骨水泥致死原因分析
周仕颖 吴小燕 聂小芳
【摘要】本文根据国外文献综述了骨水泥致死的病理因素，回顾了与骨水泥相关的死亡率，概括了一些预防措施的研究情况。
引 言
据说2002年美国某骨水泥生产公司在中国处理了五例骨水泥术中致死之事故；今年国内某骨水泥生产厂也处理了一例骨水泥术中死亡事故。因此，骨水泥术中致死原因和相关的死亡率引起广泛的关注。本文根据国外有关文献资料，对上述问题作一综述。
骨水泥术中致死原因
甲基丙烯酸甲酯骨水泥常用于髋关节再造手术中。在其使用早期，从1970年开始，就有许多经骨水泥固定的全髋再造矫形外科手术病人发生心肺功能障碍并死亡的报道[1]。Javad parvizi,et al[2],从1969年至1997年对29431个病人，共进行38488次髋关节成型手术，术中
死亡23例。所有的死亡均由于骨水泥引发的不可逆转心肺功能障碍。对13个死亡病人尸检发现，11个可见肺部骨髓微栓塞（详见图1），3个可见聚甲基丙烯酸甲酯颗粒（详见图2）。
近年来，随着对骨水相关死亡病例的报道和分析，一致认为骨水泥相关的死亡是由于肺动脉栓塞（PE）所致[3]。B.D.Ferris et al.[4]在分析了两名股骨远端骨折病人骨水泥固定时死亡后，认为血液循环中的MMA单体对过敏体质患者会引起血管扩张、低血压和心室收缩压降低等症状。当在骨髓腔内充入大量骨水泥，并且在打入骨钉时必将产生髓内高压。MMA单体浸入和髓腔高压的产生两种情况多见于骨质疏松的患者身上，必将使大量骨水泥MMA单体、脂肪和空气迅速逸入血液循环中，并影响病人心肺功能，导致心跳停止。J.A.T.Duncan et al[5]在分析6例使用骨水泥固定金属假体死亡病例中认为，与使用骨水泥相关的低血压病因学是很复杂的，可能的诱发因素见表1。其中1—6项是“矫形外科丙烯酸骨水泥工作组”（Working Party OnAcrylic cement in Orthopaedic Surgery，WPACOS）承认的。
Ola dahl[1] 认为在使用骨水泥的矫形外科手术是一种高创伤性手术，手术中骨外伤反应激活止血系统，产生的凝血酶通过静脉流经手术部位，当这种激活的血通过肺时，更多的凝血酶产生，引起肺导管形成蛋白纤维。在将骨水泥填充骨髓腔固定假体时将引起更多的机械创伤，并且进一步放出具有细胞毒性的化学物质。而甲基丙烯酸甲酯单体进入肺静脉血，它又使初次激活的凝血酶止血系统更加活跃，扰乱肺微血管功能。所有这些将诱发血流动力不足，常常导致死亡。 Ola Dahl [1]综合多种文献报道，进一步分析了MMA单体的毒性，指出主要表现在器官毒性和血流动力改变方面。动物实验表明，注入MMA 单体后，动物的软组织有损害，出现充血，水肿和坏死。当把MMA单体注入静脉内或将骨水泥和假体置入时，在人类身上观察到中心动脉血压升高而相应末稍动脉血压降低，并且产生肺动脉氧分压下降。
MMA单体可以迅速地渗透白细胞膜，管壁膜和神经末稍，并很快从血浆中排除。因此“面团”状骨水泥中的未聚合MMA单体，很快被手术部位血管壁吸收，这些高浓度的MMA单体毁坏白细胞，即粒细胞和单核细胞，后者可以释放出带有自体消化的蛋白水解酶一类的有害物质。此外细胞的毁坏，便得内皮下膜的组织因子暴露，感应并激发细胞膜磷脂的移动。这可以在各种条件下将正常位于膜内的促凝血磷脂（磷脂酰基絲氨酸phosphatiayl Serine）带到膜外面，在此它将引发凝血因子结合并激活凝血过程。坏死的细胞和细胞碎屑被血液带走，并在肺滤膜上析出，从而继续引起肺动脉毛细血管功能障碍。由于流经肺毛细血管中的血具有最大的活性凝血作用，进入肺的混合静脉血中达到最大单体量的时机将被推迟。单体量不断叠加到已经存在的凝血不平衡中，甚至很小单体浓度就能加剧肺血管中的化学变化。这种情况的继续将使血流动力不稳定，从而导致心血管虚脱。对白细胞和内皮细胞的研究还表明：通过凝血因子单独或与MMA单体浓度增加（10-500µg/ml）的共同作用，组织因子对单核细胞和内皮细胞呈现出一种剂量反应关系。MMA单体对血小板的激活浓度为10-1000µg/ml。在骨水泥置入部位附近血液中出现的最高浓度下（5000µg/ml）将引起内皮细胞离析，构成皮下促凝血暴露，并触发内皮白细胞培养物的局部血拴化过程。动物试验表明，静脉内注射MMA单体，血中浓度达到100µg/ml可以引起心衰竭并使血压降低，致死量在1000µg/ml以上。
A.W.Elmaraghy et al [6]在通过动物试验探讨了MMA单体在肺动脉脂肪拴形成和在血流动力输出量的作用。研究结果表明，虽然在压入骨水泥时，在狗股骨静脉中检测出了MMA单体，但其含量与骨髓腔内压力，肺动脉压力或肺动脉毛细血管边缘压力之间没有关系。MICHAEL[7]通过对髋关节置换使用或不使用骨水泥固定时肺动脉功能进行了考察，对两种情况的肺动脉氧含量和血小板数进行测量，发现使用骨水泥病人血小板数比术前增加了28%，不使用骨水泥的病人没有变化。两种病人术后“氧”分压值平均比手术前增加，术后第二天使用骨水泥的病人“氧”分压值显著增加，但两组之间无显著的统计学差别。
骨水泥致死的死亡率
与骨水泥相关的死亡率的报道各不相同。Murray et al[8] 通过对181篇含有93000个病例的论文进行分析，发现三十年来致命的肺栓塞和死亡率均呈现逐步下降的趋势。后15年间总死亡率为0.38%。详见表2
