Rev Chil Infect (2000); 17 (2): 101-108

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THE YIELD OF THE MICROBIOLOGICAL STUDY IN THEOSTEOARTICULAR INFECTION

The osteoarticular infection (OAI) is a severe and sequeling pathology, inwhich early diagnosis is important for a successful outcome. The yield ofmicrobiological study is variable (60-90%) and it depends on the infection site, thekind of sample and the microbiological methods employed. The aim of this studywas to improve bacteriological confirmation through a broadened request ofcultures and new strategies for transport of OAI and inoculation of samples.Patients with clinical suspiction of OAI were evaluated with direct Gram stain andcultures done in aerobiosis, Thayer Martin medium, anaerobiosis, fungal medium,mycobacteria appropriate medium and with blood cultures. All synovial fluidsamples were inoculated into microbiological tubes (Becton Dickinson) and thetissue samples obtained by punction under CT scan vision were inoculated intoblood culture flasks (BacT/Alert, OT). Eighty six patients were studied and 51finally were diagnosed as OAI. The global microbiological yield was 86%, beingheigher in osteomyelitis and prosthesis infection than in septic arthritis (88, 100and 82%, respectively). Staphylococcus aureus was the most prevalent pathogen,independently of OAI type, followed by Streptococcus pyogenes and Streptococcuspneumoniae. Direct Gram stain had a sensitivity of 57% and it was positive in 5patients whose cultures showed no growth. Blood culture was the only positivemethod in 6 patients. The sensitivity of tissue sample obtained under CT scan andinoculated into blood culture flasks was 90%. The yield of bone or synovial tissuecultures was better than joint fluid (92 versus 69%) and the global microbiologicalconfirmation was better in adults than in children (94% and 72%, respectively).We conclude that the implementation of microbiological tubes and direct inoculation

Rendimiento del estudio microbiológico en el diagnósticode la infección osteoarticular

ARTICULO ORIGINAL

PATRICIA GARCIA C.1, LUIS IRRIBARRA T.2, VERONICA RAMIREZ M.1, VINICIO CERVILLA V.3

RICARDO DE LA BARRA D.1, FRANCISCO MONTIEL A.1, CRISTIAN ORTIZ M.2 y SERGIO JACOBELLI G.4

Facultad de Medicina. Pontificia Universidad Católica de Chile:1 Unidad Docente Asociada de Laboratorios Clínicos2 Departamento de Ortopedia y Traumatología3 Departamento de Radiología4 Departamento de Reumatología e Inmunología

Rendimiento microbiológico del diagnóstico en infección osteoarticular - P. García C. et al

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INTRODUCCION

Las infecciones osteoarticulares son patolo-gías graves y causantes de secuelas, que requie-ren un diagnóstico rápido y certero, conducen-tes al inicio precoz de una terapia adecuada.

La alta sospecha clínica complementada porestudios de imágenes y exámenes de laborato-rio, tanto generales como del líquido articular otejido óseo comprometido, constituyen las prin-cipales herramientas diagnósticas. El estudiomicrobiológico cumple un rol fundamental en laconfirmación etiológica de la enfermedad yaque permite la orientación del tratamientoantimicrobiano.

El diagnóstico microbiológico (tinción deGram directa y cultivos) en distintas series,tiene un rendimiento de 60% y en las mejoresalcanza al 90%.1 Dentro de los agentesetiológicos aislados más frecuentemente desta-can Neisseria gonorrhoeae y Staphylococcusaureus en adultos y en los niños dependiendo dela edad, Staphylococcus aureus, Streptococcusagalactiae y Haemophilus influenzae tipo b.En prótesis articulares se han descrito infeccio-nes por Staphylococcus coagulasa negativa,Staphylococcus aureus, bacilos Gram negati-vos y anaerobios2-6

En un análisis retrospectivo del estudio mi-crobiológico de infecciones osteoarticulares rea-lizado en el Hospital Clínico de la UniversidadCatólica, se encontró que la recuperaciónbacteriana era cercana al 60%. Problemas comoun transporte inadecuado de las muestras, de-mora en la siembra y la búsqueda restringida deagentes etiológicos podrían haber condicionadoestos resultados.

El objetivo de este trabajo fue evaluar elrendimiento de los exámenes microbiológicosen el diagnóstico de infecciones osteoarticularesdespués de estandarizar la toma de la muestra,optimizar los sistemas de cultivos y ampliar labúsqueda de agentes etiológicos.

