作者：四川大学华西医院骨科    韩广弢

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥是骨科和创伤手术中广泛使用的种植体固定材料。1958年，JohnCharnley首次将PMMA用于人工全髋关节置换术，1970年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准其用于髋关节和膝关节假体固定。PMMA是一种丙烯酸聚合物，由液态甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体和动力MMA-苯乙烯共聚物组成，当两种组分结合时会产生热量。

骨水泥植入综合征（BCIS）是一种与PMMA植入相关的并发症，临床主要表现为缺氧、全身性低血压、肺动脉高压、心律失常、意识丧失和心脏骤停，可能发生在术中假体插入及固定、关节复位或肢体止血带放气过程中，是骨水泥髋关节置换术患者术中死亡的重要原因。目前，临床对BCIS了解有限且无标准定义。现回顾BCIS相关文献，从BCIS发病率、病理生理学改变、发病机制及其与麻醉的关系、预防等方面作一综述，以期为相关研究提供参考。

BCIS发病率

BCIS因临床症状多且不明确，所以发病率尚不清楚。Chulsomlee等调查了因任何原因接受骨水泥关节置换术患者的BCIS发病率，结果显示BCIS总体发病率为26%。其中半髋、全髋、全膝、单髁关节置换术以及翻修术患者分别为31%、24%、28%、20%及23%。一项针对因股骨骨折接受骨水泥半关节置换术患者的回顾性研究显示，BCIS总体发病率为28%，其中BCIS1、2、3级发病率分别为21.0%、5.1%、1.7%。一项回顾性研究显示接受骨水泥关节置换术患者中，37%有BCIS症状。有研究对癌症与非癌症患者进行了统计，结果显示接受骨水泥髋关节置换术的癌症患者BCIS发病率为74%，约为非癌症患者的2.5倍，主要与癌症患者血液高凝状态及其发生栓子倾向增加有关。

BCIS病理生理学改变

BCIS轻者可能会出现短暂低血压和缺氧以及心律失常，最严重可能出现心脏骤停。BCIS右心室衰竭继发于肺血管阻力增加，后负荷增加使右心室扩张，并将室间隔向左移动，进一步导致左心室顺应性降低、充盈减少和心输出量降低。但是肺血管阻力增加原因尚不清楚，这可能是由挥发性单体全身吸收或骨水泥、脂肪栓子沉积引起。

BCIS发病机制

BCIS发病机制及相关理论尚不清楚。早期理论侧重于循环MMA单体对BCIS的影响，认为循环MMA单体会导致血管舒张，进而导致BCIS心血管病变和肺部病变。但新的证据表明栓子介导模型可能与BCIS有关，栓子可能通过机械效应方式、介质效应方式或两者兼有诱导BCIS。此外，其他机制也可能导致BCIS，例如补体活化机制、组胺释放机制和多模式模型机制。

循环MMA介导模型     研究认为循环MMA单体会导致血管舒张，从而导致BCIS心血管和肺部病变。然而该结论仅在体外得到证明。在体内，动物研究表明骨水泥髋关节置换术后血浆MMA浓度明显低于影响肺部或心血管所需浓度。因此，后续研究应更多地关注栓子介导模型，以解释BCIS病理生理学改变。

栓子介导模型      BCIS动物和人尸体解剖研究均发现了肺栓塞，术中超声心动图研究检测到右心房、右心室和肺动脉存在栓子。这些栓子含有脂肪、骨髓、空气、骨颗粒、骨水泥颗粒以及血小板和纤维蛋白的聚集体，引起BCIS是机械效应、介质作用或两者兼而有之。

机械效应理论上，在骨水泥和假体插入过程中髓腔内压力增高可能导致栓塞，这已在体外和体内研究中得到证实。骨水泥放热反应扩大了假体和骨骼之间的空间，获取空气和碎屑并迫使其进入循环。栓子随后进入右心房、右心室和肺血管系统，引起BCIS。此外，一项研究中使用常规固胶技术与改良技术进行髋关节翻修手术。髋关节翻修手术步骤包括将抽吸导管插入股骨近端，以减少假体插入期间髓内压力增加；结果显示93.4%使用常规固胶技术患者和13.4%使用改良技术的患者在假体插入过程中发生栓塞事件。然而，尽管栓子播散可能解释了BCIS的症状，但研究尚未确定栓塞与BCIS伴随的心血管损害之间存在联系。

