LUCIANASOUZAJORGE

AvaliaçãodasInfecçõesÓsseasPós-cirúrgicasocorridasemumhospitaluniversitário

Tese apresentada ao Curso de Pós Graduação da Faculdade deCiênciasMédicasdaSantaCasadeSãoPauloparaobtençãodoTitulodeDoutoremCiênciasdaSaúde.

SÃOPAULO

2017

LUCIANASOUZAJORGE

AvaliaçãodasInfecçõesÓsseasPós-cirúrgicasocorridasemumhospitaluniversitário

Tese apresentada ao Curso de Pós Graduação da Faculdade deCiênciasMédicasdaSantaCasadeSãoPauloparaobtençãodoTitulodeDoutoremCiênciasdaSaúde.

ÁreadeConcentração:CiênciasdaSaúde

Orientador:MauroJoséCostaSalles

SÃOPAULO

2017

DEDICATÓRIA

Aos meus pais, Farid Jorge (in memorian) e Nair Jorge, pelo exemplo de vida e por

acreditarem nos meus sonhos.

Aos meus pacientes, cuja esperança e confiança incondicional me fizeram entender a importância da

minha postura na vida deles

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela oportunidade da vida e do conhecimento. À Faculdade de Medicina (FAMERP) e ao Hospital de Base de São José do Rio Preto (FUNFARME), pela graduação, residência médica e experiência de vida. Ao Serviço de Infectologia do Hospital de Base de São José do Rio Preto, pela oportunidade de trabalho. Aos eternos mestres Prof Dr Irineu Luiz Maia e Prof Célia Franco, pela seriedade, comprometimento, conhecimento e profissionalismo, que moldaram minha personalidade e desenharam minha postura médica. Ao Serviço de Ortopedia e Traumatologia do Hospital de Base de São José do Rio Preto, pelo respeito profissional e, em especial, ao Prof Dr Alceu Gomes Chueire, pelo apoio e divulgação do meu trabalho. Aos médicos residentes de Ortopedia e Traumatologia, pela dedicação aos pacientes. Ao diretor do Hospital de Base, Prof Jorge Fares, pelo incentivo inicial e permanente. Aos médicos e enfermeiros do Serviço de Controle de Infecção Hospitalar, pela fidelidade e companheirismo de trabalho. Ao meu orientador de doutorado, Prof Dr Mauro José Costa Salles, pelo interesse, incentivo, ensinamentos e amizade em todos os momentos. À Prof Dra Patrícia da Silva Fucuta, pela amizade, paciência, disponibilidade e ensinamentos em estatística. Ao médico Marcelo Arruda Nakazone, pelo apoio em todas as fases do processo de tese. Ao Serviço de Enfermagem do Hospital de Base de São José do Rio Preto, especialmente na enfermaria do sexto andar, pelo amor e dedicação aos pacientes.

À Pós-Graduação da Faculdade de Ciências Médicas de São Paulo, pela oportunidade de aquisição de

conhecimentos que me levaram a concluir a Tese de Doutorado.

ABREVIATURAS

ASA - American Society of Anesthesiologists

BD – Becton, Dickinson and Company

BGP – Bacilos Gram-positivos

BHI - brain-heart infusion

CDC – Centers for Disease Control and Prevention

CGP – Cocos Gram-positivos

DP – Desvio Padrão

DRS – Divisão Regional de Saúde

ECN – Estafilococos Coagulase-negativo

FIG – Figure

HR – Hazard Ratio

IC – Intervalo de Confiança

ISC – Infecção de Sítio Cirúrgico

MRSA – Methicillin Resistant Staphylococcus aureus

NSHN - National Healthcare Safety Network

PMMA - Polimetilmetacrilato

OMM – Osteomielite Monomicrobina

OPM – Osteomielite Polimicrobiana

OPT – Osteomielite Pós-traumática

OR - Odds Ratio

SPSS® Statistics Base – Software de Base Estatística

USA – United States of America

VS - Versus

1. Introdução

A osteomielite é uma doença heterogênea em relação à fisiopatologia, à apresentação clínica e ao tratamento. No

entanto, existem características comuns que a definem, como a presença de pus, que se dissemina pelos canais vasculares

do osso acometido e aumenta a pressão intra-óssea, prejudicando o fluxo sanguíneo e consequente formação de

fragmento não vascularizado, denominados sequestro, que resultam em necrose tecidual óssea.1,2 Uma das classificações

mais utilizada contempla parâmetros como duração da doença, sendo reconhecida como aguda ou crônica, e mecanismo

de infecção, seja hematogênica ou contígua, além da presença ou não de insuficiência vascular associada.3

Histologicamente, a osteomielite aguda é definida como infecção óssea recente e caracteriza-se pela presença de

micro-organismos, infiltrados de neutrófilos, trombose e congestão vascular.1,3 A osteomielite crônica é definida como a

recaída de uma infecção que foi tratada previamente ou não, com importante necrose tecidual. Nesses casos, o quadro

clínico evolui por um período que pode se estender por meses ou até mesmo anos. É também caracterizado por

inflamação de longo curso, pela presença de pus, de micro-organismos e de sequestros; além do comprometimento de

partes moles circunvizinhas e, em algumas vezes, por fístulas.3,4

A osteomielite associada à insuficiência vascular tem o pé diabético infectado como o principal exemplo e acomete

15% dos pacientes em algum momento da vida. No desenvolvimento da doença, a insuficiência vascular, a neuropatia e a

hiperglicemia têm papel crucial na formação da úlcera de perna e da osteomielite subsequente.5,6

A infecção óssea hematogênica é ocorrência rara e pode afetar qualquer osso. A forma aguda acomete, geralmente,

crianças e idosos, usuários de drogas injetáveis e portadores de cateter venoso central. Um exemplo deste tipo de

osteomielite e de difícil resolução é aquela que acomete a coluna vertebral, dado o difícil acesso para desbridamento

cirúrgico e a consequente dependência quase exclusiva da terapia antimicrobiana.1,5 Já, as infecções ósseas por

disseminação contígua são causadas pela inoculação direta de micro-organismos, e podem resultar de fraturas fechadas e

expostas ou de procedimentos cirúrgicos ortopédicos, em especial, aqueles ligados ao implante de próteses.1

As fraturas expostas geralmente acometem os homens jovens, principalmente em ossos dos membros inferiores

como o fêmur, a tíbia e a fíbula.1 Infecções tratadas inadequadamente ou não tratadas comprometem a consolidação dos

locais de fratura e resultam em osteomielite crônica e/ou amputação do membro acometido. De fato, em 25% das

infecções ósseas crônicas, os agentes são os mesmos previamente detectados como colonizantes nas culturas efetuadas

imediatamente após o trauma.1 Inúmeros são os fatores que modulam o risco de infecção da fratura exposta e, dentre os

mais relevantes, estão a energia do trauma, a extensão da ferida, com a presença ou não de lesão vascular, em graus I, II e

III, segundo definido por Gustilo e Anderson em 1976.7

Gustilo e Anderson dividiram as fraturas expostas em três tipos de acordo com a gravidade da lesão (Tipo I:

ferimento cutâneo menor que 1 cm, ferida limpa ou com contaminação mínima, sem cominuição da fratura e mínima

lesão de partes moles; Tipo II: ferimento maior que 1 cm, sem lesão extensa de partes moles, contaminação moderada,

cominuição moderada da fratura; e Tipo III, que foi posteriormente subdividida IIIA: ferimento maior que 10 cm, com

contaminação e lesão grave de partes moles, mas com possível cobertura óssea, além das fraturas fechadas cominuídas;

Tipo IIIB: perda muito grave de partes moles com exigência de cirurgia reconstrutiva, e Tipo IIIC: lesão vascular que

exige reparo cirúrgico e alto risco de amputação).7

A ocorrência de infecção pós-fratura varia de 3% a 25% dos casos, dependendo de fatores relacionados ao trauma.

Dentre eles, a energia do trauma, as condições da ferida cirúrgica, o tipo de estabilização esquelética imediata; o tempo

de exposição do osso fraturado, desde o trauma até a estabilização esquelética e a infusão antimicrobiana; a gravidade do

paciente, incluindo o volume de sangue transfundido e o tempo cirúrgico.1,8

Um outro fator, que acrescenta gravidade à infecção pós-traumática e dificulta seu diagnóstico e tratamento, é o

aparecimento tardio de seus sinais e sintomas.2 Anualmente, milhões de pacientes em todo o mundo têm sido submetidos

a implantes articulares, permitindo a restauração da função dos membros devido a doenças degenerativas

osteoarticulares, processos infecciosos graves e/ou fraturas.9 Entretanto, a infecção pós-artroplastia, uma das

complicações deste procedimento e que geralmente exige reintervenções cirúrgicas para uma boa evolução, apresenta

taxas variando de 1% a 5%, de acordo com o serviço e a equipe médica correlacionada, representando cerca de 4000 a

8000 próteses articulares infectadas anualmente, com alta morbimortalidade.10

Na metade do século XX, foram publicados os primeiros estudos sobre a utilização de material de síntese nas

cirurgias ortopédicas e, desde então, o polimetilmetacrilato (PMMA) tem sido o composto mais utilizado nos cimentos

ósseos.11,12 No entanto, o cimento de PMMA tende a inibir as funções fagocíticas, linfocíticas e do complemento in

vitro.13,14 Além disso, compartilha com os demais biomateriais, a propriedade de adesão de micro-organismos infectantes

e subsequente infecção, que geralmente inicia-se na interface entre o cimento e o osso e pode comprometer o espaço

articular.15

Interpretados como corpos estranhos, as sínteses usadas na estabilização óssea pós-traumática, tais como, hastes,

placas, pinos, parafusos e próteses, e o cimento com PMMA predispõem o tecido ósseo e o espaço articular ao processo

séptico, ao justificar que, mesmo uma reduzida carga microbiana estabeleça a infecção e permaneça na superfície

avascular do dispositivo, protegida das defesas imunológicas circulantes do hospedeiro e dos antimicrobianos de uso

sistêmico.16

Adicionalmente, a necrose isquêmica dos tecidos de partes moles, o hematoma da ferida operatória, a celulite e os

abscessos de sutura são fatores que precedem comumente as infecções peri-protéticas.9

A microbiota normal da pele, a população bacteriana do solo e os micro-organismos que colonizam o ambiente

hospitalar podem participar ativamente da etiologia da osteomielite. Por sua vez, a identificação microbiana na

osteomielite é crucial, pois a terapia sistêmica específica com antimicrobianos baseia-se no agente isolado e em seu perfil

de sensibilidade aos antimicrobianos.1

A história de fratura está associada com uma ampla extensão de micro-organismos que abrande aqueles associados

a infecções relacionadas à assistência à saúde, tais como, Staphylococcus aureus resistente à oxacilina, bacilos gram-

negativos da microbiota intestinal e estafilococos coagulase-negativo.17 Entretanto, Jones ME et al relatou que S. aureus,

seja suscetível ou resistente à oxacilina, ainda foi a bactéria mais isolada nas infecções ósseas (32%), apesar desta

porcentagem representar um resultado menor de casos em relação a outros estudos.18 Segundo Sheehy SH et al, as

infecções ósseas polimicrobianas foram detectadas em 29% dos casos.17 Um agravante da presença de micro-organismos

potencialmente infectantes nas sínteses ósseas é o fato das mesmas servirem como sítio de colonização para agentes

formadores do biofilme.10

O biofilme caracteriza-se por microcolônias permeadas por matriz polimérica extracelular protetora que, por sua

vez, pode aderir a superfícies artificiais e aos tecidos adjacentes ao implante.10,19,20 Constitui comunidades complexas

cooperativas de uma ou mais espécies de bactérias e/ou fungos, e exibe discreta organização temporal e espacial e ampla

extensão de mecanismos ambientais ligados às respostas adaptativas a nível populacional.19,20 Após estabelecido, é quase

impossível erradicar o biofilme, mesmo no paciente imunocompetente e/ou submetido a altas doses de

antimicrobianos.10,19,20

Atualmente, não há consenso sobre a terapia antimicrobiana para a osteomielite relacionada ao trauma ou para as

infecções peri-protéticas.21 Tal deficiência reflete em agravos para o paciente, como a cronicidade e a recorrência, que

associadamente ao uso inadequado dos antibióticos, podem contribuir com a seleção de cepas bacterianas resistentes e

consequente aumento da morbidade.22 Além disso, não existem protocolos universais validados, acerca de qual(is)

espécime(s) clínico(s) deva(m) ser coletado(s) (biópsia de fragmento ósseo ou outros) ou ainda por meio de qual(is)

procedimento(s) (punção aspirativa, swab, fistulectomia).23 Ademais, o isolamento e a identificação de bactérias

anaeróbias, potencialmente importantes nesses casos, são de difícil execução.24 Neste contexto, justifica-se a vigilância

epidemiológica de cada serviço de traumatologia e ortopedia, a fim de buscar o conhecimento dos micro-organismos

implicados na infecção óssea, bem como o seu perfil de sensibilidade aos antimicrobianos. Igualmente, é fundamental

avaliar a prevalência, a incidência e os fatores de risco associados às osteomielites pós-taumáticas e os preditores do

insucesso terapêutico.17

A despeito dos problemas decorrentes das infecções ósseas, tais como, a morbidade e os custos gerados ao Sistema

Único de Saúde, publicações relativas à epidemiologia, particularidades microbiológicas, tratamento e prevenção das

mesmas são escassas na literatura nacional, restritas a poucos serviços. Por sua vez, na região Noroeste paulista, não

existem serviços de vigilância epidemiológica e equipes multidisciplinares para o diagnóstico, tratamento e/ou

acompanhamento dessas infecções, ao contrário da realidade observada nos países desenvolvidos.

Hospital de Base de Rio Preto consta de 874 leitos e é centro de referência direta para uma região que compreende

102 municípios e mais de 2 milhões de habitantes, sob a administração da Delegacia Regional de Saúde XV (DRS XV),

sediada em São José do Rio Preto e também referência em alta complexidade para todos os estados brasileiros e recebe

todos os anos, pacientes de todos as regiões do Brasil. Serviço de Ortopedia e Traumatologia representa o maior número

de pacientes atendidos em relação às outras especialidades na região do Noroeste Paulista e é dividido em

subespecialidades, tais como, membro superior, incluindo cintura escapular e ombro; quadril, incluindo cintura pélvica e

fêmur; joelho; membros inferiores e cirurgia do pé; e ainda possui, na sua equipe, uma médica infectologista e uma

enfermeira específicas que trabalham no Serviço de Controle de Infecção Hospitalar, que realizam visitas semanais na

enfermaria de Ortopedia e Traumatologia, atendimento diário por telefone e dois atendimentos ambulatoriais por semana

em conjunto com os ortopedistas, além de realizarem os treinamentos direcionados a essa equipe.

2. Objetivos

Objetivo Primário

Avaliar a taxa de cura e os fatores preditores do insucesso terapêutico na osteomielite pós-traumática.

Objetivos Secundários

Identificar as taxas de infecções ósseas pós-traumáticas, os fatores preditores para infecção polimicrobiana, a taxa

de sucesso da terapia antimicrobiana empírica, baseada no perfil de sensibilidade microbiana, e a relação entre a

antibioticoterapia específica e a evolução para remissão

3. Casuística e Método

Trata-se de um estudo retrospectivo observacional e longitudinal, com análise dos prontuários de todos os

pacientes admitidos por fraturas de diversas modalidades e que, por este motivo, foram submetidos a procedimentos

cirúrgicos ortopédicos pelo Serviço de Ortopedia e Traumatologia no Hospital de Base de São José de Rio Preto e que

evoluíram com infecção da ferida operatória, no período de agosto de 2007 a agosto de 2012.

Os pacientes foram atendidos inicialmente pelo Serviço de Ortopedia e Traumatologia no setor de emergências

desse hospital e tratados cirurgicamente de acordo com as fraturas sofridas. Posteriormente, ainda durante a internação na

enfermaria ou em retorno precoce no ambulatório de Ortopedia e Traumatologia e na presença de critérios definidos

previamente para infecção de sítio cirúrgico, os pacientes eram avaliados pelo Serviço de \infectologia.

Critérios de Inclusão:

Todos os pacientes com idade superior a 12 anos e que sofreram fratura pós-traumática e que foram submetidos à

cirurgia ortopédica pelo Serviço de Ortopedia e Traumatologia no Hospital de Base de São José de Rio Preto.

Critérios de Exclusão:

Indivíduos que abandonaram o tratamento e o acompanhamento neste período.

Análise Microbiológica

As amostras microbiológicas foram constituídas por fragmentos ósseos e de partes moles coletados no ato

cirúrgico, a partir dos locais anatômicos infectados após o desbridamento, com o auxílio de cureta, segundo rotina pré-

estabelecida. Em seguida, os mesmos foram acondicionados em frasco estéril e encaminhados ao Laboratório Central do

HB onde foram processados.

As amostras teciduais foram separadamente incubadas em tubo contendo caldo BHI (OXOID) por 12 horas em

estufa bacteriológica a 36,5 °C. A seguir, nova incubação sob as mesmas condições ocorreu após semeadura para

posterior isolamento em Agar sangue, Agar chocolate e Agar McConkey (OXOID). Após essa primeira incubação, caso

não houvesse isolamento bacteriano, uma nova incubação por 12 horas a 36 °C foi efetuada. Os micro-organismos

isolados forma submetidos à coloração de Gram e, posteriormente, às séries bioquímicas e imunológicas específicas, a

saber: provas da catalase, coagulase e DNAse, resposta à novobiocina (CECON), kit de látex para hemaglutinação

(BioMerieux) e, por fim, kit EPM-Milli (PROBAC). As espécies bacterianas não prontamente determinadas seguiram à

identificação automatizada com o uso do Microscan (Dade-Boehringer) e placas específicas para gram-positivas e gram-

negativas (Dade-Boehringer). Todos os isolados foram submetidos ao antibiograma por disco-difusão com discos

contendo os antimicrobianos específicos para cada um dos agentes infectantes. As mostras de culturas foram inseridas no

aparelho de identificação microbiana e antibiograma VITEK.

Análise Estatística

Variáveis contínuas com distribuição normal serão apresentadas como média ± desvio padrão, ao passo que as

variáveis contínuas sem distribuição Gaussiana serão atribuídas como mediana e interquartis. As variáveis categóricas

serão apresentadas como números e proporções (%). O teste t será utilizado para comparar variáveis contínuas entre

pacientes com osteomielite, enquanto o teste χ2 ou o teste exato de Fisher será aplicado para comparação de variáveis

categóricas entre os grupos. O modelo de regressão logística Stepwise será utilizado para estabelecer preditores

independentes de infecção polimicrobiana e de recorrência no tratamento de osteomielite póstraumática. Variáveis com

reconhecida significância prognóstica serão incluídas na análise univariada e apenas aquelas associadas aos referidos

desfechos serão consideradas para a análise multivariada. Variáveis destacadas no modelo multivariado serão

consideradas como preditores independentes destes desfechos nesta população. As análises serão realizadas em Software

IBM SPSS Statistics versão 21.0. Em todas as circunstâncias, um valor de P < 0,05 será considerado estatisticamente

relevante.