MATERIAL Y METODO

Entre agosto de 1995 y junio de 1997 ingre-saron al estudio todos los pacientes que consul-taron en el Hospital Clínico de la PontificiaUniversidad Católica con sospecha clínica deinfección osteoarticular.

Para cada paciente se obtuvo muestras delíquido articular, tejido sinovial y/o tejido óseosegún si se sospechaba una artritis séptica ouna osteomielitis aguda, respectivamente. Lasmuestras de líquido articular se transportaronen tubos microbiológico con polianetol sulfonatode sodio como anticoagulante (tubo microbioló-gico con SPS, Becton Dickinson) y además seinocularon directamente en botella dehemocultivo pediátrico del sistema automatiza-do BacT/Alert (Organon Teknika). Las mues-tras de tejido óseo obtenidas por procedimientoquirúrgico se transportaron en un frasco estérilcon solución salina fisiológica estéril y las mues-tras osteoarticulares obtenidas por punciónpercutánea bajo visión radiológica (TAC) fue-ron directamente inoculadas en frascos dehemocultivo pediátrico (BacT/Alert , OrganonTeknika) en caldo cerebro corazón como mediode cultivo.

Las muestras de líquido articular y de tejidoosteoarticular se derivaron al laboratorio demicrobiología donde se les realizó inmediata-mente cultivo corriente (siembra aeróbica enagar sangre de cordero, agar chocolate y agarMac Conkey), cultivo en medio de ThayerMartin, cultivo en anaerobiosis, cultivo de hon-gos y cultivo para micobacterias. La identifica-ción microbiana y los estudios de sensibilidadse realizaron por los métodos convencionales.

En aquellos pacientes en quienes se sospechóque estaban cursando simultáneamente con unabacteremia, se obtuvo una muestra de sangrepara hemocultivos. Estos se procesaron en unsistema automatizado (BacT/Alert , OrganonTeknika).

in blood culture flasks are useful methods for bacterial recovery. Tissue samplesmust be recommended over the joint fluid sample. Direct Gram stain and bloodcultures should be considered as usuful methods for microbiological confirmationof OAI.

Key words: Septic arthritis; Acute osteomyelitis; Microbiology, Laboratorydiagnosis.

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El diagnóstico de infección osteoarticular seestableció a base de la evaluación clínica consíntomas y signos sugerentes (dolor, aumentode volumen, eritema, impotencia funcional, com-promiso del estado general y fiebre), estudio delaboratorio general (hemograma, velocidad deeritrosedimentación, PCR), estudio de imáge-nes (radiografía, cintigrafía, TAC y resonanciamagnética) y respuesta clínica al tratamientoantibiótico. El conjunto de estos parámetros seconsideró como gold standard para la evalua-ción del rendimiento del estudio microbiológi-co.

RESULTADOS

Ingresaron al estudio 86 pacientes con sospe-cha clínica de infección osteoarticular, cuyasedades se distribuyeron entre 1 mes y 84 años;de éstos 22 eran niños y 64 adultos. De los 86

pacientes, en 51(59%) se confirmó una infec-ción osteoarticular y 35 (41%) presentaron al-guna patología no infecciosa del aparato loco-motor. En el grupo con infección osteoarticularhubo 22 artritis sépticas, 24 osteomielitis agu-das y 5 infecciones de prótesis.

El rendimiento microbiológico global en laserie (Gram y/o cultivos) fue de 86% (44/51) yel rendimiento diferenciado por patologías fuede 82% para las artritis sépticas (18/22), 88%para las osteomielitis aguda (21/24) y 100 %(5/5) para las prótesis infectadas (Figura 1).

S. aureus fue el agente etiológico más fre-cuentemente aislado para la totalidad de lasinfecciones osteoarticulares (Tabla 1) y diferen-ciado por patología (Tabla 2). La segunda etio-logía observada en artritis séptica fueHaemophilus sp; S.agalactiae, S.pneumoniae,y Kingella kingae ocuparon el tercer lugar. S.aureus fue el causante de 50% de las

86 PACIENTES CONSOSPECHA DE INFECCION OSTEOARTICULAR

CULTIVO AEROBICO Y ANAEROBICOBOTELLAS DE HEMOCULTIVOS

CULTIVO DE HONGOSCULTIVO DE MICOBACTERIAS

51 INFECCIONESOSTEOARTICULARES

22 ARTRITIS SEPTICAS 24 OSTEOMIELITIS 5 INFECCIONES DE IMPLANTES18/22 microbiología (+) 21/24 microbiología (+) 5/5 microbiología (+)

(82%) (88%) (100%)

44 CONCONFIRMACION

MICROBIOLOGICA(86%)

Figura 1. Rendimiento del estudio microbiológico en las infecciones osteoarticulares. Período 1995-1997.

