Late Post-operative Spinal Infections

1. LLaattee PPoosstt--ooppeerraattiivvee
SSppiinnaall IInnffeeccttiioonnss
((ffoolllloowwiinngg iinnssttrruummeennttaattiioonn))
GG..SS.. SSaappkkaass
11sstt OOrrtthhooppaaeeddiicc DDeeppaarrttmmeenntt
UUnniivveerrssiittyy HHoossppiittaall ““AATTTTIIKKOONN””
MMeeddiiccaall SScchhooooll
AAtthheennss UUnniivveerrssiittyy

2.  PPoosstt--ooppeerraattiivvee ssppiinnaall iinnffeeccttiioonn
ffoolllloowwiinngg iinnssttrruummeennttaattiioonn aanndd
ffuussiioonn iiss aa ppootteennttiiaallllyy
ddeevvaassttaattiinngg ccoommpplliiccaattiioonn,
rreeppoorrttiinngg iinn tthhee lliitteerraattuurree ffrroomm
00..77%% ttoo 1111..99%%
 IInnffeeccttiioonn ppllaacceess tthhee ppaattiieenntt aatt
rriisskk ffoorr::
– PPsseeuuddaarrtthhrroossiiss
– AAddvveerrssee nneeuurroollooggiicc sseeqquueellaaee
– PPoooorr oouuttccoommee -- DDeeaatthh Abey DM et al J. Spinal Disord. 1995
Glassman SD et al Spine 1996
Levi ADO et al J. Neurosurg. 1997
Roberts FJ et al Spine 1998

3.  T he administration ooff pprroopphhyyllaaccttiicc
aannttiibbiioottiiccss ddeeccrreeaasseess tthhee iinnffeeccttiioonn
rraattee iinn ssppiinnaall ssuurrggeerryy
Rimoldi RL et al Orthop. Clin North Am 1996
Rubinstein E. et al J.B.J.S. (B) 1994
 TThhee uussee ooff iinnssttrruummeennttaattiioonn
iinnccrreeaasseess tthhee rriisskk ffoorr iinnffeeccttiioonn
Cappen DA et al Orthop. Clin North Am 1996
Massie JB et al C. O. R.R., 1992
Knapp DR et al C. O. R.R. 1988

4. PPrree--ooppeerraattiivvee mmeeddiiccaall ccoonnddiittiioonnss aanndd
rriisskk ffaaccttoorrss aarree rreeppoorrtteedd ttoo bbee::
 DDiiaabbeetteess
 MMaalliiggnnaannccyy
 TToobbaaccccoo uussee
 OObbeessiittyy
 CCaarrddiioovvaassccuullaarr
pprroobblleemmss
 AAggee ≥≥ 7700 yyrrss
WWeeiinnsstteeiinn MMAA eett aall JJ.. SSppiinn.. DDiissoorrdd.. 22000
OO..KK..UU.. AA..AA..OO..SS.. SSppiinnee 22 220022

5. PPrree--ooppeerraattiivvee mmeeddiiccaall ccoonnddiittiioonnss aanndd
rriisskk ffaaccttoorrss aarree rreeppoorrtteedd ttoo bbee::
 SStteerrooiidd uussee
 IImmmmuunnoossuupppprreessssiioonn
 MMyyeellooddyyssppllaassiiaa
 PPoosstt -- rraaddiiaattiioonn
WWeeiinnsstteeiinn MMAA eett aall JJ.. SSppiinn.. DDiissoorrdd.. 22000
OO..KK..UU.. AA..AA..OO..SS.. SSppiinnee 22 220022

6. PPrree-- aanndd iinnttrraa--ooppeerraattiivvee rriisskk
ffaaccttoorrss aarree rreeppoorrtteedd ttoo bbee::
 Length of pre-operative hhoossppiittaalliizzaattiioonn
 RReevviissiioonn ssuurrggeerryy
 TTiimmee ooff ssuurrggeerryy
 TThhee nnuummbbeerr ooff ffuusseedd sseeggmmeennttss
 BBoonnee ggrraafftt oorr mmeetthhyyllmmeetthhaaccrryyllaattee
 BBlloooodd lloossss aanndd ttrraannssffuussiioonn
WWeeiinnsstteeiinn MMAA eett aall JJ.. SSppiinn.. DDiissoorrdd.. 22000
OO..KK..UU.. AA..AA..OO..SS.. SSppiinnee 22 220022