Referências

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Detection and Control of Orthopaedic Biofilm Infections. Clin Orthop Relat Res 2005;437:59–66. 12. Scales J F, Herschell W. Perspex (methylmethacrylate) in orthopaedics. Brit Med J 1945;2:245-9. 13. Judet J, Judet R. Use of artificial femoral head for arthroplasty of hip joint. J Bone Joint Surg (Br) 1950;32:166-

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35. 24. Zuluaga AF, Galvis W, Jaimes F, Vesga O. Lack of microbiological concordance between bone and non-bone

specimens in chronic osteomyelitis: an observational study. BMC Infectious Diseases 2002:1-7. [citado ano mês dia]. Disponível em: URL: http://www.biomedcentral.com/1471-2334/2/8.

25. Lazzarini L, Mader JT, Calhoun JH. Osteomyelitis in Long Bones. J Bone Joint Surg 2004;86(10):2305-18.

4. Resultados

Artigo 1

Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery Outcome and Risk Factors for Polymicrobial Posttraumatic Osteomyelitis

--Manuscript Draft--

Manuscript Number: AOTS-D-16-01127

Full Title: Outcome and Risk Factors for Polymicrobial Posttraumatic Osteomyelitis

Article Type: Original Article

Section/Category: Orthopaedic Surgery

Keywords: Chronic osteomyelitis; polymicrobial; monomicrobial; trauma; risk factors; Staphylococcus aureus.

Corresponding Author: Mauro Jose Salles, M.D., MSc, Ph.D. Faculdade de Ciencias Medicas da Santa Casa de Sao Paulo BRAZIL

Corresponding Author Secondary Information:

Corresponding Author's Institution: Faculdade de Ciencias Medicas da Santa Casa de Sao Paulo

Corresponding Author's Secondary Institution:

First Author: Luciana Souza Jorge, M.D., MSc.

First Author Secondary Information:

Order of Authors: Luciana Souza Jorge, M.D., MSc.

Alceu G Chueire, M.D., MSc, PhD

Patricia S Fucuta, M.D., MSc., PhD

Maria Gabriele Oliveira, M.D.

Marcelo A Nakazone, M.D.

Mauro Jose Salles, M.D., MSc, Ph.D.

Order of Authors Secondary Information:

Funding Information:

Abstract: Purpose: We hypothesized that polymicrobial posttraumatic osteomyelitis (PMO) may be associated with worse outcome when compared to monomicrobial posttraumatic osteomyelitis (PTO). We therefore, attempted to show the outcome and predisposing factors associated to PMO. Methods: A single-center prospective cohort study was carried out from August 2007 to 2012. Outcome variables analyzed were extra need for surgical and antibiotic treatments, higher rates of amputation and mortality associated to infection. Univariate and multivariable analyses using multiple logistic regression were performed to identify risk factors associated to PMO, and p < 0.05 was considered significant. Results: Among 193 patients PTO was diagnosed in 37.8%. Compared to monomicrobial osteomyelitis, PMO was significantly associated with supplementary surgical debridement (56.1% vs. 31%; p < 0.01) and higher consumption of antibiotics; and more amputations (6.5% vs 1.3%; p < 0.01. Factors associated to PMO in the multivariable analysis were older age (odds ratio [OR] = 1.02, 95% confidence interval [CI] = 1.01 to 1.03, p = 0.04), farmers (OR = 2.86, 95% CI = 1.05 to 7.79, p = 0.04), open fracture Gustilo type III (OR = 2.38, 95% CI = 1.02 to 5.56, p = 0.04), need for blood transfusion (OR = 2.15, 95% CI = 1.07 to 4.32, p = 0.03), and need for supplementary debridement (OR = 2.58, 95% CI = 1.29 to 5.16, p = 0.01). Conclusions: PTO is polymicrobial in more than one-third of patients, and is associated with extra surgical and clinical treatment, and worse outcome including higher rates of amputation.

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Osteomielie Pós-traumática: Evolução e Fatores de Risco na Infecção Polimicrobiana

Abstract

Proposta: Osteomielite pós-traumática polimicrobiana (OPM) pode estar associada com

pior evolução quando comparada com osteomielite pós-traumática monomicrobiana

(OMM). O estudo presente mostrou a evolução e os fatores predisponentes para OPM.

Métodos: Um estudo de coorte retrospectivo e longitudinal em um único centro, foi

realizado de agosto de 2007 a agosto de 2012. Variáveis de desfecho analisadas foram a

necessidade de terapia cirúrgica e antimicrobiana adicional, taxas mais elevadas de

amputação e mortalidade associada à infecção. Análises univariada e multivariada usando

regressão logística foram realizadas para identificar fatores de risco associados com

OPM, e p < 0,05 foi considerado significante.

Resultados: Dos 193 pacientes, osteomielite pós-traumática (OPT) foi diagnosticado em

37,8%. Comparativamente à OMM, OPM foi significantemente associada com

desbridamento cirúrgico suplementar (56,1% vs. 31%; p < 0,01) e alto consumo de

antimicrobianos; amputações (6,5% vs 1,3%; p < 0,01). Fatores associados com OPM na

análise multivariada foram idade avançada (odds ratio [OR] = 1,.02, intervalo de

confiança (IC) de 95% = 1,01 a 1,03, p = 0,04), ocupação na agricultura (OR = 2,86, IC

95% = 1,05 a 7,79, p = 0,04), fratura exposta grau III de Gustilo (OR = 2,38, IC 95% =

1,02 a 5,56, p = 0,04), necessidade de transfusão intra-operatória de concentrado de

hemácias (OR = 2,15, IC 95% = 1,07 a 4,32, p = 0,03), e necessidade de desbridamento

cirúrgico adicional (OR = 2,58, IC 95% = 1,29 a 5,16, p = 0,01).

Conclusões: OPT é polimicrobiana em mais de um terço dos pacientes, e está associada

ao tratamento clínico e cirúrgico suplementar, e com pior evolução, incluindo taxas mais

elevadas de amputação.

PALAVRAS-CHAVE: Osteomielite crônica; polimicrobiana; monomicrobiana; trauma;

fatores de risco; Staphylococcus aureus.

Introdução Osteomielite pós-traumática (OPT) tem sido diagnosticado frequentemente e especialmente nas

populações de países de baixa e média, nos quais as taxas de trauma associado à queda, auto-

mutilação, violência interpessoal e acidentes de tráfego estão em ascensão [1]. Apesar do início

precoce da terapia antimicrobiana sistêmica após o trauma, infecção associada à fratura exposta

pode ser ocorrer de forma precoce ou tardiamente após o procedimento cirúrgico, dependendo da

complexidade e da gravidade da lesão óssea e de partes moles [2-4]. Infelizmente, poucas

publicações a respeito da epidemiologia e do desfecho clínico após infecção óssea e de partes

moles pós-traumas não fatais são encontradas, embora o custo médio de tratamento clínico e

cirúrgico combinado para OPT seja estimado em US$15,000 [5]. Em estudo retrospectivo de centro

único, infecção de sítio cirúrgico (ISC) precoce após tratamento de trauma foi o único fator de risco na

análise multivariada associada à readmissão hospital em 30 dias [6].

Inoculação de micro-organismos no osso pode acontecer logo após o trauma, pela contaminação

de partes moles adjacentes ou mesmo no pré-operatório ou durante o procedimento ortopédico [7-

9]. Vinte por cento das osteomielites pós-traumáticas polimicrobianas (OPM) foram descritas

previamente em poucas séries de casos [2-3]. Yano MH et al descreveram 20,8% de infecção

polimicrobiana associada à osteossíntese após trauma e procedimentos ortopédicos em população

brasileira jovem (principalmente acidentes de moto) [2]. Similarmente, em um estudo chinês

retrospectivo sobre osteomielite crônica de difícil tratamento, 66,5% das infecções foram

secundárias a trauma, com OPM em, pelo menos, 20% dos casos [3]. Além disso, estudo de

coorte histórico populacional realizado nos Estados Unidos identificou 35% de OPM de foco

contíguo após trauma ou cirurgia [10].

Fatores predisponentes para OPT foram classicamente divididos em aqueles relacionados ao

paciente (idade avançada e comorbidades, incluindo diabetes mellitus, obesidade, desnutrição,

malignidades e tabagismo), relacionados ao trauma (grau de energia, gravidade de lesão de partes

moles, contaminação da ferida e complexidade da fratura), e relacionados à cirurgia (intervalo

entre trauma e cirurgia, duração da cirurgia, necessidade de transfusão intra-operatória de

concentrado de hemácias, e terapia antimicrobiana empírica) [11-13]. Além disso, fatores

relacionados aos micro-organismos, incluindo a presença de múltiplos patógenos isolados no

osso e em partes moles, devem ser avaliados em estudos clínicos. Para conhecimento, poucos

estudos descritivos mostraram taxa de incidência de OPM de 20% a 35% sem a descrição de

fatores de risco específicos e do desfecho da OPM [2-3, 10- 11]. Portanto, o presente estudo sugere

que OPM pode estar associada a uma evolução desfavorável quando comparado com osteomielite

pós-traumática monomicrobiana (OMM), incluindo a necessidade de procedimentos ortopédicos

adicionais, prescrição de antimicrobianos de amplo espectro, maior número de amputações e

taxas de mortalidade mais elevadas, além de tentar identificar fatores de risco predisponentes para

infecção profunda polimicrobiana após Identificação dos fatores de risco pode auxiliar a

padronizar medidas de controle eficientes e custo-efetivas a fim de reduzir a frequência da OPM.

Pacientes e Métodos

DelineamentodoEstudo

Estudo de coorte retrospectivo, observacional e longitudinal, de centro único foi realizado de

agosto de 2007 a agosto de 2012, com 193 pacientes portadores de osteomielite após cirurgia

ortopédica para correção de fraturas fechadas e expostas. Realizado no Serviço de Ortopedia e

Traumatologia do Hospital de Base, um hospital de ensino, público e terciário localizado em São

José do Rio Preto, São Paulo, Brasil. O estudo incluiu pacientes que assinaram consentimento

informado prévio para inclusão, com idade superior a 12 anos e com, pelo menos, um ano de

seguimento após procedimento cirúrgico. Protocolo ortopédico padronizado para fratura exposta

e fechada sugere fixação externa para estabilização óssea nas fraturas expostas grau II e III de

Gustilo e fixação interna com placa, pino, parafuso ou haste intramedular, respectivamente.

Sujeitos nos quais o procedimento cirúrgico ortopédico fora realizado primariamente em outro

hospital, com prontuário médico indisponível, seguimento médico menor do que 12 meses, com

amputação pós-traumática imediata e história prévia de OPT foram excluídos. O estudo foi

revisado e aprovado pelo Comitê de Ética local.

Identificaçãodeosteomielitepós-traumática(OPT)

Osteomielite pós-traumática foi definida de acordo com os critérios dos Centers for Diseases

Control and Prevention (CDC)/National Healthcare Safety Network (NHSN), em que, pelo

menos, um dos critérios esteve presente: qualquer crescimento de micro-organismo proveniente

de cultura óssea e de partes moles; evidência de osteomielite em exame anatômico ou

histopatológico; e, pelo menos, dois dos seguintes sinais e sintomas de inflamação: febre

(>38.0°C), edema, dor, calor, secreção e deiscência ou cicatrização incompleta da ferida, com

exposição óssea ou da osteosssíntese; e, pelo menos, um dos seguintes: a) micro-organismos

identificados de cultura de sangue ou por outros testes microbiológicos em um paciente com

exame de imagem sugestiva de infecção; b) exame de imagem sugestiva de infecção [14].

Osteomielite aguda foi definida quando o diagnóstico foi realizado, pelo menos, 30 dias após

cirurgia para fratura [15]. Diagnóstico de OPM foi realizado quando cultura óssea ou de partes moles

identificou, pelo menos, dois micro-organismos diferentes. Micro-organismos de baixa virulência, tais

como, estafilococos coagulase-negativo (ECN), foram considerados infectantes quando a mesma bactéria

foi isolada em, pelo menos, duas amostras teciduais diferentes e quando, pelo menos, um critério adicional

para OPT foi também preenchido.

Potenciaisfatoresderisco

Variáveis associadas ao paciente, trauma e cirurgia foram identificadas pela revisão dos registros

médicos, intra-operatórios e microbiológicos, a fim de identificar fatores de risco em potencial

para OPM. Variáveis demográficas (idade, gênero, ocupação, nível educacional), comorbidades

(tabagismo, alcoolismo e diabete), e a classificação da American Society of Anesthesiologists

(ASA) foram avaliadas. Variáveis associadas ao trauma foram intervalo entre admissão e a

primeira dose do antimicrobiano e entre a cirurgia, local anatômico da fratura, mecanismo do

trauma em relação ao baixo grau de energia (queda da própria altura) ou alta energia (acidentes

de carro, motocicleta ou bicicleta) ou também queda de altura menor que um metro), e a

classificação de Gustilo para fratura exposta. Fatores relacionados à cirurgia foram tipo de cirurgia

(redução aberta e fixação interna ou fixação externa temporária em dois tempos), duração de

cirurgia, e necessidade de transfusão intra-operatória de hemácias. Além disso, a necessidade de

desbridamento cirúrgico suplementar para ferida cirúrgica infectada também foi avaliada.

Coletadasamostrasemicrobiologia

No centro cirúrgico, pelo menos, três amostras de tecido provenientes do osso e de partes moles

infectadas foram coletadas após desbridamento cirúrgico e então processadas para microbiologia

e histopatologia. Tecido sofreu homogeneização em 3 ml de caldo de meio de “brain-heart infusion”

BHI) por 1 minuto e foi inoculado em agar sangue de carneiro aeróbico, agar chocolate e agar

sangue anaeróbico, e em caldo de Tioglicolato (BD Diagnostic Systems, Sparks, MD). O limite

de tempo para processamento das amostras foi de 6 horas. Placas aeróbica e anaeróbica foram

incubadas de forma aeróbica a 35° - 37°C em 5 a 7% CO2 por 7 dias e anaerobicamente a 37°C

por 14 dias, respectivamente. Além disso, 0,5 ml de tecido homogeneizado foi inoculado em

caldo de Tioglicolato, incubado por 14 dias, e o caldo de Tioglicolato turvo foi cultivado

novamente em placas de Agar sangue. Colônias de micro-organismos que cresceram nas placas

foram identificadas e suscetibilidade aos antimicrobianos foi testada de acordo com as técnicas

microbiológicas padronizadas.

Análiseestatística

Para análise estatística, a amostra global e os grupos nomeados como OMM e OPM foram

descritos como média e porcentagem para variável qualitativa, e mediana e desvio padrão (DP)

para variável quantitativa. A associação entre as variáveis qualitativas foi realizada pelo teste qui-

quadrado e pelo teste exato de Fisher. Para associações entre variáveis quantitativas, regressão

logística foi utilizada. Estimativas de risco foram calculadas para variáveis associadas com

fatores de risco para OPM e reportadas como odds ratio com intervalo de confiança (IC) 95%.

Regressão logística foi utilizada para selecionar variáveis quando os níveis de significância forma

menores que 0,20 (p < 0,20) e que permaneceram, no modelo final, somente as variáveis com

nível de significância menor que 0,5 (p < 0,05). Programa da Versão Epi-Info® 3.22 com

tabulação dos dados e versão SPSS 20.0 (SPSS, Chicago, IL, USA) foram usados para análise

estatística.

Resultados Populaçãodoestudoeaspectosdotrauma

No período de estudo de 2007-2012, 205 pacientes com OPT foram incluídos, dos quais 12

(5,9%) sujeitos foram excluídos devido à história prévia de OPT (7), ou por informação médica

incompleta (5). Assim, 193 OPT foram analisadas, em que 110 (57%) e 73 (37,8%) apresentaram

MMO e OPM, respectivamente. Osteomielite com cultura negativa foi detectada em 10 (5,2%)

pacientes e foram incluídas na descrição clínica e epidemiológica. Em geral, a taxa de OPT foi

2,5%. Idade média dos pacientes foi 50 (± 16-88) anos e 68,9% eram homens, e 34,7% tinham

baixo nível educacional (nível de escolaridade <8 anos). Tanto quanto 30% dos pacientes

referiram tabagismo, 22,8% e 30,5% trabalhavam em construções e atividades domésticas,

respectivamente. Trauma de alta energia por acidente de tráfego ocorreu na maioria (57%) da

população do estudo, e consequentemente, fratura de fêmur (30,5%) e tíbia (29%) foi mais

freqüente. Além disso, 9,3% dos pacientes submetidos à estabilização da fratura apresentaram

classificação ASA maior que II, e 34,2% receberam transfusão intra-operatória de concentrado de

hemácias. Fraturas expostas tipo II e III de Gustilo foram diagnosticadas em 11,9% e 18,6% dos

pacientes, respectivamente. As características clínicas e as comorbidades são relatadas na Tabela

1.

Desfecho clínico e potenciais fatores de risco para osteomielite pós-traumática polimicrobiana(OPM)

Comparativamente à OMM, OPM foi significantemente associada com desbridamento cirúrgico

adicional (31,0% vs. 56,1; p < 0,001) e maior consumo de antimicrobianos de amplo espectro,

incluindo quinolonas (39,7% vs. 24,3; p = 0,029), cefalosporinas (21,9% vs. 4,9; p < 0,001),

carbapenens (31,5% vs. 3,9; p < 0,001) e glicopeptídeos (49,3% vs. 27,2; p = 0,003). OPM e

amputações foram estatisticamente significantes (6,5% vs 1,3%; p < 0,001) com OR = 11,5 ( IC

95% = 1,3-96,1). A taxa de sobrevida acumulativa em 2 anos das OPM e OMM foi 84,5% e

91,8%, respectivamente (p = 0,115) (Fig. 1). Oitenta óbitos foram decorrentes de OPM e um de

OMM.

Fig 1 Curva de Kaplan-Meier para taxa acumulativa de sobrevida sem diferenças na taxa de sobrevida em dois anos entre osteomielite monomicrobiana (OMM) e osteomielite polimicrobiana (OPM).

Fatores relacionados ao paciente, trauma e cirurgia investigados para possível associação com

risco aumentado para OPM em análise univariada são descritos na Tabela 2. Gênero,

comorbidades, tais como tabagismo ou imunossupressão, politrauma, intervalo entre admissão e

primeira dose do antimicrobiano e em relação à cirurgia, hiperglicemia intra-operatória,

prescrição apropriada de antimicrobiano e momento de início da profilaxia, intervalo entre

trauma e cirurgia, e escolha do primeiro procedimento cirúrgico (fixação interna ou externa) não

aumentaram o risco de OPM.

Variáveis que mostraram significância estatística e importância clínica na análise univariada

foram adicionadas ao modelo multivariado (tabela 3). Fatores predisponentes associados à OPM

na análise multivariada foram idade avançada (OR = 1,02, IC 95% = 1,01 – 1,03, p = 0,040),

fratura exposta Gustilo tipo III (OR = 2,38, IC 95% = 1,02 – 5,56, p = 0,044), necessidade de

transfusão intra-operatória de concentrado de hemácias (OR = 2,15, IC 95% = 1,07 – 4,32, p =

0,031), ocupação na agricultura (OR = 2,86, IC 95% = 1,05 – 7,79, p = 0,040) e necessidade de

desbridamento cirúrgico suplementar (OR = 2,58, IC 95% = 1,29 – 5,16, p = 0,007).

