Limb Salvage Surgery In Osteosarcoma

2/7/2009

LIMB  SALVAGE SURGERY IN OSTEOSARCOMA  USING  EXTRACORPOREALLY IRRADIATED AUTOGRAFT (ECI)  IN CIPTOMANGUNKUSUMO HOSPITAL

A Fauzi K, Errol U Hutagalung, Saukani Gumai, Bambang B, Abd. Muthalib

O th p di Oncology Orthopaedic On l S Service i Ciptomangunkusumo Hospital Faculty of Medicine University of Indonesia Jakarta

INTRODUCTION Malignant bone tumors are  rare lesions l i :

CMH →1.3% of all the  cancer load 

Mayo Clinic → 1‐2%  Osteosarcoma →  2nd  most common most common  malignant bone  tumors after multiple  myeloma Æ19%  Dahlin’s bone tumors general aspects and data on 11,087 cases.1996. pp.143‐‐95 Dahlin’s bone tumors general aspects and data on 11,087 cases.1996. pp.143

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INTRODUCTION Limb Salvage Surgery in Osteosarcoma

IN CIPTOMANGUNKUSUMO HOSPITAL : IN CIPTOMANGUNKUSUMO HOSPITAL : Osteosarcoma →  MOST COMMON PRIMARY MALIGNANT BONE  TUMORS 

OSTEOSARCOMA CiptoMangunkusumo Hospital

Data collection collection from 1995 - 2007

Total : 228 cases of  Total : 228 Osteosarcoma in the 13 in the 13 years  period  i d Æ 17.5 cases/year /

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INCIDENCE of OSTEOSARCOMA in CMH‐Mayo 

•

CMH : 17.5 cases of osteosarcoma/year osteosarcoma/year

INCIDENCE of OSTEOSARCOMA DISTRIBUTION OF AGE

CMH JAKARTA

MAYO CLINIC MAYO CLINIC

RANGE OF AGE

5 – 57 YO

2 ‐ > 60

MOSTLY AGE

2ND DECADE

2ND DECADE

3

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Distribution of Age in CMH CMH JAKARTA 1995‐2007

140 120 100 80 127

60 40

60

20 15

15

0 0‐10 yo

9

2

11 ‐ 20 yo 21 ‐ 30 yo 31 ‐ 40 yo 41 ‐ 50 yo 51 ‐ 60 yo

OSTEOSARCOMA LIMB SALVAGE SURGERY

TTreatment t t and d prognosis i off osteosarcomata and other primary bone tumours have changed dramatically since adjuvant chemotherapy was applied in the early l970s (Merle d d’Aubign) Aubign) and Dejouany 1958; Jaffe 1972 and Rosen et al. 1974).

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OSTEOSARCOMA LIMB SALVAGE SURGERY Limb salvage surgery is a widely accepted alternative to  amputation in patients with a sarcoma.

The success of limb salvage is the result of advances in the  understanding d t di of the biology and staging of  f th bi l d t i f tumors, improvement in the reconstructive techniques, and  the development of effective adjuvant chemotherapy for the  primary tumors.  JBone Joint Surg Br.2006;88: 595-603

OSTEOSARCOMA LIMB SALVAGE SURGERY

Limb Salvage Surgery : ECI  TECHNIQUE

1995 – 2007  (13 years of period)

19  of 228 cases  of Osteosarcoma 1 ‐ 2 cases/year

CMH Jakarta

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No

Year

Sex

Age

Site

Stage

Biopsy

Type

1

1996

M

11

P T

II B

Open 

C O

2

1996

M

28

P T

II B

Open

C O

3

1997

M

17

DF

II B

FNA

C O

4

1998

M 

23

DF

II B

FNA

C O

5

2001

F

13

DF

II B

FNA

C O

6

2002

M

16

D T

II B

Open

Pe O

7

2002

M

22

PT

IIB

Open

CO

8

2003

M

17

D F 

II B

Open

C O

9

2005

M

16

S T

II B

FNA

PeO

10

2005

F

25

P T

II B

FNA

C O

11

2005

F

12

P T

II B

FNA

C O

12

2006

F

22

D H

II B

FNA

C O

13

2006

F

12

DF D F

II B II B

FNA

CO C O

14

2006

F

30

D H

II B

FNA

P O

15

2006

F

14

P  T

II B

Open

C O

16

2007

M

16

P  H

II B

FNA

C O

17

2007

M

16

P R

II B

FNA

Pe O

18

2007

M

12

D F

II B

FNA

C O

19

2007

M

15

S F

II B

FNA

C O

Table 3. Distribution of Sex Limb Salvage Surgery  ECI

CMH Σ

%

Male

12

63.15

Female

7

36.85

6

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Distribution of Tumor Location  Limb salvage surgery

