Osteomyelitis vs cellulitis vs sterile inflammation task

00Overview

這題的本質，不是背哪個 tracer 比哪個 tracer 潮，而是處理一個非常值班化的問題：發紅、腫、痛、發燒、CRP 上升、術後或外傷後局部異常，到底是 bone infection、soft tissue infection，還是只是 sterile inflammation / reactive change？ 影像的任務不是幫臨床寫一篇抒情散文，而是要把病人分流成三條路：要不要當 osteomyelitis 處理、只是 cellulitis / abscess、還是暫時仍偏向非感染性反應。

最容易翻車的地方，是看到任何 marrow edema 或 three-phase hot scan 就直接喊 osteomyelitis。這樣很容易把 recent trauma、postoperative change、fracture healing、Charcot-like neuropathic change、hardware-related remodeling、sterile inflammation 全部誤判成 infection。另一個常見錯誤，是反過來只看到 soft tissue swelling 就寫 cellulitis，卻沒認真確認 infection 是否已經穿到 cortex / marrow。

這題真正要建立的 workflow 是：先用 radiograph 打底 → 依臨床問題選 MRI 或 NM → 先判斷 infection compartment 在 soft tissue 還是 bone → 再把 acute uncomplicated case 與 complicating factors（hardware、recent surgery、altered marrow、chronic change）分開 → 最後決定是 osteomyelitis、cellulitis、abscess、還是 indeterminate sterile inflammation。如果沒有 workflow，影像很容易從診斷工具變成誤報機。

01Critical concepts

• MRI with IV contrast 對 musculoskeletal infection 整體最有價值，且是 diagnosis of osteomyelitis 最敏感的 modality 之一。
• Radiographs should be first，因為它提供 baseline anatomy、gas、foreign body、fracture、periosteal reaction、hardware、chronic destructive change；只是早期 sensitivity 低，不能拿陰性 X-ray 當免死金牌。
• plain radiograph 的骨變化通常需要 至少約 30–50% bone mineral loss 才明顯，且成人常在 10–14 天 才比較看得出來；這正是為什麼早期感染不能只靠 X-ray。
• Three-phase bone scan 早期可在 infection 發生後 2–3 天 就變陽性，但 specificity 在 trauma、surgery、hardware、neuropathic bone、arthritis 背景會顯著下降。
• 一般原則：cellulitis 以 soft tissue 為主；osteomyelitis 一定要有 bone involvement。這句很廢話，但恰恰是最常被影像報告忘掉的主幹。
• WBC imaging 在 complicating osteomyelitis 的核醫路徑裡很重要；在非脊椎感染，尤其結構複雜或有既往骨變化時，常比單純 bone scan 更有用。
• WBC + sulfur colloid marrow imaging 對分辨 infection 與單純 altered marrow / postoperative / hardware-related false positive 特別有價值。
• Sterile inflammation can look hot：術後反應、骨折癒合、金屬周邊反應、神經病變骨、無菌滑囊炎，都可能在 MRI 或 scintigraphy 上很熱鬧。
• 報告不能只寫「findings suspicious for infection」。要回答：bone 有沒有被侵犯？有沒有 abscess？有沒有 sinus tract？有沒有 sequestrum / cortical destruction？這個熱點有沒有足夠特異性支持 infection？
• 若影像與臨床不一致，真正成熟的做法不是硬湊，而是明白指出 limitation，並建議更合適的下一步（例如 MRI、WBC scan、aspiration、image-guided sampling）。

01正常 anatomy / 常用 modality

Key anatomy to anchor

• Skin / subcutaneous tissue / fascia / muscle：cellulitis、phlegmon、abscess、necrotizing infection 先從這一層開始分。
• Cortex / medullary cavity / marrow：osteomyelitis 的核心不是皮膚紅，而是 infection 已經進到骨內。
• Periosteum：acute osteomyelitis 可見 periosteal reaction；但這是較後面的 morphological clue。
• Sinus tract / ulcer-to-bone pathway：尤其在 contiguous spread infection，影像若能追到 ulcer or sinus tract 通往骨，osteomyelitis 機率大幅上升。
• Hardware / arthroplasty / prior surgical bed：這些區域的正常術後反應與 infection 非常難分，必須主動標記為 complicating context。