7. IInnttrraa--PPoosstt--ooppeerraattiivvee rriisskk
ffaaccttoorrss aarree rreeppoorrtteedd ttoo bbee::
The uussee ooff iinnssttrruummeennttaattiioonn
TThhee ttyyppee ooff iimmppllaannttss
SStteeeell
TTiittaanniiuumm
CCrroossss lliinnkkss
WWeeiinnsstteeiinn MMAA eett aall JJ.. SSppiinn.. DDiissoorrdd.. 22000
OO..KK..UU.. AA..AA..OO..SS.. SSppiinnee 22 220022

8. IInnttrraa--PPoosstt--ooppeerraattiivvee rriisskk
ffaaccttoorrss aarree rreeppoorrtteedd ttoo bbee::
TTyyppee ooff pprroocceedduurree
MMiinniimmaall iinnvvaassiivvee
EExxtteennssiivvee
WWeeiinnsstteeiinn MMAA eett aall JJ.. SSppiinn.. DDiissoorrdd.. 22000
OO..KK..UU.. AA..AA..OO..SS.. SSppiinnee 22 220022

9.  TThheerree iiss aa wwiiddee
vvaarriieettyy ooff iimmppllaanntt
ddeessiiggnnss iinncclluuddiinngg::
 SSeeggmmeennttaall aanndd
nnoonn--sseeggmmeennttaall
ccoonnssttrruuccttss
 RRiiggiidd aanndd
sseemmii--rriiggiidd
ccoonnnneeccttoorrss
 DDiiffffeerreenntt mmaatteerriiaallss
aanndd ssuurrffaaccee
ttrreeaattmmeennttss..

10. SSppiinnaall iimmppllaannttss
FFaaccttoorrss ooff ccoorrrroossiioonn
11)) CCoommbbiinnaattiioonn ooff ddiiffffeerreenntt mmeettaalllliicc mmaatteerriiaallss
22)) SSuurrffaacceess’’ ccoommppoossiittiioonn aanndd iirrrreegguullaarriittyy
33)) MMiiccrroo--mmoovveemmeennttss bbeettwweeeenn tthhee ppaarrttss ooff tthhee
ssppiinnaall iinnssttrruummeennttaattiioonn
44)) IIoonnss ooff CCll-- ffrroomm tthhee ppllaassmmaa aanndd
iinntteerrcceelllluullaarr aarreeaa
55)) ppHH
66)) DDiiffffeerreenntt ccoonncceennttrraattiioonn ooff OO22 iioonnss
iinn ffrreeee aanndd ccoovveerreedd mmeettaalllliicc aarreeaass

11. MMeettaall ccoorrrroossiioonn
 galvanic corrosion
different metals
 fretting corrosion
same metals in micro-movement
 crevice corrosion
metals in different electrolytic fluids

12. Galvanic corrosion
different metals
 AAcccceelleerraatteedd ddeeccaayy dduuee ttoo nneeiigghhbboorriinngg ooff ddiissssiimmiillaarr
mmeettaalllliicc iimmppllaannttss iinn aa ccoorrrroossiivvee
eelleeccttrroolliittiicc iinnvviirroonnmmeenntt
 EElleeccttrroocchheemmiiccaall ddiissssiimmiillaarriittyy
 IItt iiss ppoossssiibbllee ttoo ttaakkee ppllaaccee
eevveenn bbeettwweeeenn tthhee ssaammee ttyyppee
ooff mmaatteerriiaallss iinn ddiiffffeerreenntt eenndd--ppllaattee
ssuurrffaacceess
IItt iiss ccoommmmoonn iinn aarrttiiccuullaatteedd ssppiinnaall iimmppllaannttss

13. FFrreettttiinngg ccoorrrroossiioonn
same metals in micro-movement

14. CCrreevviiccee ccoorrrroossiioonn
metals in different electrolytic fluids
OH-OH-OH-
O2
O2
OH-O2

15.  AApppprrooxxiimmaatteellyy tthheessee
mmeettaalliicc ccoonnssttrruuccttss
aarree mmaaddee ooff::
 3355%% ssttaaiinnlleessss sstteeeell
6655%% ((TTii6644)) aallllooyy
 ttiittaanniiuumm
 aalluummiinniiuumm –– 66
 vvaannaaddiiuumm -- 44