Distal femur Prox tibia Distal humerus Prox humerus P Prox radius di Shaft tibia Distal tibia Total CMH from 1996 ‐ 2007

Distribution of Staging 100 % Stage II B

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Preoperative evaluation  Th diagnosis The di i off osteosarcoma t i established is t bli h d by b clinical li i l and radiological findings, and further confirmed by histological specimens of tissue obtained from an open or needle biopsy, as well as from the resected specimens.

Final diagnosis was established in CPC

CMH first procedure  : closed biopsy

Work Up  Diagnosis

• FNA in CMH : • Accuracy in bone  lesion     : 79.7 % • Literature : 70 ‐ 95 % • Accuracy in  Osteosarcoma : 93 % • Literature : 80 ‐ Literature : 80 ‐ 95 % 95 % • If FNA inconclusive Æ open biopsy

ERROL U HUTAGALUNG : PROFILE OF OSTEOSARCOMA

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Biopsy

Open  26.32 % FNA 73.68 %

Type of Osteosarcoma Pe Ost 3 (12%) 3 (12%)

PO  1(6%)

Conv Ost 15 (82%)

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4 of 19 cases :  Cysplatinum, Doxor ubicine and  Ifosfamid

Neoadjuvant  Chemotherapy : 3 Cycles

14 of 19 cases :  Cysplatinum and  Doxorubicine

1 of 19 cases : no  neoadjuvant  chemotheraphy

RESPONSE TO CHEMOTHERAUPEUTIC  AGENT • • • •

Huvos I   : 6 of 16 cases (37.5%) Huvos II  : 4 of 16 cases (25.0%) Huvos III : 4 of 16 cases (25.0%) Huvos IV : 2 of 16 cases (12.5%) 2 cases : no data 1 case   : no examination

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Type of Limb Salvage Surgery

ECI Autoclave Allograft Resection Marginal excision

Σ 19 8 1 7 2

%

51.35 21.62 2.70 18.92 5.41

OSTEOSARCOMA LIMB SALVAGE SURGERY

limb salvage by procedures consists of en  bloc resection of the tumour and  reconstruction with a prosthesis, an  allograft or a bridging technique, as  introduced by Juvara (1921) and  popularised by Merle d’Aubign  and  C Campanacci, Merle d’Aubign, Maryand  i M l d’A bi M d Thomine l966, Marcove 1978; Campanacci  and Costa 1979; Marcove 1981; Mankin et  al. 1982).

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OSTEOSARCOMA LIMB SALVAGE SURGERY ECI

We have opted for a fourth  alternative, namely the en bloc  resection of the tumour, and its  extracorporeal irradiation followed  by re‐implantation. 

Osteosarcoma  Limb Salvage  Surgery :  Two Stages

Resection and Irradiation  (First Stage)

Reimplantation (Second Stage)

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Limb Salvage Surgery ECI FIRST STAGE

Tumour‐bearing bone was sent to   the Institute of National Nuclear Energy   (BATAN) for irradiation. The specimen  is routinely given a dose of at  30,000 rads in – 80  ̊C

Reimplantation (Second STAGE)

Fixation is then obtained by means of a  plate and screws combined with K wire or  Tension Band Wiring.  Postoperatively, immobilisation in plaster  P t ti l i bili ti i l t or an orthosis is continued until there is  radiographic evidence of bony union. 

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3 of 19 cases : Epiphyseal  preservation

Osteosarcoma  Limb Salvage  Surgery :  ECI

16 of 19 : osteoarticular  autograft t ft

Limb Salvage Surgery ECI Technique Epiphyseal Preservation Surgery 

• In skeletally immature patients, the eventual functional impairment that is due to the subsequent growth inhibition and the discrepancy in the length of the lower extremities must be considered in conjunction with limb salvage surgery of the distal end of the femur. • Several techniques, such as extendable endoprostheses or distraction osteogenesis, have been applied to address this problem. JBone Joint Surg Br.2006;88: 595-603

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Limb Salvage Surgery Epiphyseal Preservation Technique Those techniques sacrifice one or both epiphyseal i h l plate l t that th t potentially t ti ll create t anatomical mismatch, joint instability, gross distortion of the normal anatomy and questionable durability of the reconstruction for a patient with several decades of life expectancy.

