人工知能手法を使用した骨セメント移植症候群の予測

股関節および膝の変形性関節症の有病率は年齢とともに増加するため、整形外科用プロテーゼの手術は世界中で、そして我が国でも広く行われています。 これらの手術では、プロテーゼを骨に確実に接着させるために骨セメントが使用されます。 骨セメント埋込症候群（BCIS）は、全身性低血圧、肺高血圧、不整脈、意識喪失、心停止を特徴とするセメント固定手術の致命的な合併症で、最も一般的にはセメント固定やプロテーゼの設置中に発生し、報告が増えています。

この症候群は、大腿骨頸部の転位骨折後のセメント固定半関節形成術で最もよく見られますが、股関節および膝関節全置換術でも発生します。 BCIS を減らすための安全ガイドラインが発表されたにもかかわらず、BCIS は依然として一般的な術中合併症であり、全体の発生率は最大 28% であり、術中および術後の罹患率と死亡率の主な原因となっています。

BCIS の病態生理学は、肺および全身の血管抵抗の変化による血行力学的不安定、循環へのポリメチルメタクリレートモノマーの取り込みによる血管拡張を引き起こす髄内圧の上昇、ポリメチルメタクリレートからのメディエーターの放出、脂肪酸の放出など、不明瞭です。 、およびポリメチルメタクリレートからのメディエーターの放出、急性右心室不全、アナフィラキシー、炎症および発熱反応、補体活性化には、急性右心室不全、アナフィラキシー、炎症および発熱反応、補体活性化の 1 つまたは組み合わせが含まれる場合があります。補体活性化は、セメント粒子や血餅粒子が多くの臓器で塞栓を引き起こすときに発生します。身体、特に肺系で肺血管抵抗が増加します。 ドナルドソンら。 BCIS 重症度の分類システムを開発しました。 グレード 0: 低血圧/低酸素症なし。グレード1の中等度の低酸素症（SpO2 < 94%）または低血圧[収縮期血圧（SBP）がベースラインから20%以上低下]。グレード 2 の重度の低酸素症 (SpO2 < 88%) または低血圧 (SBP > ベースラインから 40% 低下)、または予期せぬ意識喪失。心肺蘇生が必要なグレード 3 の心血管虚脱。

BCIS グレード 2 および 3 の患者は、BCIS グレード 1 の患者と比較して、術後 30 日の死亡率が 16 倍増加することが示されています。 BCIS に関するほとんどの報告は死亡と重篤な問題に焦点を当てており、軽度の BCIS の症例のほとんどは報告されていません。 BCIS が疑われる場合は、積極的な蘇生と支持療法で治療する必要があります。

このリスクにより、一部の外科医は関節形成術でセメントを使用しないようにする可能性があります。 セメントを使用しない半関節形成術はこのリスクを排除し、平均手術時間を 20 分短縮しますが、重篤な合併症を伴います。 セメントなしの股関節形成術インプラントを受けた患者は、早期再置換術だけでなく、人工器官周囲の骨折も経験する可能性が高くなります。 非セメント固定関節形成術は、セメント固定股関節形成術と比較して、緩みによる人工関節周囲の骨折再置換術または無菌再置換術のリスクが 17 倍高くなります。 追加の手術には死亡のさらなるリスクが伴うため、転倒して再手術を受ける可能性が高い患者にとって、セメント固定のステップを省略することも最良の選択ではない可能性があります。

この合併症の早期発見と早期介入は、死亡率を下げるために非常に重要です。 BCIS の予防には、高リスク患者の特定、患者の危険因子と併存疾患の術前最適化、外科チームとの良好なコミュニケーションが含まれます。 このようにして、患者の快適さと余命を延ばすことができます。 関節形成術を必要とし、それを待っている患者の数が増加しているため、この致命的な合併症を防ぐために、高リスクの患者を特定し、術前に患者の危険因子と併存疾患を最適化することが困難になっています。

BCIS が発生する可能性のある状態は、遡及的および前向きのデータセットから得られたデータを複雑な生物統計手法を使用して分析した結果に従って評価されます。 合併症を予測するために、それに関連する予測因子を決定することが試みられます。

スパンら。 (2020) はレビュー研究の中で、機械学習は複雑な生物統計手法を超えた分析に使用できると述べています。 現時点では、人工知能モデリングで作成された意思決定支援システムは、この合併症の早期発見に役立ち、患者の快適さと余命を延ばすことで臨床医にとって重要な意思決定支援メカニズムとして機能します。 しかし、システムを導入しない限り、この合併症がどのレベルで予測され、軽減されるかを評価するのは簡単ではありません。