介质作用除了机械性阻塞肺血管系统外，栓子还通过其他方式增加肺血管阻力。首先，栓子可能引起内皮损伤，导致内皮素从肺血管内皮释放，从而导致血管收缩；或者它们可能机械地刺激肺血管系统，引起反射性血管收缩。其次，从理论上讲，栓塞物质本身可能释放血管活性或促炎介质，如凝血酶和组织凝血活酶，这些血管活性或促炎介质直接增加肺血管阻力，或通过促进增加肺血管阻力的其他介质释放而间接起作用。栓子阻塞肺血管及其介导的肺血管收缩是导致通气与血流灌注比值不匹配以及低氧血症发生的主要原因。导致全身血管阻力降低的介质，例如前列腺素1α和组织凝血活酶，通过释放二级介质导致全身血管阻力降低；由于全身血管阻力降低，在右心室前负荷降低情况下，肺血管阻力增加会导致心输出量显著降低；随着心输出量下降，低血压加重。因此，骨水泥插入前行骨髓腔灌洗可显著减少其中一些介质释放。在所有解释BCIS发病机制的假说中，栓子介导模型是占主导地位的假说，但其同样有一些缺陷。首先，该模型不能解释所有观察到的BCIS现象。其次，栓塞并不总是与血流动力学改变相关，栓塞程度与低血压或低氧血症程度相关性较差。经食管超声心动图结果显示，虽然经常观察到栓塞事件，但大多数患者耐受性良好。因此，目前研究人员认为微栓塞不是BCIS的主要发病机制，可能是一个诱因。

组胺释放和超敏反应       BCIS和过敏反应具有一些共同临床特征。例如，骨水泥髋关节置换术中发生低血压患者血浆组胺浓度较高，但是没有研究证实组胺释放原因，无论是骨水泥直接作用还是IgE介导过程。虽然有研究发现用氯马斯汀和西咪替丁阻断组胺受体可以缓解BCIS，但这些发现在其他研究中没有得到进一步证实。

补体活化      补体衍生肽C3a和C5a具有过敏毒性，是强效血管收缩剂和支气管收缩剂。在正常情况下，这些肽可以促进免疫系统提高免疫力；然而，在BCIS中C3a和C5a水平增加，通过MMA直接作用或超敏反应导致平滑肌收缩、血管通透性增加和组胺释放。临床表现为肺血管收缩、全身低血压和血氧饱和度下降，但是尚未精准确定激活哪个补体会对BCIS产生影响。

多模态模型     BCIS最大可能是受多因素影响，患者原有合并症、术者手术技术和实施手术都可能影响患者对骨水泥的反应。

BCIS与麻醉的关系

由于大多数BCIS发生于半髋关节置换术患者中，因此关于接受此类手术患者的最佳麻醉技术一直存在争议。髋部骨折手术中局部麻醉和全身麻醉均可选择，但哪种麻醉技术效果最佳仍存在争议。在髋部骨折手术中局部麻醉可能比全身麻醉更有优势，通过避免插管和机械通气、减少出血量、改善术后镇痛等方式改善转归。但是，全身麻醉血流动力学稳定性可能更好。一项基于全国人群的回顾性研究显示，局部麻醉在死亡率、谵妄、需进入重症监护病房和通气护理方面结局优于全身麻醉。另一项回顾性研究发现与全身麻醉相比，椎管内麻醉的不良结局风险较低；然而在接受全身麻醉且没有额外脊髓麻醉患者中，机械通气和自我通气间BCIS发病率差异无统计学意义，而且围术期护理可能与BCIS发病率有关。研究人员还进行了一项回顾性研究，他们发现各组之间未经调整的住院死亡率差异无统计学意义，然而调整后的分析证实，与全身麻醉相比，局部麻醉围术期死亡率降低了29%，肺部并发症发生概率也更低。上述关于死亡率和并发症分析的结果与另外一组研究结果相似，即接受全身麻醉的患者死亡和并发症风险更高。

