Debridement and Spinal Instrumentation as a Single-Stage Procedure in Bacterial Spondylitis/Spondylodiscitis

Abstract

Object: The best surgical technique for patients with bacterial spinal infections is still discussed controversially. But recent publications suggest that titanium implants can be used safely in infectious sites in combination with debridement and antibiotic therapy. The purpose of this study is to provide further evidence in support of debridement and instrumentation as a single-stage procedure for spinal infection.

Methods: Twenty-four cases with cervical, thoracic, and lumbar spondylitis/spondylodiscitis were analyzed. In 17 cases, anterolateral stabilization was performed with titanium cages. No autologous or homologous bone grafts were used. Transpedicular screw/rod fixation following posterior debridement of the intervertebral space was performed in the other 7 cases.

Results: WBC and C-reactive protein levels decreased significantly after surgical debridement. Pain levels decreased from a preoperative median of 4 (on the Denis Pain Scale) to a postoperative median of 2. Twenty-two of the 24 patients were fully mobilized within 2 weeks after surgery. The Barthel Index improved from 60 (10-85) before surgery to 90 (65-100) after surgery. No recurrence of the initial infection was noticed during a mean follow-up period of 18 months. The fusion rate was 90.5%. The mortality rate was 1 out of 24 (4.2%).

Conclusions: These findings support the position that debridement and instrumented fusion can be performed as a single-stage procedure without an increase in the recurrence rate or morbidity, compared with the use of autologous bone grafting or staged procedures. Same-stage instrumentation allows early postoperative mobilization of the patient, which is advantageous, especially for an increasingly elderly population and in patients with comorbidities.

Zusammenfassung

Einleitung: Das optimale chirurgische Vorgehen bei der bakteriellen Spondylodiszitis wird weiterhin kontrovers diskutiert. Es gibt jedoch aktuelle Studien, die darauf hinweisen, dass Implantate (Schrauben, Stangen und Cages) aus Titan nach Debridement und unter antibiotischer Behandlung mit ausreichender Sicherheit eingebracht werden können. Ziel der Studie war es, Debridement und Einbringen von Instrumentierung als einzeitigen Eingriff bei spinalen Infektionen zu untersuchen.

Patienten und Methoden: Insgesamt wurden 24 Patienten mit Spondylitis bzw. Spondylodiszitis der Hals-, Brust- und Lendenwirbelsäule untersucht. Bei 17 Patienten wurde eine ventrale Fusion mit Anlage von Titancages durchgeführt. Hierbei wurde auf das Einbringen von Knochen (autolog oder homolog) verzichtet. Bei weiteren 7 Fällen wurde ein transpedikuläres Schrauben-Stangen Fixierungssystem nach dorsalem Debridement des Zwischenwirbelraumes implantiert.

Ergebnisse: Die Leukozyten- und C-reaktives Protein (CRP)-Konzentrationen zeigten postoperativ eine signifikante Abnahme. Das Schmerzniveau (nach Denis) war ebenfalls rückläufig (Median präoperativ: 4, postoperativ: 2). Zweiundzwanzig der 24 Patienten konnten innerhalb von 2 Wochen nach der Operation mobilisiert werden. Der durchschnittliche Barthel-Index besserte sich von 60 (10-85) präoperativ auf 90 (65-100) postoperativ. Innerhalb des mittleren Beobachtungszeitraumes von 18 Monaten wurde kein Infektions&8989;rezidiv beobachtet. Die Fusionsrate lag bei 90,5% und die Mortalitätsrate bei 4,2% (1/24).

Schlussfolgerungen: Aus Sicht der Autoren kann das Debridement und Einbringen von Instrumentierung als einzeitiger Eingriff bei spinalen Infektionen sicher durchgeführt werden. Hierbei wird das Rezidiv- bzw. Morbiditätsrisiko im Vergleich zu zweizeitigen Eingriffen und Stabilisierungsoperationen mit Verwendung von autologem Knochen nicht erhöht. Eine einzeitige Stabilisierungsoperation ermöglicht die postoperative Frühmobilisierung, welche vor allem bei der zunehmend älteren Bevölkerung und bei Patienten mit hoher Komorbidität von Vorteil ist.

