Infections Ostéo Articulaires : Imagerie Nucléaire

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1 Infections Ostéo Articulaires : Imagerie Nucléaire Isabelle Morelec CH LYON SUD

2 La médecine nucléaire - Imagerie fonctionnelle : évolution des traceurs et du matériel Explorations radioisotopiques en 2008 γ β + Scintigraphie osseuse Gallium GBM TEP : 18 F-NaF 18 F-FDG

3 FUSION PET ou SPECT PET- CT ou SPECT-CT CT

4 Traceurs ayant l AMM en France Gallium Polynucléaires marqués par l oxinate d Indium Polynucléaires ou leucocytes marqués par l HMPAO-Tc 99m 1986 Ac «spécifiques» des polynucléaires : Leukoscan 1998

5 Scintigraphie osseuse Examen de première intention car négative, élimine une ostéite Très sensible ( %), mais peu spécifique (40-60 %) 3 temps Hyperhémie suivie d une hyperfixation Diffuse au t précoce, modérée au t tardif : Cellulite Fixation articulaire 3 t: Arthrite septique Focalisée, intense, dès le temps artériel : Ostéite Algodystrophie Fracture Ostéonécrose Ossification péri prothétique

6 cellulite

7 14/06/07 Ostéoarthrite septique de hanche G à fusobacterium necrophorum (angine en mai)

8 Scintigraphie osseuse seule peut suffire dans certaines indications Ostéomyélite enfant Scintigraphie osseuse en 3 temps +++ sur os «sain»

9 Ostéomyélite FA

10 Sacro iliite infectieuse Bonne indication de la scintigraphie osseuse Hyperfixation aux trois temps de l examen Unilatérale Hypofixation si abcès Intérêt dans certaines localisations Spondylodiscite Scintigraphie osseuse souvent demandée (accès facile, CE, diag différentiel)

11 Scintigraphie osseuse Avantages: Disponible Facile à réaliser Très sensible: permet d éliminer une complication Imagerie corps entier Inconvénients: Peu spécifique Fixation HMDP à la surface de la matrice osseuse minérale ft du débit sg et du taux de renouvellement osseux / toute augmentation de ce taux - hyperfixation

12 Septicémie à staphylocoque doré avec méningite. Douleurs lombaires sévères, localisations infectieuses hépatiques et pulmonaires - suspicion de spondylodiscite - recherche d'autres localisations osseuses Spect ct

13 Adjonction d autre traceur

14 Traceurs de l infection But améliorer la spécificité Radiopharmaceutique idéal

15 Traceurs non spécifiques Citrate de 67 Ga I globulines humaines non spécifiques PEG liposomes flux sanguin perméabilité vasculaire extravasation Traceurs spécifiques Cible: GB - Marquage direct - Marquage indirect * Ac-ag * Liaison à des récepteurs : Peptides chimiotactiques Cytokines : IL, PF4 Cible: médiateur Cible: micro-organisme -Ciprofloxacine = infecton -Peptides antimicrobiens de la consommation de glucose: 18 FDG

16 Gallium (Ga 67) Différents mécanismes de fixation Manque de spécificité vis à vis de l infection (remodelage) Inconvénient : délai de 48 heures Association Os + Ga > Os seul ou Ga seul disparité dans l intensité de fixation ou la distribution: augmente la spécificité Exactitude: 70 à 80% / pas adapté Intérêt ++. Spondylodiscites infectieuses. Rech de foyers inf. sans s. de localisation

17 équivoque HMDP GALLIUM DISTRIBUTION SIMILAIRE

18 SEPSIS HMDP GALLIUM

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21 Leucocytes marqués In 111 (1976) ; HMPAO- 99m Tc (1986) Comportement naturel des leucocytes à migrer et à se localiser au niveau des sites infectieux ou inflammatoires Prélèvement de sang total Séparation par sédimentation Marquage : in vitro Leucocytes totaux (granulocytes et cellules mononucléées) Granulocytes purs (Stérilité - conservation fonctionnalité) Réinjection

22 Suspicion de surinfection de kyste rénaux dégénératifs Dialysé pour néphropathie héréditaire Infection de PTH droite

23 Leucocytes marqués Anticorps monoclonaux anti-granulocytes (MAB) marqués au 99mTc Leur utilisation est rapportée depuis 1986 Plusieurs ac, réagissant avec des ag exprimés à la surface des granulocytes ont été développés > Ac anti NCA, CD15, CD66 In vivo