Identificaçãomicrobiana

Diagnóstico microbiológico da OPT a partir das culturas ósseas e de partes moles intra-operatórias

identificaram bácterias em94,8%. Culturas isolaram bacilos Gram-negativos (BGN) e cocos Gram-

positivos (CGP) em 51,8% e 48,2%, respectivamente. Não obstante, 34,7% (104/300) de todos os

micro-organismos cultivados nas 183 OPT foram Staphylococcus aureus, dos quais 12,3% (37/300) e

22,3% (67/300) foram S. aureus resistentes à meticilina (MRSA) e S. aureus sensíveis à meticilina

(MSSA), respectivamente. Culturas isolaram ECN em somente 6,3% (19/300). Os três principais

BG) identificados foram Pseudomonas aeruginosa (10,3%), Acinetobacter baumannii (7,6%), e

Citrobacter sp. (7%). Além disso, as culturas teciduais identificaram Candida tropicalis em dois

pacientes com OPT. Tabela 4 mostra a frequência dos micro-organismos isolados nas culturas

ósseas e de tecido de partes moles entre pacientes com OPM e OMM.

Discussão

A epidemiologia atual da osteomielite nos países desenvolvidos parece estar associada

principalmente à idade avançada e a doenças crônicas não controladas, incluindo insufuciência

vascular periférica e diabete melito [10, 16]. Por outro lado, nos países em desenvolvimento, tais

como China e Brasil, a doença afeta adultos mais jovens, previamente saudáveis e

economicamente ativos, devido a todo tipo de trauma, incluindo acidentes de tráfego, quedas e

violência interpessoal [1-3]. Taxa de OPT após fixação interna para estabilização óssea de fratura

fechada deveria ser baixa, enquanto, na fratura exposta, a taxa de infecção pode ser tão alta

quanto 50% [7-8]. Nessa circunstância, a OPM pode atingir ainda taxas mais elevadas,

dependendo da complexidade e do local da fratura, e do grau de contaminação de partes moles no

período pré-operatório e durante o procedimento cirúrgico [2, 3, 9, 17-18].

Assim, um estudo de coorte retorspectivo de cinco anos em um hospital brasileiro terciário,

referência em trauma, foi realizado, e OPT foi diagnosticada em somente 2,5%, mas OPM

correspondeu a 37,8%. Esses resultados alarmantes tentam esclarecer o desfecho e a

epidemiologia da OPM, e gerar consequentemente estratégias eficientes de tratamento e

prevenção. Além disso, para melhor entendimento, nenhum estudo avaliou fatores predisponentes

para OPM pós-traumática. O presente estudo sugeriu a presença de diferenças a respeito das

condutas clínicas e cirúrgicas, taxas de amputação, e a taxa de sobrevida livre de doença

acumulativa de dois anos entre OPM e OMM. De fato, OPM esteve estatisticamente associada

com procedimentos ortopédicos adicionais para desbridamento ósseo e de partes moles além da

maior prescrição de antimicrobianos de amplo espectro, incluindo terapia combinada.

Infelizmente, dados sobre desfecho e fatores de risco para OPM são escassos. Poucas séries de

casos associadas à OPM entre pacientes com doença crônica não controlada (diabete melito)

mostraram desfecho pior e falência de tratamento [10, 19]. Além disso, taxa mais alta de

amputação foi estatisticamente associada com OPM, com OR de 11,5 (IC 95 % = 1,3-96,1). O

presente estudo avaliou se a presença de tecido ósseo e de partes moles desvitalizado após fratura

fechada e exposta, com contaminação local por um inóculo com múltiplas espécies de micro-

organismos pudesse potencializar a resposta inflamatória sistêmica e local, e influenciar a taxa de

amputação. Entretanto, a taxa de sobrevida acumulativa de dois anos dos casos de OPM e OMM

foi similar.

Vários fatores de risco independentemente associados com OPM foram identificados no presente

estudo. Idade avançada, profissionais da agricultura que apresentaram fratura exposta de Gustilo

III complexa de membro inferior, necessidade de transfusão de concentrado de hemácias no intra-

operatório e necessidade de desbridamento cirúrgico adicional foram associados

significantemente com OPM na análise multivariada. De modo interessante, a agricultura como

ocupação mostrou um risco potente de 2,86 vezes maior para OPM, atingindo significância

estatística na análise multivariada. Mir et al. mostraram previamente forte associação entre lesões

agrícolas expostas de extremidade inferior e OPM (18,7%), das quais 37,5% foram infecção

polimicrobiana [20]. Fratura exposta Gustilo grau III de membro inferior é potencialmente fatal, e

a inoculação dos micro-organismos no osso ocorre comumente logo após trauma, decorrente da

contaminação de partes moles, ou durante cirurgia [7-9]. Presença de transfusão de concentrado

de hemácias no intra-operatório mostrou risco de 2,15 vezes na aquisição de OPM. Necessidade

de transfusão de concentrado de hemácias no intra-operatório pode refletir a gravidade do trauma

por si só, com extensa lesão de partes moles e sangramento importante devido ao trauma de alta

energia. Investigações prévias evidenciaram aumento no risco para infecção bacteriana após

transfusão de concentrado globular, possivelmente em decorrência do efeito imunomodulador da

transfusão [21]. Em estudo de coorte retrospectivo em pacientes submetidos à correção de fratura de

quadril, transfusão de concentrado de hemácias foi associada a um risco de 35% e 52% maior

pata infecção bacteriana grave e pneumonia, respectivamente [22].

O espectro de micro-organismos isolados em amostras de osso e de partes moles de pacientes

com OPT foi diferente de outros relatos [23-24]. De fato, achados microbiológicos do presente

estudo adicionaram nova informação à epidemiologia da OPT, pois BGN foi discretamente mais

prevalente que CGP (51,8% vs. 48,2%, respectivamente). Dos BGN, P. aeruginosa (10,3%) e A.

baumannii (7,6%) foram os mais comuns. Esses micro-organismos foram frequentemente

associados com OPT, principalmente na osteomielite crônica de tíbia após trauma de alta energia,

tais como, fraturas associadas a acidente de moto e a episódios de guerra [23-25]. Diante desse

resultado intrigante, esse estudo também avaliou se o uso prévio e prolongado de antibióticos de

amplo espectro, tais como cefalosporinas ou quinolonas, possa ter impacto na alta freqüência de

OPT por BGN. S. aureus foi o micro-organismo mais comumente isolado (34,7%), apesar da sua

taxa de positividade ser consideravelmente inferior a outros estudos de OPT [24]. Apesar disso,

estafilococos permanece um micro-organismo importante na patogênese da infecção pós-

traumática devido à sua habilidade incrível de colonizar a pele, invadir tecidos profundos e de

sobreviver no interior de osteoblastos, produzindo biofilme [26-27]. Somente um terço das culturas

positivas de S. aureus no presente estudo foram cepas resistentes à meticilina, e foi considerado de baixa

incidência devido à alta freqüência em muitos hospitais da América Latina [3, 28]. Estafilococos

coagulase-negativo (ECN) correspondeu somente a 6,3% dos resultados. Esses achados podem

refletir o fato de que, entre os casos em que osteossíntese foi enviada para cultura, sonicação

nunca foi realizada.

O presente estudo tem limitações em potencial. Primeiramente, o estudo foi realizado em um

único hospital de ensino, localizado em uma cidade de tamanho médio de um país em

desenvolvimento (São José do Rio Preto), que oferece um centro especializado em cuidados

ortopédicos para a população regional, mas os resultados não podem ser aplicados para outros

hospitais. Entretanto, um banco de dados de um grande centro de casos de trauma, que foram

submetidos a procedimento ortopédico, foi comparado (aproximadamente 8.000). O fato do

presente estudo ser coorte prospectiva elimina assim os viés de seleção e de memória que

limitariam a realização da análise multivariada para muitas associações importantes com OPT.

Outra limitação foi a dificuldade em realizar o diagnóstico clínico da OPT, em que os sinais e

sintomas típicos de inflamação possam estar ausentes, principalmente nas infecções associadas a

osteossíntese, além do fato de que os marcadores inflamatórios séricos não são úteis e os exames

de imagem são inespecíficos [14-15]. Além disso, sonicação dos implantes recuperados

(parafusos e placas) para identificação de micro-organismos não foi realizada, influenciando

provavelmente assim o número total dos casos estudados de OPM [2].

Conclusões

Esse estudo de coorte retrospectivo de cinco anos concluiu que a OPM foi identificada em mais

de um terço dos casos. Pacientes idosos, agricultura como ocupação, fratura exposta tipo III de

Gustilo, desbridamento cirúrgico suplementar e transfusão de concentrado de hemácias no intra-

operatório foram fatores independentemente associados com OPM na análise multivariada.

Culturas identificaram principalmente bacilos Gram-negativos, mas S. aureus permanece o

principal micro-organismo isolado. Certamente, a identificação dos fatores predisponentes para

OPM pode auxiliar na escolha da terapia antimicrobiana mais apropriada e na modalidade

cirúrgica mais segura. Estudos adicionais sobre OPT devem ser realizados para confirmar os

resultados desse estudo.

Acknowledgments

Agradecemos ao Serviço de Ortopedia e Traumatologia do Hospital de Base de São José

do Rio Preto por permitir a pesquisa dos arquivos do paciente e a Patricia Fucuta por seu apoio na

análise estatística.

Tabela 1. Características demográficas e do trauma de 193 pacientes com osteomielite pós-traumática (OPTa). Dados demográficos N=193 (%)

Idade (mediana [variação]) (anos) 50 (16-88) Sexo masculino (no. [%]) 133 (68,9) Nível de escolaridade <8 anos 67 (34,7) Comorbidades (no. [%])

Alcoolismo 35 (18,1) Tabagismo 59 (30,5) Hiperglicemia intra-operatória 58 (30,0)

Ocupação (no. [%]) Agricultura 26 (13,5) Condução (carro, moto, caminhão) 24 (12,5) Construção / Operação de Máquina 44 (22,8) Negócios 40 (20,7) Atividades domésticas 59 (30,5)

Tipos de acidente (no. [%]) Acidente automobilístico 110 (57,0) Queda da própia altura (< 1m) 57 (29,5) Trauma relacionado ao futebol 3 (1,5) Queda de escada 13 (7,0) Queda do cavalo 5 (2,6) Acidente por arma de fogo 2 (1,0) Trauma penetrante com Madeira 3 (1,5)

Trauma de alta energia 133 (68,9) Classificação de Gustilo & Anderson para fratura exposta fractures

73 (37,8) Tipo-I (no. [%]) 14 (19,2) Tipo -II (no. [%]) 23 (31,5) Tipo -III (no. [%]) 36 (49,3)

Fratura fechada 120 (62,1) >1 desbridamento cirúrgico 77 (39,9) Politrauma 46 (23,8) Escore da American Society of Anesthesiologists (no. [%])

ASAb I – II (1 ou 2)

166 (90,7) ASAb III – IV (>2) 17 (9,3)

Transfusão intra-operatória de concentrado de hemácias 66 (34,2) Duração da cirurgia (média [variação]) (horas) 2,61 (1-8) Sítio de Fratura infectado (no. [%])

Membro Superior 44 (22,8) Membro Inferior 154 (79,2) Clavícula 7 (3,6) Úmero 12 (6,2) Rádio 13 (6,7) Ulna 16 (8,2) Mãos 3 (1,5) Fêmur 59 (30,5) Joelho 9 (4,6) Tíbia 56 (29) Fíbula 11 (5,7) Pés 19 (9,8)

a OPT- osteomielite pós-traumática; b ASA-Escore da American Society of Anesthesiologists.

Tabela 2. Análise univariada de fatores de risco associados com osteomielite polimicrobiana (OPMa) e osteomielite monomicrobiana (OMMb) após trauma entre 183c pacientes. Características MMOa

Pacientes OPMb Valor Pd

No. (%) No. (%) (N = 110) (N = 73) Dados demográficos

Idade (mediana [variação]) (anos) 40,5 (11 – 87) 50 (16 – 88) 0,017 Sexo masculino (no. [%]) 76 (69,0) 53 (72,6) 0,610 Nível de escolaridade >8 anos (no. [%]) 47 (42,7) 20 (27,3) 0,035 Agricultura (no. [%]) 9 (8,2) 16 (22,0) 0,008

Comorbidades (no. [%]) Tabagismo 33 (30,0) 26 (23,6) 0,426 Hiperglicemia intra-operatória Intraoperative hyperglycemia

29 (26,3) 27 (37,0) 0,127 Trauma de alta energia (no. [%]) 79 (71,8) 50 (68,5) 0,629 Queda da própria altura (no. [%]) 29 (26,4) 22 (30,1) 0.577 Fratura exposta Grau III (no. [%]) 15 (13,6) 21 (28,7) 0,012 Intervalo admissão - cirurgia >3h (no. [%]) 103 (93,6) 62 (85,0) 0,053 Duração cirurgia (mediana [variação]) (h) 2 (1-8) 2 (1-7) 0,738 Intervalo admissão - 1a dose antibiótico (h) 60 (54,5) 26 (23,6) 0,062 Seguimento clínico (variação) (dias) 728 (38 – 2539) 690 (22 – 2526) 0,980 >1 desbridamento cirúrgico (no. [%]) 34 (31,0) 41 (56,1) 0,001 Transfusão de hemácias (no. [%]) 26 (23,6) 38 (52,0) <0,0001 Fratura de fêmur (no. [%]) 26 (23,6) 31 (42,5) 0,007 >3 amostras de tecido ósseo (no. [%]) 59 (53,6) 51 (69,8) 0,028 >3 amostras de partes moles (no. [%]) 12 (11,0) 20 (27,4) 0,004 Escore ASA

ASA I - II (no. [%]) 102 (92,7) 64 (87,7) 0,249 ASA III - IV (no. [%]) 8 (7,3) 9 (12,3)

a OPM - osteomielite polimicrobiana; b OMM - osteomielite monomicrobiana; cDez pacientes (5,2%) foram excluídos dessa análise por apresentarem osteomielite com culturas negativas; d As características dos pacientes foram resumidas como frequência e porcentagem ou mediana e comparadas pelo teste qui-quadrado de Pearson ou pelo teste exato de Fisher para variáveis nominais e teste Mann- Whitney ou teste t para variáveis contínuas (SPSS version 19.0). Todos os testes foram pareados, e o valor P <0,05 foi considerado estatisticamente significante.

Tabela 3. Análise multivariada de fatores de risco para OPTa, entre 183 pacientesb.

Variáveis OMMa OPMb Odds Ratio Valor Pc

No. (%) No. (%) IC (95%) (N = 110) (N = 73)

Idade (mediana [variação]) (anos) 40,5 (11 – 87) 50 (16 – 88) 1,02 (1,01 – 1,03) 0,040

Transfusão de hemácias 26 (40,6%) 38 (59,4%) 2,15 (1,07 – 4,32) 0,031

Fratura exposta Gustilo Tipo-III 15 (41,7%) 21 (58,3%) 2,38 (1,02 – 5,56) 0,044

Agricultura 9 (8,2%) 16 (22,0%) 2,86 (1,05 – 7,79) 0,002

>1 desbridamento (no. [%]) 34 (31%) 41 (56,1%) 2,58 (1,29 – 5,16) 0,007

OMMa – osteomieltie monomicrobiana; OPMb – osteomielite polimicrobiana; cvalores P <0,05 foram considerados estatisticamente significantes.

Tabela 4. Frequency of microorganisms yielded from cultures of OPTa

Micro-organismos N (%) Staphylococcus aureus 104 (34,6)

Resistente à oxacilina 37 (12,3) Sensível à oxacilina 67 (22,3)

Pseudomonas aeruginosa 31 (10,3) Acinetobacter baumannii 23 (7,6) Enterococcus sp. 22 (7,3) Citrobacter sp. 21 (7,0) Klebsiella pneumoniae 20 (6,6) ECNa 19 (6,3) Escherichia coli 14 (4,6) Proteus sp. 14 (4,6) Candida tropicalis 2 (0,6) Outrosb 30 (10,0) aEstafilococos coagulase-negativo; bOutros - Alcaligenes sp., Enterobacter sp., Morganellamorganii, Providencia sp., Serratia sp., Stenotrophomonas maltophilia, Streptococcus agalactiae,Streptococcusviridans.

26

Article 1:

Posttraumatic Osteomyelitis: Outcome and Risk Factors for Polymicrobial Infection

Abstract

Introduction: Posttraumatic osteomyelitis (PTO) seems to be growing steadily in some developing countries, in

which mostly are monomicrobial caused by staphylococci species. However, polymicrobial posttraumatic osteomyelitis

(PMO) have been described following low extremities (ankle, calcaneus) fracture infections. In general, few studies have

attempted to show the outcome and predisposing factors associated to PMO. We hypothesized that PMO may be

associated with worse outcome, including additional orthopedic surgeries and increased use of broad-spectrum

antibiotics, more amputations and higher mortality rates compared to monomicrobial PTO.

Patients and Methods: Between August 2007 and August 2012, a single- center prospective cohort study was

carried out among 193 patients with PTO following orthopedic surgery. Bone and soft tissues were collected for cultures

and PTO was defined according to CDC/NHSN criteria. The outcome variables analyzed were extra need for surgical

and antibiotic treatments, higher rates of amputation and mortality associated to infection. Patient, injury, surgery-

associated variables and microbiological records were identified for potential confounders or risk factors associated to

PMO. Univariate and multivariable analyses using multiple logistic regression were performed, and p < 0.05 was

considered significant.

Results: Patients were mainly male (68.9%) with mean age of 50 (± 16-88) years. PTO was diagnosed in 37.8% (73/193)

patients. High-energy trauma due to road traffic accidents occurred in 57% of our population. Compared to

monomicrobial osteomyelitis, PMO was significantly associated with supplementary surgical debridement (56.1% vs.

31%; p < 0.01) and higher consumption of antibiotics; and more amputations (6.5% vs 1.3%; p < 0.01). The 2-year

cumulative survival rate for PMO and monomicrobial PTO was 84.5% and 91.8%, respectively. Factors associated to

PMO in the multivariable analysis were older age (odds ratio [OR] = 1.02, 95% confidence interval [CI] = 1.01 to 1.03, p

= 0.04), farmers (OR = 2.86, 95% confidence interval [CI] = 1.05 to 7.79, p = 0.04), open fracture Gustilo type III (OR =

2.38, 95% CI = 1.02 to 5.56, p = 0.04), need for intraoperative blood transfusion (OR = 2.15, 95% CI = 1.07 to 4.32, p =

0.03), and the need for supplementary surgical debridement (OR = 2.58, 95% CI = 1.29 to 5.16, p = 0.01). Gram-positive

cocci and Gram-negative bacilli were isolated in 48.2% and 51.8% of cases, respectively. The most common bacteria

detected (37.4%) was Staphylococcus aureus.

Conclusions: PTO is polymicrobial in more than one-third of patients, and is associated with extra surgical and

clinical treatment, and worse outcome including higher rates of amputation and mortality

KEYWORDS: Chronic osteomyelitis; polymicrobial; monomicrobial; trauma; injury; risk factors; Staphylococcus

aureus; Pseudomonas aeruginosa.

