髋关节置换术中骨水泥植入综合征的临床表现及其对人体的影响

骨水泥（BC）作为骨缺损的填充材料，亦称骨粘固剂，在关节置换手术、关节置换翻修手术中起到支撑和稳定作用。在临床骨科，全髋关节置换术已成为骨水泥运用最广泛的手术之一，其作用和优点显而易见，不再赘述。在此重点探讨全髋关节置换术中骨水泥引起的以低血压、缺氧、心律失常、弥漫性肺微血管栓塞、休克，甚至心跳骤停、死亡为临床表现的骨水泥植入综合征（BCIS）[1]。本文回顾总结了近年国内外全髋关节置换术中应用骨水泥病例的临床资料，并对骨水泥植入综合征的临床表现、对人体的影响、预防及处理措施做一概述。

一、骨水泥植入综合征的临床表现

骨水泥的化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），是由甲基丙烯酸酯与苯乙烯共聚粉，以及甲基丙烯酸甲酯单体（MMA）组成的室温自凝粘固剂。骨水泥在20世纪20年代中期由Hill和Crawfold发明[2]，20世纪50年代Chamley首先将骨水泥中的单体成分MMA应用于关节置换手术，并且已经注意到在注入骨水泥时可出现血压的改变现象。据国内外临床报道，在人工髋关节置换术中骨水泥注入股骨髓腔约2~5分钟后，患者会出现一过性低血压和心率增快，血压下降幅度可超过20%以上，至10分钟基本恢复至放置前水平；而心率在注入骨水泥后1分钟左右开始增快，至10分钟仍不能恢复正常水平，多需15~30分钟才能恢复。极个别病例出现血压持续偏低状态，部分患者心电图出现S-T改变，甚至出现严重骨水泥植入综合征。

二、骨水泥对人体的影响

1、骨水泥对血流动力学的影响：

①骨水泥单体的毒性作用：

全髋关节置换术是一种术中出血相对较多的手术，关节置换使用的骨水泥有效成分是PMMA，其单体有明显毒性作用，且毒性作用与浓度呈正相关。单体经血液吸收后，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。心脏缺血缺氧后首先表现为心电图的异常，如S-T段的下移，房性及室性心律失常，可以表现为频发房性心动过速或期前收缩，甚至室性期前收缩，并呈二联律、三联律，但上述表现通常仅为一过性反应。Tryba等[3]认为，单体对心血管系统的影响是多因素的。Schuit等[4]认为，当2个或更多潜在的易感因素，比如低血容量、心肌功能不全、心律失常、脂肪栓塞、组胺释放等共同发生作用时才有可能致命。

②骨水泥凝固时发生热反应：

骨水泥在手术应用中可释放大量单体，经血液吸收后，可致周围血管扩张和心肌抑制作用，使心输出率下降、血压降低、心率反射性增快及心率失常[5]。国内外研究表明，骨水泥使用前由两种物质临时混合调匀，注入股骨髓腔后自行凝固，产生固定关节假体作用；然而两种物质混合时中心温度可达89~90°C，导致大量MMA产生并释放入血，但因其半衰期短，约为2分钟，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[6]。

③关节假体插入股骨髓腔时可致腔内压力增高：

骨水泥型关节假体使用时压力增高明显，股骨髓腔内高压可致内部静脉破裂，髓腔内物质如脂肪、骨髓成分、骨碎屑等进入血液循环，从而引起小栓塞，可抑制心、脑、肺的功能[7]。有研究发现，许多患者心排量、每搏输出量的恢复比体循环及中心静脉慢，骨水泥扩血管作用消失后仍有较长时间的低血压状态，对血流动力学的影响除了骨水泥灌注时直接血管扩张作用和扩髓时不同程度的栓塞形成而产生的临床症状外，还有较为持久的心肌抑制作用。

④促前列腺素释放作用：

骨水泥注入股骨髓腔后，与患者的骨组织相容，使之释放出前列腺素E2，当前列腺素E2吸收入血后，可产生降压作用[8]。

2、骨水泥对呼吸系统的影响：

骨水泥注入股骨髓腔内，髓腔内压急剧上升，导致髓腔内脂肪、空气、骨髓颗粒被挤入静脉而抵达肺循环，进而堵塞肺循环，导致脂肪栓塞综合征，从而引起肺动脉压增高、右心衰竭、中心静脉压增高、呼气末二氧化碳下降、动脉压下降、心排血量下降、血压下降、动脉低血氧、肺栓塞、肺动脉高压、心功能衰竭及猝死等一系列并发症，进而发展为严重的骨水泥植入综合征。

