Summary of Phd Thesis in Medicinet: Study of clinical, subclinical features and corrective surgery outcomes of lower limb axis in patients with osteogenesis imperfecta

MINISTRY OF EDUCATION              MINISTRY OF DEFENSE 
VIETNAM MILITARY MEDICAL UNIVERSITY

TRAN QUOC DOANH

STUDY OF CLINICAL, SUBCLINICAL FEATURES AND 
CORRECTIVE SURGERY OUTCOMES OF LOWER LIMB 
AXIS IN PATIENTS WITH OSTEOGENESIS IMPERFECTA

Specialization: Surgical 
Code: 9720104

 SUMMARY OF PHD. THESIS IN MEDICINET


HA NOI ­ 2020


This thesis was conducted at:  Vietnam Military Medical University

Supervisors: 
1. Assoc. Prof. Pham Dang Ninh, MD, PhD
2. Prof . Luong Dinh Lam

Peer­review 1:  Assoc. Prof. Nguyen Manh Khanh                        
Peer­review 2:  Prof . Nguyên Vinh Thong
Peer­review 3:  Assoc. Prof. Vu Nhat Dinh

The thesis will be defensed at Council of Vietnam Military Medical 
University       at …… …… …… 2020

The thesis can be found at these libraries:


National library
The library of Vietnam military medical academy


1
INTRODUCTION
Osteogenesis imperfecta (OI) is a congenital disorder of the bone. 
The cause of the disease is a mutation in the type I collagen synthesis 
gene that makes bones fragile and deformed.
In the world, there have been many researches on surgical treatments 
with   the   aim   of   cutting   the   orthostatic   bone   structure   and   fixing 
broken bones to improve quality of life, limiting fractures.
Vietnam   has   not   had   a   comprehensive   study   of   epidemiological 
characteristics,   clinical   symptoms,   subclinical   and   results   of 
treatment of  OI. Medical treatment does not improve motor skills. 
Therefore, the daily life problem of the  patient still depends on the 
family and the medical staff.
From   the   above   reasons,   we   conduct   research   topic   "Study   of  
clinical,   subclinical   features   and   corrective   surgery   outcomes   of  
lower limb axis in patients with Osteogenesis imperfecta" with the 
following two objectives:
1. Surveying some clinical features and X­ray images of long bones, 
skulls, spine, blood biochemical tests and electrolytes in patients with 
Osteogenesis imperfecta.
2. Evaluation of internal bone results using self­made tool to treat 
deformation   of   the   lower   limbs   in   patients   with   Osteogenesis 
imperfecta at Military Hospital 7 A.

NEW CONTRIBUTIONS OF THE THESIS
1. Evaluate in detail clinical features, X­ray images of long bones, 
flat bones, spine bones, biochemical tests of blood and electrolytes in 
patients suffering from Osteogenesis imperfecta.


2
2. Research has created a self­supporting tool to support root canal 
drilling after the bone is cut at the deformed position, which makes it 
easier to perform surgery, resulting in improved bone resection and 
alignment surgery time.
3. The first study in Vietnam with a sufficiently large number, details 
of the research on treatment of lower limb deformation in patients 
with Osteogenesis imperfecta disease using internal self­created kits. 
This is a new feature compared to the method of Topouchian's author 
and this is a method of combining bone with specific characteristics 
of the disease to get good results. The results of the research are a 
valuable  contribution   to   the   development   of   the   Orthopaedics   and 
Trauma Surgery specialization and has a highly humanity.
THESIS STRUCTURE
The thesis consists of 126  pages, with 4 chapters: Introduction ­ 02 
pages, Chapter 1: Litlerature review 30 pages, Chapter 2: Objectives 
and   research   methods   ­   25   pages,   Chapter   3:   Results   ­   35   pages, 
Chapter   4:   Discussion   ­   30   pages,   Conclusions   ­   02   pages   and 
Recommendations 01 page. The thesis has 49  tables,  34  figures,  7 
images,  108  references including  4  Vietnamese documents and 104 
English documents.
Chapter 1. LITLERATURE REVIEW
1.1. Osteogenesis imperfecta disease 
1.1.1. Clinical characteristics and classification

1.1.1.1. Clinical:
Specific features   are  the  long  bones   easy  to  fractures,   blue   scabs, 
imperfect formation of teeth, hearing loss or loss.
1.1.1.2. Classification of Osteogenesis imperfecta disease


3
Sillence (1979) is classified into 4 types, based on clinical features, 
X­ray features and family history.
1.2. Subclinical
1.2.1. Characteristics of bone deformation on X­ray film
1.2.1.1 Long bones
­ Bone deformation is a common deformation.
          ­ Images of cystic bone or calcified "popcorn" in onions, seen 
in type III.
­ Many bold images in the bones.
1.2.1.2. Spine
­ Scoliosis of the lumbar spine
1.2.1.3. The skull
­ Skull with few bones or multiple skulls
1.2.2. Biochemical characteristics of blood and electrolytes
1.2.2.1. Blood biochemical test
Complete blood count tests are within normal limits
1.2.2.2. Electrolytes
Concentrations of calcium ion, total serum calcium are within normal 
limits.
1.3. Diagnose
1.5.1. Specific Diagnose
Based on clinical symptoms, X­ray images, history of fractures and 
family history.

