Синдром имплантации костного цемента это
Ключевые моменты
- Синдром имплантации костного цемента (BCIS) вероятно включает герметизируемый костный цемент как причину легочной эмболии.
- В 20% случаев цементных протезирований суставов возникает BCIS, около 1% из них приводят к сердечно-сосудистому коллапсу, требующему СЛР.
- Ведение BCIS требует подхода, основанного на принципе “все вместе”, с акцентом на подготовке, бдительности и оперативном лечении.
Синдром имплантации костного цемента (BCIS) является потенциально смертельным осложнением ортопедической хирургии, использующей герметизацию костным цементом. BCIS характеризуется гипоксией и/или гипотензией (с потенциальной потерей сознания), возникающей примерно во время цементации костей. Частота BCIS в соответствующих ортопедических процедурах составляет около 20%, а частота тяжелой реакции, приводящей к сердечно-сосудистому коллапсу в этой группе, составляет 0,5-1,7%. Способность прогнозировать, распознавать и управлять BCIS в периоперационной обстановке важна для каждого анестезиолога.
Клинические особенности и классификация
Физиологически синдром имплантации костного цемента приводит к снижению артериальной оксигенации, характеризующейся сочетанием клинических признаков
- Гипоксия
- Внезапное падение артериального давления
- Легочная гипертензия
- Нарушения ритма сердца
- Потеря сознания
- Остановка сердца
Возникающие сердечно-сосудистые изменения могут быть различны, но чаще проявляются следующие: уменьшение среднего артериального давления, ударного объема, сердечного выброса, увеличение сопротивления легочного русла, приводящее к уменьшению фракции выброса правого желудочка.
BCIS имеет широкий спектр тяжести. У большинства пострадавших пациентов развивается нефульминантная форма BCIS. Нефульминантная BCIS характеризуется значительным, но временным снижением артериального насыщения кислородом и систолического АД в период цементации. У небольшой доли пациентов развивается фульминантная BCIS, с глубокими интраоперационными сердечно-сосудистыми изменениями, прогрессирующими до аритмий, шока или остановки сердца. Дональдсон и др. в 2009 году предложили трехэтапную классификацию степени тяжести BCIS.
| Класс BCIS | Гипоксия | Гипотензия | Потеря сознания |
| 1 класс | Средняя SpO2 <94% | Средняя Уменьшение САД ≥ 20% | Нет |
| 2 класс | Тяжелая SpO2 <88% | Тяжелая Уменьшение САД ≥ 40% | Неожиданная потеря сознания |
| 3 класс | Сердечно-сосудистый коллапс, требующий СЛР | ||
Частота BCIS является самой высокой в цементной гемиартропластике, но также наблюдается и в других цементных процедурах, таких как полная замена тазобедренного или коленного суставов. BCIS типично происходит во время цементации кости и ввода протеза, но может также произойти во время развертки бедренной кости (перед цементированием), или во время сдувания турникета конечности (после цементирования).
Встречаемость
Большое ретроспективное исследование Olsen и др. в 2014 году включило BCIS у 1080 пациентов, перенесших цементную гемиартропластику после переломов проксимального отдела бедра. Используя классификационную систему BCIS, было проведено исследование для оценки встречаемости и факторов риска для BCIS, а также его влияния на смертность в течение 30 дней и 1 года. Другое исследование, опубликованное в 2014 году, Anaesthesia Sprint Audit of Practice (ASAP), изучало частоту BCIS в более чем 3500 случаях цементных гемиартропластик. Их выводы кратко излагаются ниже.
| ASAP 2014 | Olsen, et al. 2014 | |||
| класс BCIS | частота | частота | 30-дн. смертность | 1-год. смертность |
| Класс 0 (нет BCIS) | 72.2% | 5.2% | 25.2% | |
| Класс 1 | 19.0% | 21% | 9.3% | 29.9% |
| Класс 2 | 2.7% | 5.1% | 35% | 48.1% |
| Класс 3 | 0.5% | 1.7% | 88% | 94.1% |
Исследование Olsen показало достоверно более высокую смертность у пациентов с BCIS 2 и 3 класса, чем 1 класса. Тяжелый BCIS (3 класс) также был значимым предиктором 30-дневной смертности с коэффициентом вероятности 16,35 (более чем вдвое превышающим смертность 2-го класса BCIS в 30-дневный период). У пациентов с BCIS, умерших в течение 48 часов после операции, у 95% были обнаружены тяжелые реакции.