•J Bone Joint Surg Br.2004;86:2686-93

EPIPHYSEAL PRESERVATION SURGERY AND RECONSTRUCTION  WITH EXTRACORPOREALLY IRRADIATED AUTOGRAFT FOR DISTAL FEMUR OSTEOSARCOMA

3 of 19 cases  The indications for the technique were as follows: The indications for the technique were as follows: 1. The tumour should be situated in the metaphyseal region. 2. The physeal cartilage should be open. 3. The tumour should not transgress the physis.  Radiography : arteriography, CT and particularly MRI were used to demonstrate this preoperatively (Daffner et al 1986). J Bone Joint Surg Br/ 1994; 76‐B: 127‐32.

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ILLUSTRATIVE  CASES

Woman, 30 yo (case no 14) • Recurrent lump at left distal humerus was getting  bigger since  4 months ago

9 years ago (1997) • a lump arised a lump arised at  at posterior distal  portion of left  humerus

2 years ago  (April 2004)

4 months  b.admission

• tumor tumor was  was excised by  general  surgeon

a lump arised again at the  same site 

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OSTEOSARCOMA DISTAL HUMERUS ILLUSTRATIVE CASE Local Status :: Local Status Mass : Mass :

32cm 32 cm in circumferential length (23 cm in  cm incircumferential circumferential length cm in 32 cm  circumferential in length  32 in (23 length the health tissue) (23 cm in the health tissue) Firm, tenderness, fixed with ill‐defined  Firm, tenderness, fixed with well‐ margin No venectation defined margin

Laboratory  • • • •

CBC : normal  ESR   30 mm/h  SAP    192 u/l  (40–150) LDH : 165 u/m (230–460)

X‐ray of left elbow AP and lateral views (May 2006) : → heavily mineralized mass attached by broad base to the  posterior aspect of left distal humerus and soft tissue swelling

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First Stage :  •

•

Resection of the half distal humerus and  excision of the tumor mass → sent to  Pathology Anatomy Dep. Resected humerus → BATAN for  irradiation 30,000 rads

Second Stage : • Reconstruction of the  half distal humerus fixed  by plate and screws by  plate and screws • Olecranon was fixed by  the tension band wire  • Common flexor and  extensor origins were  reattached to the original sites  • Radiohumeral joint was  fixed with the K wire for  temporary 

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Clinical Picture one month  after surgery

Bintang.mpg

Follow Up y Six months postoperatively : no signs of local recurrency nor metastatic t t ti process y The elbow joint range of motion gradually increases 0 ‐ 120 y SAP level was within normal limit

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Follow Up • One year after surgery : Local recurrency and  di t t distant metastasis were detected. t t i d t t d • We evaluated our diagnosis in CPC  by means  of  slide review. The end result : High Grade  Osteosarcoma.  

Proximal Tibia Osteosarcoma Illustrative case (case no 2) • Male,28 yo, lump and pain at the proximal tibia. Open biopsy was  performed and was given neoadjuvant chemotherapy.  • The lump was 6 cm in diameter, warmer, hard, no  tenderness, fixed,  and  well define margin • No other abnormalities were found, including signs of lungs  metastasis • Normal Normal blood counts, elevated ESR(45 mm/h), SAP (275 U/L),  blood counts elevated ESR(45 mm/h) SAP (275 U/L) levels

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Plain X Rays

a

Plain X Rays : a. Preoperative X Rays b. 3 months post op c. One year post op

b

c

Clinical Pictures One year after Limb Salvage

Two stages  of surgery had been done :

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Proximal Humerus Osteosarcoma  Illustrative case (case no 16) • Male, 16, with lump and pain in left shoulder  area Male, 16, with lump and pain in left shoulder area • The lump was 16x10x8 cm in size, warmer, hard, tenderness, fixed,   and no clear border between the mass and the  normal surrounding  tissue  • Shoulder  abduction was  ranging from 0‐5°, flexion from 0‐5°,  endorotation from 0‐5°, and exorotation from 0‐5° • No other abnormalities were found, including signs of lungs  metastasis • Normal blood counts, elevated ESR(30mm/h), SAP (2959 U/L),  LDH (468 U/L), and CRP (5.2 mg/L) levels