1.4. Treatment
1.4.1. In the world
+   Medical   treatment:   Medical   treatment   with   intravenous 
bisphosphonate.


4
+   Surgical   treatment:   Topouchian   V.   et   al   (2006)   used   a   pair   of 
cognitive equations for CXCT.
1.4.2. In Viet Nam
+  Medical   treatment:  Vietnam   is  using Rauch's  treatment  regimen 
(2003).
+ Surgical treatment: Nguyen Ngoc Hung et al. (2016) reported on 
the results of the surgery to fix the internal bone axis in the long 
lower limb body in patients with OI equal to 1 intramedually nail for 
24 patients with 29 femur undergoing surgery, the time after the bone 
to heal. surgery from 12­18 weeks, 10 patients have the prospect of 
walking, 10 patients have access to support equipment and 4 patients 
still have to sit in a wheelchair, the average time of fractures, curved 
nails, buds sticking out of the bone 17 months after surgery.
Chapter 2. RESEARCH SUBJECTS AND METHODS 
2.1. Object, time, place of study
Including   42   patients   with   OI   at   Military   Medical   Hospital   7A   ­ 
Military Region 7, from January 2012 to December 2016.
2.1.1. Inclusion criteria 
+ Patients diagnosed with OI based on clinical diagnosis criteria of 
author Jin T.Y. et al (2016):
­ Idiopathic and / or recurrent fractures
­ Blue sclerae 
­ Dentinogenesis imperfecta

­ Hearing loss reduced
Clinical diagnosis of OI when at least 2 of the 4 criteria above.
+ Patients and their families agree to participate in the study
+ Patient's medical record has all research criteria


5
2.1.2. Standard surgical treatment:
+ Patient could not walk due to limb deformation
+ Fractures many families require surgery
+ Brittle bones
+ Surgery age 2 years or older
2.1.3. Exclusion criteria
+ Do not have enough medical records and X­ray film archives
+ Patients do not agree to participate in the study (the family requires 
no surgery)
+ Tests and clinical are not OI diseases
+ There are combined diseases not stable treatment
+ Skeletal deformation but patients can walk
2.2. Methodology
2.2.1. Study design
+ Step 1: Conducting research, cross­sectional description, without 
control group based on a consistent research sample form from which 
to reach the conclusion of goal  not able to slip according to bone 
growth.


15
Table 3.45. Results of evaluation of postoperative mobility at the 
time of re­examination ≥ 12, ≥ 24, ≥ 36 months (n: Number of 

patients)
≥ 12 

≥ 24 

≥ 36 

months

months

months

(n=24)

(n=24)

(n=17)

n (%)

n (%)

n (%)

n (%)

13(39,4)

1(4,2)

0(0,0)

0(0,0)

17(51,5)

4(16,7)

3(12,5)

4(23,5)

Independent stand

1(3,0)

0(0,0)

0(0.0)

0(0,0)

Assisted sit

0(0,0)

4(16,7)

1(4,2)

0(0,0)

Independent walk

1(3,0)

12(50,0)

12(50,00)

5(29,4)

Assisted walk

1(3,0)

3(20,8)

8(33,3)

8(47,1)

33

24

24

17

Preoperative
Mobilisation

Independent sitting
Crawling/bottom 
shuffling

Total

 (n=33)

Results up to the point of ≥ 12 months, the level of 
improvement of movement increased significantly, the amount of 
travel in which the travel supported 3/24 cases (20.83%). 
Independent travel for 12/24 cases (50%). At time of ≥ 24 months, 
the level of movement increased but not significantly. At time of ≥ 
36 months, there was a decrease in ability of movement and going 
independently reduced to 5/17 cases.