Introduction

Posttraumatic osteomyelitis (PTO) has been frequently diagnosed specially among the low- and middle-income

countries populations, in which the rates of injuries associated to fall, self-harm, interpersonal violence and road traffic

27

accident is still growing.1 Even with systemic antimicrobial therapy being applied early after the trauma, open fractures-

associated infections can be expected to occur early or late after surgical procedures, depending upon the complexity and

severity of soft tissues and bone damages.2-4 Unfortunately, there have been few publications addressing the

epidemiology and clinical outcomes of soft tissues and bone infections following non-fatal injuries, even though the

average cost of combined medical and surgical treatment for PTO is estimated at US$15,000.5 In a single center

retrospective study, development of surgical site infection (SSI) early after management of trauma was the only risk

factor on multivariate analysis associated with 30 days hospital readmission.6

Inoculation of microorganisms into the bone may happen soon after the trauma, either from an adjacent soft tissue

contamination or even during pre-operative and intra-operative bone surgeries.7-9 Interestingly, as much as 20% of

polymicrobial posttraumatic osteomyelitis (PMO) have been previously described in few case series.2-3 We described

20.8% of polymicrobial osteosynthesis-associated infections in a young Brazilian population following trauma (mainly

motorcycle accidents) and orthopedic surgery.2 Similarly, in a Chinese retrospective study of difficult-to-treat chronic

osteomyelitis, 66.5% of infections were secondary to trauma, in which PMO accounted for at least 20% of cases.3

Additionally, a population-based historical cohort study carried out in United States identified 35% of polymicrobial

contiguous osteomyelitis resulted from trauma or surgery.10

Predisposing factors for PTO have been classically sub-divided in patient-related (increased age, and comorbidities

including diabetes mellitus, obesity, poor nutrition, malignancy, and smoking), injury-related (grade of trauma energy,

severity of soft tissue damages, wound contamination, and complexity of fracture), and surgery-related (time period from

trauma to surgery, duration of surgery, need for blood transfusion, and empirical antibiotic therapy).11-13 Nevertheless,

microorganisms-related factors including the presence of multiple pathogens isolated on the affected bone and soft tissue

must also be addressed by clinical studied. To the best of our knowledge, few descriptive studies have previously shown

an incidence rate of PMO ranging from 20% to 35%, but none attempted to describe specific risk factors and outcome of

PMO.2-3,10,11 Therefore, we hypothesized that PMO may be associated with worse outcome when compared to

monomicrobial PTO, including the need for additional orthopedic surgeries and increased use of broad-spectrum

antibiotics, more amputations and higher mortality rates. We also aimed to identify risk factors predisposing patients to

develop polymicrobial deep infections following PTO. Identification of risk factors may help implementing efficient and

cost-saving control measures to reduce the frequency of PMO.

Patients and Methods Study Design

We performed a single-center observational cohort study of data collected prospectively from August 2007

through August 2012, with 193 subjects diagnosed with osteomyelitis following orthopedic surgery for closed and open

fractures, performed at the Orthopedics and Traumatology Unit of Hospital de Base, a tertiary public teaching hospital in

São José do Rio Preto, São Paulo, Brazil. The study included patients older than 12 years old and with at least 1 year of

follow-up after the surgical procedures. Standard orthopedic protocol for open and closed fractures is currently external

fixation for bone stabilization of Gustilo grade-II and grade-III and internal fixation with plates and screws or

intramedullary nails, respectively. Subjects in which the orthopedic surgical procedures were performed primarily in an

28

institution other than ours, the medical records were not available, with follow-up shorter than 12 months, who had

undergone amputation soon after trauma and with previous history PTO were excluded. The study was reviewed and

approved by the local Institutional Review Board.

Identification of post-traumatic osteomyelitis (PTO)

We defined PTO according to the criteria of the Center for Diseases Control and Prevention (CDC)/National

Healthcare Safety Network (NHSN) guidelines, in which at least one of the following criteria was present: any growth of

organism in bone and soft tissue culture; evidence of osteomyelitis on gross anatomic or histopathologic exam; and at

least two of the following signs and symptoms of inflammation: fever (>38.0°C), swelling, pain, redness, heat, drainage

and delayed wound closure with exposed bone or osteosynthesis; and at least one of the following: a) organisms

identified from blood by culture or non-culture based microbiologic testing method in a patient with imaging test

evidence suggestive of infection, which if equivocal is supported by clinical correlation; b) imaging test evidence

suggestive of infection, which if equivocal is supported by clinical correlation.14 Acute bone infection was defined when

diagnosis was performed at least 30 days after surgery for fracture.15 Diagnosis of PMO was made when either bone or

surrounded soft tissue cultures yielded at least two different microorganisms. Low-virulence microorganisms such as

coagulase-negative staphylococci were considered pathogens when the same organism was identified in at least two

different tissue samples and when at least one additional criterion for PTO was also fulfilled.

Potential risk factors

Patient, injury, and surgery-associated variables were identified by reviewing the medical, intra-operative, and

microbiological records for potential risk factors associated to PMO. We searched for demographic variables (age,

gender, occupational status, educational level), comorbidities (smoking, alcoholism, and diabetes), and American Society

of Anesthesiologists (ASA) classification. Injury-associated variables assessed were time elapsed from admission to the

first dose of antibiotic and to surgery, anatomical site of fracture, mechanism of trauma such as low-energy injury (fall

own height) or high-energy (car, motorcycle, or bicycle accident or even fall from a height above 1 m), and Gustilo open

fracture classification. Surgery-related factors analyzed were type of surgery procedure (open reduction and internal

fixation or two-stage temporary external fixator), duration of surgery, and the need for blood transfusion. Furthermore,

we also assessed the need to performing supplementary surgical debridement for infected wounds.

Specimen collection and microbiology

In the surgical ward, at least three tissue samples from infected bone and soft tissues were collected during surgical

debridement, and therefore processed for microbiology and histopathology. Tissue was homogenized in 3 ml of brain-

heart infusion (BHI) broth for 1 min and inoculated onto aerobic sheep blood agar, chocolate agar, and anaerobic blood

agar and into thioglycolate broth (BD Diagnostic Systems, Sparks, MD). Time limit for processing samples was 6 hours.

Aerobic and anaerobic plates were incubated aerobically at 35° to 37°C in 5 to 7% CO2 for 7 days, and anaerobically at

37°C for 14 days, respectively. Additionally, 0.5 ml of tissue homogenate was inoculated in thioglycolate broth,

incubated for 14 days and the turbid thioglycolate broth was sub-cultured on blood agar plates when cloudy. Colonies of

microorganisms growing on plates were identified and their susceptibility to antibiotics was tested according to standard

29

microbiologic techniques.

Statistical analysis

For statistical analysis, the overall sample and the groups assigned as monomicrobial and PMO were described as

mean and percentage for qualitative variables, and median and standard deviation (SD) for quantitative variables. The

association between qualitative variables was made using the chi-square test and Fisher's exact test. For associations

between quantitative variables we used bivariate logistic regression. The risk estimates were calculated on the variables

associated with risk factors for PMO and reported as an odds ratio with respect to 95% confidence interval (CI). We used

the multiple logistic regression model for by selecting the variables of bivariate analysis tests when there was

significance levels lower than 0.20 (p < 0.20) and remained in the final models only significant variables lower to 0.5 (p

< 0.05). We used the Epi-Info® Version 3.22 software with the data tabulation and SPSS version 20.0 (SPSS, Chicago,

IL, USA) for statistical analysis.

Results

Study population and aspects of trauma

During the study period of 2007-2012, we have followed 8.098 patients who had undergone orthopedic surgery, of

which 7510 (92.7%) and 588 (7.3%) for closed and open fractures, respectively. We included 205 patients with PTO, of

which 12 (5.9%) subjects were further excluded due to previous history of PTO (7), or to incomplete medical information

available (5). Therefore, one-hundred ninety-three PTO were analyzed, in which 110 (57%), and 73 (37.8%), presented

monomicrobial posttraumatic osteomyelitis (MMO) and PMO, respectively. Negative- culture osteomyelitis was

diagnosed in 10 (5.2%) patients and they were included in the clinical and epidemiological description. In general, PTO

rate during the study period was 2.5%. Patients mean age was 50 (± 16-88) years and 68.9% were male, and 34.7% had

poor educational status (schooling level <8 years). As much as 30% of patients referred smoking habits, 22.8% and

30.5% worked on constructions and household activities, respectively. Interestingly, high-energy trauma due to road

traffic accidents occurred in the majority (57%) of our study population, and consequently, femur (30.5%) and tibia

(29%) fractures were more frequently diagnosed. Besides, 9.3% of patients undergoing surgery for fracture stabilization

were assigned as having ASA grade higher than II, and 34.2% received blood transfusion during surgery. Gustilo type II

and III open fractures were diagnosed in 11.9% and 18.6% of patients, respectively. The clinical characteristics and

comorbidities are shown on table 1.

Outcome and potential risk factors for posttraumatic polymicrobial osteomyelitis (PMO)

Compared to monomicrobial osteomyelitis, PMO was significantly associated with supplementary surgical

debridement (31.0% vs. 56.1; p < 0.001) and higher consumption of broad-spectrum antibiotics including quinolones

(39.7% vs. 24.3; p = 0.029), cephalosporins (21.9% vs. 4.9; p < 0.001), carbapenems (31.5% vs. 3.9; p < 0.001) and

glycopeptides (49.3% vs. 27.2; p = 0.003). PMO and amputations was statistically significant (6.5% vs 1.3%; p < 0.001)

with an OR = 11.5 (95 % CI = 1.3-96.1). The 2-year cumulative survival rate of polymicrobial and monomicrobial PJIs

was 84.5% and 91.8%, respectively (p = 0.115) (Fig. 1). There were eight and one death resulting from polymicrobial

30

and monomicrobial PTO, respectively.

Patient, injury, and surgical factors that were investigated for possible association with an increased risk for PMO

in the univariate analysis are described in Table 2. Gender, comorbidities such as smoking or immunosuppression,

polytrauma, time elapsed from admission to the first dose of antibiotic and to surgery, intraoperative hyperglycemia,

appropriate type of antibiotic prescribed and time to initiate prophylaxis, time elapsed from trauma to surgery, and choice

of first surgical procedure (internal or external fixation) did not increase the risk of PMO.

Variables showing statistical significance and with clinical importance in univariate analysis have been added to

the multivariate model (table 3). Predisposing factors associated to PMO in the multivariable analysis were older age

(OR = 1.02, 95% CI = 1.01 - 1.03, p = 0.040), open fracture Gustilo type III (OR = 2.38, 95% CI = 1.02 - 5.56, p =

0.044), need for intraoperative blood transfusion (OR = 2.15, 95% CI = 1.07 - 4.32, p = 0.031), farmers (OR = 2.86, 95%

CI = 1.05 - 7.79, p = 0.040) and the need for supplementary surgical debridement (OR = 2.58, 95% CI = 1.29 - 5.16, p =

0.007).

Microbial identification

Microbiological diagnosis of PTO using intraoperative bone and soft tissue cultures identified bacteria in 94.8%.

Cultures yielded gram-negative bacilli (GNB) and gram- positive cocci (GPC) in 51.8% and 48.2%, respectively.

Notwithstanding, 34.7% (104/300) of all causative pathogens cultured in the 183 PTO were Staphylococcus aureus, of

which 12.3% (37/300) and 22.3% (67/300) were methicillin-resistant S. aureus (MRSA) and methicillin-sensitive S.

aureus (MSSA), respectively. Cultures yielded coagulase-negative staphylococci in only 6.3% (19/300). Three most

causative GNB identified were Pseudomonas aeruginosa (10.3%), Acinetobacter baumannii (7.6%), and Citrobacter sp.

(7%). In addition, tissue cultures yielded Candida tropicalis in two different patients with PTO. Table 4 shows the

frequencies of microorganisms isolated from bone and soft tissue cultures among patients presenting PMO and MMO.

Discussion

The current epidemiology of osteomyelitis in the developed countries population seems to be mainly associated to

older age and uncontrolled chronic diseases, including peripheral vascular insufficiency and diabetes mellitus.10,16 On the

other hand, in developing countries such as China and Brazil, the burden of the disease is affecting previously healthy,

economically active younger adults due to all sorts of trauma including transport injuries, falls, self-harm and

interpersonal violence.1-3 Rates of posttraumatic osteomyelitis (PTO) after internal fixation for bone stabilization of

closed fractures is expected to be low, whereas in open fractures the infection rates may be as high as 50%.7,8 In this

circumstance the polymicrobial PTO may also reach higher rates, depending upon the complexity of fracture, anatomical

site, and soft tissue contamination during pre-operative and intra-operative surgeries.2,3,9,17,18

Therefore, we performed a 5 years prospective cohort study of trauma care in a Brazilian tertiary hospital, in which

PTO was diagnosed in only 2.5%, but polymicrobial posttraumatic osteomyelitis (PMO) accounted for 37.8%. These

alarming results prompted us to understand the outcome and epidemiology of PMO, and consequently develop efficient

strategies of prevention and management. Moreover, to the best of our knowledge, no study has ever attempted to

31

evaluate the predisposing factors associated to PMO following trauma. We hypothesized there were differences

regarding surgical and clinical management, the rates of amputation, and the 2-year cumulative survival rate between

PMO and monomicrobial PTO. Indeed, PMO was statistically associated with additional orthopedic surgeries for bone

and soft tissues debridement and increased use of broad-spectrum antibiotics including combination therapy. It may

sound obvious, but data investigating the outcome and risk factor associated to PMO are scarce. Few previous case-series

associated polymicrobial osteomyelitis among patients with uncontrolled chronic diseases (diabetes mellitus) with worse

outcome and treatment failure.10,19 In addition, higher rates of amputations was statistically associated with PMO with an

OR of 11.5 (95 % CI = 1.3-96.1). We speculate the association between devitalized bone and soft tissue following high-

energy open or closed fractures with local contamination by a higher inoculum of multiple species of pathogenic bacteria

may increase local and systemic inflammatory response and influence the higher rates of amputations. On the other hand,

in our case series the outcome of PMO and monomicrobial PTO concerning 2-year cumulative survival rate were similar.

Several risk factors independently associated with PMO were identified in the present study. Older age,

agricultural workers presenting complex lower limb Gustilo III open fractures, requiring intra-operative blood transfusion

and upon which several debridement procedures were performed, were significantly associated with PMO in the

multivariable analysis. Interestingly, agricultural employment was found to be a potent risk of PMO, showing a 2.86-fold

higher risk of PMO, reaching statistical significance on multivariable-adjusted analysis. Mir et al., have previously

showed a stronger association of open, agricultural upper extremities injuries and PMO (18.7%), in which 37.5% were

polymicrobial infection.20 Gustilo III fractures of the lower limb are life-threatening injuries, in which inoculation of

microorganisms into the bone commonly happen soon after trauma from soft tissue contamination or during surgeries.7-9

Recipients of blood transfusion during surgery had 2.15-fold higher risk of PMO. The need for allogeneic blood

transfusion may reflect the severity of the injury itself, with extensive soft tissue damage and severe bleeding due to

high-energy trauma. Previous investigations have shown increased the risk for bacterial infection following blood

transfusion possibly associated to an immunomodulatory effect of blood transfusion.21

In a retrospective cohort study

performed among patients undergoing hip fracture repair, blood transfusion was associated with a 35% and 52% greater

risk of serious bacterial infection and pneumonia, respectively.22

The spectrum of microorganisms isolated from bone and soft tissues samples from patients with PTO was slight different

from that reported by other authors.23,24 Indeed, the microbiological findings of the present study added new information

to the epidemiology of PTO, because GNB was slight more prevalent than GPC (51.8% vs. 48.2%, respectively). Among

the GNB, Pseudomonas aeruginosa (10.3%) and Acinetobacter baumannii (7.6%) were the commonest in our results.

These organisms have been frequently associated with PTO, especially in chronic osteomyelitis of tibia following high-

energy injuries, such as motorcycle accidents and combat-associated fractures.23-25 Upon this intriguing result, we also

speculated if previous use of broad-spectrum systemic antibiotics such as cephalosporin or quinolones during prolonged

course of therapy might also have had some impact on the high frequency of GNB-PTO. Staphylococcus aureus was still

the most commonly isolated pathogen in our cases (34.7%) even though, we have noticed a considerably lower yield

compared to other PTO series.25 Despite of that, staphylococci will continue to play a major role on the pathogenesis of

32

posttraumatic infection due to its incredible ability not only colonize skin and invade deep tissues, but also to survive

intracellularly into osteoblasts and forming biofilm.26,27 Only one-third of our positive cultures yielding S. aureus were

MRSA strains, which was considered a low incidence due to its high frequency within many Latin America hospitals.3,28

Coagulase-negative staphylococci (CoNS) only accounted for 6.3% of our results. These findings may reflect the fact

that among our PTO cases in which osteosynthesis were retrieved for cultures, sonication was never performed.

We are aware that our study has potential limitations. First, the study was carried out at a single, large urban public

teaching center located in developing country medium-size city (São Jose do Rio Preto) which offers a specialized

orthopedic care for the local population, b/ut the results may not be applicable to other hospitals. However, we used a

large single-center database of trauma cases (roughly 8,000) who had undergone orthopedic surgeries. A notable strength

is the nature of our prospective cohort study, thus eliminating selection and recall bias that would limit the performance

of multivariable-adjusted analysis to many important associations with PTO. Another limitation was difficulties in

performing the clinical diagnosis of PTO, in which typical signs and symptoms of inflammation may be absent,

especially for osteosynthesis-associated infections, in which inflammatory blood markers are usually unhelpful, and

imaging tests are nonspecific.14,15 Furthermore, sonication on the retrieved implants (screws and plates) for the

identification of sessile microorganisms was not performed, thus probably influencing the total number of PMO cases

studied.2

Conclusions

This prospective cohort study over five years concluded that posttraumatic polymicrobial osteomyelitis (PTO)

were identified in more than one-third of the cases. Older patients, farmers, Gustilo III open fracture, supplementary

surgical debridement, and blood transfusion during surgery were independently associated with PMO in multivariable

analysis. Cultures yielded mostly Gram-negative bacilli, but S. aureus remains the leading pathogen isolated. Surely,

identifying predisposing factors for PMO may help physicians to choose the most appropriate antibiotic therapy and the

safest surgical modality. Further studies addressing PTO should be encouraged in order to confirm our results.

33

Table 1. Demographic and injury characteristics of 193 patients presenting posttraumatic osteomyelitis (PTOa).