Патофизиология
Патофизиология синдрома имплантации костного цемента полностью не изучена, но было предложено несколько механизмов.
Эмболическая модель
Во время хирургической цементации и протезирования цемент намеренно нагнетается под давлением, чтобы ввести его в промежутки кости, что в идеале улучшает сцепление между цементом и костью. Цемент после этого расширяется в пространстве между костью и протезом, дополнительно герметизируя медуллярное пространство и потенциально вытесняет его содержимое в циркуляцию. Было продемонстрировано что эмболы содержат жир, костный мозг, цемент, воздух, частицы костной ткани, агрегаты тромбоцитов и фибрина.
После попадания в кровоток, данные эмболы могут добраться до легких, сердца, и/или коронарного кровообращения. Выдвигается гипотеза, что множественная легочная эмболия являются причиной характерной гипоксии и дисфункции правого желудочка при BCIS, приводящей к гипотензии. Эти физиологические изменения при эмболизации можно объяснить, как механическим воздействием эмболии, так и высвобождением медиаторов, которые провоцируют повышение тонуса легочных сосудов.
Чреспищеводная эхокардиография показала множественные мелкие эмболии, описанные как “снег”, видимый в сердце от начала развертывания до завершения хирургической процедуры. Эти эмболы различаются по размеру и количеству, причем одно исследование демонстрирует эмболы более 10 мм у трети пациентов.
Мультимодальная модель – высвобождение гистамина, гиперчувствительность и активация комплемента.
Некоторые критики эмболической модели утверждают, что эмболизация не всегда связана с гемодинамическими изменениями и что степень эмболизации плохо коррелирует со степенью гипотензии или гипоксемии. Считается, что эмболическая модель сама по себе не может объяснить все особенности BCIS, и что сочетание различных факторов, действующих в тандеме, приводит к полной клинической картине, наблюдаемой при BCIS.
Анафилаксия и BCIS имеют много общего, особенно заметно значительное увеличение концентрации гистамина в плазме. Было найдено, что хирурги при частом контакте с общепринято используемым цементом, метилметакрилатом (MMA), имеют увеличение в крови уровней C3a и C5a. Это анафилактоидные медиаторы, мощные посредники вазоконстрикции и бронхоконстрикции. С подобными результатами это было подтверждено на экспериментальных животных моделях. В совокупности эти медиаторы вызывают увеличение сопротивления легочных сосудов, вызывая нарушения вентиляции/перфузии, гипоксию, правожелудочковую недостаточность и кардиогенный шок (характерные особенности BCIS).
Ведение
Ассоциация анестезиологов Великобритании и Ирландии (AAGBI) в 2015 году опубликовала гайдлайн, рекомендующий трехэтапный протокол для минимизации заболеваемости и ведения возникшего BCIS при цементной артропластике переломов бедра.
Выявление пациентов с высоким риском кардиореспираторных нарушений:
- Возраст
- Существенное сердечно-легочное заболевание
- Калий-сберегающие диуретики
- Мужской пол
В 2009 году Национальное агентство по безопасности пациентов (NPSA) в отчете быстрого реагирования подчеркнуло, что пациенты с плохим кардио-респираторным резервом были подвержены повышенному риску периоперационного возникновения BCIS. Olsen et al. выявили следующие факторы риска тяжелого BCIS: класс 2 или 3
- ASA III или IV
- Хроническая обструктивная болезнь легких
- Применение диуретиков
- Использование варфарина
Хотя ХСН или хроническая фибрилляция предсердий в анамнезе само по себе не является независимым фактором риска развития BCIS, использование диуретиков или варфарина было идентифицировано как фактор риска развития тяжелой BCIS. Постулируется, что пациенты с ХСН, особенно связанные с хронической фибрилляцией предсердий, которым требуется лечение диуретиками и варфарином, могут иметь предсуществующую легочную венозную гипертензию из-за нарушения наполнения левых отделов сердца.