24 LEUKOSCAN (IMMUNOMEDICS) Sulesomab AMM en France depuis 1998 : fragment Fab d ac murin dirigé contre l épitopel NCA-90 de la membrane des PN Marqué 99m Tc Emploi simple (kit) AMM pour les infections osseuses périphériques L ac marqué se lie spécifiquement aux granulocytes in vivo, sans que leur fonctionnalité soit altérée Peu immunisant

25 Imagerie : entre 1h et 4h, 24h Avantage: marquage simple et rapide Inconvénients: fixation + diffuse, + étendue Pseudarthrose septique tibia droit 1-hr LeukoScan 5-hr LeukoScan 4-hr 99mTc-HMPAO

26 Comparaison Leukoscan / GB HMPAO

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28 Captation du 18 F FDG par tous les leucocytes activés 18F-FDG Processus inflammatoires A et C PNN Macrophages et lymphocytes N utilisent le glucose qu une fois activés

29 Physiopathologie Mécanismes de fixation non spécifique hyper vascularisation et activité métabolique intense de le la consommation de glucose par les PNN activés et les macrophages Activation de la glycolyse Surexpression de GLUT 1 et GLUT 3 après stimulation par les cytokines Mais aussi Captation par les fibroblastes en division et les cellules endothéliales activées Captation probable par les microorganismes

30 Avantages de la TEP 18F-FDG fixation physiologique basse dans beaucoup d organes Images 3D, corps entier, haute résolution Dès 1 heure post IV Dosimétrie favorable Modifications fonctionnelles avant les modifications morphologiques Peu gênée au niveau des tissus cicatriciels Gain d interprétation avec les TEP-TDM Mais cout, non disponible partout, spécificité?

31 Dosimétrie comparée TRACEUR 67 Ga 99m Tc-HIG 111 In-HIG 111 In-WBC 99m Tc- HMPAO-WBC 99m Tc-BW250/183 99m Tc-Leukoscan 18 FDG-WBC Dose injectée MBq EDE msv/dose ,8

32 Applications cliniques Infections ostéoarticulaires Post-traumatiques Sur matériel prothétique Pied diabétique Spondylodiscite

33 Infections postopératoires OMC post traumatique Diagnostic difficile : infection osseuse, des tissus mous, défaut de consolidation car structures osseuses modifiées par l infection et le remodelage osseux Traitement: chirurgical : repose excision complète des tissus osseux et des tissus mous dévitalisés IRM : sensibilité élevée pour préciser l atteinte de la moelle osseuse > sites d œdème tissulaire, d augmentation de la perfusion régionale manque de spécificité : FP zones cicatricielles post op et d œdème au sein des défects osseux et des tissus mous TDM en complément de l IRM : fistules, séquestres osseux, état de minéralisation, étendue des lésions Artéfacts liés à la présence de matériel métallique

34 OMC post traumatique Leucocytes marqués + colloïdes méthode de choix Sens : 100% et Spé : 91 94% Mais sensibilité plus faible en cas d infection chronique, de bas grade, et inopérante pour le squelette axial TEP Sens: > à 100% et Spé: 88-93% y compris sur implants et prothèses bons résultats sur le squelette axial ++

35 Scintigraphie osseuse Leucocytes marqués HMPAO-Tc Cicatrice chéloïde de la hanche D F fémur opérée 7 x Petite fistule cutanée

36 Pseudarthrose septique

37 Surveillance d un sepsis précoce après plastie ligamentaire du genou g (staph doré) 3 mois post op Intérêt des colloïdes en post op > Algodystrophie 11/2003

38 Ostéite tibia gauche OS 3 t GBM

39 Septicémie à Staphylocoque Aureus ATCD ostéosynthèse fémorale gauche en 2006 Arthrite genou droit. Recherche de foyer septique osseux ou articulaire Scintigraphie osseuse FP

40 Infection des partes molles cuisse gauche arthrite de l épaule gauche GBM

41 Suivi sous traitement Leucocytes marqués HMPAO-Tc Fracture complexe du tibia droit

42 OMC TEP 18F FDG Exactitude du 18F FDG bonne comparable aux leucocytes marqués squelette périph supérieure ++ pour le squelette axial 18F FDG capté par les macrophages activés qui prédominent à la phase chronique de l inflammation Distinction infection osseuse / infection des parties molles (TEP-TDM)