Key words

spondylitis - spondylodiscitis - spinal instrumentation - debridement - single stage procedure - surgical outcome

Schlüsselwörter

Spondylitis - Spondylodiszitis - Spinale Instrumentation - Debridement - einzeitiger Eingriff - operatives Ergebnis

References

• 1 Abramovitz JN, Batson RA, Yablon JS. Vertebral osteomyelitis. The surgical management of neurologic complications.  Spine. 1986;  11 418-420
• 2 Aligizakis A, Katonis P, Stergiopoulos K, Katsamouris A, Galanakis I, Hadjipavlou A. Conservative management of thoracolumbar burst spine fractures using Gertzbein and Load Shearing classification.  Eur J Orthop Surg Traumatol. 2002;  12 36-41
• 3 Arnold PM, Baek PN, Bernardi RJ, Luck EA, Larson SJ. Surgical management of nontuberculous thoracic and lumbar vertebral osteomyelitis: report of 33 cases.  Surg Neurol. 1997;  47 551-561
• 4 Bojescul JA, Polly Jr DW, Kuklo TR, Allen TW, Wieand KE. Backfill for iliac-crest donor sites: a prospective, randomized study of coralline hydroxyapatite.  Am J Orthop. 2005;  34 377-382
• 5 Calderone RR, Larsen JM. Overview and classification of spinal infections.  Orthop Clin North Am. 1996;  27 1-8
• 6 Carragee EJ. Instrumentation of the infected unstable spine: a review of 17 cases from the thoracic and lumbar spine with pyogenic infections.  J Spinal Disord. 1997;  10 317-324
• 7 Chen WJ, Wu CC, Jung CH, Chen LH, Niu CC, Lai PL. Combined anterior and posterior surgeries in the treatment of spinal tuberculous spondylitis.  Clin Orthop. 2002;  398 50-59
• 8 Denis F, Armstrong GWD, Sealrs K, Matta L. Acute thoracolumbar burst fractures in the absence of neurologic treatment.  Clin Orthop Rel Res. 1984;  189 142-149
• 9 Dietze DD, Fessler RG, Jacob RP. Primary reconstruction for spinal infections.  J Neurosurg. 1997;  86 981-989
• 10 Dimar JR, Carreon LY, Glassman SD, Campbell MJ, Hartman MJ, Johnson JR. Treatment of pyogenic vertebral osteomyelitis with anterior debridement and fusion followed by delayed posterior spinal fusion.  Spine. 2004;  29 326-332
• 11 Emery SE, Chan DPK, Woodward HR. Treatment of hematogenous pyogenic vertebral osteomyelitis with anterior debridement and primary bone grafting.  Spine. 1989;  14 284-291
• 12 Faraj AA, Webb JK. Spinal instrumentation for primary pyogenic infection report of 31 patients.  Acta Orthop Belg. 2000;  66 242-247
• 13 Fayazi AH, Ludwig SC, Dabbah M, Bryan Butler R, Gelb DE. Preliminary results of staged anterior debridement and reconstruction using titanium mesh cages in the treatment of thoracolumbar vertebral osteomyelitis.  Spine. 2004;  4 388-395
• 14 Fukuta S, Miyamoto K, Masuda T, Hosoe H, Kodama H, Nishimoto H, Sakaeda H, Shimizu K. Two-stage (posterior and anterior) surgical treatment using posterior spinal instrumentation for pyogenic and tuberculotic spondylitis.  Spine. 2003;  28 E302-E308
• 15 Ghanayem AJ, Zdeblick TA. Cervical spine infections.  Orthop Clin North Am. 1996;  27 53-67
• 16 Glassman SD, Dimar JR, Puno RM, Johnson JR. Salvage of instrumented lumbar fusions complicated by surgical wound infection.  Spine. 1996;  21 2163-2169
• 17 Graziano GP, Sidhu KS. Salvage reconstruction in acute and late sequelae from pyogenic thoracolumbar infection.  J Spinal Disord. 1993;  6 199-207
• 18 Ha KY, Chung YG, Ryoo SJ. Adherence and biofilm formation of Staphylococcus epidermidis and Mycobacterium tuberculosis on various spinal implants.  Spine. 2005;  30 38-43
• 19 Ha KY, Kim YH. Postoperative spondylitis after posterior lumbar interbody fusion using mesh cages.  Eur Spine J. 2004;  13 419-424
• 20 Hee HT, Majd ME, Holt RT, Pienkowski D. Better treatment of vertebral osteomyelitis using posterior stabilization and titanium mesh cages.  J Spinal Disord Tech. 2002;  15 149-156
• 21 Hubbard LF, Herndon JH, Buonanno AR. Free vascularized fibula transfer for stabilization of the thoracolumbar spine: a case report.  Spine. 1985;  10 891-893