Факторы, не являющиеся предикторами тяжелого BCIS:
- Атеросклероз
- Стенокардия
- Застойная сердечная недостаточность
- Бета-блокаторы
- Ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента.
Состояния, которые могут потенциально увеличить вероятность BCIS включают остеопороз, метастазы в кость, и сопутствующие тазобедренные переломы. Эти состояния могут быть связаны с увеличенными или аномальными васкулярными каналами, через которые содержание костного мозга может более легко проникнуть в циркуляцию, приводя к эмболии.
Подготовка команды и распределение ролей в случае тяжелой реакции:
- Предоперационное мультидисциплинарное обсуждение и планирование
- Контрольный перечень ВОЗ по хирургической безопасности
Эффективная коммуникация между анестезиологами, хирургами и гериатрами предназначена для повышения осведомленности о возможности BCIS, повышения периоперационной бдительности, снижения риска и оптимизации действий в случае возникновения BCIS. Было предложено, чтобы этап цементации обсуждался в рамках Контрольного перечня ВОЗ по хирургической безопасности по соответствующим оперативным процедурам. В некоторых учреждениях был разработан и внедрен новый протокол “цементного времени”, в котором все члены операционной команды берут на себя конкретные роли и сосредотачиваются на времени установки протеза.
В случаях, определенных как “высокий риск”, между хирургом и анестезиологом должна проводиться дискуссия о потенциальной пользе нецементной или цементной артропластики. В 2014 году в гайдлайне NICE по лечению переломов тазобедренного сустава у взрослых предположено, что цементированные имплантаты предпочтительнее незакрепленных имплантатов у пациентов, подвергающихся артропластике, так как это приводит к увеличению послеоперационной безболезненной подвижности и снижает риск повторной операции. Тем не менее, начиная с исследования Olsen 2014, преимущество нецементированных имплантатов у пациентов с определенными сопутствующими заболеваниями снова рассматривается. Обновленные рекомендации NICE еще не были доступны на момент публикации.
Интраоперационные роли:
Анестезиологическая бригада
- Обеспечить адекватную оптимизацию гемодинамики до – и интраоперационно
- Цель – САД в пределах 20% доиндукционного значения
- Введение вазопрессоров при сердечно-сосудистом коллапсе
- Подтверждение осведомленности о подготовке/применении цемента
- Сохранять бдительность в отношении кардиореспираторных нарушений
Хирургическая бригада
- Сообщите анестезиологу перед применением цемента
- Промыть и высушить бедренный канал
- Избегайте избыточного давления
- Применение ретроградного введения цемента с использованием всасывающего катетера и интрамедуллярной пробки в бедренный канал
Обеспечение адекватной оптимизации, как до, так и внутриоперационно, может быть достигнуто путем увеличения концентрации кислорода в крови у всех пациентов во время цементации, избежания гиповолемии и повышения артериального давления в периоды повышенного риска развития BCIS (особенно во время цементирования). Рутинное использование вазопрессоров (инфузия низких доз адреналина) во время цементирования в настоящее время является компонентом интраоперационного протокола некоторых учреждений.
С момента удаления головки бедренной кости до инструментальной обработки бедренного канала следует проявлять бдительность в отношении признаков кардиореспираторных нарушений. Контролируйте инвазивное АД или увеличьте частоту неинвазивного измерения АД во время этапа цементирования. Мониторинг центрального венозного давления (ЦВП) также может помочь в оптимизации волемии и введении инотропов, но может плохо коррелировать с изменениями легочного артериального давления при BCIS. Использование интраоперационно катетера легочной артерии или трансэзофагеальной эхокардиографии было предложено для гемодинамического мониторинга у пациентов с высоким риском, но это не представляется возможным во многих практических условиях.
Анестезиологический метод должен быть адаптирован к каждому отдельному пациенту и операции. Не было проведено крупных исследований по влиянию анестезиологической техники на частоту возникновения BCIS. Тем не менее, существуют хирургические методы, которые были идентифицированы как снижающие частоту BCIS.