Demographic data N=193 (%) Age (mean [range]) (years) 50 (16-88) Male sex(no. [%]) 133 (68.9) Schooling level <8 years 67 (34.7) Comorbidities (no. [%]) Alcohol abuse 35 (18.1) Smoking 59 (30.5) Intraoperative hyperglycemia 58 (30.0) Occupation (no. [%]) ü Farmer 26 (13.5) ü Driver (car, motorcycle, truck) 24 (12.5) ü Construction / Machine Operation 44 (22.8 ) ü Business 40 (20.7) Household activities 59 (30.5) Types of injury (no. [%]) Car chash accident 110 (57.0) Fall from height (< 1m) 57 (29.5) Football related injury 3 (1.5) Stairs falls 13 (7.0) Horse falls 5 (2.6) Firearm injuries 2 (1.0) Penetrating injury by a wooden foreign body 3 (1.5) High-energy injury 133 (68.9) Gustilo & Anderson Classification for open fractures 73 (37.8) ü Type-I (no. [%]) 14 (19.2) ü Type-II (no. [%]) 23 (31.5) Type-III (no. [%]) 36 (49.3) Closed fracture 120 (62.1) More of one surgical debridement 77 (39.9) Politrauma 46 (23.8) American Society of Anesthesiologists score (no. [%]) ü ASAb I – II (1 or 2) 166 (90.7) ASAb III – IV (>2) 17 (9.3) Intraoperative blood transfusion 66 (34.2) Duration of surgery (media [range]) (hours) 2.61 (1-8) Infected Fracture Location (no. [%]) ü Upper limbs 44 (22.8) ü Lower limbs 154 (79.2) ü Collarbone 7 (3.6) ü Humerus 12 (6.2) ü Radio 13 (6.7) ü Ulna 16 (8.2) ü Hands 3 (1.5) ü Femur 59 (30.5)

34

ü Knee 9 (4.6) ü Tibia 56 (29) ü Fibula 11 (5.7) ü Feet 19 (9.8) a PTO-posttraumatic polymicrobial osteomyelitis; b ASA-American Society of Anesthesiologists score.

Table 2. Univariate analysis of risk factors associated with polymicrobial osteomyelitis (PMOa) and monomicrobial osteomyelitis (MMOb) following trauma, among 183c patients.

Characteristics MMOa Patients No. (%)

(N = 110)

PMOb Patients No. (%) (N = 73)

P valued

Demographic data Age (median [range]) (yr) 40.5 (11 – 87) 50 (16 – 88) 0.017 Male sex (no. [%]) 76 (69.0) 53 (72.6) 0.610 Schooling level >8 years (no. [%]) 47 (42.7) 20 (27.3) 0.035 Farmers (no. [%]) 9 (8.2) 16 (22.0) 0.008 Comorbidities (no. [%]) Smoking 33 (30.0) 26 (23.6) 0.426 Intraoperative hyperglycemia 29 (26.3) 27 (37.0) 0.127 High-energy injury (no. [%]) 79 (71.8) 50 (68.5) 0.629 Fall from height (no. [%]) 29 (26.4) 22 (30.1) 0.577 Grade-III open fracture (no. [%]) 15 (13.6) 21 (28.7) 0.012 Admission to surgery t >3h (no. [%]) 103 (93.6) 62 (85.0) 0.053 Duration of surgery (median [range]) (hr) 2 (1-8) 2 (1-7) 0.738 Admission to first antibiotic (hr) 60 (54.5) 26 (23.6) 0.062 Follow-up (range) (days) 728 (38 – 2539) 690 (22 – 2526) 0.980 >1 surgery debridment (no. [%]) 34 (31.0) 41 (56.1) 0.001 Need for blood transfusion (no. [%]) 26 (23.6) 38 (52.0) <0.0001 Femural fractures (no. [%]) 26 (23.6) 31 (42.5) 0.007 >3 samples for bone culture (no. [%]) 59 (53.6) 51 (69.8) 0.028 >3 samples of soft tissue (no. [%]) 12 (11.0) 20 (27.4) 0.004 ASA score ASA I - II (no. [%]) 102 (92.7) 64 (87.7)

0.249 ASA III - IV (no. [%]) 8 (7.3) 9 (12.3) a PMO-polymicrobial osteomyelitis; b MMO-monomicrobial osteomyelitis; cTen patients (5.2%) were excluded from this analysis since they presented negative-culture osteomyelitis; d The patient characteristics were summarized as frequencies and percentages or median values and compared using the Pearson chi-square test or Fisher’s exact test, as appropriate, with nominal variables and the Mann-Whitney test or t test, as appropriate, with continuous variables (SPSS version 19.0). All tests were two sided, and P values of <0.05 were considered statistically significant.

35

Table 3. Multivariate logistic regression analysis of risk predictors PTOa, among 183 patientsb.

PMOa - polymicrobial osteomyelitis; bP values of <0.05 were considered statistically significant.

Table 4. Frequency of microorganisms yielded from cultures of PTOa

Microrganisms (n = 300 ) N (%) Staphylococcus aureus 104 (34.6) ü MRSAb 37 (12.3) ü MSSAc 67 (22.3) Pseudomonas aeruginosa 31 (10.3) Acinetobacter baumannii 23 (7.6) Enterococcus sp 22 (7.3) Citrobacter sp 21 (7.0) Klebsiella pneumoniae 20 (6.6) CoNSd 19 (6.3) Escherichia coli 14 (4.6) Proteus sp 14 (4.6) Candida tropicalis 2 (0.6) Otherse 30 (10.0) a PTO-posttraumatic osteomyelitis; b MRSA-Methicillin-resistant Staphylococcus aureus; c MSSA- Methicillin-sensitive Staphylococcus aureus; d CoNS-Coagulase-negative Staphylococci; e Others-Alcaligenes sp., Enterobacter sp., Morganella morganii, Providencia sp., Serratia sp., Stenotrophomonas maltophilia, Streptococcus agalactie, Streptococcus viridans.

Variables MMOa Patient No. (%)

(N = 110)

PMOb Patient No. (%) (N = 73)

Odds Ratio CI (95%)

P Valueb

Age (median [range]) (yr) 40,5 (11 – 87) 50 (16 – 88) 1.02 (1.01 – 1.03) 0.040 Need for blood transfusion 26 (40.6%) 38 (59.4%) 2.15 (1.07 – 4.32) 0.031 Gustilo Type-III open fracture 15 (41.7%) 21 (58.3%) 2.38 (1.02 – 5.56) 0.044 Farmers 9 (8.2%) 16 (22.0%) 2.86 (1.05 – 7.79) 0.002 >1 surgery debridment (no. [%]) 34 (31.%) 41 (56.1%) 2.58 (1.29 - 5.16) 0.007

36

Figure 1. Kaplan-Meier estimate of cumulative survival rate showing no difference between two-year survival rate between monomicrobial osteomyelitis (MMO) and polymicrobial osteomyelitis (PMO).

37

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39

Artigo 2

International Orthopaedics

Predisposing Factors for Recurrence of Chronic Posttraumatic Osteomyelitis --Manuscript Draft--

Manuscript Number: INOR-D-16-02163

Full Title: Predisposing Factors for Recurrence of Chronic Posttraumatic Osteomyelitis

Article Type: Original Paper

Funding Information:

Abstract: Purpose: The incidence of posttraumatic osteomyelitis (PTO) is increasing despite new treatment strategies. Assessment of patients' outcomes following PTO is challenging due to multiple variables. The study goals are to determine the frequency of recurrence following PTO treatment and identify factors predisposing patients to treatment failure.

Methods: Between August 2007 and August 2012, a single-center prospective cohort study was performed among 193 patients diagnosed with PTO following orthopedic surgery for fracture care. Bone and soft tissues were collected for cultures and PTO was defined according to CDC/NHSN criteria. Patient, injury, surgery-associated variables, and microbiological records were reviewed for risk factors associated to recurrence of PTO. Univariate and multivariable analyses using logistic regression were performed, with p <0.05 considered significant.

Results: Thirty-eight patients (20%) of 192 diagnosed and treated for PTO failed their treatment. Factors associated with recurrence were age between 61 and 80 years [hazard ratio (HR) = 6.086, 95% confidence interval (CI) = 2.459;15.061, p = <0.001], age above 80 years [HR = 9.975 (95% CI = 3.591;27.714), p = <0.001], intraoperative blood transfusion [HR = 2.239 (95% CI = 1.138;4.406), p = 0.020], and positive culture for Pseudomonas aeruginosa [HR = 2.700 (95% CI = 1.370;5.319), p = 0.004].

Conclusions: Risk factors associated with recurrence of PTO are difficult to measure. The present study revealed that elderly patients, intraoperative blood transfusions, and infection due to P. aeruginosa were independently associated with recurrence of PTO. These factors should warn clinicians of a higher failure rate following treatment of PTO.

Corresponding Author: Mauro Jose Costa Salles, MD Division of Infectious Diseases, Department of Internal Medicine; Santa Casa de Sao Paulo School of Medical Sciences, Sao Paulo, Brazil. BRAZIL

Corresponding Author Secondary Information:

Corresponding Author's Institution:

Division of Infectious Diseases, Department of Internal Medicine; Santa Casa de Sao Paulo School of Medical Sciences, Sao Paulo, Brazil.

Corresponding Author's Secondary Institution:

First Author: Luciana S. Jorge, MD

First Author Secondary Information:

Order of Authors: Luciana S. Jorge, MD

40

Cyril Mauffrey, MD

Michael A. White, MD

David Hak, MD, MBA, FACS

Alceu G. Chueire, MD

Mauricio N. Machado, MD

Patricia S. F. Ferreira, MD Marcelo A. Nakazone, MD

Mauro Jose Costa Salles, MD

Order of Authors Secondary Information:

Author Comments: To whom it may concern:

We are submitting our paper titled "Predisposing Factors for Recurrence of Chronic Posttraumatic Osteomyelitis" for review. We look forward to our correspondence with you and hope that you will consider our paper for publication.

Thank you.

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41

Fatores Predisponentes para Recorrência das Osteomielites Crônicas Pòs-traumáticas

Proposta: A incidência de osteomielite pós-traumática (OPT) está aumentando a despeito de novas

estratégias de tratamento. A avaliação da evolução dos pacientes após OPT é desafiadora devido a várias

variáveis. Os objetivos do estudo são determinar a frequência de recorrência das OPT após tratamento e

identificar os fatores predisponentes à falência terapêutica.

Métodos: Um estudo retrospectivo de coorte, unicêntrico, foi realizado em 193 pacientes portadores de

OPT subseqüente à cirurgia ortopédica para correção de fraturas entre agosto de 2007 e agosto de 2012.

Amostras de osso e de partes moles foram coletadas para cultura e OPT foi definida de acordo os critérios

do CDC/NHSN. Variáveis associadas ao paciente, trauma e cirurgia e resultados microbiológicos foram

revisados para fatores de risco associados à recorrência de OPT. As análises univariada e multivariada,

por regressão logística, foram realizadas, e p <0.05 foi considerado significante.

Resultados: Trinta e oito pacientes (20%) de 192 apresentaram falência após diagnóstico e tratamento de

OPT. Os fatores associados à recorrência foram a idade entre 61 e 80 anos [hazard ratio (HR) = 6,086,

intervalo de confiança de 95% (IC) = 2,459;15,061, p = <0,001], idade menor que 80 anos [HR = 9,975

(IC 95% = 3,591;27,714), p = <0,001], transfusão intra-operatória de concentrado de hemácias [HR =

2,239 (IC 95% = 1,138;4,406), p = 0,020], e cultura positiva para Pseudomonas aeruginosa [HR = 2,700

(IC 95% = 1,370;5,319), p = 0,004].

Conclusões: Os fatores de risco associados com recorrência da OPT são de difícil mensuração. O

presente estudo revelou que pacientes idosos, transfusão de concentrado de hemácias no intra-operatório e

infecção por P. aeruginosa foram independentemente associados com a recorrência da OPT. Esses fatores

devem alertar os médicos de uma maior taxa de falência terapêutica nas OPT.

Palavras-chave: osteomielite pós-traumática, fatores do paciente, tratamento, fatores microbiológicos

42

Introdução:

Informações: Apesar dos avanços nas estratégias de diagnóstico, tratamento e prevenção, existe um

aumento constante na incidência das osteomielites na população adulta [1, 2]. Nas últimas décadas, os

fatores predisponentes e os micro-organismos responsáveis pelas osteomielites mudaram drasticamente.

No passado, as infecções ósseas eram decorrentes principalmente da disseminação hematogênica aguda

de cocos Gram-positivos, tais como Staphylococcus aureus. Pelo contrário, atualmente as osteomielites

são, na maioria das vezes, pós-traumáticas, relacionadas a implantes, além de afetarem portadores de

diabetes mellitus. Os micro-organismos são tipicamente Staphylococcus aureus meticilina-resistente,

estafilococos coagulase-negativo formadores de biofilme, ou bacilos Gram-negativos multirresistentes,

incluindo Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii, entre outros [3, 4, 5-6]. Um estudo de

coorte histórica, baseado na população, foi realizado nos Estados Unidos e revelou que osteomielite

crônica quase triplicou com o tempo nos idosos, especialmente entre pacientes diabéticos, e que

permaneceu relativamente estável entre as crianças e adultos jovens [7]. Entretanto, um estudo chinês de

coorte avaliou a epidemiologia das osteomielites crônicas e confirmou sua frequência crescente,

principalmente entre adultos previamente saudáveis envolvidos em acidentes de tráfego e em violência

interpessoal [8]. A combinação de diagnóstico rápido, desbridamento cirúrgico agressivo e terapia

antimicrobiana específica podem reduzir a alta frequência das osteomielites pós-traumáticas (OPT),

especialmente nos países em desenvolvimento [9, 10].

Fundamentação: Em oposição aos dados a respeito da incidência crescente das OPT, as pesquisas sobre

a evolução clínica das osteomielites e os fatores predisponentes à recorrência da infecção óssea após o

tratamento das OPT são escassas [11]. Recorrências após tratamento de osteomielite de membros

inferiores correspondem a 20% a 30% [12]. Estudo retrospectivo de pacientes com osteomielite de foco

contíguo, a infecção por Pseudomonas aeruginosa e a terapia antimicrobiana inapropriada contra S.

aureus foram considerados fatores de risco independentes para recorrência [13]. Além disso, em um

43

recente estudo de coorte colombiano sobre osteomielite crônica recorrente, as taxas mais baixas de

falência terapêutica foram observadas em pacientes que receberam terapia antimicrobiana apropriada e

que foram tratados por especialistas em doença infecciosa no cenário de uma equipe multidisciplinar ao

lado dos cirurgiões ortopédicos [14].

Questionamentos do Estudo: Estudos detalhados que avaliem fatores relacionados ao paciente, ao

trauma, a achados microbiológicos e à cirurgia e que sejam predisponentes à recorrência de OPT são de

extrema importância e podem auxiliar na padronização de medidas de controle eficientes e custo-efetivas,

a fim de reduzir a frequência das OPT recorrentes em uma escala global.

Esse estudo visa:

Determinar a frequência de recorrência após tratamento das OPT;

Identificar fatores de risco associados ao paciente, trauma, micro-organismos e à cirurgia que

predisponham à recorrência das OPT .

Métodos

DelineamentodoEstudo:

Esse estudo é uma coorte prospectiva, unicêntrica, que foi realizada em um período de cinco anos (Agosto

de 2007 a Agosto de 2012) em um hospital terciário de referência regional. Os dados foram coletados de

uma coorte observacional de pacientes tratados para osteomielite pós-traumática (OPT). O foco da coleta

de dados foi comparar as características dos pacientes de acordo com a evolução clínica (sucesso ou

falência terapêutica).

Participantes/Sujeitos do Estudo: De 8.098 pacientes submetidos à cirurgia ortopédica para correção de

fraturas, 7.510 (92,7%), e 588 (7,3%) foram tratados para fraturas fechadas e expostas,

44

retrospectivamente. Duzentos e cinco pacientes evoluíram com OPT. Os critérios de inclusão foram

pacientes com idade superior a 12 anos, e com, pelo menos, um ano de seguimento após o procedimento

cirúrgico. Pacientes que apresentavam história prévia de infecção no mesmo local (7 pacientes) ou relatos

incompletos em prontuário médico (5 pacientes) foram excluídos. Um total de 193 pacientes com

diagnóstico de OPT participou do estudo. O Conselho de Ética institucional aprovou o estudo.

Descrição da experiência, tratamento ou cirurgia: Osteomielite foi definida de acordo com as diretrizes

dos Centers for Disease Control and Prevention (CDC) / National Healthcare Safety Network (NHSN). O

diagnóstico de osteomielite seguiu, pelo menos, um dos seguintes critérios: qualquer crescimento de

micro-organismo proveniente de cultura óssea e de partes moles; evidência de osteomielite em exame

anatômico ou histopatológico; e, pelo menos, dois dos seguintes sinais e sintomas de inflamação: febre

(>38.0°C), edema, dor, calor, secreção e deiscência ou cicatrização incompleta da ferida, com exposição

óssea ou da osteosssíntese; e, pelo menos, um dos seguintes: a) micro-organismos identificados de cultura

de sangue ou por outros testes microbiológicos em um paciente com exame de imagem sugestiva de

infecção; b) exame de imagem sugestiva de infecção. Osteomielite aguda e crônica foram definidas como

o surgimento do início dos sinais e sintomas de infecção até um mês após a cirurgia ou após esse

intervalo, respectivamente [15]. A remissão da infecção foi considerada na ausência de sinais clínicos,

laboratoriais e radiológicos de infecção durante a última consulta médica (mínimo de um ano de

seguimento), e nos casos em que não foi necessário novo procedimento cirúrgico nem a

repetição da terapia antimicrobiana para o mesmo local de infecção após o término do

tratamento [11, 15]. Falência terapêutica ou infecção recorrente foi definida como infecção no mesmo

local previamente controlado e que necessitou de nova cirurgia e/ou de um segundo curso completo de

terapia antimicrobiana parenteral [13, 15-18]. Para a proposta da análise do estudo, somente o primeiro

episódio de recorrência foi considerado e os episódios subsequentes foram excluídos.

45

Variáveis, evolução, fontes de dados e viés: A fim de identificar os potenciais fatores de risco associados

com falência terapêutica das OPT, várias variáveis (comorbidades, variáveis associadas ao trauma, aos

achados microbiológicos e à cirurgia ortopédica) foram revisadas no prontuário médico. Dados

demográficos (idade, gênero, ocupação e nível de escolaridade), comorbidades, tabagismo, consumo de

álcool, diabete melito e a classificação da American Society of Anesthesiologists (ASA) foram também

analisados. As variáveis associadas ao trauma incluíram o intervalo entre a admissão e a primeira dose do

antibiótico e entre a admissão e a cirurgia, o local anatômico da fratura, o mecanismo do trauma baseado

no grau de energia (baixa e alta energia), classificação de Gustilo para fratura exposta. Os fatores

relacionados à cirurgia foram o tipo de procedimento cirúrgico (redução aberta seguida de fixação interna

ou fixação em dois estágios com fixador externo temporário), duração da cirurgia, e a necessidade de

transfusão de concentrado de hemácias no intra-operatório. Além disso, a necessidade de desbridamento

cirúrgico suplementar foi avaliada para as feridas infectadas. A coleta de, pelo menos, três amostras de

partes moles e/ou de osso para microbiologia e para a patologia foi realizada na sala de cirurgia, no

momento do desbridamento do sítio cirúrgico.