Javad parvizi[ 2]回顾了该院髋关节成型手术中，突然死亡的病例。从1969年至1988年对20226名病人施行21895次手术，共死亡19人,死亡率为0.087% 。1988-1997年对9654名病人施行16593 次手术共死亡4人，死亡率0.024%。死亡率也呈下降趋势。FENDER et al[3] 采用挂号登记和国家（英国）统计办公室追踪服务方法，对全髋关节置换手术期间死亡率和术后肺动脉栓塞率进行了统计，1990年间死亡率是0.91%，致命肺动脉栓塞率为0.19%。
在早期的报道[3]中肺栓塞死亡率高达2.3-3.4%。最近许多报道认为骨水泥型全髋关节手术总死亡率在1%左右。
骨水泥固定的全髋关节置换手术中死亡的预防
对于用药物预防的效果是非常有争议的。 FENDER [3]指出，在其研究中没有迹象表明，通过药物预防，血栓的死亡率有所改变。
D W Murray 的研究[8]指出，无论是采用肝磷脂（heparin）或其它预防药剂均未引起明显的死亡率降低，也没有任何一种血栓形成预防药减少了死亡率。
Augusto Sarmiento [9]采用阿斯匹林，术中和术后操练，骨水泥的分段灵活装入或脉冲式加压装置的使用作为血栓预防措施，经过对1267个病的1092次全髋关节手术考察表明产生良好的临床效果。
Javad parvizi[2] 对髋关节再造手术的高危病人，例如有低血压和心律失常病人，加强注意其身体的水合状况，注入骨水泥时加强对心脏功能和肺动脉功能的监测，采用适当方法减少或避免骨水泥股骨置换期间发生的股骨压力，或采用非骨水泥固定置入物。在手术方法方面使用减少静脉内骨髓栓塞化装置，包括扩孔钻头设计改变，使用避免股骨压力的技术，对某些病人使用远端填塞，对另一些病人采用在填塞上方骨干处钻孔，以排空股骨髓腔内的空气。通过使矫形师和麻醉工作人员提高对这些措施的认识，当在空洞扩孔或堵塞发生低血压时，及时地将假体骨水泥固定改为非骨水泥固定，这使死亡率降低3.5倍。
参考文献：
[1] Ola E Dahl “Cardiorespiratory and vascular dysfunction related to major reconstructive orthopedic surgery”<<Acta Orthop scand>>1997;68(6):607-614
[2] Javad Parvizi “Sudden Death Daring Primary Hip Arthroplasty”<<Clinical Orthoedits and related research>> Number 369,PP.39-48
[3] D.Fender et al “Mortality and fatal Pulmonary embolism after primary total hip replacement”<<The Journal of bone and joint surgery >> VOL 79-B,NO.6, 1997.11 896-899
[4] B.D.Ferris et al “Fatal complications of the surgical treatment of distal fractures of the
femur”<<the British Journal of Accident Surgery (1984) VOL.16/NO .3 207-208
[5] J.A.T. Duncan et al “Intra-operative callapse or death related to the use of acrylic cement in hip surgery” <<Anaesthesia>>1989.vol.44,149-153
[6] A.W. Elmaraghy et al “ The role of methylmethacrylate monomer in the formation and haemodynamic out come of pulmonary fat emboli” <<The Journal of bone and Joint Surgery>> Vol. 80-b,No.1.1998.1 156-161
[7] Michael D.ries et al “pulmonary function during and after total Hip replacement”<<The journal of bone and joint surgery>> Vol.75-A,No.4,1993.4 581-587
[8] D.W. Murray et al “Thromboprophylaxis and Death after total hip replacement”<<The journal of bone and joint surgery>> Vol.78-b,No,6,1996.11 863-870
[9] Augusto Sarmiento et al “Thromboembolic prophylaxis with use of Asprin,exercise, and Graded elastic stockings or Intermittent compression device in patients managed With total hip arthroplasty”<<The journal of bone and joint Surgry>>Vol.81-A,No3,1999.3 339-3