Bone Defect Replacement in Diabetic Neuropathic Osteoarthropathy (Charcot Foot): Review

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The number of patients with diabetes mellitus, including those with its severe complications such as Charcot neuropathic osteoarthropathy, is increasing worldwide. Restoration of weight bearing ability and creation of conditions for ulcer healing is challenging for trauma and orthopedic surgeons, especially because of the need to restore bone tissue defects.

Aim of the review — to compare modern methods of replacement of large bone tissue defects of the distal segment of the lower limb in patients with Charcot neuropathic osteoarthropathy.

Methods. The articles were searched in PubMed/MEDLINE, Google Scholar, Scopus, eLIBRARY, CyberLeninka databases. The search was performed using the following keywords and word combinations: Charcot foot, diabetic neuropathic osteoarthropathy and bone grafting. Full-text articles in Russian and English were selected. The search was carried out without chronological limitations due to the small number of published studies and specific subject of research.

Results. The possibilities of bone defect replacement in Charcot foot are poorly described in the world literature. The narrow specificity and relative infrequency of this pathology is the probable reason for the small number of publications and the lack of studies with a high level of evidence.

Conclusion. Bone autografting for lesions of the medial or lateral midfoot column and Ilizarov tibial lengthening to compensate for limb shortening after reconstructive surgeries at the level of the hindfoot and ankle joint are the most commonly used methods of bone defect replacement in patients with Charcot foot. Free bone autografting (possibly with demineralized bone matrix) is the method of choice for small defects of the lateral or medial column of the midfoot.

About the authors

Petr S. Bardiugov

Endocrinology Research Centre

Author for correspondence.
Email: petrbardiugov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5771-0973
Russian Federation, 11, Dm. Ulyanova st., 117036, Moscow

Mihail V. Parshikov

A.I. Yevdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

Email: parparshikovmikhail@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4201-4577