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Tabla 1. Microorganismos aislados de infecciones osteoarticulares

Microorganismo Frecuencia de aislamienton (%)

Staphylococcus aureus 19 ( 37,0)Streptococcus agalactiae 4 ( 7,8)Haemophilus sp 3 ( 5,9)Streptococcus pneumoniae 3 ( 5,9)Staphylococcus coagulasa negativa 3 ( 5,9)Kingella kingae 2 ( 3,9)Streptococcus β hemolítico grupo C 1 ( 2,0)Streptococcus grupo viridans 1 ( 2,0)Brucella sp 1 ( 2,0)Escherichia coli 1 ( 2,0)Propionibacterium sp 1 ( 2,0)Mycobacterium tuberculosis 1 ( 2,0)Cocáceas Gram (+)s 1 ( 2,0)Cocobacilos Gram (-)s 2 ( 3,9)Bacilos Gram (-)s espirilados 1 ( 2,0)Bacteriología negativa 7 ( 13,7)

Total 51 (100 )

Tabla 2. Agentes etiológicos de las infecciones osteoarticulares diferenciados por patologíainfecciosa

Microorganismos Frecuencia de aislamiento por patologían

Artritis Osteomielitis Infecciónséptica aguda de prótesis

Staphylococcus aureus 5 12 2Streptococcus agalactiae 2 2 -Haemophilus sp 3 - -Streptococcus pneumoniae 2 1 -Staphylococcus coagulasa negativa - - 3Kingella kingae 2 - -Streptococcus β hemolítico grupo C - 1 -Streptococcus grupo viridans - 1 -Brucella sp - 1 -Escherichia coli 1 - -Propionibacterium sp - 1 -Mycobacterium tuberculosis - 1 -Cocáceas Gram (+)s 1 - -Cocobacilos Gram (-)s 2 - -Bacilos Gram (-)s espirilados - 1 -Bacteriología negativa 4 3 -

Total 22 24 5

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osteomielitis agudas, seguido por S. agalactiae,S.pneumoniae, Streptococcus grupo viridans,Brucella sp, bacilos Gram (-)s espirilados yMycobacterium tuberculosis. La primera etio-logía en las infecciones de prótesis correspon-dió a Staphylococcus coagulasa negativa y S.aureus.

De las 44 muestras con diagnóstico micro-biológico, en 38 (86%) los microorganismosfueron aislados en las muestras de origenosteoarticular (líquido articular, tejido sinovialy/o tejido óseo). Sin embargo, hubo 6 pacientes(24%) con infección osteoarticular en que losmicroorganismos fueron aislados a partir delhemocultivo: 2 S.pneumoniae en pacientes adul-tos con artritis séptica de rodilla y muñeca,respectivamente, 2 S. agalactiae aislados desdepacientes adultos con espondilitis de columnadorsal y osteomielitis del sacro, respectivamen-te, una cepa de Brucella sp aislada de un pa-ciente con espondilodiscitis de la columna cer-vical (C6-C7) y una cepa de K. kingae aisladade un niño con artritis séptica de tobillo.

En el análisis de positividad por tipo de mues-tra, el mejor rendimiento se obtuvo cuando lamuestra derivada al laboratorio fue el tejidoóseo (ya sea obtenida en pabellón o por punciónbajo TAC), la positividad fue de 92% (22/24),en comparación con 69% de positividad (11/16)cuando las muestras correspondieron a líquidoarticular. Respecto de las muestras obtenidaspor punción bajo visión radiológica (TAC), delos 51 pacientes, en 19 la muestra de tejido seobtuvo por este método, con siembra directa deltejido en botellas de hemocultivos. La confir-

mación etiológica en estos casos fue de 90%(17/19).