43 OMC Tep FDG

44 48 ans douleur et tuméfaction du moignon G Corticale post irrégulière OMC 64 ans Fistulisation suspicion de périostite jambe G Ostéosclérose + défect cortical antérieur OMC

45 78 ans, douleur et écoulement du moignon droit Fixation au niveau des partie molles de la face post du moignon Atrophie musculaire Distinction Infection osseuse et des parties molles

46 28 ans,douleur du tibia D Abcès de Brodie 43 ans, 13 mois après F du tibia Consolidation pas d OMC Stumpe. 18F FDG-PET imaging in musculoskeletal infection. Q J NuclMed Mol Imaging 2006; 50:

47 Applications cliniques Infections ostéoarticulaires Post-traumatiques Sur matériel prothétique Pied diabétique Spondylodiscite

48 Infections sur prothèses Descellement : complication fréquente Diagnostic d infection indispensable avant toute reprise chirurgicale pour descellement Fréquence : 1% PTH 2% PTG après réimplantation 3% 5% Douleur > étiologies diverses Leucocytes marqués + colloides: Sens : 86 à 100% Spé: 89 à 94% FDG : très sensible mais spécificité 50 à 95% Spé > Sens (PTH) alors que Sens > Spé ( PTG)

49 Infections sur prothèses (TEP) Résultats discordants du fait : - divers critères retenus pour la validation de l infection - composition de la population étudiée (prévalence variable) - absence de critères uniformes (scintigraphiques) pour poser le diagnostic d infection péri prothétique degré de fixation non fiable car important recouvrement des valeurs de SUV entre descellement aseptique et septique

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52 HANCHES: Fixation périprothétique au niveau de la tête et du col fémoral pratiquement constante. Persiste pendant des années. Pathologique si intra-osseuse ou intra-médullaire aux extrémités de la prothèse, trajets fistuleux GENOUX: plus délicat Fixation non spécifique pouvant persister pendant pls années - FP induits par la correction d atténuation toujours regarder les images non corrigées - plus sensible à l effet de volume partiel du fait de la taille des implants Délai post op minimum de 6 mois minimum (inflammation)

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54 FDG ( J Bone J oint Surg 2005; 87: ) HMDP Descellement infection

55 ( RadioGraphics 2001; 21: ) AC 1H GB COLLOIDES INFECTION PTG D FDG GB COLLOIDES INFECTION PTG G DESCELLEMENT ASEPTIQUE PTG G

56 Descellement? / infection? Scintigraphie osseuse Hyperfixation diffuse ou localisée périprothétique au temps osseux tardif Infection hyperfixation aux temps angioscintigraphique et tissulaire dans > 80% des cas. Forte sensibilité, mais faible spécificité scintigraphie aux leucocytes marqués à l HMPAO- 99m Tc

57 Descellement aseptique Bilan avant remplacement d une PTH mise en place il y a 9 ans. Radiographies : Images d ostéolyse à l interface os-prothèse. Scintigraphie osseuse : Pas d anomalie du cotyle. Pas d anomalie au niveau du granulome. Point chaud en queue de prothèse (corticale latérale) traduisant la réaction à la mobilité anormale de l implant.

58 Infection PTH g recrutement

59 fistule

60 Abcès du psoas OS 3 t GBM

61 Facteurs influençant la fixation PTG Hyperfixation post-opératoire plus intense et plus prolongée que pour les PTH > à 2 ans Compartiment tibial > compartiment fémoral Suspicion d infection scintigraphie aux leucocytes marqués au 99m Tc- HMPAO - colloïdes

62 Descellement septique

63 PTG D en / 2008: douleurs, tuméfaction, VS, CRP élevées

64 Abcès poplité et jambier confirmé à la dépose de la prothèse

65 La scintigraphie osseuse reste un examen de débrouillage devant une PROTHESE douloureuse qui ne fait pas ses preuves Permet d éliminer rapidement certaines complications Si arrière pensée de sepsis: Colloïdes+ GB-HMPAO Nécessité d avoir une bonne connaissance de l histoire clinique, du type de prothèse, des dates d intervention.. Pattern variable suivant le type de prothèse Disposer de l imagerie conventionnelle

66 Prothèse d épaule PR

67 SPA. Surinfection de cheville droite sur prothèse implantée en 2001 staph aureus : persistance d un handicap fonctionnel. Phénomène inflammatoire? Douleurs neuropathiques? Chir OS 3 t FP PE 1h 20h GBM