- Промывание бедренного канала перед вводом цемента
- Высокое давление, высокообъемное, пульсирующее промывание
- Чистка и сушка интрамедуллярного канала бедренной кости перед цементацией
- Использование всасывающего катетера для разгерметизации интрамедуллярного канала
- Использование костно-вакуумной техники (смешивание цемента в вакууме и использование ретроградного введения цемента)
Изменения в хирургической технике направленны на минимизацию вероятности цементной эмболии, включая рассмотрение возможности использования нецементированного протеза у пациентов с высоким риском. Недавнее экспериментальное исследование с использованием моделей овец также изучило роль кава-фильтров нижней полой вены (IVC) в предотвращении легочной эмболизации и последующей BCIS. Клиническое воздействие фильтра IVC еще предстоит определить. Поскольку анестезиологическое лечение BCIS в основном является поддерживающим, как только было принято решение продолжить операцию, хирургические изменения являются единственными изменениями, которые повлияют на возникновение BCIS.
Лечение BCIS
Под общей анестезией значительное падение систолического давления может предвещать сердечно-сосудистый коллапс, в то время как внезапное падение pCO2 в конце выдоха может указывать на правожелудочковую недостаточность, ведущую к катастрофическому снижению сердечного выброса. У бодрствующего пациента под региональной анестезией ранние признаки BCIS могут включать одышку и/или измененную чувствительность.
Отсутствуют клинические испытания, сравнивающие различные подходы к ведению BCIS, поэтому текущие рекомендации являются эмпирическими и руководствуются отчетами о случаях, а также основными физиологическими принципами
- Ингаляция 100% кислорода
- Инфузионная терапия (корректируемая по ЦВД)
- Вазопрессорная ⁄ инотропная поддержка
Сердечно-сосудистый коллапс в контексте BCIS следует рассматривать как недостаточность правого желудочка. В целом, ранняя и агрессивная ресусцитация является краеугольным камнем лечения BCIS. Ингаляция 100% кислорода является терапией первой линии, с контролем дыхательных путей, продиктованным клинической необходимостью. Следует установить инвазивный гемодинамический мониторинг (если он еще не установлен). В случаях тяжелой BCIS (когда пациент находится в состоянии клинической смерти) следует следовать стандартным алгоритмам расширенной сердечно-легочной реанимации.
Рекомендуется инфузионная терапия для поддержания преднагрузки ПЖ, и инотропные препараты для поддержки сократимости. Вазопрессоры (например, мезатон и норадреналин), в первую очередь, вызывают сужение периферических сосудов, повышение артериального давления, которое в свою очередь поддерживает коронарный кровоток, и, следовательно, улучшает перфузию миокарда и сократимость. Применение вазопрессоров и инотропов следует продолжать в послеоперационном периоде по мере необходимости в отделении интенсивной терапии (ОИТ).
Синдром имплантации костного цемента – явление, ограниченное по времени; исследования на людях и животных убедительно показывают, что давление в легочной артерии нормализуется в течение 24 часов. Даже при больших эмболических нагрузках здоровые сердца могут восстанавливаться от нескольких секунд до нескольких минут. Базовый механизм – острая легочная гипертензия и вторичная правожелудочковая недостаточность – следует считать обратимым. Агрессивная стабилизация и поддерживающая терапия являются краеугольными камнями в ведении BCIS.
Пациенты, которые не соответствуют критериям тяжелой BCIS, но имеют подозрительную клиническую картину, должны тщательно контролироваться в отделении интенсивной терапии, по крайней мере, в течение первых 24 часов после операции.
Резюме
- BCIS является потенциально смертельным осложнением ортопедической хирургии.
- Эмболия легочной артерии внутримедуллярным содержимым является вероятной этиологией BCIS.
- Быстрая гипоксия, гипотензия и потеря сознания являются ключевыми признаками.
- Правильное ведение BCIS включает в себя: стратификацию риска пациента, интраоперационную бдительность, хорошую командную коммуникацию и быструю реанимацию.
Dr. Denise So
Resident Anaesthesiologist, Queen Mary Hospital, Hong Kong
Dr. Clara Yu
Associate Consultant, Queen Mary Hospital, Hong Kong
2017 г.