16.  MMeecc hhaanniiccaall ddaammaaggee
ffrroomm ffrreettttiinngg
ccaann ccoommpprroommiissee
ppaassssiivvaatteedd ssuurrffaacceess
aanndd rreessuulltt iinn::
 iioonniicc ddeebbrriiss ffrroomm
ccoorrrroossiioonn
aanndd
ppaarrttiiccuullaattee ddeebbrriiss
ffrroomm mmeecchhaanniiccaall
ddaammaaggee..

17.  IIoonniicc ddeebbrriiss
iiss aaddddiittiivvee
ttoo tthhee iinnfflluueenncceess
ooff ppaarrttiiccuullaattee ddeebbrriiss
aanndd
ccaann hhaavvee aa ssiiggnniiffiiccaanntt
iimmppaacctt oonn llooccaall ccyyttoottooxxiicciittyy..

18.  TThhee uussee ooff mmeettaall
iinnssttrruummeennttaattiioonn,,
ppaarrttiiccuullaarrllyy ttiittaanniiuumm,,
ffoorr ssppiinnaall ffuussiioonn hhaass iinnttrroodduucceedd
tthhee ppoossssiibbiilliittyy
ooff ggeenneerraattiinngg
mmiiccrroossccooppiicc mmeettaall ppaarrttiicclleess
tthhaatt mmaayy bbee ddeeppoossiitteedd ::
iinn tthhee ppaarraassppiinnaall ssoofftt ttiissssuueess
oorr
oonn tthhee nneeuurraall eelleemmeennttss..

19.  IInn vviittrroo ssttuuddiieess hhaavvee
sshhoowwnn tthhaatt tthheessee
mmeettaall ppaarrttiicclleess ccaann bbee
pphhaaggooccyyttiizzeedd
iinnttrraacceelllluullaarrllyy
lleeaaddiinngg
ttoo rreelleeaassee ooff
iinnffllaammmmaattoorryy
ccyyttookkiinneess
Betts F. et al, Clin Orth., 1992
Lee JM et al, J.B.J.S. 1992

20.  TT hhiiss
iinnffllaammmmaattoorryy
ccaassccaaddee mmaayy
lleeaadd iinn ttuurrnn ttoo::
rreessooppttiioonn ooff
bboonnee aanndd
cceelllluullaarr ddeeaatthh
Hallab NJ, Cunnigham B et al, Spine 2003

21.  TThh ee ppootteennttiiaall
ffoorr bboonnee rreessoorrppttiioonn
iiss ppaarrttiiccuullaarrllyy
ddiissttrreessssiinngg
iinn ssppiinnaall ssuurrggeerryy
bbeeccaauussee mmuucchh ooff tthhee
ooppeerraattiioonn’’ss ssuucccceessss
ddeeppeennddss oonn
oobbttaaiinniinngg
aa ssppiinnaall ffuussiioonn..

22.  TThhee ttooxxiicc eeffffeeccttss
ooff tthheessee mmeettaall
ppaarrttiicclleess
aallssoo aarree ooff ggrreeaatt
ccoonncceerrnn bbeeccaauussee
tthhee nneeuurraall eelleemmeennttss
aarree wwiiddeellyy eexxppoosseedd
dduurriinngg ssppiinnaall
ddeeccoommpprreessssiioonnss..

23. TTiittaanniiuumm
 TTiittaanniiuumm ggeenneerraallllyy iiss
rreeggaarrddeedd aass ssaaffee ffoorr
aann oorrggaanniissmm,, bbuutt iitt iiss
rreeppoorrtteedd tthhaatt ttiittaanniiuumm
hhaass aa bbiioocchheemmiiccaall
aaccttiioonn ooff iinnccrreeaassiinngg::
pprroossttaaggllaaddiinn EE22
oorr
iinntteerrlleeuukkiinn 11
Tsustui T., et al, J. Orthop. Science 1999

24. SSttaaiinnlleessss sstteeeell
 IInnccrreeaasseedd rreessiissttaanntt ttoo
ccoorrrroossiioonn wwiitthh tthhee
aaddddiittiioonn ::
CChhrroommiiuumm
NNiikkeelliiuumm
MMoollyybbddeennuumm

25. OOrriiggiinnaall pprroocceedduurree
IItt iiss cclleeaarr tthhaatt tthhee ttyyppee ooff ssppiinnaall ssuurrggeerryy
aaffffeeccttss tthhee rriisskk ffoorr ppoosstt--ooppeerraattiivvee
iinnffeeccttiioonn
IInnffeeccttiioonn rraattee ffoorr::
DDiisscceeccttoommyy ~~ 00..8855 %%
DDeeccoommpprreessssiioonn llaammiinneeccttoommyy ~~ 11..55 %%
FFuussiioonn aaddddeedd ~~ 22..44 %%
 FFuussiioonn wwiitthhoouutt iinnssttrruummeennttaattiioonn ~~ 00..44%%
 FFuussiioonn wwiitthh hhaarrddwwaarree ~~ 33..22%% ((22..44%% -- 88..55%%))
OOppeerraattiivvee ttrreeaattmmeenntt wwiitthh iinnssttrruummeennttaattiioonn
ffoorr mmeettaassttaattiicc ddiisseeaassee ~~ 2200%% Heller JG The spine 1992
Abbey DM et al J. Spin. Disord 1995
Roibert FG et al Spine 1998
Weinstein MA et al J. Spin. Disord. 2000

26. TTyyppee ooff
pprroocceedduurree
AAnntteerriioorr PPoosstteerriioorr

27. TTyyppee ooff
pprroocceedduurree
SSiinnggllee CCoommbbiinneedd

28. LLeevveell ooff
pprroocceedduurree
CCeerrvviiccaall TThhoorraacciicc -- LLuummbbaarr

29. TTrreeaattmmeenntt ooff
ppoosstt –– ooppeerraattiivvee iinnffeeccttiioonn
O.K.U. A.A.O.S. Spine 2 2002
 EEaarrllyy aanndd ddeecciissiivvee
ttrreeaattmmeenntt sshhoouulldd bbee
iinniittiiaatteedd oonn ddiiaaggnnoossiiss
 AAss mmeeddiiccaall mmaannaaggeemmeenntt iiss
lliikkeellyy ttoo ffaaiill,, aaggggrreessssiivvee
ssuurrggiiccaall iinntteerrvveennttiioonn
ttyyppiiccaallllyy iiss ssuuggggeesstteedd ffoorr
ppoosstt--ooppeerraattiivvee iinnffeeccttiioonnss

30.  TThhee ddeebbrriiddeemmeenntt sshhoouulldd pprroocceeeedd
iinn aa ssyysstteemmaattiicc ffaasshhiioonn
– EEaacchh llaayyeerr iiss ddeebbrriiddeedd aanndd ccuullttuurreedd
bbeeffoorree aaddvvaanncciinngg ddeeeeppeerr wwiitthh tthhee
ddiisssseeccttiioonn
– IIff ssuubbffaacciiaall iinnvvoollvveemmeenntt iiss bbeelliieevveedd ttoo
eexxiisstt bbeeccaauussee ooff ssuubbffaacciiaall aassppiirraattiioonn
oorr ggrroossss ddeeeepp ddrraaiinnaaggee
Deep debridement is performed

31. MMeettiiccuulloouuss wwoouunndd llaavvaaggee wwiitthh
NN//SS--vvaannccoommyycciinn
IIff tthheerree iiss eevviiddeennccee ooff ppyyooggeenniicc
iinnffeeccttiioonn iitt iiss nneecceessssaarryy ttoo
iinnsseerrtt aa ssuuccttiioonn iirrrriiggaattiioonn
ssyysstteemm oonnccee mmoorree
 TThhee bboonnee ggrraafftt ppoosseess aa bbiitt ooff aa
ddiilleemmmmaa.. MMaannyy aauutthhoorrss wwiillll aallllooww iitt ttoo
rreemmaaiinn iinn ppllaaccee eessppeecciiaallllyy iiff iitt iiss
aaddhheerreenntt.. OOtthheerrss rreeccoommmmeenndd rreemmoovvaall
ooff lloooossee ggrraafftt aanndd wwaasshhiinngg oorr
rreeppllaacceemmeenntt
 HHeemmoossttaassttiiss mmuusstt bbee mmeettiiccuulloouuss ttoo
pprreevveenntt ffoorrmmaattiioonn ooff hheemmaattoommaa
sseeeeddeedd wwiitthh bbaacctteerriiaa