Core modalities

• Radiograph
  • 所有 suspected osteomyelitis / soft tissue infection 的 baseline。
  • 看 gas、foreign body、fracture、bone destruction、periosteal reaction、sequestrum、hardware loosening、joint alignment。
• MRI
  • 最佳 soft tissue contrast；能看 marrow edema、cortical breakthrough、abscess、sinus tract、joint extension、myositis。
  • 在 soft tissue infection 與 osteomyelitis 之間的 compartment sorting 最強。
• Ultrasound
  • 對 superficial abscess、fluid collection、foreign body、guiding aspiration 很實用。
  • 但不能單靠 US 排除骨感染。
• CT
  • 對 gas、cortical destruction、sequestrum、foreign body、biopsy planning 有幫助。
  • 在 MRI contraindication 或要看 osseous detail 時才真正出場。
• Three-phase bone scan
  • 敏感，但在 altered bone 的 specificity 普普通通，甚至可以說脾氣很差。
• WBC scan ± sulfur colloid
  • 在複雜情境、hardware、慢性骨變化、骨髓改變時，有助提高特異性。
• FDG-PET/CT
  • 可在某些慢性/複雜 infection 或 MRI 不理想時有角色，但不是所有一般值班感染題的第一張王牌。

Modality mindset

• uncomplicated suspected osteomyelitis：radiograph → MRI。
• MRI 不可做、被 hardware 搞爛、或需 functional confirmation：考慮 NM 路徑。
• 複雜骨背景時，不要迷信 bone scan 單飛；很多時候它只會給你一個「很熱喔」的空話。

02常見 pattern 分類

Soft-tissue-predominant inflammatory pattern

• Definition：主要異常在皮下組織、筋膜或肌肉，表現為 soft tissue edema、skin thickening、subcutaneous stranding、enhancement、可能伴 superficial collection，但沒有明確 cortical destruction 或 marrow replacement pattern。
• Why it matters：這一型最常對應 cellulitis、phlegmon、soft tissue infection，處置與單純骨感染不同。若只是 soft tissue involvement，抗生素與 drainage strategy 往往優先於骨相關手術。
• What it points toward：cellulitis、soft tissue abscess、infected bursitis、myositis、post-traumatic inflammation、sterile postoperative edema。MRI 與 US 對 collection 定位很重要。
• Common trap：看到 soft tissue 很腫就寫 osteomyelitis。沒有骨 involvement，就不要偷渡 bone diagnosis。

Marrow-centered infection pattern

• Definition：病灶有 marrow T1 下降、fluid-sensitive sequence 高訊號、contrast enhancement，並與 adjacent ulcer / sinus tract / cortical breach / periosteal reaction / abscess 相連，或在 NM 上呈支持 osseous infection 的 pattern。
• Why it matters：這才是 osteomyelitis 的核心 pattern。只要 marrow 真被感染，治療長度、外科介入可能性、甚至預後都和單純 cellulitis 差很多。
• What it points toward：acute osteomyelitis、contiguous spread osteomyelitis、post-traumatic bone infection。若伴 sequestrum、cloaca、involucrum，則偏 chronic osteomyelitis。
• Common trap：把非特異性 marrow edema 全部當 infection。marrow edema 是訊號，不是判決書。

Three-phase hot soft tissue and bone pattern

• Definition：bone scan 的 flow、blood pool、delayed osseous phase 都增加；理想狀況下，hot focus 與臨床區域吻合。
• Why it matters：這個 pattern 在 acute uncomplicated osteomyelitis 可很敏感，尤其早期 radiograph 還沒變時。它常是核醫第一個把 infection 揪出來的訊號。
• What it points toward：osteomyelitis 最典型，但也可見於 fracture healing、recent surgery、hardware reaction、sterile inflammation、Charcot-like change。
• Common trap：把 three-phase positive 自動等同 osteomyelitis。這在正常骨背景還勉強可以，在 altered bone 背景就很容易出事。