68 méta analyse Infections os périphérique prothèses

69 méta analyse Infections os périphérique prothèses

70 Applications cliniques Infections ostéoarticulaires Post-traumatiques Sur matériel prothétique Pied diabétique Spondylodiscite

71 Pied diabétique Diagnostic précoce d ostéomyélite sur MPP +++ Diagnostic clinique n est pas fiable L IRM ne permet pas toujours de distinguer les lésions d ostéoarthropathie des lésions d ostéomyélite l œdème médullaire et la prise de contraste ne sont pas spécifiques de l OM et sont observés en cas de fracture de fatigue, de nécrose et de neuropathie Gold standard reste la biopsie osseuse (invasif, non dénué de risque) Os + Leucocytes marqués : méthode de choix en MN conventionnelle (exactitude de 80%) Permet un diagnostic précoce et un suivi sous traitement TEP : Résultats très prometteurs

72 Pied diabétique Pas d influence de l hyperglycémie sur la sensibilité de détection Interêt ++ du couple TEP/ TDM Basu (63 patients): forte VPN pour le diagnostic d OM en cas d ostéoarthropathie avec MPP Sens:100%, exact: 94% (77% et 75% pour l IRM) Fixation diffuse, d intensité modérée en cas de pied de Charcot Fixation focale et intense en cas dom surajoutée Hopfner (18 patients / 48 sites):intérêt de la TEP dans le bilan préopératoire des pieds de Charcot > IRM notamment en présence de matériel Keidar (14 patients / 18 sites) 1 FP sur ostéoarthropathie, distinction os /T mous ++

73 Fracture de fatigue II méta Scintigraphie osseuse 4 temps Manque de spécificité! Ostéomyélite IV méta

74 Ostéomyélite IV méta

75 Ostéomyélite du II orteil Rx normales HMPAO - WBC Amélioration de la qualité d image Déminéralisation Apposition périostée qd Lyse osseuse % destruction ie 2 semaines

76 M Joseph, 78 ans. Ostéolyse complète de P2 et partielle de P3 du 2 ème orteil D survenue dans les suites d une plaie, actuellement cicatrisée Ostéolyse secondaire à une arthroneuropathie ou à une infection? Os : Hyperactivité aux 3 temps de P2 du 2 ème orteil D, aux temps tardifs de P3 et P1 PNM: RAS élimine l origine infectieuse

77 B Pierre, 72 ans. ATCD de multiples MPP. Pied de Charcot G. MPP du pied G avec évacuation purulente d une collection plantaire Syndrome inflammatoire clinique et biologique PNM : ostéoarthrite avec ostéite de la MTP1 pied G IRM : infiltration de la face plantaire et du 1 er espace, englobant la MTP1

78 Recherche de foyers infectieux au niveau du sternum et au niveau du pied droit Patient DID : escarre du dos du pied en voie de cicatrisation. Radiographies : périostite avec apposition périostée évocatrice d'ostéïte. Atcd quadruple pontage coronarien en mars 2008 avec réintervention en juin 2008 (fermeture sternale avec mise en place de redons rétro-sternaux : entérobacter cloacae. Redons otés) + avivement du 4è orteil D et des multiples plaies du pied droit OS 3 t

79 GBM 1 heure 20 heures

80 Pied de Charcot infecté osteoblasts osteoclasts moelle Os nouveau

81 M. S Henri, 63 ans. Diabète 1. Tableau indolore du médiopied D, 3 mois après lésion infectieuse du 3 ème orteil. Notion de traumatisme. Sd inflam bio Aspects clinique et Rx évocateurs d ostéite avec fracture-tassement du cuboïde PNM : RAS IRM : volumineuse ostéoarthrite du médio-pied D Suivi : importantes lésions destructrices d ostéoneuro arthropathie.

82 Bilan d'un pied diabétique compliqué d'un pied de Charcot chez un patient porteur de plusieurs maux perforants plantaires. Antécédent d'ostéite à ce niveau. Actuelle ment, important syndrome inflammatoire non étiqueté d'apparition récente.