• 22 Jäger M, Westhoff B, Wild A, Krauspe R. Knochenspanentnahme am Becken.  Techniken und Probleme. Orthopäde. 2005;  34 976-994
• 23 Jeanneret B, Magerl F. Treatment of osteomyelitis of the spine using percutaneous suction/irrigation and percutaneous external spinal fixation.  J Spinal Disord. 1994;  7 185-205
• 24 Johnson JTH, Robinson RA. Anterior strut graft for severe kyphosis: results of 3 cases with a preceding progressive paraplegia.  Clin Orthop. 1981;  160 279-289
• 25 Kim DJ, Yun YH, Moon SH, Riew KD. Posterior instrumentation using compressive laminar hooks and anterior interbody arthrodesis for the treatment of tuberculosis of the lower lumbar spine.  Spine. 2004;  29 E275-E279
• 26 Klockner C, Valencia R. Sagittal alignment after anterior debridement and fusion with or without additional posterior instrumentation in the treatment of pyogenic and tuberculous spondylodiscitis.  Spine. 2003;  28 1036-1042
• 27 Lee MC, Wang MY, Fessler RG, Liauw J, Kim DH. Instrumentation in patients with spinal infection.  Neurosurg Focus. 2004;  17 E7
• 28 Levi ADO, Dickman CA, Sonntag VK. Management of postoperative infections after spinal instrumentation.  J Neurosurg. 1997;  86 975-980
• 29 Liljenqvist U, Lerner T, Bullmann V, Hackenber L, Halm H, Winkelmann W. Titanium cages in the surgical treatment of severe vertebral osteomyelitis.  Eur Spine J. 2003;  12 606-612
• 30 Linhardt O, Kruger A, Krodel A. First results of anterior versus posterior instrumentation-fusion in the treatment of spondylodiscitis.  Z Orthop Ihre Grenzgeb. 2004;  142 73-78
• 31 Mann S, Schütze M, Sola S, Piek J. Nonspecific pyogenic spondylodiscitis: clinical manifestations, surgical treatment, and outcome in 24 patients.  Neurosurg Focus. 2004;  17 E3
• 32 Massie JB, Heller JG, Abitbol JJ. et al . Postoperative posterior spinal wound infections.  Clin Orthop Relat Res. 1992;  284 99-108
• 33 McGuire RA, Eismont FJ. The fate of autogenous bone graft in surgi-cally treated pyogenic vertebral osteomyelitis.  J Spinal Disord. 1994;  7 206-215
• 34 McNeill TW. Spinal infections.  Instr Course Lect. 1990;  39 515-524
• 35 Muller EJ, Russe OJ, Muhr G. Osteomyelitis of the spine.  Orthopäde. 2004;  33 305-315
• 36 Patzakis MJ, Rao S, Wilkins J, Moore TM, Harvey PJ. Analysis of 61 cases of vertebral osteomyelitis.  Clin Orthop Relat Res. 1991;  264 178-183
• 37 Przybylski GJ, Sharan AD. Single-stage autogenous bone grafting and internal fixation in the surgical management of pyogenic discitis and vertebral osteomyelitis.  J Neurosurg Spine. 2001;  94 1-7
• 38 Rath SA, Neff U, Schneider O, Richter HP. Neurosurgical management of thoracic and lumbar vertebral osteomyelitis and discitis in adults: a review of 43 consecutive surgical treated patients.  Neurosurgery. 1996;  38 926-933
• 39 Redfern RM, Miles J, Banks AJ, Dervin E. Stabilisation of the infected spine.  J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1988;  51 803-807
• 40 Safran O, Rand N, Kaplan L, Sagiv S, Floman Y. Sequential or simultaneous, same-day anterior decompression and posterior stabilization in the management of vertebral osteomyelitis of the lumbar spine.  Spine. 1998;  23 1885-1890
• 41 Schinkel C, Gottwald M, Andress HJ. Surgical treatment of spondylodiscitis.  Surg Infect (Larchmt). 2003;  4 387-391
• 42 Thalgott JS, Cotler HB, Sasso RC. et al . Postoperative infections in spinal implants: Classification and analysis. A multicenter study.  Spine. 1991;  16 981-984
• 43 Wiltberger BR. Resection of vertebral bodies and bone grafting for chronic osteomyelitis of the spine: a case report.  J Bone Joint Surg (Am). 1952;  34 215-218
• 44 Wimmer C, Gluch H, Franzreb M. et al . Predisposing factors for infection in spine surgery: A survey of 850 spinal procedures.  J Spinal Disord. 1998;  11 124-128
• 45 Wortgen C, Rothoerl RD, Englert C, Neumann C. Pyogenic spinal infections and outcome according to the 36-item short form health survey.  J Neurosurg Spine. 2006;  4 441-446

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