En los 44 pacientes con confirmaciónmicrobiológica, hubo 4 muestras que sólo fue-ron positivas mediante la tinción de Gram di-recta. Todos los cultivos efectuadas a estasmuestras (aeróbico, anaeróbico, hongos,micobacterias y en botella de hemocultivo).Correspondieron a muestras en las que se ob-servaron: bacilos Gram negativos con morfolo-gía espirilar dispuestos en “Y” y en “V”,cocáceas Gram positivas en racimo y dos mues-tras en las que se observaron cocobacilos Gramnegativos. La descripción clínica de estos pa-cientes se muestra en la Tabla 3.

Si los resultados se analizan diferenciadospor edad, se observa que de los 51 pacientes condiagnóstico de infección osteoarticular, 18 te-nían menos de 15 años y 33 eran adultos. Elrendimiento global en pacientes bajo 15 años deedad fue de 72% (13/18) en comparación con94% obtenido en adultos. Además destaca comoagente etiológico el aislamiento de K. kingae,un bacilo Gram negativo fastidioso.(Tabla 4).

Los 35 pacientes en los cuales se sospechóuna infección osteoarticular en la consulta ini-cial y en quienes se descartó posteriormente unapatología infecciosa correspondieron a artritispor cristales (n: 6), artritis reumatoidea (n: 5),artritis seronegativas (n: 11), artrosis (n: 8) ypseudoartrosis (n: 5). En estos casos todos loscultivos excepto uno, fueron negativos (se aislóun Staphylococcus coagulasa negativa queclínicamente fue intrepretado como contamina-ción).

Tabla 3. Descripción de los 4 casos cuyo diagnóstico microbiológico fue realizado sólo mediante latinción de Gram directa

Edad Tipo de(años) muestra Diagnóstico Tinción de Gram Observaciones

36 Tejido óseo Espondilitis L1-L2 Bacilos Gram (-)s

3 Líquido articular Artritis séptica rodilla Cocáceas Gram (+)s 46.000células87% PMN

7 Líquido articular Artritis séptica cadera Cocobacilos Gram (-)s

1 Líquido articular Artritis séptica rodilla Cocobacilos Gram (-)s

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Tabla 4. Rendimiento del estudio microbiológico diferenciado por edad

Frecuencia de aislamientosbacterianos en infección osteoarticular

nMicroorganismos < de 15 años > de 15 años

Staphylococcus aureus 5 14Streptococcus agalactiae - 4Haemophilus sp 2 1Streptococcus pneumoniae 1 2Staphylococcus coagulasa negativa - 3Kingella kingae 2 -Streptococcus β hemolítico grupo C - 1Streptococcus grupo viridans - 1Brucella sp - 1Escherichia coli - 1Mycobacterium tuberculosis - 1Propionibacterium sp - 1Bacilos Gram (-)s espirilados - 1Cocáceas Gram (+)s 1 -Cocobacilos Gram (-)s 2 -Bacteriología negativa 5 2

Total 18 33

DISCUSION

Destaca el alto rendimiento del estudio mi-crobiológico en el diagnóstico de la infecciónosteoarticular, atribuible a la estandarizaciónen la toma de la muestra, especialmente al usode frasco con un anticoagulante adecuado parael estudio microbiológico (polianetol sulfonatode sodio, SPS), al uso de cultivos en mediolíquido (botellas de hemocultivos) y a la dismi-nución del intervalo de tiempo entre la obten-ción de la muestra y su procesamiento (coninoculación inmediata de la muestra al lado dela cama del paciente). El uso de botellas dehemocultivos con medios líquidos para la ino-culación de muestras de líquido articular yahabía sido descrito como una forma de mejorarel rendimiento del estudio microbiológico enartritis séptica.7 Sin embargo, no estaba descri-to para muestras de tejido óseo obtenido porpunción percutánea bajo visión radiológica endonde se obtuvo el más alto rendimiento (85%).Estos resultados confirman lo descrito previa-mente respecto que las muestras de tejidos ten-drían mejor rendimiento que las de líquidos, ya

que en estas últimas las bacterias estarían den-tro de elementos celulares como macrófagos ypolimorfonuclares presentes en el material puru-lento.