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85 Applications cliniques Infections ostéoarticulaires Post-traumatiques Sur matériel prothétique Pied diabétique Spondylodiscite

86 Infections du squelette axial IRM examen de choix pour le diagnostic de spondylodiscite Diagnostic parfois délicat (lésions dégénératives) Scintigraphie osseuse :sens: 90%, spé 78% Scintigraphie osseuse + Ga reste le meilleur examen en MN conventionnelle MAIS : temps ++, plusieurs acquisitions sur 48 h

87 Intéret du SPECT-CT Meilleure qualité d image en raison de la correction d atténuation Localisation anatomique précise Pas d indication des leucocytes marqués +++ Hypofixation le plus souvent TEP donne de très bons résultats mais coût +++ Meilleure résolution spatiale Pas de délai de réponse

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91 Discite L5-S1 PLANAIRES SPECT

92 Spondylodiscite L2-L3 Infecton 4 h HMPAO-Tc leucocytes 18-FDG

93 Infections du squelette axial TEP Septicémie à streptocoque A foyers infectieux multiples osseux et des tissus mous Spondylodiscite L3 - L4

94 Infections du squelette axial Indications infections chroniques et de bas grade car garde sensibilité élevée cas douteux en IRM en cas de chirurgie préalable Pas perturbée par les implants métalliques

95 rachis post traumatique F de D3-D4 ablation 3 mois plus tôt d une partie du matériel STAPH OSTEOMYELITE

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97 Et Otite maligne externe

98 Conclusion Non pas un mais des radio pharmaceutiques Aucun n est parfait Un seul traceur: bien connaître ses indications, sa bio distribution, ses limites (FP, FN) L idéal: choisir le traceur en fonction de l indication clinique

99 Conclusion AMM pour le 18F-FDG Nécessité d études prospectives Développement de nouveaux traceurs Leucocytes marqués 18 FDG Pb de stabilité du marquage (CE à 3 h!) 68 Ga-DOTAVAP P1 VAP-1 : Protéine d adhésion vasculaire exprimée à la surface cellulaire lors des phénomènes inflammatoires Détection de l infection à un stade précoce

100 > o Rx Scinti os 3 temps Os sain Os pathologique Cas particuliers diagnostic Ga ou PNM > 0 < 0 Colloïdes / IRM DIAGNOSTIC DIAGNOSTIC < o DIAGNOSTIC Osteomyelite vertebrale Arthrite septique prothèses Pied diabétique Ga Ga Colloïdes + PNM Avant pied Arriere pied IRM IRM PNM Colloïdes + PNM

101 Bibliographie Radionuclide Imaging of Infection* Charito Love, MD; and Christopher J. Palestro, MD. J Nucl Med Technol 2004; 32:47 57 The diabetic foot M B Tomas, M Patel, S E Marwin, C J Palestro. British Journal of Radiology, 73 (2000), The implications of 18F-FDG PET for the diagnosis of endoprosthetic loosening and infection in hip and knee arthroplasty: Results from a prospective, blinded study K-St Delank*, M Schmidt, JW-P Michael, M Dietlein, H Schicha and P Eysel. BMC Musculoskeletal Disorders 2006, 7:20 Imaging Infection with 18F-FDG Labeled Leukocyte PET/CT: Initial Experience in 21 Patients Nicolas Dumarey; Dominique Egrise; Didier Blocklet; Bernard Stallenberg; Myriam Remmelink; Veronique del Marmol; Gaetan Van Simaey ; Frederique Jacobs; and Serge Goldman. J Nucl Med 2006; 47:

102 Diagnostic values of positron emission tomography versus triple-phase bone scan in hip arthroplasty loosening T. Mumme Æ P. Reinartz Æ J. Alfer Æ R. Muller-Rath,U. Buell Æ D. C. Wirtz. Arch Orthop Trauma Surg ( 2005) 125: Detection of Metallic Implant associated Infections with FDG PET in Patients with Trauma: Correlation with Microbiologic Marc Schiesser, Katrin D. M. Stumpe, Otmar Trentz, Thomas Kossmann, Gustav K. von Schulthess. Radiology 2003; 226; Role of Nuclear Medicine in Diagnosis of the Infected Joint Replacement1 Charito Love, Maria B. Tomas, Scott E. Marwin, Paul V. Pugliese, Christopher J. Palestro. RadioGraphics 2001; 21 : Diagnosing Infection in the Failed Joint Replacement: A Comparison of Coincidence Detection 18F-FDG and 111In-Labeled Leukocyte/99mTc- Sulfur Colloid Marrow Imaging Charito Love; Scott E. Marwin,; Maria B. Tomas; Eugene S. Krauss; Gene G. Tronco,; Kuldeep K. Bhargava; Kenneth J. Nichols; and Christopher J. Palestro. J Nucl Med 2004; 45: