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全髋关节置换术(toral hip replacement,THR)是治疗髋关节骨性关节炎、股骨头坏死等多种髋关节疾病的重要治疗方法。自现代人工关节置换术的先驱--JohnCharnley教授1961年首次施行骨水泥型THR以来,至今已有50余年的历史。随着制造技术的进步、生物力学研究的深入、假体固定方法的改进和外科技术的成熟发展,目前全髋关节置换术已是常见的外科手术之一。多年的临床应用发现,全髋关节置换术中患者常出现低血压、低氧血症、肺动脉压增高、心输出量下降和心律失常甚至心跳骤停等症状。因为常与骨水泥的应用相关,研究者们将这一系列临床表现称之为“骨水泥植入综合征(bone cement implantationsyndrome,BCIS)”。然而关于BCIS的机制目前尚无定论。早期的研究主要集中在骨水泥甲基丙烯酸甲酯单体(methylmethacrylate monomer,MMM)对呼吸循环系统的影响,然而大量的动物实验表明全髋置换术中血浆骨水泥MMM单体的浓度并不足以引起循环呼吸系统的改变。之后随着全髋关节置换术中栓塞病例报道的增加,研究者们发现低血压、低氧血症、肺动脉高压等BCIS的症状也同样发生在非骨水泥型全髋置换术中,而且栓子对BCIS的发生发展似乎起着更重要的作用。于是近年来国外学者们掀起了对全髋关节置换术中栓塞事件的研究热潮。诸多的研究结果证明了全髋置换术中心腔内微栓子的普遍性,然而关于微栓的发生率、发生时段和程度、组织学成份及其对呼吸循环系统的影响等结果差异较大,国内也鲜有这方面的研究报道。
本研究考虑选择非骨水泥全髋关节置换术,术中采用经食道超声心动图实时监测心腔内栓子的变化,当栓子出现时同步取右心房血液做组织学检查,并全程监测血流动力学和动脉血气的变化。试图通过该研究探索非骨水泥全髋关节置换术中栓子的发生发展规律、组织学成份及其对呼吸循环系统的影响,为临床诊疗提供依据。
目的
探索非骨水泥全髋关节置换术中心腔内栓子的发生率、发生时段和程度、组织学成份及其对呼吸循环系统的影响。
病人和方法
1、病人选择及麻醉方法
选择20例ASAⅠ-Ⅱ择期在全麻下行非骨水泥型全髋关节置换手术的患者。麻醉诱导:丙泊酚2mg/kg、顺式阿曲库铵0.15mg/kg、雷米芬太尼1μg/kg静脉注射,气管内插管成功后行间断正压通气,呼吸频率为10次/分,潮气量为8-12ml/kg,ETCO2维持在30~40mmHg。麻醉维持:2-2.5%七氟醚吸入,调节七氟烷ET浓度在0.8-1.1MAC之间;雷米芬太尼0.1—3ug/kg/min持续静脉输注。麻醉诱导后行桡动脉和颈内静脉置管;将多平面TEE成人探头(Vividi TEE,GE公司,美国)插入食管,调整探头的深度与合适的扫描角度,显示食道中段心脏四腔切面。
2、监测指标
(1)经食道超声心动图
术中用经食管超声心动图(transesophageal echocardiography,TEE)观察手术开始、磨锉髋臼、植入髋臼假体、股骨锉髓、股骨假体植入和关节复位各时间段心腔内栓子的发生率和程度。
TEE图像上栓子的程度的分级:按PiRo、Koesler建立的标准分为4级:0级,无栓子;1级,有少量的微小栓子;2级,有大量的微小栓子阵或有直径<5mm的块状栓子;3级,伴有直径大于5mm的块状栓子。
(2)呼吸循环指标及血气分析
监测手术开始、磨锉髋臼、植入髋臼假体、锉髓、锉髓5分钟后、股骨假体植入、关节复位、关节复位5分钟后和术毕各时间点心率(HR)、桡动脉收缩压(SBP)和舒张压(DBP)、脉氧饱和度(SpO2)、呼末二氧化碳(ETCO2)的变化;记录以下各时间点动脉血气的变化:手术开始、人工髋臼置入5分钟后、股骨假体植入5分钟后、关节复位5分钟。
(3)病理学检查
采血时间:在超声引导下经颈内静脉置管至右心房,当TEE观察到栓子影像时同步采血10ml行病理学检查。
血标本的处理:每次采血10ml,各取5m1分别注入非抗凝管和抗凝管中。待非抗凝管中血液凝固后,用10%福尔马林固定液固定血凝块(固定时间为24小时),然后做快速冰冻切片、苏丹Ⅲ染色检测脂肪滴。抗凝管中的标本用10%冰醋酸溶解破坏红细胞后离心,取下层沉淀物做HE染色检测骨组织及其他成份。
统计学分析
计量资料以均数±标准差((x)±s)表示,不同时点TEE栓子的程度采用多个相关样本Friedman检验分析,两两间的比较采用两相关样本的非参数检验(2Related Samples Test)。不同时点HR、SBP、DBP、SpO2、ErCO2、PO2、PCO2等指标采用单因素重复测量方差分析(repeated measures ANOVA),多重比较采用LSD法(Least Significant Difference)。采用SPSS13.0软件进行统计处理,P<0.05为差异有统计学意义。
结果
术中TEE所有患者心腔内均观察到了不同程度的“阵雪样”的强回声微栓影像,栓子从磨锉髋臼开始间断出现直至手术结束。手术开始、显露髋关节、股骨颈截骨各手术时段均未见微栓影像,植入髋臼假体、股骨锉髓、植入股骨假体和关节复位四个时间段内TEE栓子分级与磨锉髋臼时相比差异有统计学意义(P<0.05)。20例患者中,各手术步骤栓子的发生率分别为:磨锉髋臼35%、置入髋臼假体95%、股骨锉髓95%、股骨假体植入70%、关节复位90%。植入髋臼假体、股骨锉髓、植入股骨假体和关节复位四个时段心腔内栓子影像最显著,分级多在2级以上,有6例达3级,其中1例栓子长达5cm在血流中翻滚扭曲如“线虫”样,1例栓子大小约1.5×4cm2像棉花团般在右心房和右心室之间飞舞,这些栓子在右心房短暂存留后逐渐随血流消失进入肺血管。未观察到反常性栓子。
组织学检查结果:其中4例在股骨假体植入后的血标本中检测到脂肪滴,2例在股骨锉髓的标本中发现了骨碎粒。
呼吸循环指标方面,手术开始、磨锉髋臼、置入髋臼假体、股骨锉髓、锉髓5分钟后、股骨假体植入、关节复位、关节复位5分钟后和术毕各时间点HR、SpO2、ETCO2、PCO2、PO2均无明显变化(P>0.05)。股骨假体植入、关节复位、关节复位5分钟后和术毕4个时间点SBP、DBP较手术开始显著下降(P<0.01),以关节复位5分钟后SBP、DBP下降幅度最大。大部分病人能耐受SBP、DBP的变化,有4例患者在关节复位5分钟后SBP下降超过30%,持续超过5分钟,需予去氧肾上腺素(0.2mg)干预。
结论
1.非骨水泥式全髋置换术中心腔内微栓普遍存在。植入髋臼假体、股骨锉髓、股骨假体植入和关节复位是微栓的频发阶段
2.微栓子的成份中包含了脂肪滴和骨碎粒。
3.术中的微栓子常伴有血流动力学的改变。