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Moscow

Nikolay V. Yarygin

A.I. Yevdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

Email: dom1971@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4322-6985

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Moscow

References

  1. Wukich D.K., Schaper N.C., Gooday C., Bal A., Bem R., Chhabra A. et al. Guidelines on the diagnosis and treatment of active Charcot neuro-osteoarthropathy in persons with diabetes mellitus (IWGDF 2023). Diabetes Metab Res Rev. 2023:e3646. doi: 10.1002/dmrr.3646.
  2. Lowery N.J., Woods J.B., Armstrong D.G., Wukich D.K. Surgical management of Charcot neuroarthropathy of the foot and ankle: a systematic review. Foot Ankle Int. 2012;33(2):113-121. doi: 10.3113/FAI.2012.0113.
  3. Botek G., Figas S., Narra S. Charcot Neuroarthropathy Advances: Understanding Pathogenesis and Medical and Surgical Management. Clin Podiatr Med Surg. 2019;36(4):663-684. doi: 10.1016/j.cpm.2019.07.002.
  4. Ajit Kumar Varma. Charcot Neuroarthropathy of the Foot and Ankle: A Review. J Foot Ankle Surg. 2013;52(6): 740-749. doi: 10.1053/j.jfas.2013.07.001.
  5. Spiess K.E., McLemore A., Zinyemba P., Ortiz N., Meyr A.J. Application of the five stages of grief to diabetic limb loss and amputation. J Foot Ankle Surg. 2014;53(6):735-539. doi: 10.1053/j.jfas.2014.06.016.
  6. Wukich D.K., Raspovic K.M., Suder N.C. Patients With Diabetic Foot Disease Fear Major Lower-Extremity Amputation More Than Death. Foot Ankle Spec. 2018;11(1):17-21. doi: 10.1177/1938640017694722.
  7. Rogers L.C., Frykberg R.G., Armstrong D.G., Boulton A.J., Edmonds M., Van G.H. et al. The Charcot foot in diabetes. Diabetes Care. 2011;34(9):2123-2129. doi: 10.2337/dc11-0844.
  8. Ha J., Hester T., Foley R., Reichert I.L.H., Vas P.R.J., Ahluwalia R. et al. Charcot foot reconstruction outcomes: A systematic review. J Clin Orthop Trauma. 2020;11(3):357-368. doi: 10.1016/j.jcot.2020.03.025.
  9. Kwaadu K.Y. Charcot Reconstruction: Understanding and Treating the Deformed Charcot Neuropathic Arthropathic Foot. Clin Podiatr Med Surg. 2020;37(2):247-261. doi: 10.1016/j.cpm.2019.12.002.
  10. Cianni L., Bocchi M.B., Vitiello R., Greco T., De Marco D., Masci G. et al. Arthrodesis in the Charcot foot: a systematic review. Orthop Rev (Pavia). 2020; 12(Suppl 1):8670. doi: 10.4081/or.2020.8670.
  11. Hartig N., Krenn S., Trnka H.J. Surgical treatment of the Charcot foot: long-term results and systematic review. Orthopade. 2015;44(1):14-24. (In German). doi: 10.1007/s00132-014-3058-8.
  12. Wukich D.K., Belczyk R.J., Burns P.R., Frykberg R.G. Complications encountered with circular ring fixation in persons with diabetes mellitus. Foot Ankle Int. 2008;29(10):994-1000. doi: 10.3113/FAI.2008.0994.
  13. Belczyk R.J., Rogers L.C., Andros G., Wukich D.K., Burns P.R. External fixation techniques for plastic and reconstructive surgery of the diabetic foot. Clin Podiatr Med Surg. 2011;28(4):649-660. doi: 10.1016/j.cpm.2011.07.001.
  14. Wiewiorski M., Yasui T., Miska M., Frigg A., Valderrabano V. Solid bolt fixation of the medial column in Charcot midfoot arthropathy. J Foot Ankle Surg. 2013;52(1):88-94. doi: 10.1053/j.jfas.2012.05.017.
  15. Stapleton J.J., Zgonis T. Surgical reconstruction of the diabetic Charcot foot: internal, external or combined fixation? Clin Podiatr Med Surg. 2012;29(3):425-433. doi: 10.1016/j.cpm.2012.04.003.
  16. Franceschi F., Franceschetti E., Torre G., Papalia R., Samuelsson K., Karlsson J. et al. Tibiotalocalcaneal arthrodesis using an intramedullary nail: a systematic review. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2016;24(4):1316-1325. doi: 10.1007/s00167-015-3548-1.
  17. Dalla Paola L., Brocco E., Ceccacci T., Ninkovic S., Sorgentone S., Marinescu M.G. et al. Limb salvage in Charcot foot and ankle osteomyelitis: combined use single stage/double stage of arthrodesis and external fixation. Foot Ankle Int. 2009;30(11):1065-1070. doi: 10.3113/FAI.2009.1065.
  18. Ramanujam C.L., Zgonis T. An Overview of Internal and External Fixation Methods for the Diabetic Charcot Foot and Ankle. Clin Podiatr Med Surg. 2017;34(1):25-31. doi: 10.1016/j.cpm.2016.07.004.
  19. Бардюгов П.С., Паршиков М.В., Галстян Г.Р., Ярыгин Н.В. Показания к различным вариантам ортопедической коррекции деформаций стопы при диабетической нейроостеоартропатии. Сахарный диабет. 2020;23(4):374-385. doi: 10.14341/DM12271.
  20. Bardyugov P.S., Parshikov M.V., Galstyan G.R., Yarygin N.V. Indications for various options of foot deformities orthopedic correction in diabetic neuroosteoarthropathy. Diabetes Mellitus. 2020; 23(4):374-385. (In Russian). doi: 10.14341/DM12271.
  21. Ramanujam C.L., Stapleton J.J., Zgonis T. Diabetic charcot neuroarthropathy of the foot and ankle with osteomyelitis. Clin Podiatr Med Surg. 2014;31(4):487-492. doi: 10.1016/j.cpm.2013.12.001.
  22. Ramanujam C.L., Facaros Z., Zgonis T. An overview of bone grafting techniques for the diabetic Charcot foot and ankle. Clin Podiatr Med Surg. 2012;29(4):589-595. doi: 10.1016/j.cpm.2012.07.005.
  23. Sanders L.J. The Charcot foot: historical perspective 1827-2003. Diabetes Metab Res Rev. 2004;20 Suppl 1: S4-8. doi: 10.1002/dmrr.451.