Respecto de los agentes etiólogicos encontra-dos, S. aureus es el principal microorganismocausal de infecciones osteoarticulares analiza-das en su globalidad.8

Sin embargo, cuando se diferencia por grupoetario y por patología, destaca la aparición deK. kingae como agente etiológico de artritisséptica en niños, alcanzando la misma frecuen-cia que H influenzae tipo b y que S. aureus. Laaparición de K. kingae está descrita en la litera-tura como productor de infeccionesosteoarticulares en poblaciones infantiles en lascuales las infecciones graves por H. influenzaeb han disminuido por efecto de la inmunizacióncontra este patógeno.9 En Chile, la reciente in-troducción de la vacuna anti H. influenzae bcomo parte del Programa Nacional deInmunizaciones podría explicar estos resulta-dos. Es necesario destacar el aislamiento dePropionibacterium sp en una osteomielitis agu-da,10-11 habiéndose descrito previamente como

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agente productor de esta patología. Del mismomodo merece especial atención el aislamientode Brucella sp a partir de un hemocultivo de unpaciente que cursaba una espondilitis cervi-cal.12

A pesar de la búsqueda dirigida, destaca laausencia de Neisseria gonorrhoeae, descrita enla literatura como uno de los principales agen-tes etiológicos de artritis séptica en adultos.13-14

No existe una clara explicación para estos re-sultados. Del mismo modo es necesario resaltarla ausencia de patología infecciosa causada porhongos.

El rendimiento del estudio microbiológico enniños fue menor que en adultos. Esto puedeexplicarse porque en nuestra serie las artritissépticas fueron más frecuentes que lasosteomielitis agudas en donde el rendimiento,como fue comentado, es mayor en las muestrasde tejido.15

El rendimiento global del estudio microbioló-gico obtenido es bastante bueno si lo compara-mos con nuestra realidad previa, en la cual laconfirmación etiológica alcazaba sólo a 60%, eincluso es similar a la experiencia obtenida enlas mejores series clínicas publicadas. Sin em-bargo, creemos que estos resultados debieranser mejores, para lo cual es necesario lareeducación del personal de salud en cuanto alconcepto de la patología osteoarticular, junto ala incorporación de nuevos avances técnicoscomo es la lisis de centrifugación que teórica-mente mejoraría el rendimiento de las muestrasde líquido articular.16

RESUMEN

La infección osteoarticular (IOA) es una pa-tología grave y secuelante, en la que el diagnós-tico precoz cambia el curso de la enfermedad.El rendimiento del estudio microbiológico esvariable (60-90%) y depende de la localizaciónde la infección, el tipo de muestra y los métodosmicrobiológicos utilizados. El objetivo de esteestudio fue mejorar la confirmaciónbacteriológica mediante una solicitud ampliadade cultivos y de nuevas estrategias para el trans-porte e inoculación de las muestras. Se estudia-ron los pacientes con sospecha de IOA median-

te tinción de Gram directa y cultivos aeróbico,en medio de Thayer Martin, anaeróbico, parahongos, micobacterias y hemocultivos. Todaslas muestras de líquido sinovial se inocularonen tubos microbiológicos (Becton Dickinson) ylas muestras de tejido obtenidas por punciónbajo tomografía axial computada (TAC) fueroninoculadas en botellas de hemocultivos (BacT/Alert®, Organon Teknica). Se estudiaron 86pacientes de los cuales 51 correspondían a IOA.El rendimiento microbiológico global fue de86%, siendo más alto en osteomielitis aguda einfección de prótesis que en artritis séptica (88,100 y 82%, respectivamente). Staphylococcusaureus fue el patógeno más prevalente, inde-pendientemente del tipo de IOA, seguido deStreptococcus pyogenes y Streptococcuspneumoniae. La tinción de Gram directa tuvouna sensibilidad de 57% y en 5 pacientes cuyoscultivos fueron negativos, fue positiva. Loshemocultivos fueron positivos como métodoúnico en 6 pacientes. La sensibilidad del cultivode tejido obtenido por punción bajo TAC enbotella de hemocultivo fue de 90%. Lapositividad del cultivo de muestra de tejido óseoo sinovial fue mejor que la de líquido articular(92 versus 69%) y la confirmación microbioló-gica global fue mejor en adultos que en niños(94 y 72%, respectivamente). Se concluye quela implemen-tación de tubos microbiológicos yla inoculación directa en la botella dehemocultivo son métodos útiles para la recupe-ración bacteriana. La muestra de tejido debe serrecomendada antes que la de líquido articular yla tinción de Gram y el hemocultivo deben serconsiderados como métodos de gran aporte enla confirmación microbiológica de las IOA.

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Correspondencia a:Patricia García C.Laboratorio de MicrobiologíaUniversidad Católica de ChileAv. Vicuña Mackenna 4686Santiago, Chile.email: pgarcia @med.puc.cl