16
3.2.3. Surgical results according to the El Sobk scoring system
Table 3.46. Evaluate surgical results according to El Sobk's scoring 
system at the time of follow­up examination ≥ 6, ≥ 24, ≥ 36 months 
(n: Number of patients)

Level

≥ 6 

≥ 12 

≥ 24 

≥ 36 

months

months

months

months

(n=28)

(n=24)

(n=24)

(n=17)

Pat
ient
s

Rat

Patie

Rat

e %

nts

e %

18

75,0

96,

Pat
ien

Rate  Pati

Rate 

%

ents

%

18

75,0

14

82,4

ts

Excellent

27

Good

1

3,6

4

16,7

5

20,8

2

11,8

Average

0

0,0

2

8,3

1

4,2

1

5,8

Poor

0

0,0

0,0

0,0

0

0,0

0

0,0

Total

28

100

24

100

24

100

17

100

4

After ≥ 6 months, excellent 96.4%. Good and excellent after 
≥ 1 year, ≥ 2 years and ≥ 3 years are all over 90%. Average of 2 
cases

17
Table 3.47. Assessment of patient satisfaction on criteria of travel, 
self­care, living, pain / discomfort, anxiety over time of follow up
Preopera
Criteria

Independ
ent walk

tive

≥ 6 

≥ 12 

months months

≥ 24 
months

 (1)

(2)

(3)

(4)

X ± SD

X ± SD

X ± SD

X ± SD

p

p(1,2) = 0,001 
1,5±0,1

2,9±0,3

3,2±0,4

3,7±0,3 p(1,3) = 0,00
p(1,4) = 0,00
p(1,2) = 0,000

Self care

1,6±0,2

2,6±0,2

2,4±0,2

3,7±0,2 p(1,3) = 0,001
p(1,4) = 0,00

p(1,2) = 0,014

Living

1,6±0,2

2,1±0,3

2,9±0,3

3,3±0,1 p(1,3) = 0,00
p(1,4) = 0,00

Pain / 
Discomfo

p(1,2) = 0,00
2,6±0,1

3,6±0,1

5,0±0,0

rt

5,0±0,0 p(1,3) = 0,00
p(1,4) = 0,00
p(1,2) = 0,000 

Worry

1,8±0,2

3,6±0,1

5,0±0,0

5,0±0,0 p(1,3) = 0,00
p(1,4) = 0,00

All indicators to assess the level of patient satisfaction 
including: Walking, self­care, living, pain / discomfort, anxiety 
increased, statistically significant.


18
Chapter 4. DISCUSSION
4.1. Clinical features and X­ray images of long bones, skull, spine, 
blood biochemical tests and electrolytes in patients with Osteogenesis 
imperfecta.
4.1.1. Age and gender characteristics
According to table 3.2. The age group of surgery is mainly in 
the developing age group, accounting for the most, from the age of 
10 ­ <18, the male / female ratio: 0.9 / 1. In our study, there was 1 
patient of 2 years old, we chose the patient of 2 years of age or older 
because this age children often suffer many fractures due to children 
being more active at 2 years of age and older patients ≥ At the age of 
18 years (1 patient 19 years and 1 patient 23 years), we still use the 
method of closing 2 intramedullary nails against the goal to stabilize 
the plan.

4.2. Evaluate the results of internal bone using self­made kits to treat 
deformation   of   lower   limb   bone   in   patients   with   imperfect   bone 
formation
4.2.1. Evaluate the results near
+ Evaluation of postoperative results Evaluation after surgery 
at the time of re­examination: ≥ 1 month, ≥ 3 months, ≥ 6 months 
after   surgery   According   to   Table   3.35,   after   1   month   there   were 
47/49 cases of level 1 osteosarcoma (95.9%), there were 2/49 cases 
of  no  fracture  accounted  for   4.08%.   According  to  Table   3.36  and 
Table 3.37, we found that, after 1 month of surgery, most axes were 
straight   axes   with   49/49   bone   positions.   After   3   months   of 
monitoring   47   bone   positions   and   after   6   months   of   45   bone 


19
positions, the cases were straight and there were no cases of bent 
nails, bone protruding nails and screw splints.
According   to   Table   3.38,   the   3rd   month   onwards   had   a   2­
slipped   slip   relative   to   bone   growth.   Prove   that   2   nails   have   the 
ability to slip with bone growth.
According to Table 3.39, one month after surgery, the ability 
of the patient's motor decreased due to the fact that the body did not 
have strong bone after 1 month of surgery. There was a significant 
improvement in motor skills in patients 3 ­ 6 months after surgery 
compared to before surgery.
4.2.2. Evaluating distal results after chiropractic surgery (after 
≥  12   months).  According   to   Table   3.40.   Shows   that   the   shortest 
follow­up time ≥ 24 months (24 patients) accounts for 72.7%, the 
time to follow­up results is ≥ 36 months (17 patients) accounts for 
51.5%, the follow­up time average far in study reaches 32.5 months. 

