Bone Marrow Oedema and Aseptic Osteonecrosis in Children and Adolescents with Acute Lymphoblastic Leukaemia or Non-Hodgkin-Lymphoma Treated with Hyperbaric-Oxygen-Therapy (HBO): An Approach to Cure?

Abstract

Background: There is a striking need for additional therapies of bone marrow oedema (BME) and aseptic osteonecrosis (AON) in paediatric oncology patients. Hyperbaric oxygenation (HBO) therapy used in the treatment of osteoradionecrosis is demonstrated effectiveness. Aim of this retrospective analysis was to investigate whether HBO-therapy might lead to subjective as well as objective effects in the treatment of BME and/or AON in paediatric oncology patients with acute lymphoblastic leukaemia (ALL) or Non-Hodgkin lymphoma (NHL). Patients and methods: Between 11/1988 and 01/2001 27/291 (9.3 %) patients with ALL or NHL were diagnosed with a BME and/or AON in the Clinic for Paediatric Oncology, Haematology, and Immunology at University of Düsseldorf. 19/27 patients were submitted to HBO-therapy. Patients received average 45 HBO-treatments per patient (min. 13, max. 80 treatments). The affected regions were re-evaluated with MRI for radiological extent of lesions every 3 months. Pain in its intensity and localisation was serially recorded during HBO-therapy as key symptom in 11 of 19 patients. Results: 27 patients (15 females, 12 males; mean age at diagnosis of malignancy 8.2 ± 4.7 (SD) years, range 7 months to 16 years) presented with 138 lesions. 133/138 lesions were localised in the lower extremities. At diagnosis of BME and/or AON, 78/133 lesions were shown in females and 55/133 lesions in male. Girls < 10 years predominantly presented BME (33 BME vs. 6 AON), girls aged > 10 years predominantly offered AON (28 AON vs. 11 BME). BME was more often exhibited in boys < 10 years (34 BME vs. 10 AON) and rarely in boys > 10 years (4 BME vs. 6 AON). 11 patients treated with HBO-therapy were serially evaluated for pain intensity throughout their HBO-therapy courses by visual analogue scale (VAS) assessment. During the first 15 treatment courses the HBO-therapy a clear-cut reduction of pain was observed. The mean pain score before the first HBO-treatment unit was 2.4 ± 2.7 (X ± SD), decreased before the fifth to 1.6 ± 1.7 and prior to the 35^th and 40^th HBO treatment to 0. Girls < 10 years treated with HBO showed an increase of BME (31 → 46) and declining AON numbers (6 → 2). Girls > 10 years with and without HBO-therapy showed decrease of BME lesions (7 → 4 vs. 4 → 0), whereas AON increased in the HBO-treated group (28 → 29) as well as the non-treated group (0 → 4). Males < 10 years showed an increase in BME lesion numbers despite HBO intervention (24 → 26). The AON lesion numbers dropped in parallel (6 → 3). Male patients not treated with HBO showed constant numbers of BME (11→11) and a decreased numbers of AON (4 → 2). All differences are statistically not significant. Conclusions: Children and adolescents diagnosed with ALL or NHL have a risk for accruement of BME and/or AON irrespective of the age, with an almost exclusive involvement of the lower extremities. Lesions of pedal bones and ankle joints predominantly affect children < 10 years. Lesions of knee and hip joints predominantly affect children > 10 years. In children < 10 years of age we demonstrate declining AON numbers and conversion of AON to BME thereby implicating possible beneficial effect of HBO in such patients. HBO failed to show beneficial effect on BME whether by preventing new lesions or by improving existent lesions in children > 10 years.