Análise Estatística: Estatisticamente, o seguimento dos pacientes foi definido como o intervalo de tempo

entre as datas da primeira consulta médica e da remissão ou da falência terapêutica das OPT,

considerando, pelo menos, um ano de acompanhamento. A população global do estudo e os grupos

definidos como remissão da infecção e falência ou recorrência foram descritas como média e

porcentagem para variáveis qualitativas, e como mediana e desvio padrão para variáveis quantitativas. A

associação entre as variáveis qualitativas foi analisada pelo teste qui-quadrado e pelo teste exato de

Fisher. Já a associação entre as variáveis quantitativas foi avaliada por regressão logística. A estimativa

de risco foi calculada para as variáveis associadas com fator de risco para falência e foi relata como razão

de risco (“hazard ratio”) com intervalo de confiança (IC) de 95%. O modelo de regressão logística para

selecionar as variáveis significantes identificadas na análise univariada foi aplicado quando o nível de

46

significância foi menor que 0,20 (p < 0,20) e as variáveis com nível de significância menor que 0,5 (p <

0,05) permaneceram no modelo final. O modelo de Kaplan-Meier calculou a sobrevida livre de doença,

assim como a análise de regressão multivariada de Cox. A diferença foi considerada estatisticamente

significante se o valor de p foi menor que 0,05. Todos os dados foram analisados pela versão SPSS 23

(IBM-SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Resultados No período de estudo, 193 pacientes com OPT foram incluídos, embora um deles tenha sido excluído das

análises devido à perda de seguimento. Portanto, 192 pacientes foram incluídos na análise, e 154 (80,2%)

destes evoluíram com remissão da infecção óssea enquanto 38 (19,8%) apresentaram recorrência (Figura

1). As características demográficas e clínicas da população do estudo foram inseridas na Tabela 1.

Pacientes com OPT foram, na sua maioria, homens (68,9%), com uma media de idade de 50 anos

(variação, 16 a 88 anos), e mais de um terço (34,7%) referiram baixo nível educacional. Tabagismo foi

um fator positivo em 59 (30,5%) e diabete foi detectado em 58 (30%) pacientes. O trauma de alta energia

foi detectado em aproximadamente 70% dos pacientes. Sessenta e seis (34,2%) sujeitos necessitaram de

transfusão de concentrado hemácias no período intra-operatório. Aproximadamente dois terços (62%) dos

casos de OPT (120 pacientes) foram associados com fratura fechada, e fratura exposta foi visualizada em

73 pacientes (38%). Dos 193 pacientes com OPT, a infecção de membros inferiores ocorreu em 154

(79,2%), afetando principalmente o fêmur (30,5%) e a tíbia (29%).

Fatores relacionados ao paciente, trauma, cirurgia e microbiologia que foram investigados para possível

associação com falência terapêutica das OPT na análise univariada estão na Tabela 2. Pacientes com risco

maior para falência terapêutica foram mulheres (falência em 50% vs. remissão em 26,6%, p = 0,005),

idosos (idade mediana de 70 anos vs. 40,5 anos, p < 0,001), com atividades domésticas (52,6% vs. 25,3%,

p = 0,001), que sofreram queda da própria altura (60,5 vs. 22,0%, p = <0,001). Além disso, pacientes

submetidos a desbridamentos adicionais (60,5% vs. 35%, p = 0,004), e a necessidade de transfusão de

47

concentrado de hemácias no intra-operatório (60,5% vs. 28%, p <0,001) também apresentaram maior

risco para recorrência de infecção após OPT. Infecções causadas por cocos Gram-positivos, incluindo

Staphylococcus aureus e Enterococcus sp., não aumentaram o risco para recorrência. Inversamente, as

infecções por bacilos Gram-negativos, tais como Escherichia coli (15,8% vs. 5,2%, p = 0,036),

Pseudomonas aeruginosa (44,7% vs. 9,1%, p = <0,001) e Acinetobacter baumannii (26,3% vs. 8,4%, p

= 0,005) apresentaram risco mais alto de falência terapêutica na análise univariada. Por outro lado,

tabagismo (p = 0,676), fratura exposta Grau III de Gustilo (p = 0,602), intervalo entre admissão e

procedimento cirúrgico (p = 0,532), diagnóstico de osteomielite crônica (p = 0,169), cultura positiva de

partes moles para Streptococcus sp. (p = 0,051) não estiveram associados com risco significantemente

elevado para falência terapêutica das OPT.

As variáveis que apresentaram significância estatística e importância clínica na análise univariada foram

adicionadas na análise multivariada de Cox (Tabela 3). Os fatores que permaneceram como variáveis

independentemente associadas à recorrência na análise multivariada foram os pacientes idosos,

especialmente aqueles com idade entre 61 e 80 anos [hazard ratio (HR) = 6,086, intervalo de confiança

(IC) 95% = 2,459;15,061, p <0,001], e acima de 80 anos [HR = 9,975 (IC 95% = 3,591;27,714), p

<0,001]; necessidade de transfusão de concentrado de hemácias [HR = 2,239 (IC 95% = 1,138;4,406), p =

0,020]; e cultura positiva de osso e/ou de partes moles para P. aeruginosa [HR = 2,700 (IC 95% =

1,370;5,319), p = 0,004].

Forte correlação também foi identificada entre P. aeruginosa e falência terapêutica das OPT. Quando P.

aeruginosa foi o micro-organismo recuperado das culturas, a sobrevida livre de doença foi muito menor

do que quando S. aureus e Enterococcus sp. Foram isolados (28 meses vs.60 meses vs.59 meses,

respectivamente, p = 0,002), na curva de sobrevida de Kaplan-Meier para os 192 pacientes com OPT

(Figura 2). A respeito da necessidade de transfusão de concentrado de hemácias no intra-operatório, a

sobrevida de livre de doença foi de 1681 dias vs. 2136 dias na ausência de transfusão (p = 0,003) (Figura

3).

48

A frequência dos micro-organismos isolados de cultura óssea e de partes moles nos pacientes com OPT

são apresentadas na Tabela 4. Das 300 culturas positivas, S. aureus foi isolado em 104 (34,7%) casos, dos

quais 37 (12,3%) e 67 (22,3%) foram resistentes à oxacilina e sensíveis à oxacilina , respectivamente. As

culturas isolaram estafilococos coagulase-negativo em somente 6,3% (19/300). Os três bacilos Gram-

negativos mais identificados foram P. aeruginosa (10,3%), A. baumannii (7,6%) e Citrobacter sp. (7%).

Além disso, as culturas de partes moles identificaram Candida tropicalis em dois pacientes com OPT.

Discussão Análise: Osteomielite pós-traumática ocorre quando ocorre a inoculação de micro-organismos no osso

durante o processo de fratura exposta ou na cirurgia de correção de uma fratura fechada. Tíbia e fêmur

são os ossos longos mais afetados [19]. De acordo com a gravidade da fratura e do tipo de hospedeiro, a

OPT pode atingir taxas tão altas quanto 50%, e a incapacidade de controlar a infecção por desbridamento

cirúrgico agressivo e apesar da terapia antimicrobiana específica, pode ser de risco [6, 12, 18, 20-25].

Mesmo assim, os fatores de risco para recorrência da infecção após procedimento cirúrgico para OPT é de

pouco interesse na literatura científica. O presente estudo relatou a evolução de 192 pacientes que foram

submetidos aos tratamentos cirúrgico e com antibióticos para osteomielite. Desses pacientes, 38 (19,8%)

evoluíram com recorrência e o estudo visou identificar fatores predisponentes significantes para

recorrência da infecção óssea após tratamento da OPT. Os resultados mostraram que os pacientes idosos,

transfusão intra-operatória de concentrado de hemácias e infecção óssea por P. aeruginosa estiverem

associação independentemente com um risco alto de falência terapêutica.

Um número considerável de dados a respeito da incidência de osteomielite após fratura exposta e fechada

foi publicado, com taxas de 1% até mais 50% [2, 19]. Por outro lado, dados referentes ao sucesso do

tratamento das OPT são escassos. Nessa série de casos, 80,2% dos pacientes evoluíram com remissão

após, pelo menos, um ano de seguimento. Taxa de remissão de 82,1% foi observada em um estudo

retrospectivo de osteomielite pós-traumática e após procedimento ortopédico, com comprometimento da

49

tíbia distal, tornozelo e pé [23]. Além disso, resultados similares (76,7% de remissão) foram encontrados

em um estudo de coorte na Colômbia que avaliou pacientes com OPT [14]. Adicionalmente, Tice et al.

observou taxas mais baixas de remissão (69,4%) entre pacientes com osteomielite crônica de foco

contínuo associada a ferida de partes moles ou à cirurgia prévia durante um seguimento médio acima de

27,5 meses [13]. Por outro lado, taxa de remissão muito melhor (92%) foi observada um estudo suíço

caso-controle, unicêntrico, sobre infecção associada à osteossíntese [11]. A justificativa para essa

discrepância é complexa, mas o estudo presente sugere que variáveis, tais como, características dos

pacientes, proporção das fraturas de alta energia associadas a trauma e procedimentos cirúrgicos, possam

ser de risco para recorrência. De fato, as fraturas de alta energia (68.9%) foram causadas por acidentes de

tráfego, necessitando de desbridamentos cirúrgicos adicionais em 40% dos casos, o que foi raro no estudo

suíço [11].

O principal dado do presente estudo é que fatores independentes para falência terapêutica após OPT são

essencialmente fatores não modificáveis. Assim, pacientes idosos com idade entre 61 e 80 anos

apresentaram um risco seis vezes maior de recorrência após tratamento de OPT, e aqueles acima de 80

anos de idade tiveram um risco aproximado a dez vezes maior para falência. Em relação à necessidade de

transfusão intra-operatória de concentrado de hemácias, risco maior de duas vezes de recorrência foi

notado. A infecção óssea por P. aeruginosa apresentou risco de 2,7 maior de falência terapêutica. Por

outro lado, fatores independentemente associados com recorrência de infecção em publicações prévias,

tais como, tabagismo, fratura exposta grau II e III de Gustilo, classificação ASA elevada, infecção

polimicrobiana, presença de micro-organismo com multirresistência a antimicrobianos (S. aureus

resistente à oxacilina) e ausência de terapia antimicrobiana específica não foram encontrados nesse estudo

[11, 13-16, 19, 23]. Associação entre idade avançada e osteomielite foi visualizada em estudos prévios

por ser multifatorial. Esses fatores incluem características imunossupressoras do envelhecimento,

frequência mais alta de comorbidades (diabete e doença vascular periférica), e risco mais elevado de

quedas, resultando em fraturas fechadas e expostas [13, 12, 26]. Arias et al. recentemente notou risco de

50

1,3 vezes maior de osteomielite recorrente em pacientes com idade superior a 56 anos [14].

Perda maciça de sangue no momento da fratura ou durante e após a cirurgia, causando anemia grave e

sintomática, é a principal indicação clínica de transfusão de concentrado de hemácias [27]. Essa conduta

pode refletir a gravidade do trauma, com lesão extensa de partes moles e sangramento extenso

subsequente. Literatura mostrou que transfusão de concentrado de hemácias não é inofensiva. Embora

seja controverso, estudos prévios associaram transfusão de concentrado de hemácias com infecção de

prótese articular [28]. Em meta-análise publicada recentemente com objetivo de estudar fatores de risco

para infecção de prótese de quadril e de joelho, transfusão de concentrado de hemácias mostrou

associação significante com infecção [29]. Por outro lado, revisão sistemática Cochrane foi incapaz de

identificar forte associação entre transfusão de concentrado de hemácias e infecção de ferida operatória

após fratura de quadril [30]. Apesar da transfusão intra-operatória de concentrado de hemácias ser

considerada um fator de risco independente para recorrência de OPT no presente estudo, esse resultado

deve ser interpretado cuidadosamente. Paciente submetido a cirurgias complexas com tempo cirúrgico

prolongado pode ser mais propenso a receber transfusão de concentrado de hemácias. Menor taxa de

sobrevida livre de doença foi observada em pacientes que receberam transfusão de concentrado de

hemácias (taxas de sobrevida livre de infecção de 1681 dias para aqueles que receberam transfusão de

concentrado de hemácias vs. 2136 dias para os que não receberam transfusão).

Independentemente do fato do S. aureus sensível e resistente à oxacilina constituir o principal micro-

organismo isolado nas culturas decorrentes de OPT, P. aeruginosa é o bacilo Gram-negativo provável de

ser identificado nas culturas ósseas e de partes moles [3-4, 7-9, 19]. Contaminação por uma miríade de

bactérias Gram-negativas patogênicas não é um achado somente na fratura exposta, mas, em estudos

recentes envolvendo centros de referência em trauma em países em desenvolvimento, P. aeruginosa tem

sido, cada vez mais, identificada como causa de osteomielite adquirida no hospital e na infecção

relacionada a implante [4, 6, 8, 31-32]. Na visão microbiológica, a importância crescente da P.

aeruginosa, como micro-organismo responsável pela osteomielite, não é surpreendente e pode ser

51

facilmente justificada pelos seus fatores de virulência, decorrentes da sua capacidade excepcional de

formar biofilme nos tecidos e na superfície de implantes, gerando resistência completa virtualmente a

todas as classes de antimicrobianos indicados no tratamento das infecções ósseas [31, 32]. No presente

estudo, P. aeruginosa foi a segunda bactéria mais comumente isolada nos pacientes com OPT e foi

fortemente associada com infecção recorrente na análise multivariada. Além disso, o tempo de sobrevida

livre de doença foi muito menor nas OPT por P. aeruginosa do que naquelas causadas por S. aureus e

Enterococcus sp. na curva de Kaplan-Meier (28 meses vs. 60 meses vs. 59 meses, respectivamente).

Interessantemente, poucos estudos sobre infecção musculoesquelética puderam provar associação

independente entre culturas positivas por P. aeruginosa e uma evolução pior. Entretanto, a maioria dos

dados desses estudos anteriores avaliou principalmente portadores de infecção de prótese articular [15,

23, 28, 33, 34, 35, 36]. Um estudo retrospectivo identificou P. aeruginosa como fator de risco

independente para recorrência de infecção ortopédica associada a implante após cirurgia para fratura,

embora somente duas recorrências entre sete casos de infecção por P. aeruginosa tenham sido analisadas

[11]. Além disso, o mesmo grupo de estudo relatou uma tendência para menor taxa de remissão para

infecção por P. aeruginosa comparativamente àquelas causadas por S. aureus, incluindo as cepas

resistentes à oxacilina [31]. Tice et al. mostrou que, quando osteomielite é causada por P. aeruginosa, o

risco de recorrência aumentou em mais de duas vezes. Ao compreender que esse micro-organismo possa

sugerir o prognóstico do tratamento, cirurgiões ortopédicos e infectologistas deveriam intensificar as

medidas preventivas para infecção por bacilos Gram-negativos, além de uma abordagem mais agressiva

para procurar o diagnóstico microbiológico na suspeita de OPT.

Limitações: Esse estudo de centro único tem potenciais limitações, tais como, delineamento retrospectivo

com um número pequeno de pacientes com recorrências (38/192), o que pode afetar os resultados da

análise multivariada nas associações previamente descritas com OPT recorrente, que incluem fraturas

expostas de alta energia [14], presença de osteossíntese no local da infecção [11] e uso inapropriado de

52

antibióticos [13, 15]. Entretanto, a análise da sobrevida livre de doença foi também realizada nesse

estudo, usando regressão de Cox. O estudo foi realizado em um hospital public localizado em uma cidade

de tamanho médio, em um país em desenvolvimento, com serviço de ortopedia e traumatologia de

referência local, em que os resultados não possam ser aplicados para centros de outras localizações.

Entretanto, um banco de dados de um grande centro de cirurgias ortopédicas para trauma (8.000) foi

analisada. Recorrência das OPT pode ser subestimada devido à ausência de sinais e sintomas típicos de

inflamação, especialmente na infecção associada à osteossíntese, na qual os marcadores séricos de

inflamação são geralmente inúteis e os exames de imagem são inespecíficos [16, 19]. Por outro lado,

seguimento dos pacientes com OPT após alta hospitalar e após o término do tratamento é realizado pela

mesma equipe de médicos ortopedistas experientes e infectologistas no ambulatório da mesma instituição,

e, assim, esse viés de seleção é considerado bem controlado. Certamente, a recorrência de osteomielite é

descrita até muitos anos após cirurgia definitiva e terapia antimicrobiana [19, 20, 36], e assim um tempo

de seguimento mínimo aceitável para avaliar remissão da OPT na literatura é questionável [31]. Nesse

estudo, tempo de seguimento mínimo foi de um ano, embora a mediana de seguimento foi 1395 dias,

limitando a seleção de viés. Dependendo dos resultados microbiológicos, a recorrência pode ser

classificada em recaída (micro-organismo original) ou reinfecção (novo micro-organismo) [13].

Identificação de tais diferenças seria importante na configuração de medidas preventivas. Entretanto, esse

tema não foi avaliado no presente estudo.

Conclusões:

Apesar das limitações citadas, esse estudo unicêntrico revelou alta taxa de recorrência após OPT em um

grupo específico de pacientes e seu cenário clínico. Taxa mais elevada de recorrência em pacientes que

desenvolvem OPT foi visualizada nos idosos, em pacientes que necessitaram de transfusão intra-

operatória de concentrado de hemácias e nas infecções causadas por P. aeruginosa. Paciente com

qualquer um destes fatores predisponentes deveria ser reconhecido precocemente e seguido rigorosamente

53

devido ao alto risco de evolução desfavorável. Além disso, paciente com suspeita clínica de OPT ou

recorrência de infecção após OPT deve ter um diagnóstico microbiológico rápido, e uma abordagem

terapêutica multidisciplinar dirigida ao micro-organismo identificado deve ser iniciada. Estudos futuros

de coorte multicêntricos prospectivos são necessários para corroborarem esses resultados.

54

Legendas: Figura 1 representa um fluxograma, indicando a inserção dos pacientes e o acompanhamento no decorrer

do estudo. Além disso, essa figura descreve os fatores associados à falência terapêutica das osteomielites

pós-traumáticas.

Figura 2 representa estimativa de Kaplan–Meier do risco cumulativo de falência de acordo com o

tratamento avaliado no seguimento de 100 meses. O teste comparou duas curvas de sobrevida em vários

momentos. Pacientes que tiveram OPT causadas por P. aeruginosa tiveram menor sobrevida livre de

doença do que aquelas causadas por S. aureus e por Enterococcus sp. (p = 0,002).

Figura 3 representa estimativa de Kaplan–Meier do risco cumulativo de falência de acordo com o

tratamento avaliado no seguimento de 100 meses. O teste comparou duas curvas de sobrevida em vários

momentos. Pacientes que necessitaram de transfusão intra-operatória de concentrado de hemácias tiveram

menor sobrevida livre de doença do que aqueles que não receberam transfusão (p = 0,003).

Tabela 1 representa as características demográficas e do trauma de 193 pacientes associadas com

remissão e falência de tratamento da OPT.

Tabela 2 representa análise univariada dos fatores de risco associados com falência terapêutica da OPT.

Tabela 3 representa o modelo de risco da análise multivariada de Cox dos fatores de risco associados

com falência terapêutica da OPT.

Tabela 4 representa a freqüência de micro-organismos identificados de culturas.

