骨水泥综合征

一、骨水泥植入综合征概况：骨水泥植入综合征(bone cement implantion syndrorne，BCIS): 目前对BCIS的定义尚未明确界定，其特征性改变包括低氧血症、低血压、心律失常、肺动脉压力增高、凝血功能改变以及心搏骤停等一系列临床症状。

1995年，国内出现第一例由于骨水泥全髋关节置换后脂肪栓塞综合征导致死亡的病例报告。

目前由于BCIS的死亡率缺乏系统的收集或报道，对BCIS引发的心脏停搏的真正发病情况尚不清楚。

上世纪90年代末，国外文献报道骨水泥反应导致的心跳骤停发生率为%-10%，应该说这个发生率还是相当高的；病死率为%%；国内2003年报道骨水泥肺栓塞的死亡率为%%，还有另外一份报道回顾性调查了华南地区五所大型医院的骨科，在1998～2005年收治的2435例2516侧骨水泥型髋关节置换术中，共发生7例严重骨水泥反应导致的死亡，病死率为％。

骨水泥一共可以分为三类，分别是：不可降解的骨水泥：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）；骨传导性骨水泥，主要为Orthocomp以及可被生物降解的骨水泥如磷酸钙骨水泥。

其中PMMA是目前临床上最常用的注入材料，也是我们今天讨论的主角，其特点是黏稠度高，支持力加强明显，外漏几率较少，但聚合产热的温度相对较高，对周围组织损伤大，操作时间要求短。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由聚合粉剂和单体液体两部分组成，粉剂主要成分由甲基丙烯酸甲酯一苯乙烯共聚物及适量的引发剂过氧化二苯甲酰组成，液体为甲基丙烯酸甲酯单体(LMMA)，单体有毒、无色、可以燃烧，并且有强烈刺激味（我相信这种味道我们很多医生都亲自体验过）。

PMMA是在术中临时调制即由在聚合酶粉剂催化下聚合而成，聚合反应过程根据其形态分为粥状期、黏丝期、面团期和固化期。

在粥状期和黏丝期由于聚合反应不充分，有大量多余甲基丙烯酸甲酯存留。

而面团期多余甲基丙烯酸甲酯大部分发生聚合反应，是临床上进行骨水泥灌注和假体固定的最佳时期。

二、骨水泥毒性PMMA具有比较明显的毒性，对循环系统、呼吸系统以及凝血功能都有不良影响。

其中对循环系统的影响是多方面的：包括单体的毒性作用、凝固时的发热反应、假体插入髓腔时导致腔内压力增高以及前列腺素、组胺的释放等等。

（一）、对循环系统的影响：1、单体的毒性作用：PMMA单体有明显毒性作用，且毒性作用与浓度呈正相关，单体在血液中的浓度达到150mg/L时可以导致死亡。

首先它对心脏有直接的抑制作用，表现为心肌收缩力减弱或传导系统异常，出现心输出量下降或心律失常。

另一方面，PMMA经血液吸收后，作用于血管平滑肌的钙通道，可引起外周血管扩张，回心血量减少，心排血量减少，血压下降，心率代偿性增快以满足外周的氧供。

心脏本身的供血时间缩短以及压力下降，所以心肌的供血供氧减少，使心脏处于暂时缺血缺氧状态。

如果患者同时合并两个或更多潜在的易感因素，如低血容量、心功能不全、心律失常、脂肪栓塞、组胺释放等，以上因素共同作用时则有可能发生致命性并发症。

2、骨水泥凝固时发生热反应：骨水泥使用前两种物质临时混合调匀，灌注入髓腔后自行凝固，产生固定假体作用，然而，两种物质混合时中心温度可达89～90℃，导致大量甲基丙烯酸甲酯单体产生并释放人血。

甲基丙烯酸甲酯半衰期短(约2 min)，这也是临床较多见的引起一过性外周血管扩张、低血压和心跳加快的原因。

3、肺栓塞：骨水泥单体有明确毒性，但是仅用单体的毒性作用不足以解释关节置换手术中严重的骨水泥反应。

近年来的研究认为除了单体的毒性作用外，骨床准备时骨髓组织以及一些化学物质的释放所导致的肺栓塞是引起严重骨水泥反应的主要原因。

首先是手术操作时可致髓腔内压力增高：扩髓时扩髓器的插入可使髓腔远端压力明显升高，并破坏髓腔血管，使脂肪颗粒易进入哈佛管、福尔克曼管和营养血管，再经骨皮质及骨膜附近的血管进入血液循环。