在骨水泥聚合反应结束时，还残留有2~6%的MMA，在随后的3周内，由于残留MMA的缓慢聚合反应，其含量降至约0.5%，其也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MMA到达肺部，亦可引起血管内化学成分改变，从而导致肺组织血液动力学改变。早期曾有观点认为，残留MMA是导致围手术期呼吸系统障碍的主要原因[9]。

3、骨水泥对凝血系统的影响：

术中应用骨水泥后，骨水泥单体的释放，更易诱发血栓形成和心脑血管意外；并且全髋置换手术创伤大，创伤产生的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[10]，使得血液处于高凝状态；加之此类患者需长期卧床，因而更易发生深静脉血栓[11]。雷光华等[12]对44例全髋关节置换术患者分别于注入骨水泥前5分钟、注入骨水泥后30分钟及3小时各检测1次血浆凝血酶原时间（PT）、血浆纤维蛋白原（FIB）、鱼精蛋白副凝固试验（3P），结果显示在全髋关节置换术中注入骨水泥30分钟后PT缩短、FIB增高、3P试验阳性率升高，但3小时后骨水泥对这些指标的影响基本消除，这提示注入骨水泥后的3小时内是严密监测病情的重要时段。通常在注入骨水泥后，老年患者凝血系统虽有高凝倾向，但各相关指标数值仍在正常范围内。

三、骨水泥植入综合征的预防措施

1、术前准备：

髋关节置换术前应予以血常规、尿常规、凝血功能、肝肾功能、心电图等检查，评估患者各脏器的应急代偿能力，对并存呼吸、循环、肝、肾、内分泌等功能异常者采取相应的对症治疗措施，使之能够达到手术耐受状态。糖尿病患者于术前应给予胰岛素治疗，将血糖降至11mmol/L内；高血压患者应将血压控制在140/90mmHg以下；过敏体质者可于术前给予地塞米松、组胺拮抗剂等抗过敏药物，以便对骨水泥毒性反应进行预防。此外，特别需要重视动脉粥样硬化、冠心病、糖尿病等老年性疾病，可使老年人的血管内皮、凝血、抗凝与纤溶系统发生变化，导致网状内皮系统功能降低，因而老年人常存在不同程度的凝血功能亢进，并且容易形成血栓，因此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，以避免并发症发生。

2、麻醉方法与监测：

根据术前患者病情及全身情况，可选择“连续硬膜外麻醉”或“腰硬联合麻醉”，将麻醉平面控制在胸椎T10以下，具有阻滞完善、肌松效果好、对循环呼吸干扰较小、术后并发症少等优点[13]。关节假体植入前，应最大限度降低骨水泥温度，以释放骨水泥单体毒性，待骨水泥反应成团再予以填充；当填充骨髓腔时，应使接触面干燥无血，并将多余骨水泥彻底清除。术中持续面罩给氧，以维持心肌氧供需平衡，保证心、脑、肾功能，并监测血压、心率、脉搏、血氧饱和度、动态心电图和观察尿量。术中视血压变化预防性持续静脉泵注多巴胺；当心律过缓时可给予阿托品注射，并根据手术出血量、尿量、循环状态适当输血、补液；老年心肺功能差者，骨水泥置入前可静脉输注羟乙基淀粉及多巴胺。骨水泥置入后30分钟内，应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。

四、骨水泥植入综合征的处理措施

骨水泥植入后，对于出现血压骤降患者，且数分钟内收缩压下降>20%需快速输液；收缩压下降>30%或<90mmHg则为低血压，常合并心率增快，可出现严重的心律失常，心电图显示S-T段严重下移，频发室性期前收缩，并呈二联律、三联律，此时多用麻黄碱来升压，合并心率加快可用多巴胺来提升血压，静脉注射利多卡因来纠正室性心律失常，给予负荷剂量之后再静脉滴注，并应用超短时效的选择性β受体阻断药来降低心率。对于出现呼吸浅快患者，应加大氧流量或辅助呼吸，改善肺容量和肺顺应性，避免过大潮气量对肺组织的损害，使肺脏得到充分休息。对于出现心脏骤停患者，则一方面运用强心药物，一方面行人工胸外按压。除上述因素外，临床手术医师在使用骨水泥过程中，还要加强对骨水泥的了解，正确运用骨水泥技术、减少手术创伤是预防血压降低、心率紊乱以及血栓形成的关键所在。

本文作者为河南省安阳市中医院脊柱关节科申喜生。

参考文献：

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