经查阅目前仅有一项研究报道支持成人髋部骨折手术中使用脊髓麻醉，而不是全身麻醉。然而，一项研究结果显示，全身麻醉和脊髓麻醉在术后死亡率、肺炎、心肌梗死、脑血管意外、急性意识错乱状态发生率或患者住院时间等方面无差异。髋关节置换术选择不同类型麻醉技术，其疗效无明显差异。最新一项有关脊髓麻醉和全身麻醉下行髋部骨折手术研究显示，患者死亡率无明显差异；局部麻醉与全身麻醉围术期和30d死亡率风险差异无统计学意义。总之，髋关节置换术最佳麻醉技术以及预防BCIS最佳方法均未明确。对患者进行全面术前评估并确定危险因素可以帮助术者制定麻醉计划。

BCIS预防

术前评估和持续的术中预警     BCIS预防始于术前评估期间识别高风险患者，所以术前评估和持续的术中预警对于BCIS预防和管理至关重要。术者在术前与麻醉医师和参与手术人员就假体类型、外科手术方式进行沟通，以最大限度降低具有多种严重危险因素或合并症的高风险患者的心血管并发症发生风险。骨水泥全髋关节置换术后发生BCIS的危险因素包括年龄>65岁、男性、美国麻醉师协会（ASA）评分≥3分、严重心肺疾病、患有肺动脉高压疾病、使用利尿剂或华法林、术前身体储备差、恶性肿瘤、骨质疏松症、骨肿瘤远处转移和慢性阻塞性肺疾病。BCIS中潜在的慢性阻塞性肺疾病会导致缺氧、代偿性酸中毒和整体炎症反应。此外，还有一些与BCIS相关的手术风险因素，例如初次置换患者比翻修手术患者更容易发生该综合征，使用长柄股骨假体增加BCIS发生风险等。没有确凿证据表明麻醉技术会影响BCIS严重程度。然而，在存在BCIS情况下，吸入剂对血流动力学产生了更重要影响。此外，BCIS患者应避免使用N2O，以避免空气栓塞加重。在局部麻醉关节置换术中，很少或不使用镇静剂可以更好地评估患者精神状态、是否存在呼吸困难。然而，在发生BCIS的情况下，应权衡安全气道和最大通气的需求。此外，贫血在65岁以上成年人中很常见，在髋部骨折人群中发病率甚至更高，因此，应注意这些患者术前和术中血液、液体恢复，尽可能保持血管内液体量接近正常。

监测     突然和不明原因地潮气末CO2降低是BCIS早期体征，无论患者是全身麻醉还是局部麻醉都需要进行CO2检查，在钻孔、关节固定、关节复位和止血带放气时均应增加吸入氧浓度。缺氧也是BCIS重要症状，因此指脉氧测定必不可少。心动过缓和低血压是BCIS早期血流动力学指标。因此，理想情况是连续心电图监测患者血压并将收缩压保持在正常值的120%以内。由于BCIS中可见血流动力学变化，因此对手术室高危患者需进行高水平血流动力学监测。首先，在以下情况建议进行有创动脉血压监测：可能存在血流动力学不稳定、预计需要频繁动脉血气分析、预计需要使用血管加压药或有多种BCIS危险因素的患者。其次，中心静脉压监测可能有助于优化血容量；如果患者存在BCIS且肺动脉压升高，则中心静脉压监测可能无效。最后，建议对有一个或多个BCIS危险因素的患者进行术前心输出量检测。术前心输出量检测可以采用半侵入性经食管多普勒监测仪或侵入性心输出量监测仪。在针对髋关节置换术患者研究中，研究人员发现经食管多普勒监测在检测患者骨水泥愈合期间的心血管变化方面优于标准血流动力学监测，并建议将其用于高风险BCIS患者。术中经食管多普勒监测有助于早期发现骨水泥假体置换术患者心血管变化，并能改善术中液体管理，降低术后心肺并发症发生率。对于高风险BCIS患者，还应考虑使用肺动脉漂浮导管和经食管超声心动图进行动态检测，但这两项检测方法要求术者有较高专业知识。