Источник
Отличие цементных и бесцементных моделей эндопротезов тазобедренного сустава заключается в принципе их фиксации. Бесцементные компоненты эндопротеза покрыты пористым или гидроксиапатитовым покрытием, устанавливаются в кость по методу «плотной посадки» и впоследствии кость врастает в поверхность импланта. Цементные эндопротезы фиксируются в кости специальным полимерным цементом, изготовленным из полиметилметакрилата.
Цементные и бесцементные компоненты эндопротеза тазобедренного сустава отличаются. Цементные ножки эндопротеза гладкие, а бесцементные – шероховатые. Цементные чашки изготавливаются из высокомолекулярного поперечно-связанного медицинского полиэтилена, а бесцементные делают из металлических сплавов с шероховатой наружной частью. Подробнее о том, какие бывают компонентны эндопротеза тазобедренного сустава вы можете прочитать в отдельной статье на нашем сайте (щелкните мышкой, чтобы перейти к этой статье).
Есть два компонента эндопротеза тазобедренного сустава, которые фиксируются к кости – ножка и чашка. Оба эти компонента могут быть цементными или бесцементными. Если один из них цементный, а другой – бесцементный, то такой эндопротез называют гибридным или реверс-гибридным.
Костный цемент используется в медицине уже более 50 лет, и он находит себе применение не только в эндопротезировании для фиксации компонентов эндопротеза к кости, но и в других специальностях (для пластики тел позвонков, в стоматологии и т.д.). Костный цемент заполняет пространство между эндопротезом и костью и формирует эластичную зону, которая работает не только как амортизатор, поглощающий удары, но и равномерно распределяет нагрузку по всей кости, окружающей эндопротез. Равномерное распределение нагрузки от эндопротеза к кости особенно важно для ножки эндопротеза тазобедренного сустава, которая, как правило, имеет неидеальную адаптацию своей формы к форме канала бедренной кости, что приводит к появлению зон повышенной и сниженной нагрузки (неравномерное распределение сил).
Костный цемент по своей химической сути является плексигласом, или, точнее, полиметилметакрилатом. Иногда костный цемент называют акриловым цементом. Впервые полиметилметакрилат в медицине применили в 1940-х годах для заполнения дефекта костей лицевого черепа. Оказалось, что полиметилметакрилат прекрасно уживается с тканями человека (тканевая совместимость), другими словами, ученые наконец-то нашли материал, который можно успешно использовать в костной хирургии, а ведь попытки найти такой материал велись еще в конце 19 века.
В настоящее время в мире ежегодно выполняется несколько миллионов цементных эндопротезирований суставов и такой способ фиксации эндопротеза очень надежен, а сама конструкция – долговечна.
Костный цемент, который используется для эндопротезирования тазобедренного сустава, поставляется в коробке, внутри которой есть пакетик с порошком (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором) и ампула с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор).
Две дозы костного цемента: ампулы с жидкостью (метилметакрилат мономер, стабилизатор, ингибитор) и порошок, высыпанный из двух пакетов (преполимеризованный полиметилметакрилат в смеси с аморфным порошком-инициатором)
На операции жидкость из ампулы выливают в порошок и перемешивают, после чего начинается процесс полимеризации – цемент сначала становится жидким, как тесто, а через 5-8 минут он твердеет. На ощупь затвердевший цемент напоминает камень, но в опытах с большой нагрузкой он ведет себя как твердая резина, т.е. обладает свойствами эластичности, амортизируя нагрузки.
Костные цементы различаются по вязкости (низкая, средняя и высокая).
Во время полимеризации костный цемент разогревается, причем чем толще слой цемента, тем выше эта температура. В эксперименте температура полимеризации достигает 120-140 градусов, но в теле человека она обычно повышается до 70-80 градусов за счет того, что толщина цементной мантии редко превышает 5 мм и, кроме того, цемент охлаждает кровь.
Важной особенностью костного цемента является то, что в него до полимеризации можно добавить порошок антибиотика, который в некоторых случаях снижает вероятность развития инфекционных осложнений.
Костный цемент выпускают те же фирмы, что и эндопротезы тазобедренного сустава (Zimmer, DePuy, Stryker, Smith&Nephew, Biomet, Aesculap и др.).