  24. Sanders L.J., Frykberg R.G. Diabetic neuropathic osteoarthropathy: the Charcot foot. In: Frykberg R.G. (ed.) The high risk foot in diabetes mellitus. New York: Churchill Livingstone; 1991. p. 297-338.
  25. El-Gafary K.A., Mostafa K.M., Al-Adly W.Y. The management of Charcot joint disease affecting the ankle and foot by arthrodesis controlled by an Ilizarov frame: early results. J Bone Joint Surg Br. 2009;91(10):1322-1325. doi: 10.1302/0301-620X.91B10.22431.
  26. Shah N.S., De S.D. Comparative analysis of uniplanar external fixator and retrograde intramedullary nailing for ankle arthrodesis in diabetic Charcot’s neuroarthropathy. Indian J Orthop. 2011;45(4):359-364. doi: 10.4103/0019-5413.82343.
  27. Fitzgibbons T.C., Hawks M.A., McMullen S.T., Inda D.J. Bone grafting in surgery about the foot and ankle: indications and techniques. J Am Acad Orthop Surg. 2011;19(2):112-120. doi: 10.5435/00124635-201102000-00006.
  28. Sheyn D., Pelled G., Zilberman Y., Talasazan F., Frank J.M., Gazit D. et al. Nonvirally engineered porcine adipose tissue-derived stem cells: use in posterior spinal fusion. Stem Cells. 2008;26(4):1056-1064. doi: 10.1634/stemcells.2007-0858.
  29. Deresh G.M., Cohen M. Reconstruction of the diabetic Charcot foot incorporating bone grafts. J Foot Ankle Surg. 1996;35(5):474-488. doi: 10.1016/s1067-2516(96)80069-x.
  30. Simon S.R., Tejwani S.G., Wilson D.L., Santner T.J., Denniston N.L. Arthrodesis as an early alternative to nonoperative management of Charcot arthropathy of the diabetic foot. J Bone Joint Surg Am. 2000;82-A(7):939-950. doi: 10.2106/00004623-200007000-00005.
  31. Jeong S.T., Park H.B., Hwang S.C., Kim D.H., Nam D.C. Use of intramedullary nonvascularized fibular graft with external fixation for revisional Charcot ankle fusion: a case report. J Foot Ankle Surg. 2012;51(2):249-253. doi: 10.1053/j.jfas.2011.10.026.
  32. Bishop A.T., Wood M.B., Sheetz K.K. Arthrodesis of the ankle with a free vascularized autogenous bone graft. Reconstruction of segmental loss of bone secondary to osteomyelitis, tumor, or trauma. J Bone Joint Surg Am. 1995;77(12):1867-1875. doi: 10.2106/00004623-199512000-00011.
  33. Mak M.F., Stern R., Assal M. Masquelet Technique for Midfoot Reconstruction Following Osteomyelitis in Charcot Diabetic Neuropathy: A Case Report. JBJS Case Connect. 2015;5(2):e28. doi: 10.2106/JBJS.CC.N.00112.
  34. Neufeld S.K., Uribe J., Myerson M.S. Use of structural allograft to compensate for bone loss in arthrodesis of the foot and ankle. Foot Ankle Clin. 2002;7(1):1-17. doi: 10.1016/s1083-7515(01)00002-x.
  35. Karr J.C. Management in the wound-care center outpatient setting of a diabetic patient with forefoot osteomyelitis using Cerament Bone Void Filler impregnated with vancomycin: off-label use. J Am Podiatr Med Assoc. 2011;101(3):259-264. doi: 10.7547/1010259.
  36. Kreulen C., Lian E., Giza E. Technique for Use of Trabecular Metal Spacers in Tibiotalocalcaneal Arthrodesis With Large Bony Defects. Foot Ankle Int. 2017;38(1):96-106. doi: 10.1177/1071100716681743.
  37. Deresh G.M., Cohen M. Reconstruction of the diabetic Charcot foot incorporating bone grafts. J Foot Ankle Surg. 1996;35(5):474-488. doi: 10.1016/s1067-2516(96)80069-x.
  38. Pacaccio D.J., Stern S.F. Demineralized bone matrix: basic science and clinical applications. Clin Podiatr Med Surg. 2005;22(4):599-606. doi: 10.1016/j.cpm.2005.07.001.
  39. Оснач С.А., Оболенский В.Н., Процко В.Г., Борзунов Д.Ю., Загородний Н.В., Тамоев С.К. Метод двухэтапного лечения пациентов с тотальными и субтотальными дефектами стопы при нейроостеоартропатии Шарко. Гений ортопедии. 2022;28(4):523-531. doi: 1028-4427-2022-28-4-523-531.
  40. Osnach S.А., Obolensky V.N., Protsko V.G., Borzunov D.Yu., Zagorodniy N.V., Tamoev S.K. Method of two-stage treatment of total and subtotal defects of the foot in Charcot neuroosteoarthropathy. Genius Ortopaedic. 2022;28(4):523-531. (In Russian). doi: 1028-4427-2022-28-4-523-531.
  41. Hollawell S.M. Allograft Cellular Bone Matrix as an Alternative to Autograft in Hindfoot and Ankle Fusion Procedures. J Foot Ankle Surg. 2012;51(2):222-225. doi: 10.1053/j.jfas.2011.10.001.
  42. Lee D.K., Mulder G.D. Stem cell applications in diabetic Charcot foot and ankle reconstructive surgery. Wounds. 2010;22(9):226-9.
  43. Siddiqui N.A., Millonig K.J., Mayer B.E., Fink J.N., McClure P.K., Bibbo C. Increased Arthrodesis Rates in Charcot Neuroarthropathy Utilizing Distal Tibial Distraction Osteogenesis Principles. Foot Ankle Spec. 2022;15(4):394-408. doi: 10.1177/19386400221087822.
  44. Tellisi N., Fragomen A.T., Ilizarov S., Rozbruch S.R. Limb salvage reconstruction of the ankle with fusion and simultaneous tibial lengthening using the Ilizarov/Taylor spatial frame. HSS J. 2008;4(1):32-42. doi: 10.1007/s11420-007-9073-0.
  45. Sakurakichi K., Tsuchiya H., Uehara K., Kabata T., Yamashiro T., Tomita K. Ankle arthrodesis combined with tibial lengthening using the Ilizarov apparatus. J Orthop Sci. 2003;8(1):20-25. doi: 10.1007/s007760300003.
  46. Millonig K.J., Siddiqui N.A. Tibial Lengthening and Intramedullary Nail Fixation for Hindfoot Charcot Neuroarthropathy. Clin Podiatr Med Surg. 2022;39(4): 659-673. doi: 10.1016/j.cpm.2022.05.011.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».