直径大于10微米的脂肪滴由于不能通过肺毛细血管床而滞留于肺，导致脂肪栓塞综合征，引起肺动脉高压、低氧血症、二氧化碳蓄积等症状。

另一方面，在骨水泥聚合晚期植入假体可以产生高达187％的髓内压力，而在骨水泥聚合早期植入假体只产生43％的髓内压力。

因此，在骨水泥聚合后期假体的安放可以显著提高骨水泥压力，更有利于骨水泥与骨之间的接触以及骨水泥与松质骨之间的相互渗入交锁，以达到假体和骨之间最大稳定效果。

但与此同时会在股骨髓腔内造成极高的髓内压，当超过静脉循环压力时，可破坏髓内静脉，骨髓、脂肪、血凝块和骨颗粒等通过被破坏的小静脉进入循环系统，就会形成肺栓塞。

有部分研究在髋关节置换手术过程中，应用经食道超声心动图检测右心血流，当发现有异常物质进入右心房时，迅速从右心房抽血检验，在标本中发现了一些非结晶的、嗜红细胞的规则的颗粒状物质。

病检结果提示栓子来源于操作中造成的骨颗粒。

4 促前列腺素以及组胺释放作用：骨水泥注入后，与患者的骨组织相容，使之释放出前列腺素E，后者吸收入血后，产生降压作用；同时组胺的释放也可以导致血压下降。

（二）、对呼吸系统的影响：急性期：骨水泥填人骨髓腔内，髓腔内压急剧上升，导致髓腔脂肪、空气、骨髓颗粒被挤入静脉而堵塞肺循环，导致脂肪栓塞综合征，从而引起肺动脉压增高，右心衰，呼气末二氧化碳下降，心排血量下降、血压下降、低氧血症、心衰和猝死等一系列并发症；另外，在骨水泥聚合反应结束时残留有2％一6％的甲基丙烯酸甲酯(LMMA)。

在随后的3周内，由于残留LMMA的缓慢聚合反应，含量降至约％。

其亦可促使白细胞产生组织因子并与血管内皮细胞结合促进血栓形成。

大量LMMA到达肺部还引起血管内化学成分改变而导致肺组织血液动力学改变，早期曾认为残留LMMA是导致围手术期呼吸系统障碍的主要原因之一。

（三）、对凝血系统的影响：骨水泥使用时释放的单体被局部组织和血管吸收后，引起阻滞凝血酶的释放，致使血小板和纤维蛋白聚集，继而引起凝血以及纤溶系统异常。

有部分研究发现患者在骨水泥填充后的短时间内（3小时以内，以1小时最为明显）会出现一过性的高凝状态，那么血管内广泛的凝血后会消耗的大量的血小板以及凝血因子，引起凝血功能障碍；这个阶段同时存在纤溶亢进，纤维蛋白大量讲解，进一步发展可能会进展为DIC；同时，大手术会诱发机体产生过度的应激反应，应激反应使血中儿茶酚胺浓度升高。

升高的儿茶酚胺促使红细胞及血小板聚集而影响全血黏度，导致全血黏度增加，加之此类病人需长期卧床，更易发生深静脉血栓。

三、发生骨水泥植入综合征的原因1、术前并存症未调整到正常状态；2、术前准备不充分，如基础疾病未调整、血容量补充不够等；3、术中股骨髓腔残留血液或碎屑较多；4、骨水泥填充技术不规范等对老年患者而言，其BCIS发生率更高一些，可能与以下因素有关：1、老年人骨质疏松、易发生骨折，使用骨水泥的人次多、频率高，因此，其骨水泥不良事件发生的人数相对较多。

