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0.6%-10%，应该说这个发生率还是相当高的；病死率为0.02%-0.5%；国内2003年报道骨水泥肺栓塞的死亡率为2.3%-2.4%，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0.29％。

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0.5％。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