手术方法     研究发现许多手术方法可以用来降低BCIS风险。非骨水泥假体是避免BCIS的最可能选择。然而，一项骨水泥与非骨水泥关节置换术治疗髋部骨折比较研究显示，骨水泥关节置换术后残留疼痛更少，患者活动能力更好，翻修需求更低。如果认为有必要使用骨水泥，使用短柄假体、低黏度骨水泥，在植入假体前对骨髓腔内进行灌洗，并在植入假体关节前进行止血，可以降低患者BCIS风险。BCIS也与骨水泥制备方法有关。混合骨水泥时使用骨真空水泥技术，而不是在大气压下混合，可减少骨水泥微孔和大孔，从而降低孔隙率，进一步降低机械和介质驱动颗粒的栓塞负荷。真空搅拌还可以增加骨水泥强度，确保骨水泥效果一致，降低骨水泥松动或开裂的风险，并限制骨水泥释放的气体。最后，使用骨水泥枪逆行插入骨水泥有助于分隔骨髓内容物，提供均匀的较低髓内压力，降低BCIS发生风险。

围术期管理     研究人员指出BCIS是一种可逆的、具有时限性的疾病。大部分BCIS患者的肺动脉压可在24h内恢复正常，非病变心脏可在数分钟至数小时内恢复正常。这意味着早期发现BCIS联合积极支持治疗是预防该并发症的关键。如果怀疑BCIS应根据一般原则立即复苏。麻醉师应首先固定气道，将吸入氧浓度提高到100%，并准确监测潮气末CO2浓度。对于BCIS3级患者应启动心肺复苏。如果麻醉师正在输注丙泊酚，建议停止或减少使用，直到患者血流动力学水平稳定。

在BCIS患者中心血管衰竭视为右心室衰竭。右心室衰竭治疗方式包括给予静脉输液治疗，以维持正常血容量并避免低血压。当患者低氧血症和右心室功能恶化时，可以使用肺血管扩张剂降低肺动脉压，以及使用正性肌力药物维持右心室收缩力。此外，为维持血流动力学稳定，可给予α1受体激动剂。此外，在心动过缓和低血压患者中，可给予麻黄碱；然而，在不解决肺血管收缩的情况下给予任何拟交感神经药物，可能导致右心室前负荷迅速增加和急性右心室衰竭。最后，格隆溴铵是一种抗胆碱能药物，可用作预防或抢救药物来对抗心内化学感受器介导的血管迷走神经反应。

虽然理论指出，BCIS患者肺血管收缩原因之一是血清素。但是，5-羟色胺受体拮抗剂昂丹司琼在术前和术中均可作为预防BCIS的药物。而且在术前和术中应用H1或H2拮抗剂可阻断组胺受体，还可用于阻断骨水泥对组胺释放的直接影响，或阻断IgE介导的超敏反应过程。皮质类固醇已用于治疗BCIS患者炎症或类过敏反应，但如果患者既往存在高过敏、肥大细胞活化或炎症合并症，则在手术前也应考虑使用皮质类固醇。而且术前或术中给予非甾体抗炎药也有助于患者预防炎症反应。此外，为了纠正患者代谢性酸中毒，可以考虑给予碳酸氢钠。医生应考虑对贫血患者补充血液或血液制品，因为术前存在的贫血可能会加剧BCIS患者中循环系统向重要器官输送氧气的能力下降。此外，中心静脉压管可能有助于和指导患者液体治疗、血管加压药或正性肌力药物的给药。手术后患者应在重症监护病房接受治疗。研究人员研究了改良的第3代骨水泥技术和真空混合骨水泥对BCIS的有效性，结果显示该技术可显著降低BCIS发病率，从而降低患者死亡率。因此，技术改良有望降低患者BCIS发病率和死亡率。

结论

BCIS是一种与使用骨水泥进行髋关节置换手术相关的并发症，可能导致患者术中和术后严重心血管反应，如缺氧和意识丧失。目前，该综合征发病率尚未明确，发病机制及理论包括栓塞模型、单体介导模型以及补体介导和组胺模型等，可能是多因素共同作用导致。BCIS预防和管理研究发现，老年人和有慢性疾病的患者风险更高，不同麻醉技术影响BCIS的发生，应强调术前评估和术中监测的重要性，为降低BCIS风险，在高风险患者中不宜使用骨水泥假体。

来源：中国修复重建外科杂志2025年2月第39卷第2期

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