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Das Wesen der Osteomyelitis – die „duale Entität“*
Zusammenfassung: Die zielfokussierte und stringente Therapie muskuloskelettaler Infektionen (MSI) zwingt, speziell mit Blick auf die auszuwählende Therapieform, zu einer differenzierten Betrachtung dieser Entität. Einzig die Klassifikation einer Entität anhand von objektivierbaren Kriterien kann die Basis für einen klar strukturierten Algorithmus bei Auswahl und Anwendung der zur Verfügung stehenden therapeutischen Methoden sein. Für MSI sind dies Antibiotika und chirurgisches Debridement.
Die Charakterisierung MSI basiert zurzeit auf den Kriterien 1. Laufzeit der Infektion, 2. Akuität nach histopathologischen Kriterien (HOES-Klassifikation), 3. Infektionsweg, 4. Bildung von Biofilmen sowie 5. Keimtypisierung. Die Kriterien 1 und 3 sind nachvollziehbar mit einer hohen Fehlerrate behaftet, das Kriterium 4 ist auch heute noch mit systemimmanenten Problemen behaftet.
Einzig die Kriterien 2 und 5 erfüllen zurzeit die Voraussetzungen einer objektiven Beschreibung der vorliegenden Erkrankung. Mit Blick auf die spezifischen, objektivierbaren histopathologischen Veränderungen, welche die Keiminokulation an Knochen und Weichgewebe hervorruft, scheint eine alternative Klassifikation möglich, welche die bisherige um weitere, objektivierbare, therapierelevante Kriterien ergänzt („duale Entität“).
Dieser Artikel führt, basierend auf aktuellen histomorphologischen Erkenntnissen, zu einem Modell für eine „neue“ Betrachtung MSI.
Summary: The successful treatment and the precise diagnosis of osteomyelitis is still a challenging problem for surgery, microbiology and histopathology. A direct microbiological detection of bacteria by cultivation and molecular methods in combination with histopathology is still gold standard, but it is not always successful, especially in cases of chronic osteomyelitis and or when an antibiotic treatment has already been started before surgical therapy. The Histopathological Evaluation Score (HOES) is a scoring system based on defined criteria leading to 5 diagnostic categories: 1. Signs of an acute osteomyelitis, 2. Signs of a chronically florid (that is to say active) osteomyelitis, 3. Signs of a chronic osteomyelitis, 4. Signs of a subsided (calmed) osteomyelitis and 5. No indication of osteomyelitis. Since this scoring system does not include the type of bacteria species, the probability of biofilm formation and not the quantification of tissue necrosis, an extension of this classification is proposed, which reflects the dual nature of osteomyelitis. The “dual nature” or “dual entity” of osteomyelitis is defined in this context according to the presence or absence of bone necrosis since tissue necrosis being the most relevant factor for surgical or non-surgical therapy. In the extended HOES-score following new criteria are included: Biogenesis of biofilms, time span of infection, state for biofilm-maturity and degree of necrosis, which is evaluated semi-quantitatively ranging from smaller than 1% to more than 30% of the bone necrosis area, ranging from grade I to grade IV. This new concept could give a rational basis for the treatment of the entire spectrum of osteomyelitis varying from acute osteomyelitis to chronic osteomyelitis.
Stellenwert der Histopathologie in der Diagnostik von muskuloskelettalen und periimplantären Gelenkinfektionen*
Zusammenfassung: Die histopathologische Diagnostik der bakteriellen Arthritis, der bakteriellen Osteomyelitis und der bakteriellen periimplantären Gelenkinfektion basiert auf der Beurteilung des Erreger-induzierten, geweblichen Reaktionsmusters, das auch als Infektions-pathologisches Substrat bezeichnet werden kann. Somit stellt die Histopathologie im Gegensatz zur mikrobiologischen Diagnostik eine indirekte Form der Infektions-Diagnostik dar. Bedingt durch eine Vielfalt an nicht-infektiös und infektiös induzierten Entzündungen ergibt sich eine umfassende Differenzialdiagnostik von muskuloskelettalen und periimplantären Gelenk-Infektionen. Die histopathologische Infektionsdiagnostik erfolgt in einem weiten differenzialdiagnostischen Kontext. Diese Differenzialdiagnosen sind im Gelenk-Pathologie-Algorithmus, in der Systematik von Osteomyelitiden und in der SLIM-Konsensus-Klassifikation zusammengefasst. Durch verschiedene Quantifizierungskriterien von Leukozyten können Low-grade-Infektionen enzymhistochemisch und immunhistochemisch diagnostiziert werden. Die Diagnostik von spezifischen Infektionen und der Osteomyelitis basiert auf charakteristischen Gewebemustern. PCR-basierte Methoden vervollständigen das methodische Repertoire der histopathologischen Infektionsdiagnostik, diese Methoden ermöglichen eine direkte Keimspezifizierung. Durch die Histopathologie können zusätzlich andere, klinisch nicht vermutete Pathologien, insbesondere Abriebpartikel-Reaktionen, adverse Reaktionen, Kristall-induzierte Entzündungen, Osteomyelitiden, spezifische Infektionen, peritumorale Veränderungen und Tumorinfiltrate diagnostiziert werden.
Summary: Histopathological diagnostics including semi-quantitative and quantitative scoring systems, are important diagnostic tools in diagnosing bacterial infections as arthritis, osteomyelitis and periimplant joint infection. Since the reasons for inflammatory reactions are manifold, including infectious and non-infectious pathogenesis the histopathological differential diagnosis of bacterial infection in general is complex. This fact is demonstrated by the arthritis- and osteomyelitis-algorithm and by consensus classification of joint prosthesis pathologies. Up to now PCR based methods, histochemical- and immune-histopathological techniques are useful in identifying specific- and non-specific infections, as well as differentiating postsurgical changes from recurrent infections in patients with joint-spacers. In most histopathological scoring systems for bacterial infection apart from the specific inflammatory patterns, quantifying the number of neutrophil granulocytes per a defined number of high power fields is crucial. Neutrophil granulocytes can be detected through histochemical methods and more specifically by immunhistopathological techniques and by various quantification systems (histopathological scores, CD15 focus score, HOES: human osteomyelitis evaluation score) leading to the diagnosis of bacterial infection. One important function of histopathology, apart from diagnosing infection, is to rule out or define other pathogenetic lesions, such as specific infections, particle and crystal-induced reactions, allergic respectively adverse reactions to implant materials, inflammatory reactions and although rarely benign and malign tumors.