Clinical Picture

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Radiological Findings

A

B

Fine Needle Aspiration Biopsy

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1

2

3

Fig. 1‐2 : Intraoperative  Fig . 3    : Postoperative   X Ray

Clinical Pictures Two month follow up

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Proximal Humerus Osteosarcoma  Post surgery evaluation  y Seven months postoperatively : no pain and no signs of recurrency nor metastatic process y The glenohumeral joint range of motion gradually increases, the abduction ranges from 0‐25°, adduction 0‐20°, extension 0‐25°, flexion 0‐25°, endorotation 0‐ 30°, and exorotation 0‐10° / ((1 month after y SAP level has decreased from 442 U/L operation) to 67 U/L. y Evaluation using the Musculoskeletal Tumor Society criteria shows 63.3% return of function

Epiphyseal Preservation Surgery Illustrative case (case no 11) A 12 year old girl presented with lump that was getting tti bi bigger att the th left l ft distal di t l femur f since two months ago. The pain and loss of function were present. On physical examination there was a mass with 35 cm in circumferential ((27 cm in the health tissue), firm, tenderness, fixed with ill‐ defined margin.

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Clinical Picture

C A

B

Radiological  Findings: g A‐B : X Ray C     : Bone Scan D     : MRI E      : FNA D

E

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a

d

b

c

e

Nine month Follow up

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Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI • Between 1995 and  2007 we evaluated 19 patients  who had been treated by limb‐ salvage surgery ECI technique. • The median age of the total group was 16 years (11 to 30).

Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI • Oncological Outcome: From 19 patients : • Follow up for a mean time from  6 months to  72 months  for average  34 months Æ 15 pts  (78.94%) could be traced back • Two patients (13.13%) were death  Two patients (13 13%) were death • Thirteen patients ( 86.67%) were still alive • Four patients (21.06) couldn’t be followed

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Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI (cont’d) • In  three patients , generalised metastatic  di disease was detected and two of them  d t t d dt f th resulted in death.One patient is still alive • Local recurrence of tumour was seen in three  cases ; 2 of 3 underwent limb ablation, 1 of 3  refussed to another surgery refussed to another surgery.

Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI (cont’d) Local recurrence • We re‐evaluated Local recurrent patients who  W l t dL l t ti t h diagnosed as periosteal osteosarcoma  and a  parosteal osteosarcoma. • We discussed again in CPC and changed   diagnosis as highgrade osteosarcoma.  • One patient underwent limb ablation, and  another patient we offer adjuvant  chemotherapy Æ but refussed

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Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI (cont’d) COMPLICATIONS Infection

Graft Fract

Local Rec

Instability

2 cases

3 cases

1 cases

3 cases

3 cases

Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI (cont’d) • Infections were seen in three patients • Two of 3 cases of infection could be relieved and  Two of 3 cases of infection could be relieved and resulted in healing  by debridement. One of them  was reconstructed by Illizarov   technique, debridement and bone transport.   • In 1 of 3, Partial skin necrosis was seen and was  treated by debridement and local flap, but deep treated by debridement and local flap, but deep  infection was unable to be relieved , and  aggravated by local recurrence Æ death was due  to lung metastasis.

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Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI (cont’d)

TTwo of 3 cases of graft fractures  f3 f ft f t managed by ORIF + BONE  GRAFT/CEMENT. One of 3 will be  planed to change with  osteoarticular allograft of proximal  t ti l ll ft f i l humerus or fibular autograft.   

Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI (cont’d)

Limb shortening (2 cm)  Li b h t i (2 ) occurred in one patient with  osteosarcoma of the distal  femur who was operated on femur, who was operated on  at the age of 12 years. 

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Evaluation Limb Salvage Suregry :ECI (cont’d) Instability of the knee was always  Instability of the knee was always seen when either the distal femur or  the proximal tibia had been resected  and replaced. However, this instability  y p was well tolerated by the patients and  did not seem to interfere with normal  daily activities.

Problems

Late stage Socioeconomic Education

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CONCLUSION Limb salvage surgery is a widely accepted alternative  to amputation in patients with a sarcoma. ECI is a procedure of choice in limb salvage due to  limited supply of allograft limited supply of allograft ECI Technique :  en bloc resection of the tumour, and  its extracorporeal irradiation followed by re‐ implantation. 

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