Flow-pool positive but no convincing osseous pattern

• Definition：flow 與 blood pool phase 明顯上升，但 delayed osseous phase 沒有明確 focal bone pattern，或只呈 diffuse soft tissue-related activity。
• Why it matters：這常較支持 cellulitis / soft tissue inflammation，是核醫把 infection 留在 soft tissue 層級的重要 pattern。
• What it points toward：cellulitis、superficial infection、sterile soft tissue inflammation、early postoperative change。
• Common trap：因為 flow/pool 很亮就喊 osteomyelitis。骨感染的關鍵仍是 osseous involvement，不是軟組織情緒很激動。

Discordant WBC and sulfur colloid marrow pattern

• Definition：WBC scan 顯示局部異常聚積，但 sulfur colloid marrow pattern 不匹配或呈缺失，提示正常 marrow distribution 被 infection 取代；若兩者匹配，則較支持正常/反應性 marrow。
• Why it matters：這是複雜骨背景下分辨 true osteomyelitis 與 altered marrow 的高價值 pattern，尤其在 trauma、hardware、postsurgical bed 很有用。
• What it points toward：complicating osteomyelitis、marrow-replacing infection；若 WBC 與 sulfur colloid 一致，則較像非感染性的 marrow remodeling。
• Common trap：只做 WBC、不做 marrow correlation，最後把正常變異 marrow 或 reactive change 誤當 infection。

Sterile postoperative / post-traumatic reactive pattern

• Definition：術後、骨折後、或硬體周邊出現 marrow edema、soft tissue enhancement、bone scan increased uptake，可能很亮、很腫、很嚇人，但時間軸與分布更像 healing / reactive change，而非進行性感染。
• Why it matters：這是 infection imaging 最大的假消息來源之一。若不把時間軸與手術史納進來，影像很容易過度診斷。
• What it points toward：fracture healing、recent surgery、granulation tissue、aseptic loosening-related change、sterile inflammation。
• Common trap：忘記問「多久前開的刀？多久前受的傷？」影像不是算命，沒有時間軸就很容易亂猜。

03Top common diagnoses

• Cellulitis
  • 影像重點在皮膚與皮下組織，可能合併 edema、hyperemia、surface collection，但沒有可信的骨髓感染證據。
• Acute osteomyelitis
  • 真正診斷要有 bone involvement。MRI 最能直接回答這件事；bone scan 對早期敏感，但要看 clinical context。
• Soft tissue abscess / phlegmon
  • 常和 cellulitis 同場出現；若 abscess 明確，影像應回答是否可 drainage。
• Sterile inflammation / reactive change
  • 術後、創傷後、骨折癒合、hardware 周邊改變，都是值班時極常見的 pseudo-infection 來源。
• Chronic osteomyelitis with superimposed acute flare
  • 骨已經不好看時，影像解讀難度大幅上升，核醫與先前影像比較更重要。

04Cannot-miss diagnosis / emergency

05高頻 mimics 與 discriminators

Osteomyelitis vs cellulitis

• Why they get confused：兩者都會紅、腫、熱、痛，MRI 也都可能有 surrounding edema；bone scan 前兩相也都會亮。
• Most useful discriminators：osteomyelitis 一定要有 bone involvement，看 marrow T1 replacement、cortical breach、ulcer-to-bone track、或 osseous-specific scintigraphic pattern；cellulitis 則以 soft tissue change 為主，骨訊號不夠具體。
• Common trap：把 flow/pool 增加當作骨感染證據。那比較像在證明組織很生氣，不是在證明骨真的被感染。

Osteomyelitis vs sterile postoperative / post-traumatic change

• Why they get confused：兩者都可能有 marrow edema、enhancement、pain、發熱，甚至 inflammatory marker 上升。
• Most useful discriminators：infection 更支持於 progressive destruction、abscess、sinus tract、soft tissue collection、WBC/marrow discordance；sterile change 常與 recent procedure or fracture healing timeline 一致，且缺乏組織破壞與 collection。
• Common trap：不知道時間軸。手術後太早做 MRI，本來就會一片熱鬧。

