Předvídání syndromu kostní cementové implantace pomocí metod umělé inteligence

Vzhledem k tomu, že prevalence artrózy kyčelního a kolenního kloubu s věkem stoupá, jsou operace ortopedických protéz široce prováděny po celém světě i u nás. Při těchto operacích se používá kostní cement k zajištění adheze protézy ke kosti. Syndrom implantace kostního cementu (BCIS) je smrtelná komplikace operace cementované kosti charakterizovaná systémovou hypotenzí, plicní hypertenzí, arytmiemi, ztrátou vědomí a srdeční zástavou, nejčastěji se vyskytující při cementování a zavádění protézy a je stále častěji hlášena.

Syndrom je nejčastěji pozorován u cementované hemiartroplastiky po dislokovaných zlomeninách krčku femuru, ale vyskytuje se také při totální náhradě kyčelního a kolenního kloubu. Navzdory zveřejnění bezpečnostních guidelines ke snížení BCIS zůstává častou intraoperační komplikací s celkovým výskytem až 28 % a je hlavní příčinou intraoperační a pooperační morbidity a mortality.

Patofyziologie BCIS je nejasná, včetně hemodynamické nestability v důsledku změn plicní a systémové vaskulární rezistence, zvýšeného nitrodřeňového tlaku vedoucího k inkorporaci polymethylmethakrylátových monomerů do oběhu způsobující vazodilataci, uvolňování mediátorů z polymethylmethakrylátu, uvolňování mastných kyselin a uvolňování mediátorů z polymethylmethakrylátu, akutní selhání pravé komory, anafylaxe, zánětlivá a exotermická reakce a aktivace komplementu mohou zahrnovat jedno nebo kombinaci akutního selhání pravé komory, anafylaxe, zánětlivou a exotermickou reakci a aktivaci komplementu, která se vyvíjí, když částice cementu a sraženiny způsobují embolii v mnoha orgánech v těle, zejména v plicním systému se zvýšenou plicní vaskulární rezistencí. Donaldson a kol. vyvinul klasifikační systém pro závažnost BCIS. Stupeň 0: žádná hypotenze/hypoxie; Střední hypoxie 1. stupně (SpO2 < 94 %) nebo hypotenze [systolický krevní tlak (SBP) > 20% pokles oproti výchozí hodnotě]; těžká hypoxie 2. stupně (SpO2 < 88 %) nebo hypotenze (snížení SBP > 40 % oproti výchozí hodnotě) nebo neočekávaná ztráta vědomí; Kardiovaskulární kolaps 3. stupně vyžadující kardiopulmonální resuscitaci.

U pacientů s BCIS stupně 2 a 3 bylo prokázáno 16násobné zvýšení 30denní pooperační mortality ve srovnání s pacienty s BCIS stupně 1. Většina zpráv o BCIS se zaměřuje na úmrtí a vážné problémy a většina případů mírné BCIS není hlášena. Podezření na BCIS by mělo být léčeno agresivní resuscitací a podpůrnou péčí.

Toto riziko může přimět některé chirurgy, aby nepoužívali cement při operacích artroplastiky. Necementovaná hemiartroplastika sice toto riziko eliminuje a šetří průměrnou operační dobu 20 minut, je však spojena se závažnými komplikacemi. U pacientů, kteří podstupují implantáty necementované endoprotézy kyčelního kloubu, je pravděpodobnější výskyt periprotetických zlomenin a také časné revize. Necementovaná artroplastika má 17krát větší riziko revize periprotetické zlomeniny nebo aseptické revize v důsledku uvolnění ve srovnání s cementovanou endoprotézou kyčle. Vzhledem k tomu, že další operace s sebou nese další riziko smrti, vynechání kroku cementace také nemusí být nejlepší volbou u těchto pacientů, u kterých je větší pravděpodobnost pádu a podstoupení revizní operace.

Včasné odhalení této komplikace a včasný zásah je zásadní, protože sníží mortalitu. Prevence BCIS zahrnuje identifikaci vysoce rizikových pacientů, předoperační optimalizaci rizikových faktorů a komorbidit pacienta a dobrou komunikaci s chirurgickým týmem. Tímto způsobem lze zvýšit pohodlí pacienta a délku života. Zvyšující se počet pacientů, kteří potřebují a čekají na artroplastiku, ztěžuje identifikaci vysoce rizikových pacientů, optimalizaci rizikových faktorů pacientů a komorbidit před operací, aby se zabránilo této potenciálně fatální komplikaci.

Stav, ve kterém se může BCIS vyskytnout, je hodnocen podle výsledků analýzy dat získaných z retrospektivních a prospektivních datových souborů komplexními biostatistickými metodami. Aby bylo možné předvídat komplikaci, snaží se stanovit prediktivní faktory s ní spojené.

Spann a kol. (2020) ve své přehledové studii uvedli, že strojové učení lze využít v analýzách nad rámec složitých biostatistických metod. Systém podpory rozhodování vytvořený pomocí modelování umělé inteligence v tomto okamžiku pomůže při včasné detekci této komplikace a slouží tak jako důležitý podpůrný mechanismus pro klinické lékaře tím, že zvyšuje pohodlí pacienta a délku života. Není však snadné posoudit, na jaké úrovni bude tato komplikace predikována a snížena bez implementace systému.