2、老年人心血管代偿能力差、心肺储备能力差，易发生血液动力学波动。

3、多数老年人曾有心血管系统疾病史，当使用骨水泥出现局部心血管系统反应时，会产生扩大效应，导致严重的血流动力学反应。

4、对老年人的预防、护理措施不够完善。

5、其他原因如骨水泥材料质量、手术水平等。

总的来说，BCIS更容易发生在高龄、骨质疏松、既往肺动脉高压、右心室功能失常和冠状动脉疾病的病人。

这类病人在置入骨水泥时心肺功能可能不能代偿，而出现累及生命的并发症。

骨质疏松病人骨小梁的强度较低，可使相当数量的脂肪和骨髓成分进入股骨的引流系统，从而到达血液循环中，造成肺栓塞。

四、BCIS的预防和处理1、术前准备：术前应常规检查血尿常规，凝血、肝肾功能，心电图等，必要时行心脏彩超、动态心电图、深静脉彩超、肺功能检测等检查，评估各脏器应急代偿能力，并对相关基础疾病进行治疗使之能够达到手术耐受状态。

比如心功能要达到2级以上，血压小于160、90毫米汞柱，控制肺部感染，血糖小于8毫摩尔，纠正营养不良、电解质紊乱等等；过敏体质者可术前给予地塞米松、组胺拮抗剂等抗过敏药物，对骨水泥毒性反应进行预防。

术前常规建立静脉通道，骨水泥植入前常规补充液体扩容，降低血液黏度，改善微循环，加快血流速度，增加组织器官灌注，改善氧供，避免并发症发生。

2 麻醉方法与监测：根据术前患者病情酌情选择全麻、连续硬膜外麻醉或腰-硬联合麻醉。

监测血压、心率、脉搏、血氧饱和度、动态心电图和观察尿量，必要时行CVP以及有创动脉压监测。

术中视血压变化预防性持续泵注血管活性药。

心律过缓时，可予阿托品，并根据手术出血量、尿量、循环状态适当输血、补液。

骨水泥置人后30 min内持续监测并记录血压、呼吸等生命体征变化。

总之，要严密监测，应用骨水泥前要充分扩容，补足血容量，维持平稳的麻醉，保持呼吸循环系统相对稳定是保障安全的关键。

3、手术操作要点：植入前最大限度降低骨水泥温度、释放骨水泥单体毒性，待骨水泥反应成团再填充，填充骨髓腔时应使接触面干燥无血，并将多余骨水泥彻底清除；术中充分暴露股骨近端；放置骨水泥前以大量盐水脉冲冲洗，将骨髓腔内残留的骨髓、脂肪或血块等物质冲洗干净，然后放入干纱条填塞止血，调和骨水泥，争取达到股骨髓腔无血状态下，以骨水泥枪由内到外缓缓注入骨水泥，不留死腔，同时用冰盐水冷却股骨近端。

4、降低髓内压：手术中降低髓内压和减少髓腔内物质对于预防与骨水泥相关的肺栓塞尤为重要。

为了降低髓内压，术中可采取在股骨上钻孔或胶管引流以排出留在髓腔内的空气；真空骨水泥技术是一个非常有效的方法，它通过在股骨大小粗隆间的股骨粗线上和股骨假体柄远端2mm骨皮质上各钻一个4.5mm直径的管道，插入多空真空负压吸引装置，吸引装置的孔径1—2 mm，以确保吸出的是血液和空气。

注入骨水泥时启动此装置，以达到降低股骨髓腔内压力的作用。

5、一旦出现BCIS，目前缺乏理想的治疗方法，多以对症支持为主。

术中常规准备双通道，以备紧急输血和补液。

建议在灌注骨水泥前使用少量激素，能抑制浆细胞补体的激活、减少白细胞的聚集和稳定细胞膜，具有明显的抗炎性反应及抗变态反应。

高危患者预防性应用升压药，应用后根据血压、心率等变化情况及时调整血容量。

一旦出现血流动力学的改变，在加快输液速度和给氧的同时使用血管活性药。

使用α受体激动剂或α、β受体混合激动剂尚存在争议，但对于存在右心功能不全或周围血管扩张者，α受体激动剂应为首选。

必要时使用肾上腺素静脉注射避免心跳骤停的发生。

如出现心跳骤停，应立即按心肺脑复苏进行抢救。

临床上骨水泥假体的适应症多为老年人，本身体质虚弱加上骨折或手术的严重打击，使围手术期发生严重并发症的风险增高。

这些并发症发生后一方面致死率高，另一方面治疗较为困难。

因此，预防第一的观点应该成为的共识。