Due to the time frame for collecting data, patients who had surgery in 
the late stage of remote monitoring did not reach the time of  ≥ 12 
months, ≥ 24 months and ≥ 36 months after surgery. According to 
Table 3.41, it is shown that when the distance test results reach ≥ 12 
months   of   follow­up,   there   are   44   bone   positions,   the   cases   are 
monitored vertically. At the time of  ≥ 24 months, there were 6/39 
cases with bone curvature  but the level of deformation assessment 
was not enough to be re­operated because the recurrence level did not 
affect the patient's walking ability. Patients can still walk). Therefore, 
we do not intervene surgery when the patient is still able to walk. Up 
to ≥ 36 months of follow­up of 20 bone positions with up to 5 cases 
of axial curvature (4 cases using 1 nail, 1 case 2 nails) were the cases 
that   detected  the  previous  bone curvature but  the  degree   of  much 


20
increased.   Thereby,   we   found   that   cases   of   recurrent   deformation 
often occur in  fixation  bone  patients equal to 1  intramedullary nail 
and 2  intramedullary nails  but nails are not able to slip along with 
bone   growth.   According   to   Table   3.42,   it   is   shown   that   when 
checking the far reaches of ≥ 12 months tracking 44 locations, the 
cases are monitored without complications of  intramedullary nail, 1 
case of screw splinting in this case. Do not have surgery to remove 
the screw. By the time of ≥ 24 months and ≥ 36 months, there were 5 
cases of nail sticking out of the bone shell: 4 cases with 1 nail and 1 
bone with 2 nails but not enough to have to have the surgery again.
According to table 3.43. We checked that the results reached  ≥ 12 
months with 4/35 cases 2 nails are not able to slip according to bone 
growth. Reaching time ≥ 24 months, there are 4/31 cases where 2 
nails are not able to slip with bone growth. Up to time ≥ 36 months 

with 2/13 cases 2 nails are not able to slip with bone development (2 
cases 2 nails do not slip at the time of ≥ 12 and ≥ 24 months, 2 cases 
do not follow up). According to table 3.45. Checking the far reaches 
to ≥ 12 months, the level of improvement of movement increased 
significantly,   the   number   of   walking   including   3/24   patients 
(20.83%). Traveling independently 12/24 patients (50%). At time of 
≥ 24 months, the level of movement increased but not significantly. 
Up to ≥ 36 months, there was a decrease in mobility and independent 
walking reduced to 5/17 patients were monitored because the reason 
could be explained by the curved deformation of the lower limb bone 
that   had   not   been   operated.   According   to   table   3.46.   After   ≥   6 
months, achieving excellent level on the El Sobk scale, accounting 
for 96.4%. Good and excellent surgery results after  ≥ 1 year, ≥ 2 
years   and   ≥   3   years   are   over   90%.   The   average   result   only 


21
encountered   2   cases   with   very   severe   deformation   (curved 
deformation)   in   both   upper   limbs.   We   achieved   the   above   results 
because patients in the study mainly used the method of   multiple 

osteotomy and alignment by 2 intramedullary nails.
CONCLUSION
Through research and treatment of 42 patients with 
Osteogenesis   imperfecta  at   Military   Hospital   7A   Military 
Region  7 from January 2012 to December 2016, we would like to 
draw the following conclusions: 
1. Clinical features and X­ray images of long bones, skulls, 
spine,   blood   biochemical   tests   and   electrolytes   in   patients   with 
Osteogenesis imperfecta.

* Clinical characteristics:
­ Age of patients from 2­30 years, the average is 11.6  ± 6.1. 
The male / female ratio is: 1.33 / 1, there are 11 patients in the family 
suffering from OI. All patients had a history of fractures and fractures 
many times. The deformed deformity is mainly found in the thighs 
and   lower   legs,   causing   a   serious   impact   on   mobility   and   self­
activity, accounting for 61.9­83.3%.  Blue  sclerae accounts for 88%. 
Creation of dentinogenesis imperfect teeth makes up 61.9%. Normal 
hearing.   Scoliosis   accounts   for   35.7%.   Chicken   breast   protruding 
accounts for 21.4%. Exercise: Sit still (31%) or move by crawling or 
puffing your butt (57.1%).
* X­ray features:
­ The major deformed curvature in long bones of lower limb is 
61.9% ­ 83.3%. Calcification of popcorn only occurs in the and dense 