Крайне редко в процессе полимеризации цемента в организме может возникнуть грозное осложнение – синдром имплантации костного цемента, который проявляется в резком падении артериального давления, аритмии. К счастью, вероятность этого осложнения очень мала и по научным данным составляет 0,06-0,1%. Подробнее об этой проблеме интересующиеся могут почитать в статье Британского Журнала Анестезии.
Сейчас, к сожалению даже от многих хирургов можно услышать, что цементный эндопротез это плохо, а бесцементный – хорошо. На самом деле это не так. Цементные и бесцементные эндопротезы тазобедренного сустава неодинаковы, и каждый из ниж имеет свои плюсы и минусы. И если хирург говорит о том, что цементный эндопротез это плохо, то он либо лукавит, либо вообще не разбирается в эндопртезах. Во-первых, цементное и бесцементное эндопротезирование тазобедренного сустава зарождалось, формировалось и совершенстовалось практически обособленно друг от друга, цементное эндопротезирование преобладает в Европе (особенно Швеция, Норвегия, Великобритания), а бесцементное преобладает в США. В последние 10-15 лет эти шкаолы эндопротезирования смешиваются и в в Европе стали активнее использовать бесцементное эндопротезирование, а в США – цементное.
Например, в Швеции в 2005 году более 90% всех эндопротезирований тазобедренного сустава выполняется с использованием костного цемента, а в 2009 – более 80%. В Великобритании сейчас около 70% устанавливаемых эндопротезов являются цементными, и только 30% — бесцементными.
Согласитесь, что если в Великобритании и в Швеции цементное эндопротезирование используется так часто, то, скорее всего, оно не так уж и плохо, и не стоит так ругать цементные эндопротезы и думать что они плохие.
Данные шведского регистра эндопротезирования, который ведется с 1967 года. Используются цементные, бесцементные эндопротезы, гибридные (цементная ножка и бесцементная чашка), реверс-гибридные (цементная чашки и бесцементная ножка) и поверхностное (замена только части головки бедренной кости с сохранением шейки бедренной кости).
Еще раз повторимся, что у цементных и бесцементных эндопротезов есть свои сильные и слабые стороны, свои плюсы и минусы, и выбирать цементный или бесцементный эндопротез стоит индивидуально.
Возраст. Чем старше пациент, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование. С возрастом прочность кости постепенно снижается (появляется остеопороз), и в таком случае лучше цементная фиксация.Четких границ, которые бы говорили о том, что, например, всем старше 60 лет нужно цементное эндопротезирование, не существует. В некоторых случаях цементный эндопротез будет оптимальным и у 40-летнего, а в другом случае и в возрасте 80 лет может подойти бесцементный эндопротез.
Пол. Прочность кости сильнее снижается у женщин из-за послеменопаузального остеопороза, поэтому цементный эндопротез предпочтителен женщинам после менопаузы. С другой стороны, если эндопротезирование выполняется на фоне артроза, то как правило, плоность кости в таком случае наоборот повышена.
Форма канала бедренной кости. Чем шире канал и чем тоньше стенки бедренной кости, тем более предпочтительно цементное эндопротезирование.
Чаще цементное эндопротезирование выполняется при переломах шейки бедра у пожилых, еще более оно актуально при несросшихся переломах шейки бедренной кости, незаменимо цементное эндопротезирование и в том случае, если оно выполняется на фоне инфекционных процессов, например, после остеомиелита (гнойного поражения кости), так как в цемент можно добавить антибиотик.
Три типа формы канала бедренной кости и качества стенок. Тип А- узкий канал с толстыми стенками («бутылка шампанского»), тип В – широкий канал и средние по толщине стенки. Тип С – тонкие, хрупкие стенки и широкий канал. Цементный протез предпочтителен при типе С.
Конечно же, определять предпочтительный способ фиксации (цементный или бесцементный) в каждом индивидуальном случае должен врач.
Плюсы | Минусы | |
Цементный эндопротез |
|
|
Бесцементный эндопротез |
|
|
Автор статьи – кандидат медицинских наук Середа Андрей Петрович
Источник