Zusammenfassung

Hintergrund: Eine kurative Behandlung von Knochenmarksödemen (BME) und aseptischen Osteonekrosen (AON) bei pädiatrisch onkologischen Patienten ist unverändert nicht möglich. Die Hyperbare Sauerstofftherapie (HBO) wird erfolgreich in der Behandlung von Radioosteonekrosen eingesetzt. Ziel dieser retrospektiven Analyse war, herauszufinden, ob durch die HBO-Therapie in der Behandlung von BME und/oder AON bei pädiatrisch onkologischen Patienten mit einer akuten lymphoblastischen Leukämie (ALL) oder einem Non-Hodgkin-Lymphom sowohl ein subjektiver als auch ein objektiver Effekt erzielt werden kann. Patienten und Methoden: Zwischen 11/1988 und 01/2001 wurden 27/291 (9,3 %) Patienten, die wegen einer ALL oder einem NHL in der Klinik für Pädiatrische Hämatologie, -Onkologie und -Immunologie der Universität Düsseldorf behandelt wurden, mit einem BME und/oder einer AON diagnostiziert. 19/27 erhielten HBO-Therapie. Die Patienten erhielten durchschnittlich 45 Behandlungseinheiten HBO (min. 13, max. 80 Behandlungseinheiten). Die betroffenen Regionen wurden im Verlauf alle drei Monate mittels Magnetresonanz-Tomographie (MRI) bezüglich der radiologischen nachweisbaren Ausprägung kontrolliert. Die Schmerzintensität und -lokalisation wurden bei 11 der 19 mit HBO-Therapie behandelten Patienten regelmäßig dokumentiert. Ergebnisse: Bei 27 Patienten (15 weiblich, 12 männlich, mittleres Alter bei Diagnose der malignen Erkrankung 8,2 ± 4,7 (SD) Jahre, Spanne 7 Monate bis 16 Jahre) wurden 138 Läsionen diagnostiziert. 133/138 Läsionen waren in den unteren Extremitäten lokalisiert. Bei Diagnose der BME und/oder AON waren 78/133 Läsionen bei Mädchen und 55/133 Läsionen bei Jungen nachweisbar. Mädchen < 10 Jahre wiesen vorzugsweise BME (33 BME vs. 6 AON), Mädchen > 10 Jahre vorzugsweise AON auf (28 AON vs. 11 BME). BME waren häufiger bei Jungen < 10 Jahre (34 BME vs. 10 AON) und seltener bei Jungen > 10 Jahre nachweisbar (4 BME vs. 6 AON). 11 Patienten wurden mit HBO-Therapie behandelt. Unter der HBO-Behandlung erfolgte regelmäßig eine Evaluation der Schmerzintensität mittels einer visuellen Analog-Skala (VAS). Während der ersten 15 Behandlungseinheiten zeigte sich eine eindeutige Reduktion der Schmerzintensität. Der mittlere Schmerzscore vor der ersten Behandlungseinheit betrug 2,4 ± 2,7 (X ± SD), nahm bis zum Zeitpunkt der fünften Behandlungseinheit bis auf eine Intensität von 1,6 ± 1,7 ab und betrug vor der 35. und 40. Behandlungseinheit 0. Mädchen < 10 Jahre, die mit HBO behandelt wurden, zeigten eine Zunahme der Zahl von BME (31 → 46) sowie eine Abnahme von AON (6 → 2). Mädchen > 10 Jahre die mit HBO behandelt wurden zeigten ebenso wie die, die nicht behandelt wurden, eine Abnahme an BME Läsionen (7 → 4 vs. 4 → 0), wohingegen die Zahl an AON in der HBO-Gruppe (28 → 29) als auch der nicht HBO-Gruppe (0 → 4) zunahm. Jungen < 10 Jahre wiesen eine Zunahme an BME-Läsionen auf unabhängig davon, ob sie mit HBO behandelt wurden, oder nicht (24 → 26). Die Zahl der AON-Läsionen fiel gleichzeitig (6 → 3). Männliche Patienten, die nicht mit HBO-Therapie behandelt wurden, zeigten eine unveränderte Zahl an BME (11 → 11) sowie eine abnehmende Zahl an AON (4 → 2). Alle Unterschiede waren statistisch nicht signifikant. Zusammenfassung: Kinder und Jugendliche mit ALL oder NHL tragen unabhängig vom Alter ein Risiko für die Entstehung von BME und/oder AON, mit einem fast ausschließlichen Befall der unteren Extremitäten. Bei Kindern < 10 Jahren treten die Läsionen meist in den Sprunggelenken auf, bei Kindern > 10 Jahren überdurchschnittlich häufig im Bereich der Knie- und Hüftgelenke. Bei Kindern < 10 Jahren konnten wir eine Abnahme an AON und Umwandlung von AON zu BME nachweisen. Hierfür könnte möglicherweise ein positiver Effekt durch die HBO-Therapie zugrunde liegen. Ein Nachweis, dass die HBO-Therapie bei Kindern > 10 Jahre einen günstigen Effekt auf BME hat, sowohl im Bezug auf eine Vorbeugung vor Neuentstehung von BME als auch durch Heilung bestehender BME, konnte nicht geführt werden.

Key words

Paediatric oncology - child - adolescent - acute lymphoblastic leukemia - non-hodgkin-lymphoma - osteonecrosis - bone marrow edema - hyperbaric oxygenation

Schlüsselwörter

Pädiatrische Onkologie - Kinder - Jugendliche - akute lymphoblastische Leukämie - Non-Hodgkin-Lymphom - Osteonekrosen - Knochenmarködem - Hyperbare Sauerstofftherapie

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1 Both authors contributed equally.