55

Tabela 1. Características demográficas e do trauma de 193 pacientes associadas com remissão e falência de tratamento da OPTa. Dados demográficos N=193 (%)

Idade (média [variação]) (anos) 50 (16-88) Sexo masculino (no. [%]) 133 (68,9)

Nível de escolaridade <8 anos 67 (34,7) Comorbidades(no.[%])

Tabagismo 59 (30,5) Hiperglicemiaintraoperatória 58(30,0)

Ocupação(no.[%])Agricultura 26 (13,5) Condutor de veículos (carro, moto, caminhão) 24 (12,5) Construção / Operação deMáquinas 44 (22,8) Negócios 40 (20,7) Atividade Doméstica 59 (30,5)

Tipos de trauma (no. [%]) Acidente automobilístico 110 (57,0) Queda da própria altura (< 1m) 57 (29,5) Trauma relacioanado ao futebol 3 (1,5) Outras quedas 18 (9,6) Outros traumas 8 (4,0) Trauma pemetrante por corpo estranho 3 (1,5) Trauma de alta energia 133 (68,9)

Classificação de Gustilo & Anderson para fratura exposta fractures

73 (37,8) Tipo-I (no. [%]) 14 (19,2) Tipo-II (no. [%]) 23 (31,5) Tipo-III (no. [%]) 36 (49,3)

Fratura fechada 120 (62,2) Mais de um desbridamento cirúrgico 77 (39,9) Politrauma 46 (23,8) Classificação da American Society of Anesthesiologists (no. [%])

ASAb I – II (1 or 2) 166 (90,7) ASAb III – IV (>2) 17 (9,3)

Transfusão intraoperatória de concentrado de hemácias 66 (34,2) Duração da cirurgia (media [variação]) (horas) 2,61 (1-8) Local da fratura infectado (no. [%])

Membro superior 44 (22,8) Membro inferior 154 (79,2) Clavícula 7 (3,6) Úmero 12 (6,2) Rádio 13 (6,7) Ulna 16 (8,2) Mãos 3 (1,5) Fêmur 59 (30,5) Joelho 9 (4,6) Tíbia 56 (29) Fíbula 11 (5,7) Pés 19 (9,8)

PTOa:osteomielitepós-traumática;ASAb:AmericanSocietyofAnesthesiologists.

56

Tabela 2. Análise univariada dos fatores de risco associados com falência terapêutica da OPTa. Características Falência Remissão Valor Pc

No. (%) No. (%) (N = 38) (N = 154)

Dados demográficos Idade (mediana [variação]) (anos)

<40 years 70 (16 – 88) 9 (23,6)

40.5 (11 – 86) 77 (50,0)

<0,001

41 – 60 anos 6 (15,8) 55 (35,7) 61 – 80 anos 14 (37,0) 20 (13,0) > 80 anos 9 (23,6) 2 (1,3)

Sexo masculino (no. [%]) 19 (50,0) 113 (73,4) 0,005 Atividade doméstica (no. [%])

Comorbidade (no. [%]) 20 (52,6) 39 (25,3) 0,001

Tabagismo 11 (29,0) 50 (32,5) 0,676 Queda da própria altura (no. [%]) 23 (60,5) 34 (22,0) <0,001 Fratura exposta Grau-III (no. [%]) 6 (15,8) 30 (19,5) 0,602 Tempo admissão a cirurgia >3h (no. [%]) 36 (94,7) 139 (90,2) 0,532 >1 desbridamento cirúrgico (no. [%]) 23 (60,5) 54 (35,0) 0,004 Transfusão de concentrado de hemácias (no. [%]) 23 (60,5) 43 (28,0) <0,001 Fratura de membro inferior (no. [%]) 37 (97,3) 116 (75,3) 0,002 Prótese bipolar de quadril (no. [%]) Classificação ASA

8 (21,0) 5 (3,2) <0,001

ASAb I - II (no. [%]) 30 (79,0) 145 (94,1) 0,007 ASA III - IV (no. [%]) 9 (12,3) 8 (7,3)

Osteomieltie crônica (no. [%]) 16 (42,1) 84 (54,5) 0,169 Staphylococcus aureus (no. [%]) 25 (13%) 79 (41,1%) 0,010 Streptococcus sp. (no. [%]) 4 (10,5) 4 (2,6) 0,051 Enterococcus sp. (no. [%]) 8 (21,1) 14 (9,1) 0,048 Escherichia coli (no. [%]) 6 (15,8) 8 (5,2) 0,036 Pseudomonas aeruginosa (no. [%]) 17 (44,7) 14 (9,1) <0,001 Acinetobacter baumannii (no. [%]) 10 (26,3) 13 (8,4) 0,005 PTOa: osteomielite pós-traumática; ASAb: American Society of Anesthesiologists; cCaracterísticas dos pacientes foram resumidas como frequência e porcentagem ou mediana e comparadas pelo teste qui-quadrado de Pearson ou exato de Fisher por ser apropriado para variáveis qualitativas e o teste de Mann-Whitney por ser apropriado para variáveis contínuas. O valor P <0,05foi considerado estatisticamente significante.

57

Tabela 3: Análise multivariada de Cox para fatores de risco associados com falência terapêutica das OPTd

Variáveis HRa (IC 95%) Valor Pc

Idadeb

61 – 80 anos 6,086 (2,459; 15,061) <0,001 >80 anos 9,975 (3,591; 27,714) <0,001

Transfusão de concentrado de hemácias 2,239 (1,138; 4,406) 0,020 Pseudomonas aeruginosa 2,700 (1,370; 5,319) 0,004

aHazardRatio;bMenorouiguala40anoscomoreferência;cValorP<0,005foiconsideradoestatisticamentesignificante.OPTd:osteomielitepós-traumática

58

Tabela 4: Frequência de micro-organismos identificados em culturas

Micro-organismos N (%) Staphylococcus aureus 104 (34,6)

Resistente à oxacilina 37 (12,3) Sensível à oxacilina 67 (22,3)

Pseudomonas aeruginosa 31 (10,3) Acinetobacter baumannii 23 (7,6) Enterococcus sp. 22 (7,3) Citrobacter sp. 21 (7,0) Klebsiella pneumoniae 20 (6,6) ECNa 19 (6,3) Escherichia coli 14 (4,6) Proteus sp. 14 (4,6) Candida tropicalis 2 (0,6) Outrosb 30 (10,0) aEstafilococos coagulase-negativo; bOutros - Alcaligenes sp., Enterobacter sp., Morganella morganii,

Providenciasp.,Serratiasp.,Stenotrophomonasmaltophilia,Streptococcusagalactiae,Streptococcusviridans.

59

POPULAÇÃO DO ESTUDO

8.098 pacientes avaliados para seguimento

7510(92,7%)fraturasfechadas

588(7,3%)fraturasexpostas

205patientescomOPT

-12(5,9%)excluídos:

- 7OPTprévia

- 5prontuáriosincompletos

193pacienteselegívei

192pacientesincluídosnaanáliseparaevoluçãodotratamento

154pacientescomremissãodaOPT

38pacientescomrecorrênciadaOPT

Fig1.Fluxogramadoseguimentodospacientesnoestudo.

1 excluído: perda de seguimento

60

Figure 2

(Figura 2) Estimativa de risco acumulativo de falência pela curva de Kaplan–Meier de acordo com o tratamento avaliado em seguimento de 100 meses. Pacientes que evoluíram com OPT por P. aeruginosa tiveram sobrevida livre de doença menor do que por S. aureus e Enterococcus sp. (p = 0,002).

61

Figure 3

(Figura 3) Estimativa de risco acumulativo de falência pela curva de Kaplan–Meier de acordo com o tratamento avaliado em seguimento de 100 meses. Pacientes que necessitaram de transfusão de concentrado de hemácias tiveram menor sobrevida livre de doença do que aqueles que não receberam transfusão (p = 0,003).

62

Predictors of Treatment Failure in Posttraumatic Osteomyelitis

Introduction:

Despite the current knowledge in preventive measures and in the modern medical

techniques on diagnosing and the treatment of osteomyelitis, there have been a clear increasing

trend in the disease incidence, affecting either young and elderly persons (1,2). Besides, in a few

decades the predisposing factors and causative microorganisms changed dramatically from

mostly acute haematogenous spread of Gram-positive cocci such as Staphylococcus aureus to

post-trauma, implant-associated and diabetes melittus-related chronic osteomyelitis frequently

caused by methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), biofilm-forming coagulase-

negative Staphylococcus, and a multitude of multidrug resistant (MDR) Gram-negative bacilli

including Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, among others (3,4).

Recently, a population-based historical cohort study carried in United States have shown

that chronic osteomyelitis (COM) almost tripled over time in the elderly, especially among

diabetic patients while it remained relatively stable among children and young adults (5). On the

other hand, a Chinese cohort study addressing the epidemiology of COM have confirmed its

rising frequency, especially among previously healthy younger adults mainly associated to road

traffic accidents and interpersonal violence (6). Prompt diagnosis, aggressive surgical

debridement associated with targeted administration of antibiotics may in turn reduce the

growing frequency of post-traumatic osteomyelitis (PTO), especially among developing

countries population (7,8).

In contrast to a fairly amount of data showing the rising occurrence of PTO, little

attention has been paid to predictors associated to recurrent bone infection after PTO treatment

(9). Despite of that, recurrence rates following lower extremities bone infection is estimated to

occurs between 20% to 30% (20). Furthermore, more detailed studies addressing patient, injury,

microbiological findings, and surgery-related predisposing factors to recurrence of PTO are of

utmost importance, which may help implementing efficient and cost-saving control measures to

reduce its frequency. In a retrospective study of patients mostly with contiguous osteomyelitis,

bone infected by Pseudomonas aeruginosa and inappropriate antibiotic therapy for S. aureus

were independent factors for recurrence (10). Moreover, in a recent Colombian cohort study of

recurrent chronic osteomyelitis, lower rates of treatment failure were observed for whom that

received appropriate antibiotic therapy and for those who had been followed by infectious

diseases specialists organized in a multidisciplinary team along with orthopedic surgeons (11).

To the best of our knowledge, there have been very few studies examining the

predisposing factors associated to surgical and clinical treatment failure of PTO. We therefore

aimed at identifying subjects, injury, pathogen, and surgery-associated risk factors predisposing

patients to recurrent PTO.

63

Patients e Methods

Study Design

From an observational cohort of patients treated for posttraumatic osteomyelitis (PTO)

over a five-year period (2007-2012) in the Orthopedic and Traumatology Unit of Hospital de

Base (São José do Rio Preto, Brazil), we retrospectively collected data to compare

characteristics of patients according to outcome (treatment success or failure). Of 8,098 patients

undergoing orthopedic surgery due to trauma, 7,510 (92.7%), and 588 (7.3%) had closed and

open fracture, respectively. Two hundred and five patients developed PTO, although seven were

excluded due to previous history of infection in the same site, and five patients had incomplete

medical records. This left 193 subjects diagnosed with osteomyelitis following orthopedic

surgery for closed and open fractures. The study included subjects older than 12 years old and

with at least one year of follow-up after the surgical procedures. The study was reviewed and

approved by the local Institutional Review Board.

Identification of post-traumatic osteomyelitis (PTO)

Definition osteomyelitis was based upon the Center for Diseases Control and Prevention

(CDC)/National Healthcare Safety Network (NHSN) guidelines, in which at least one of the

following criteria was present: any growth of organism in bone and soft tissue culture; evidence

of osteomyelitis on anatomic or histopathologic exam; and at least two of the following signs

and symptoms of inflammation: fever (>38.0°C), swelling, pain, redness, heat, drainage and

delayed wound closure with exposed bone or osteosynthesis; and at least one of the following:

a) organisms identified from blood by culture or non-culture based microbiologic testing

method in a patient with imaging test evidence suggestive of infection; b) imaging test evidence

suggestive of infection. Acute and chronic osteomyelitis was defined as time from initiation of

signs and symptoms of infection to diagnosis lasting for less than one and more than one month,

respectively (12). We considered patients on remission of infection when there was absence of

clinical, laboratory or radiological signs of infection evaluated during the last medical visit

(minimum of one year of follow-up), and of which there was no need for reoperation or

administration of extra course of antibiotic therapy for the same site of infection following the

end of therapy (9, 12). Treatment Failure or recurrent infection was defined as infection at the

same site that had been previously controlled and which had been submitted to reoperation

and/or second complete course of parenteral antibiotic therapy (10,12-13). For the purpose of

study analysis, we included only the first episode of recurrence and subsequent episodes were

further excluded.

Potential risk factors

In order to identify potential risk factors associated to failure of treatment of PTO,

patient, injury, microbiological findings, and surgery-associated variables were assessed by

64

reviewing medical, intra-operative, and microbiological records. Demographics (age, gender,

occupational status, educational level), comorbidities (smoking, alcoholism, and diabetes), and

American Society of Anesthesiologists (ASA) classification were analyzed. Injury-associated

variables assessed were time elapsed from admission to the first dose of antibiotic and to

surgery, anatomical site of fracture, mechanism of trauma such as low-energy injury (fall own

height) or high-energy (car, motorcycle, or bicycle accident or even fall from a height above 1

m), and Gustilo open fracture classification. Surgery-related factors analyzed were type of

surgery procedure (open reduction and internal fixation or two-stage temporary external

fixator), duration of surgery, and the need for blood transfusion. Furthermore, we also assessed

the need to performing supplementary surgical debridement for infected wounds. Specimen

collection and microbiology in the surgical ward, at least three tissue samples from infected

bone and soft tissues were collected during surgical debridement, and therefore processed for

microbiology and histopathology.

Statistical analysis

For statistical analysis, the follow-up was defined as the time interval between the date of

first medical visit and date of remission or failure of treatment of PTO, considering at least one-

year of follow-up. The overall sample and the groups assigned as remission of infection and

failure or recurrence were described as mean and percentage for qualitative variables, and

median and standard deviation (SD) for quantitative variables. The association between

qualitative variables was made using the chi-square test and Fisher's exact test. For associations

between quantitative variables bivariate logistic regression was chosen. The risk estimates were

calculated on the variables associated with risk factors for failure and reported as a hazard ratio

with respect to 95% confidence interval (CI). Multiple logistic regression model by selecting the

variables of bivariate analysis tests was applied when there were significance levels lower than

0.20 (p < 0.20) and remained in the final models only significant variables lower to 0.5 (p <

0.05). The Kaplan-Meier method was used to calculate disease-free survival, and log rank test to

evaluate the equality of survival distributions across different strata. Disease-free survival was

also evaluated using univariate and multivariate Cox regression analysis. The difference was

considered statistically significant if the p-value was less than to 0.05. All data were analyzed

using SPSS version 23 (IBM-SPSS Inc., Chicado, IL, USA).

Results

Study Population

During the study period, one hundred and ninety-three patients with PTO were included,

although one patient was excluded from further analysis as he did not complete at least one-year

of follow-up. Therefore, 192 patients were included for the outcome analysis, of which 154

65

(80.2%) presented remission of bone infection at the time outcomes were analyzed, and 38

(19.8%) were diagnosed with recurrent infection (Figure 1). Demographic and clinical

characteristics of the study population are summarized on Table 1. In general, patients with

PTO were mainly male (68.9%), with mean age of fifty-years (range, sixteen to eighty-eight

years), and more than one third (34.7%) described poor educational status. Few comorbidities

were identified, including smoking in 59 (30.5%) and intraoperative hyperglycemia in 58 (30%)

patients. Interestingly, injuries were mainly associated with high-energy traumas (68.9%),

including car crash accidents and falls from height, occurring in 110 (57.0%), and 57 (29.5%)

episodes, respectively. Sixty-six (34.2%) subjects needed intraoperative blood transfusion.

Nevertheless, nearly two-thirds (62.2%) of our PTO cases were associated with closed fractures,

whereas open fractures occurred in 73 (37.8) patients. Among 193 PTO patients, lower limb

infections occurred in 154 (79.2%), affecting predominantly femur (30.5%) and tibia (29%).

Potential risk factors for recurrence of posttraumatic osteomyelitis

Patient, injury, surgical and microbiological related factors that were investigated for

possible association with treatment failure of PTO in the univariate analysis are shown in Table

2. Patients with higher risk for treatment failure were female (failure in 50% vs. remission in

26.6%, p = 0.005), older (median age of 70 years vs. 40.5 years, p < 0.001), with household

activities (52.6% vs. 25.3%, p = 0.001), in which trauma were associated to fall from height

(60.5 vs. 22.0%, p = <0.001). Additionally, patients undergoing additional debridement

procedures (60.5% vs. 35%, p = 0.004), and the need for intraoperative blood transfusions

(60.5% vs. 28%, p <0.001) also presented higher risk for recurrence of infection after PTO.

Furthermore, there were also a strong correlation between lower limb fractures (97.3% vs.

75.3%, p = 0.002), and bipolar hip prosthesis in primary orthopedic surgery (21% vs. 3.2%, p

<0.001) with treatment failure after PTO. Surprisingly, infections caused by Gram-positive

cocci, including Staphylococcus aureus and Enterococcus sp., did not increase the risk of

recurrent infection. Conversely, infections caused by when Gram-negative bacilli, such as

Escherichia coli (15.8% vs. 5.2%, p = 0.036), Pseudomonas aeruginosa (44.7% vs. 9.1%, p =

<0.001) and Acinetobacter baumannii (26.3% vs. 8.4%, p = 0.005) presented higher risk for

treatment failure, on univariate analysis. On the other hand, habits such as smoking (p = 0.676),

Gustilo Grade-III open fracture (p = 0.602), time elapsed from admission to surgery (p = 0.532),

diagnosis of chronic osteomyelitis (p = 0.169), and even the positive tissue culture for

Streptococcus sp. (p = 0.051) were not associated with a significantly increased risk of

treatment failure of PTO.

Variables showing statistical significance and presenting clinical importance in univariate

analysis have been added to the multivariate Cox proportional hazard model (Table 3). Factors

that remained independently associated to recurrent infection in the multivariable analysis were

66

elderly patients, especially those with age ranging from 61 to 80 years [hazard ratio (HR) =

6.086, 95% confidence interval (CI) = 2.459;15.061, p <0.001], and above 80 years [HR =

9.975 (95% CI = 3.591;27.714), p <0.001]; need for intraoperative blood transfusion [HR =

2.239 (95% CI = 1.138;4.406), p = 0.020]; and positive bone and/or soft tissue culture for P.

aeruginosa [HR = 2.700 (95% CI = 1.370;5.319), p = 0.004].

Indeed, we have found a strong correlation between P. aeruginosa and treatment failure

of PTO. When P. aeruginosa was the recovered pathogen, disease-free survival was much

lower than that of S. aureus and Enterococcus sp. (28 months vs. 60 months vs. 59 months,

respectively, p = 0.002), on the Kaplan-Meier survival curve of all 192 patients with PTO

(Figure 2). Regarding the need of intraoperative blood transfusion, disease-free survival was of

1681 days for those who received red blood cell transfusion vs. 2136 days for those who did not

received transfusion (p = 0.003) (Figure 3).

Microbiological Findings

The frequencies of microorganisms isolated from bone and soft tissue cultures among

patients presenting PTO are showed in Table 4. Of the 300 positive cultures, Staphylococcus

aureus was isolated in 104 (34.7%) cases, of which 37 (12.3%) and 67 (22.3%) were

methicillin-resistant S. aureus (MRSA) and methicillin-sensitive S. aureus (MSSA),

respectively. Cultures yielded coagulase-negative staphylococci in only 6.3% (19/300). Three

most causative GNB identified were Pseudomonas aeruginosa (10.3%), Acinetobacter

baumannii (7.6%), and Citrobacter sp. (7%). In addition, tissue cultures yielded Candida

tropicalis in two different patients with PTO.