32. AAlltthh oouugghh iinnssttrruummeennttaattiioonn iiss
ttyyppiiccaallllyy lleefftt iinn ppllaaccee iinn tthhee
eeaarrllyy ppoosstt--ooppeerraattiivvee ppeerriioodd,,
aallll ootthheerr ffoorreeiiggnn bbooddiieess ssuucchh
aass ::
BBoonnee wwaaxx
AAbbssoorrbbaabbllee ggeellaattiinn ssppoonnggee
MMuusstt bbee rreemmoovveedd

33. HH a arrddwwaarree rreemmoovvaall
iiss aapppprroopprriiaattee::
iiff tthhee iinnssttrruummeennttaattiioonn
hhaass ffaaiilleedd
iinn rreeffrraaccttoorryy iinnffeeccttiioonnss
iinn ccaasseess ooff llaattee
hheemmaattooggeennoouuss iinnffeeccttiioonn
ooccccuurrrriinngg aafftteerr aa ffuussiioonn
hhaass hheeaalleedd

34. Gentamycin beeds- chain

35. WWoouunndd cclloossuurree
 PPrriimmaarryy wwoouunndd cclloossuurree oovveerr
ddrraaiinnss,, oofftteenn wwiitthh rreetteennttiioonn
ssuuttuurreess ttoo pprreevveenntt ddeehhiisscceennccee
iiss ffaavvoouurreedd wwhheenn ppoossssiibbllee
 RRoouuttiinnee rreeddeebbrriiddeemmeennttss oofftteenn
aarree rreeqquuiirreedd ((aafftteerr 4488 hhoouurrss))
 SSiimmppllee wwoouunndd iinnffeeccttiioonnss mmaayy
bbee ppaacckkeedd ooppeenn aanndd aalllloowweedd ttoo
cclloossee bbyy sseeccoonnddaarryy iinntteennttiioonn
 MMoorree ccoommpplleexx wwoouunndd
iinnffeeccttiioonnss mmaayy rreeqquuiirree
mmuussccuullooccuuttaanneeoouuss ffllaappss

36. Adolescent idiopathic scoliosis
Pre-op Post-op
Courtesy K. Soultanis

37. 11 yyeeaarr ppoosstt--oopp

39. Implant removal - debridement New implants

40. Severe surgical site infection after posterior thoracolumbar ffuussiioonn
Extensive granulation tissue
(use of the VAC system)
Rotational muscle flap

41. Antibiotic therapy
Antibiotic tthheerraappyy iiss rreeqquuiirreedd ffoorr aatt lleeaasstt
1100 ttoo 1144 ddaayyss iinn tthhee ffaaccee ooff ssoofftt ttiissssuuee aanndd
wwoouunndd iinnffeeccttiioonnss
SSiixx wweeeekkss ooff ppaarreenntteerraall aannttiibbiioottiicc ttrreeaattmmeenntt iiss
pprreeffeerrrreedd iiff::
-- bboonnyy iinnvvoollvveemmeenntt
-- ddeeeepp iinnffeeccttiioonn
-- ffoorreeiiggnn bbooddiieess ((mmeettaall,, ggrraafftt aanndd ssoo ffoorrtthh))
rreemmaaiinn

42. Retrospective study o f 850 patients,
who were operated with spinal fusion
 Posterior instrumentation
 Combined anterior-posterior instrumentation
Sapkas G, Eur. J. Orth. Surg. Traum. 2006

43. The initial diagnosis was:
 Degenerative spondyloarthritis - 553
 Scoliosis - 198
 Kyphosis - 50
 Spinal tumors ( Primary Benign and
Malignant/ Metastatic ) - 49

44. A retrospective analysis was performed to
identify :
Initial diagnosis
Demographic characteristics
Pre-operative risk factors
Type of spinal surgery
Onset of the symptoms
Clinical presentation
Management (laboratory test, imaging,
treatment)

45. IInnvveessttiiggaattiioonnss
 XX--rraayyss
 MM..RR..II..
 CC..TT.. ssccaann
 SSccaannnniinngg TTCC99 MMDDPP
 SSccaannnniinngg GGaa 6677

