wyniku osteosyntezy metalu zanurzeniowego.

Nowy etap pogłębiania wiedzy na temat zapalenia kości i szpiku wiąże się z badaniem jego patogenezy na różnych poziomach organizacji: submolekularnym, molekularnym, komórkowym i narządowym. Badanie głównych czynników wywołujących zapalenie kości i szpiku, takich jak Staphylococcus aureus, pozwoliło na identyfikację pozakomórkowych i wewnątrzkomórkowych mechanizmów mikrobiologicznych agresji i inwazji, za pomocą których bakterie wywołują i utrzymują infekcję, bezpośrednio uszkadzają komórki tkanki kostnej, zakłócają ochronną odpowiedź immunologiczną organizmu i zmniejszają skuteczność antybiotyków. W ostatnich latach aktywnie badano rolę cytokin, jednego z regulatorów odporności komórkowej i humoralnej. Wykazano również nową, wcześniej nieznaną rolę komórek produkujących kość - osteoblastów, zdolnych do powodowania swoistej dla antygenu aktywacji komórek odpornościowych i mediatorów zapalnych w odpowiedzi na wewnątrzkomórkową inwazję mikroorganizmów w tkance kostnej. Jednocześnie należy zauważyć, że nie wszystko jest do końca jasne w patogenezie zapalenia kości i szpiku, biorąc pod uwagę szeroki zakres jego objawów. Wiele proponowanych mechanizmów patogenetycznych ma charakter hipotetyczny.

Objawy zapalenie kości i szpiku

Szczegółowy wywiad często wystarcza do zdiagnozowania zapalenia kości i szpiku. Dzieci z krwiopochodnym zapaleniem kości i szpiku mogą mieć ostre objawy zakażenia, w tym gorączkę, drażliwość, zmęczenie, osłabienie i miejscowe objawy stanu zapalnego. Jednak nietypowy przebieg jest również powszechny. U dzieci z krwiopochodnym zapaleniem kości i szpiku, miękkie tkanki otaczające dotkniętą kość mogą lokalizować zakażenie. Staw zwykle nie jest dotknięty zakażeniem. U dorosłych z krwiopochodnym zapaleniem kości i szpiku zwykle występują niejasne objawy, w tym przedłużający się ból i niska gorączka. Mogą również wystąpić wysoka gorączka, dreszcze, obrzęk i przekrwienie nad dotkniętą kością. W kontaktowym zapaleniu kości i szpiku często występuje miejscowy ból kości i stawów, przekrwienie, obrzęk i wysięk wokół miejsca urazu. Objawy ciężkiej ogólnoustrojowej reakcji zapalnej, takie jak gorączka, dreszcze i wieczorne poty, mogą występować w ostrej fazie zapalenia kości i szpiku, ale nie są obserwowane w fazie przewlekłej. Zarówno krwiopochodne, jak i kontaktowe zapalenie kości i szpiku mogą przejść do stadium przewlekłego. Przewlekły etap charakteryzuje się uporczywym bólem, wysiękiem i niską gorączką. Przetoki często znajdują się w pobliżu miejsca zakażenia. Jeśli przetoka się zamknie, u pacjenta może rozwinąć się ropień lub ostra rozsiana infekcja tkanek miękkich.

Formularze

Zgodnie z przebiegiem klinicznym i czasem trwania choroby, osteomyelitis tradycyjnie dzieli się na ostre i przewlekłe. Zgodnie z zasadą patogenezy osteomyelitis dzieli się na krwiopochodne i pourazowe, które mogą rozwinąć się w wyniku urazu mechanicznego, chirurgicznego, postrzałowego zarówno tkanki kostnej, jak i otaczających tkanek miękkich. Krwiopochodne osteomyelitis może objawiać się jako pierwotnie przewlekły przebieg (ropień Brodiego, stwardniające osteomyelitis Garre'a, albuminowe osteomyelitis Olliera).

Przyjęta przez University of Texas Medical Department kliniczno-anatomiczna klasyfikacja osteomyelitis długich kości u dorosłych - Klasyfikacja Czerny-Mader - wydaje się wygodna do praktycznego wykorzystania. Klasyfikacja opiera się na dwóch zasadach: strukturze uszkodzenia kości i stanie pacjenta. Zgodnie z tą klasyfikacją strukturalne uszkodzenie kości warunkowo dzieli się na cztery typy:

• Typ I (zapalenie kości i szpiku kostnego) – uszkodzenie dużej powierzchni struktur jamy szpikowej kości długiej w zapaleniu kości i szpiku pochodzenia krwiopochodnego oraz w ropieniu po osteosyntezie śródszpikowej;
• Typ II (powierzchowne zapalenie kości i szpiku) – uszkodzenie dotyczy wyłącznie korowej części kości, do którego dochodzi zazwyczaj w przypadku bezpośredniego zakażenia kości lub w wyniku sąsiedniego źródła zakażenia w tkankach miękkich; staw septyczny jest również klasyfikowany jako powierzchowne zapalenie kości i szpiku (osteochondritis);
• Typ III (ogniskowe zapalenie kości i szpiku) – uszkodzenie części korowej kości i struktur kanału szpikowego. Jednak przy tym typie uszkodzenia kość jest nadal stabilna, ponieważ proces zakaźny nie rozprzestrzenia się na całą średnicę kości;
• Typ IV (rozlane zapalenie kości i szpiku) – uszkodzenie całej średnicy kości z utratą stabilności; przykładem może być zakażony staw rzekomy, zapalenie kości i szpiku po otwartym złamaniu wieloodłamowym.

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