Osteomyelitis vs reactive marrow edema / stress reaction

• Why they get confused：MRI 上都可見 fluid-sensitive marrow signal increase。
• Most useful discriminators：osteomyelitis 更看重 T1 marrow replacement、adjacent ulcer/tract、cortical destruction、soft tissue abscess；reactive edema 常較線性或和 mechanical stress pattern 相符，沒有感染入口與 collection。
• Common trap：只看 STIR，不看 T1、不看 cortex、不看周圍軟組織。

Cellulitis vs sterile soft tissue inflammation

• Why they get confused：兩者都會造成 skin thickening、subcutaneous edema、increased perfusion。
• Most useful discriminators：cellulitis 更可能有 clinical infection context、diffuse hyperemia、可能合併 abscess；sterile inflammation 常更貼近 trauma/post-op region，且時間演變可較快改善。
• Common trap：影像單獨想扛全部診斷。這組鑑別尤其要靠 clinical correlation，影像只能幫忙把 collection 和骨 involvement 釐清。

Osteomyelitis vs hardware-related aseptic loosening / remodeling

• Why they get confused：兩者都可能 pain、bone scan positive、MRI artifact 一堆、X-ray 有周邊 lucency。
• Most useful discriminators：infection 更重點在 soft tissue inflammatory change、abscess、WBC positivity with marrow mismatch、systemic signs；aseptic loosening 常缺乏真正感染性軟組織表現。
• Common trap：單做 bone scan 就想分 infection vs loosening。這在很多情境下根本是硬逼 tracer 做它不擅長的工作。

Osteomyelitis vs Charcot / neuropathic change

• Why they get confused：兩者都可能 bone marrow edema、deformity、hot scan、紅熱腫。
• Most useful discriminators：infection 更支持於 ulcer contiguous to bone、focal marrow abnormality、soft tissue abscess；neuropathic change 則多為 periarticular、subchondral、midfoot deformity 和碎裂重塑 pattern。
• Common trap：只因病人足部紅腫就一律 infection。神經病變骨本身就很會演。

06Next step / protocol / appropriateness

• Initial step：radiographs first
  • 看 gas、foreign body、fracture、destructive change、periosteal reaction、hardware、baseline anatomy。
• Suspected osteomyelitis, initial radiographs normal or equivocal
  • MRI 通常是下一步首選，尤其當你真正想回答「骨有沒有被侵犯」。
• When MRI is contraindicated or degraded
  • 可考慮 3-phase bone scan、WBC scan、WBC + sulfur colloid、FDG-PET/CT，依問題與 availability 選擇。
  • 有 hardware、altered marrow、postsurgical background 時，別讓 bone scan 單飛，盡量用更有特異性的組合。
• When soft tissue question dominates
  • 若要找 abscess、foreign body、drainable collection，US/CT 可能比只談骨更實際。
• How to think like a workflow, not a trivia contest
  • uncomplicated acute case → MRI 最有效率。
  • complex background bone / hardware → NM functional imaging 角色上升。
  • superficial collection question → US 很實用。
  • cortical destruction / sequestrum / gas / biopsy planning → CT 補位。
• Sampling matters
  • 影像再漂亮，若結果會改變手術或長期抗生素路線，image-guided aspiration / biopsy 常是關鍵下一步。

07Pitfalls / normal variants

• Radiograph 陰性不排除早期 osteomyelitis。 X-ray 常太慢，不是 infection 不存在，是骨還沒來得及變醜。
• Three-phase positive 不等於 osteomyelitis。 在 trauma、hardware、recent surgery，這條尤其危險。
• MRI marrow edema 不是 infection 專利。 壓力反應、骨折、術後、無菌發炎都會亮。
• 只看 STIR 不看 T1，很容易 overcall。 T1 marrow replacement 比單純水腫更有重量。
• 沒有找 ulcer-to-bone pathway，就容易在 contiguous spread infection 失手。
• 硬體周邊感染不要只靠單一 modality 武斷下結論。 這種題目天生需要多模態思考。
• Cellulitis 可以很嚴重，但若沒骨侵犯，就不要影像上越級升格成 osteomyelitis。
• Sterile inflammation 的存在不是失敗，而是現實。 能老實指出 indeterminate 並給出合理 next step，比假裝肯定更有臨床價值。