46. The incidence of
Postoperative Spinal
Infection (PSI)
was
2,47%
21/850 pts
9 male /12 female
Mean age 49 years (23-76)

47. RREESSUULLTTSS
Early PSI (<3 months post-op)
19 patients
14 superficial - 5 deep
Onset: 19th day (7-85)
Symptoms: fever, low back pain,
swelling, drainage(90%)
Late PSI (>3 months post-op)
2 patients
Onset: 1,5 and 2 years post-op
Symptoms: low back pain,
swelling, drainage

48. RRIISSKK FFAACCTTOORRSS
All patients had at least
1 risk factor
(mean: 1,87)
 DDiiaabbeetteess Mellitus 7
 Immunosuppression-Malignancy 6
 Obesity 6
 Tabacco use 6
 Revision spine surgery 4
 Long time hospitalization 2
 Prolonged time of surgery 3

49. LLAABBOORRAATTOORRYY DDIIAAGGNNOOSSTTIICC
SSTTUUDDIIEESS
 Early deep infections
WWBBCC 88990000--1111000000
ESR: ~ 100 1st hour
CRP increased
Blood culture positive 11/19
 Late infections
WWBBCC 88990000--1111000000
ESR: 40-60 1st hour
CRP mild, <3μg/dl
Wound culture positive 2/2 SSttaapphh.. EEppiidd..

50. OOFFFFEENNDDIINNGG BBAACCTTEERRIIAA
Early infections
 Staph. Aureus methicillin rreessiissttaannccee
1100 ppaattiieennttss –– 5533%%
 SSttaapphh.. EEppiiddeerrmmiiddiiss
44 ppaattiieennttss –– 2222%%
 EEnntteerroobbaacctteerr –– BBaacctteerrooiiddeess
33 ppaattiieennttss –– 1155%%
 MMoorree tthhaann oonnee
22 ppaattiieennttss –– 1100%%

51. TTRREEAATTMMEENNTT
Superficial wound infections
•Surgical Debridement
•Antibiotic Chemotherapy i.v. 12/52
Deep infections
•Routine Surgical Redebridement
•Delayed wound closure
•Antibiotic Chemotherapy
i.v. 12/52  per os ~ 6 months
Instrumentation Removal
3 patients (14,3%)
1 patient required re-operation
( for spine instability )

52. RREESSUULLTTSS
12 months after initiation
of the treatment
Free of symptoms 18 patients - 86%
(pain relief-neurological improvement-no
disabilities)
Eradication of the infection (ESR-CRP)
in all patients 100%
Solid spinal fusion was achieved
in 19 patients (90%)
2 patients with early deep infection
eventually developed pseudarthrosis

53. CCoonncclluussiioonnss

54. TThhee iinncciiddeennccee
ooff PPSSII aafftteerr
iinnssttrruummeennttaattiioonn
iiss hhiigghh ((22..4477%%))

55. MMoosstt iimmppoorrttaanntt
rriisskk ffaaccttoorrss aarree
mmaallnnuuttrriittiioonn,,
ssmmookkiinngg,,
oobbeessiittyy
aanndd
eexxtteennddeedd
ppeerriiooppeerraattiivvee
hhoossppiittaall ssttaayy

56. MMRRII iiss vveerryy
uusseeffuull ffoorr eeaarrllyy
ddiiaaggnnoossiiss--
mmaannaaggeemmeenntt

57. SSuurrggiiccaall
ddeebbrriiddeemmeenntt aanndd
aannttiibbiioottiiccss
aaddmmiinniissttrraattiioonn ffoorr
aatt lleeaasstt 1122 wweeeekkss
iiss tthhee ggoolldd
ssttaannddaarrdd

58.  HHaarrddwwaarree rreemmoovvaall
iiss ccoonnttrroovveerrssiiaall
bbeeccaauussee ooff tthheeiirr
iimmppoorrttaannccee ffoorr
ssttaabbiilliizzaattiioonn ooff tthhee
ssppiinnee ((ssoolliidd ffuussiioonn
-- eerraaddiiccaattiioonn ooff
iinnffeeccttiioonn))

59. University Hospital “ATTIKON”