Discussion

Osteomyelitis after trauma occurs when microorganisms are inoculated into bone either

after an open fracture or during surgical management of closed fracture, to which tibia and

femur are the commonest site of infection (14). Depending upon the severity of the injury, PTO

may reach rates as higher as 50%, and failure to control the infection through aggressive

surgical debridement and culture-based antibiotic therapy may be limb-threatening and also

poses a substantial financial impact (15-20). Nevertheless, risk factors for recurrent infection

following surgical-clinical treatment of PTO have received few attentions in the medical

literature. The present study reported the outcome of 192 patients submitted to surgical and

antibiotic treatment for osteomyelitis that were frequently associated with high-energy traumas

(68.9%), and from which 38 (19.8%) experienced recurrent infection. We therefore focused

specifically on identifying significant predisposing factors for recurrence of osteomyelitis

following treatment of PTO. The results identified that elderly patients, intra-operative blood

67

transfusion and infections caused by Pseudomonas aeruginosa are independently associated

with substantially increased risk of treatment failure of PTO.

Considerable amount of data has been published regarding the incidence of osteomyelitis

following open and closed fractures, with rates ranging from 1% to up to 50% (2,14). In

contrast, data describing the success of PTO management is surprisingly scarce. In this case

series, 80.2% of patients were on remission after at least one year of follow up. Remission rate

of 82.1% was observed in a retrospective study of posttraumatic and postoperative osteomyelitis

affecting the distal tibia, ankle joint and foot (18), whereas similar results (76.7% of remission)

were achieved in a Colombian cohort study of patients diagnosed with osteomyelitis

predominantly due to bone fractures (11). Additionally, Tice et al. observed fewer rates of

remission (69.4%) among patients with contiguous chronic osteomyelitis manly associated with

soft tissue wounds or following surgery (90.8%) during a mean follow up of 27.5 months (10).

On the other hand, a much better remission rate (92%) was observed in a osteosynthesis-

associated infection Swiss single-center case-control study (9). Explaining these discrepancies

may be a complex task, but we hypothesize that some differences may have played a role

including patient’s characteristics, proportions of high-energy trauma-associated fractures,

surgical techniques and antibiotic therapy choices. For example, in the present study high-

energy trauma fractures (68.9%) due to road traffic accidents and need for more than one

surgical debridement (39.9%) was frequently observed, while uncommon in the Swiss study

population (9).

Major finding of this study is that independent factors for treatment failure after

posttraumatic osteomyelitis were primarily non-modifiable risk factors. Elderly patients with

age between 61 to 80 years face a six-fold greater risk to recur after PTO management, while

among patients above 80 years of age, the risk for failure reaches almost ten-fold. Furthermore,

there is a two-fold higher risk of recurrent infection for those receiving transfusion of allogenic

blood units, and 2.7-fold higher risk of treatment failure when infections were caused by P.

aeruginosa. In contrast, factors independently associated with recurrent infection in previous

publications were not in this study including, comorbidities such as smoking, lower limb

Gustilo II and III open fractures, high ASA scores, polymicrobial infection, multi-drug resistant

microorganisms such as MRSA, and antibiotics prescribed (9-14,18). Previous authors have

shown a strong association between older age and osteomyelitis due to a several different

reasons starting from the immunocompromised features of aging, higher frequency of

comorbidities (diabetes and peripheral vascular diseases), following orthopedic surgery such as

knee and hip replacement to the higher frequency of falls resulting in closed and open bone

fractures (10,20-21). Arias et al. recently found amidst other factors, a 1.3-fold higher risk of

recurrent osteomyelitis among patients older than 56 years of age (11). Notwithstanding, in the

68

current study significant risk factors might have been interdependent and inter-related. For

example, patients with femoral neck fractures submitted to bipolar hemiarthroplasty were

significantly associated with worse outcome, in the univariate analysis (21% vs. 3.2%). This

finding may have contributed to the higher rates of recurrence in the elderly patients, since

hemiarthroplasty is an option widely accepted for proximal femur fracture correction in the

elderly, and has been previously associated with increased risk of infection (22).

Large blood loss at the time of fracture or during and after surgery causing severe and

symptomatic anemia is the main clinical indication for red blood cell transfusion (23). In

addition, transfusion of allogenic blood units may reflect the severity of the injury, producing

extensive soft tissue damage and consequently serious bleeding. Notwithstanding, intra-

operative blood transfusion is not without side effects. Although controversial, previous studies

have associated allogenic blood transfusion with periprosthetic joint infection (24). In a recent

published meta-analysis aiming at identifying risk factors for hip and knee joint infection after

total joint arthroplasty, blood transfusion was significantly associated with infection (25).

Conversely, a Cochrane systematic review was unable to identify a strong association between

blood transfusion and wound infection following hip fracture trauma (26). Even though intra-

operative blood transfusion is independently associated with recurrent PTO in the present study,

this result may be interpreted cautiously. One may speculate that patients submitted to more

complex surgeries with prolonged operative time may be more likely to have received blood

transfusion. Nevertheless, significantly lower infection-free survival rate was observed among

patients who had received blood transfusion (infection-free survival rates was of 1681 days for

those who received red blood cell transfusion vs. 2136 days for those who did not received

transfusion).

Regardless the fact that Staphylococcus aureus (MSSA and MRSA) comprises by far the

commonest infecting organism isolated on cultures from PTO, the Gram-negative rod

Pseudomonas aeruginosa is likely to be identified on soft and bone cultures (3-7,14). Not only

open fractures are contaminated by a myriad of pathogenic Gram-negative bacteria, but also

secondary hospital-acquired osteomyelitis and implant-associated infection due to P.

aeruginosa has been increasingly diagnosed specially in developing countries large trauma

centers (4,6,27, 28). Through a microbiological perspective, the growing importance of

Pseudomonas causing osteomyelitis is by no means a surprise and may be easily justified by its

virulence factors, the exceptional capacity of forming biofilms on tissues and upon implant

surfaces and to its natural ability to prompt express full resistance to virtually all classes of

antibiotic used to treat bone infections (27,28). In this study, P. aeruginosa not only accounted

for the second most isolated bacteria on patients with PTO, but was also strongly associated to

69

recurrent infection in the multivariable analysis. Likewise, on the Kaplan-Meier curve disease-

free survival was much lower among patients presenting P. aeruginosa PTO than that of S.

aureus and Enterococcus sp. (28 months vs. 60 months vs. 59 months, respectively). To our

knowledge, few studies addressing osteoarticular infection were able to prove an independent

association between positive cultures with Pseudomonas with worse outcome, even so the

majority of these previous data assessed patients with prosthetic joint infections rather than

posttraumatic osteomyelitis (12,18,24,29-32). None the less, a retrospective study identified P.

aeruginosa as an independent factor for recurrence of orthopedic implant-associated infection

following surgeries for fractures, although there were only two recurrences among seven cases

of P. aeruginosa infection analyzed (9). Furthermore, the same study group reported only a

trend towards a lower remission rate for osteoarticular infection due to P. aeruginosa than

infections due to S. aureus (including MRSA) (27). Additionally, Tice et al. showed that when

osteomyelitis was caused by P. aeruginosa the risk of recurrence increased more than two-fold,

and they also identified a positive correlation between infection due to Pseudomonas with

amputation (10). Knowing that microbiology of osteomyelitis may have prognostic

implications, orthopedic surgeons and infectious diseases specialists should emphasize

preventive measures toward Gram-negative infections and prompt microbial diagnosis upon

clinical suspicious of PTO.

This single-center study has potential limitations including its retrospective design along

with the small number of recurrent patients (38/192) included. This may affect the performance

of multivariable-adjusted analysis to previously described important associations with recurrent

PTO including high-energy open fractures (11), presence of osteosynthesis on the site of

infection (9) and inappropriate use of antibiotics (10,12). However, disease-free survival

analysis over time was also performed in this study using univariate and multivariate Cox

regression analysis. The study was carried out at a single public institution in a developing

country medium-size city offering a specialized orthopedic care for local population, from

which results may not be applicable to other centers. However, a large single-center database of

orthopedic trauma surgeries (roughly 8,000) was used for this analysis. Recurrent PTO may

have been misdiagnosed over time due to the absence of typical signs and symptoms of

inflammation especially for osteosynthesis-associated infections, in which inflammatory blood

markers are usually unhelpful, and imaging tests are nonspecific (13,14). On the other hand,

follow-up of patients with PTO after hospital discharge and treatment completion is usually

performed by the same team of experienced orthopedics and infectious diseases specialists in an

outpatient setting within the same institution and therefore, this selection bias is considered well

controlled. Of course, recurrences of osteomyelitis have been described after many years

following definitive surgical and antibiotic treatment (14,15,32), thus an accepted minimal

70

follow up to study remission of PTO in the literature is lacking and difficult to accomplish (27).

In this study, a minimal follow-up time was one year, although a median follow-up time of 1395

days was observed, also limiting the selection of bias. Depending upon the microbial results,

recurrence may be classified as either relapse (original pathogen) or reinfection (new pathogen)

(10). Identify these differences would be important to set up individual preventive measures,

though this issue was not addressed in this study.

Despite these limitations, this single-center retrospective study revealed high rate of

recurrence following PTO and elderly patients, the need for intra-operative blood transfusion

and infection due to P. aeruginosa are significant predisposing factors for unfavorable outcome.

Future prospective multicenter randomized studies may corroborate these results.

71

FACTORSASSOCIATEDWITHTREATMENTFAILUREOFPOSTTRAUMATICCHRONICOSTEOMYELITIS

.

Fig 1. Flow diagram showing patient enrollment and follow-up throughout the trial.

1Excluded:lostoffollow-up

8.098patientsassessedforfollow-up

7510(92.7%)withclosedfractures

588(7.3%)withopenfractures

205patientspresentingPTO

12(5.9%)excluded:

-7previoushistoryofPTO

-5incompletemedicalrecords

193patientseligible

192patientsincludedinanalysisfortreatmentoutcomes

154assignedforcureofboneinfection

38patientsassignedforrecurrenceofboneinfection

72

Table 1. Demographic and injury characteristics of 193 patients associated with treatment remission and failure of PTOa. Demographic data N=193 (%)

Age (mean [range]) (years) 50 (16-88) Male sex (no. [%]) 133 (68.9) Schooling level <8 years 67 (34.7)

Comorbidities (no. [%]) Smoking 59 (30.5) Intraoperative hyperglycemia 58 (30.0)

Occupation (no. [%]) Farmer 26 (13.5) Driver (car, motorcycle, truck) 24 (12.5) Construction / Machine Operation 44 (22.8) Business 40 (20.7) Household activities 59 (30.5)

Types of injury (no. [%]) Car crash accident 110 (57.0) Fall from height (< 1m) 57 (29.5) Football related injury 3 (1.5) Other falls 18 (9.6) Other injuries 8 (4.0) Penetrating injury by a wooden foreign body 3 (1.5)

High-energy injury 133 (68.9) Gustilo & Anderson Classification for open fractures 73 (37.8)

Type-I (no. [%]) 14 (19.2) Type-II (no. [%]) 23 (31.5) Type-III (no. [%]) 36 (49.3)

Closed fracture 120 (62.2) More of one surgical debridement 77 (39.9) Polytrauma 46 (23.8) American Society of Anesthesiologists score (no. [%])

ASAb I – II (1 or 2) 40 (20.7) ASAb III – IV (>2) 153 (79.3)

Intraoperative blood transfusion 66 (34.2) Duration of surgery (media [range]) (hours) 2.61 (1-8) Infected Fracture Location (no. [%])

Upper limbs 44 (22.8) Lower limbs 154 (79.2) Collarbone 7 (3.6) Humerus 12 (6.2) Radio 13 (6.7) Ulna 16 (8.2) Hands 3 (1.5) Femur 59 (30.5) Knee 9 (4.6) Tibia 56 (29) Fibula 11 (5.7) Foot 19 (9.8)

PTOa:posttraumaticosteomyelitis;ASAb:AmericanSocietyofAnesthesiologists.

73

Table 4: Frequency of micro-organisms yielded from cultures

Microrganisms N (%) Staphylococcus aureus 104 (34.6) MRSAa 37 (12.3) MSSAb 67 (22.3) Pseudomonas aeruginosa 31 (10.3) Acinetobacter baumannii 23 (7.6) Enterococcus sp. 22 (7.3) Citrobacter sp. 21 (7.0) Klebsiella pneumoniae 20 (6.6) CNSc 19 (6.3) Escherichia coli 14 (4.6) Proteus sp 14 (4.6) Candida tropicalis 2 (0.6) Othersd 30 (10.0) a MRSA-Methicillin-resistant Staphylococcus aureus; b MSSA- Methicillin-sensitive Staphylococcus aureus; c CNS-Coagulase-negative Staphylococci; d Others - Alcaligenes sp., Enterobacter sp., Morganella morganii, Providencia sp., Serratia sp., Stenotrophomonas maltophilia, Streptococcus agalactie, Streptococcus viridans

74

Table 2. Univariate analysis of risk factors associated with treatment failure of PTOa. Characteristics Failure

No. (%) (N = 38)

Remission No. (%) (N = 154)

P valuec

Demographic data Age (median [range]) (yr) 70 (16 – 88) 40.5 (11 – 86) <0.001 <40 years 9 (23.6) 77 (50) 41 – 60 years 6 (15.8) 55 (35.7) 61 – 80 years 14 (37) 20 (13) > 80 years 9 (23.6) 2 (1.3) Male sex (no. [%]) 19 (50) 113 (73.4) 0.005 Household activities (no. [%]) 20 (52.6) 39 (25.3) 0.001 Comorbidities (no. [%]) Smoking 11 (29.0) 50 (32.5) 0.676 Fall from height (no. [%]) 23 (60.5) 34 (22.0) <0.001 Grade-III open fracture (no. [%]) 6 (15.8) 30 (19.5) 0.602 Admission to surgery t >3h (no. [%]) 36 (94.7) 139 (90.2) 0.532 >1 surgery debridement (no. [%]) 23 (60.5) 54 (35.0) 0.004 Need for blood transfusion (no. [%]) 23 (60.5) 43 (28.0) <0.001 Lower limb fractures (no. [%]) 37 (97.3) 116 (75.3) 0.002 Bipolar hip prosthesis (no. [%]) 8 (21.0) 5 (3.2) <0.001 ASA score ASAb I - II (no. [%]) 30 (79.0) 145 (94.1)

0.007 ASA III - IV (no. [%]) 9 (12.3) 8 (7.3) Chronic osteomyelitis (no. [%]) 16 (42.1) 84 (54.5) 0.169 Staphylococcus aureus culture (no. [%]) 25 (13%) 79 (41.1%) 0.010 Streptococcus sp. culture (no. [%]) 4 (10.5) 4 (2.6) 0.051 Enterococcus sp. culture (no. [%]) 8 (21.1) 14 (9.1) 0.048 Escherichia coli culture (no. [%]) 6 (15.8) 8 (5.2) 0.036 Pseudomonas aeruginosa culture (no. [%]) 17 (44.7) 14 (9.1) <0.001 Acinetobacter baumannii culture (no. [%]) 10 (26.3) 13 (8.4) 0.005 PTOa: posttraumatic osteomyelitis; ASAb: American Society of Anesthesiologists; cPatient characteristics were summarized as frequencies and percentages or median and compared using the Pearson Chi-Square test or Fisher's exact test as appropriate to nominal variables and Mann-Whitney Test or T-Test as appropriate to continuous variables. All tests were two sided, and P values of <0.05 were considered statistically significant.

75

Table 3: Multivariate Cox proportional hazard model of risk factors associated with treatment failure of PTOd. Variables HRa (CI 95%) P Valuec

Ageb 61 – 80 years 6.086 (2.459; 15.061) <0.001 >80 years 9.975 (3.591; 27.714) <0.001 Need for blood transfusion 2.239 (1.138; 4.406) 0.020 Pseudomonas aeruginosa culture 2.700 (1.370; 5.319) 0.004 aHazard Ratio; bLess than or equal 40 years as reference; cAll tests were two sided, and P values of <0.05 were considered statistically significant. PTOd: posttraumatic osteomyelitis;

Figure 2. Kaplan–Meier estimates of the cumulative risk of failure according to the treatment assessed at 100 months’ follow-up. The log rank test compared two survivalcurvesacrossmultiple timepoints.Patients who had PTO caused by P. aeruginosa had lower disease-freesurvivalthanbyS.aureusandEnterococcussp(p=0.002).

76

Figure3.Kaplan–Meier estimates of the cumulative risk of failure according to the treatment assessed at 100 months’ follow-up. The log rank test compared two survivalcurvesacrossmultiple time points.Patients who need of blood transfusion had lower disease-free survival than those who did not need transfusion (p=0.003).

77

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80

5. Considerações Finais

Esse estudo de coorte retrospectivo de cinco anos em um hospital terciário concluiu que a

infecção polimicrobiana pós-traumática foi identificada em mais de um terço dos casos.

Pacientes idosos, as atividades de trabalho que envolvem a agricultura, o número de

desbridamentos cirúrgicos e a transfusão de glóbulos vermelhos foram fatores de risco

independentes para osteomielite polimicrobiana pós-traumática na análise multivariada. As

culturas microbiológicas identificaram, na maioria das vezes, bacilos Gram-negativos, mas

Staphylococcus aureus permanece o principal micro-organismo isolado. Certamente, a

identificação dos fatores predisponentes para osteomielite pós-traumática polimicrobiana pode

auxiliar o médico na escolha da terapia antimicrobiana mais apropriada e da modalidade

cirúrgica mais segura.

Em relação ao segundo artigo, os resultados mostraram alta taxa de recorrência das

osteomielites pós-traumáticas em pacientes idosos, que necessitaram de transfusão de sangue no

período intra-operatório e nas infecções causadas por P. aeruginosa.

Os estudos ressaltaram a importância de um atendimento multidisciplinar no Serviço de

Ortopedia e Traumatologia, que envolva especialidades médicas, não só cirurgião ortopédico e

vascular, mas também geriatra, infectologista, microbiologista e radiologista, além de outros

serviços, tais como enfermagem, serviço social e psicologia.

O diagnóstico e tratamento precoces e rápidos permanecem essenciais, a fim de se evitar

as complicações da cronificação da osteomielite.

O conhecimento do comportamento das diferentes bactérias é essencial para prevermos a

evolução de cada caso e a transfusão de concentrado de hemácias e suas potenciais complicação

devem ser avaliadas previamente à sua indicação.

A formação de médicos clínicos e principalmente cirurgiões deve conter a importância do

envelhecimento populacional devido ao aumento da sobrevida em geral. Condutas terapêuticas

rápidas nessa população são fundamentais para a manutenção da vida com qualidade.

Ambos os estudos mostraram resultados locais até então nunca divulgados, definindo

uma população de traumas ortopédicos, com poucos estudos publicados.

Estudos prospectivos multicêntricos devem ser encorajados a fim de se confirmar nossos

resultados.

81

6. Referências Bibliográficas

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7. Anexos:

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