22
metaphyseal lines is mainly found on the bones of the femur and tibia 
in patients treated with Bisphotphonate. Mostly, scoliosis occurs, in 
types of 16/42 patients (38.1%). Many images of skull bones 7/42 
patients (16.67%).
*   Characteristics   of   blood   biochemical   and   electrolyte   test 
results:
­ Glucose, SGOT, SGPT, Creatinine, Urea, Ca +, and total calcium 
are within normal limits.
2. Evaluation of internal bone results using self­made kits for 
deformation of the lower limb bone in patients with imperfect bone 
formation in Military Hospital 7 A.
Multiple   osteotomy  and  fixtion   bone  surgery   with   2 
intramedullary  with   self­created  kits   to   correct   deformation  of   the 

lower   limb   bone   and   prevent   recurrent   fractures   to   help   patients 
improve   motor   function   and   integrate   into   the   community.   The 
results are as follows:
­  Axial   of   limb:   With   53   surgical   bone   positions,   after   44 
months   of   follow­up,   44  bone  positions   were   straight.   After   ≥  24 
months, there are 6/39 bone curvature positions, but the degree of 
deformation assessment is not enough to be re­operated because the 
patient is still able to walk. After ≥ 36 months, there were 5/20 cases 
of   pre­existing   bent   bones,   the   level   did   not   increase   much.
­ No recorded cases of bone fractures.
­ There are 2 cases of multiple osteotomy and fixtion bone that 
have fake joints; The remaining 51 cases were good callus formation
­ Instrument alignment: In 53 positions that fixtion bone, after 
≥ 12 months, 44 locations without complications of  intramedullary 
nail, 1 case of enhanced screw splint. After ≥ 36 months, there are 5 


23
cases of conical buds: 4 cases with 1 nail and 1 case with 2 nails 
(cases at ≥ 24 months).
­ The condition of sliding 2  intramedullary: There are 43/53 
positions equal to 2 intramedullary nails: 4 cases of inability to slip 
according to bone development.
­ Mobility: Improve the ability to exercise after surgery on the 
scale of El Sobk.
­ Methods of multiple osteotomy and fixtion bone to treat bone 
deformation are essential contributions to the deformation of the long 
bone body and prevent fracture. Patients and family members have 
high satisfaction with the surgical results
LIMITATIONS OF THE TOPIC

The number of patients (sample size) is small enough not to 
appear other clinical symptoms according to the literature to evaluate 
all clinical characteristics.
No   clinical   tests   have   been   performed   in   diagnosing 
osteoporosis for patients in the study group.
Because   there   has   not   been   a   molecular   biology   test   for 
patients, it has not been classified by disease type and only diagnosed 
according to clinical  standards  and X­ray film and family history.


24
RECOMMENDATIONS
­ For patients under 18 years of age,  fixtion bone is equal to 2 
intramedullary   nails  and   should   use   equal   to   2  intramedullary  for 
cases where patients are indicated for surgery.
­   Do   not   use   screws   to  fixtion   bone,   only   use   screws   to 
strengthen unstable.
­   The   method  multiple   osteotomy  and  fixtion   bone  to   treat 
bone deformation is a necessary contribution in the deformation of 
the   long   bone   body   and   prevent   fractures   in   the   lower   limbs. 
Therefore, in the coming time, it is necessary to continue studying 
the complete procedure  by 2 intramedullary to minimize the number 
of patients who need to have orthopedic surgery and re­connect bone 
several times due to the bone deformed back in patients alignment is 
equal to 1 intramedullary.
­   Continue   to   research   and   implement   combined   medical 
treatment after surgery to enhance the effectiveness of surgery and 
help patients integrate into the community early.

LIST OF PUBLICATIONS FROM THE THESIS  
1. 

Tran   Quoc   Doanh.,   Pham   Dang   Ninh.,   Luong   Dinh   Lam 
(2018).   Initial   evaluate   the   results   of   osteotomy   with 
intramedullary   fixation   for   lower   limbs   in   osteogenesis 
imperfecta   patients   in   Military   Hospital   7A.  Journal   of 
Military Pharmaco­medicine, 43 (9: 142­147.

2. 

Tran   Quoc   Doanh.,   Pham   Dang   Ninh.,   Luong   Dinh   Lam 
(2018).   X­ray   image   of  Osteogenesis   imperfecta  patients 
treated   at   Military   Hospital   7   A   (2012­2016).  Journal   of 
Vietnamese Medicine, 473 (1 & 2): 9­12.

3. 

Tran   Quoc   Doanh.,   Pham   Dang   Ninh.,   Luong   Dinh   Lam 
(2019).   Clinical   characteristics   of  Osteogenesis   imperfecta 
patients treated at Military Hospital 7 A (2012­2016). Journal 
of Vietnamese Medicine, 475 (1 & 2): 11­14