Het voorspellen van het botcementimplantatiesyndroom met behulp van kunstmatige intelligentiemethoden

Omdat de prevalentie van heup- en knieartrose toeneemt met de leeftijd, worden orthopedische protheseoperaties wereldwijd en ook in ons land op grote schaal uitgevoerd. Bij deze operaties wordt botcement gebruikt om de hechting van de prothese aan het bot te garanderen. Botcementimplantatiesyndroom (BCIS) is een fatale complicatie van gecementeerde botchirurgie, gekenmerkt door systemische hypotensie, pulmonale hypertensie, aritmieën, bewustzijnsverlies en hartstilstand, die meestal voorkomt tijdens het cementeren en het plaatsen van een prothese, en wordt in toenemende mate gerapporteerd.

Het syndroom wordt het meest gezien bij gecementeerde hemiartroplastiek na verplaatste femurhalsfracturen, maar komt ook voor bij totale heup- en knievervangende operaties. Ondanks de publicatie van veiligheidsrichtlijnen om BCIS te verminderen, blijft het een veel voorkomende intra-operatieve complicatie met een totale incidentie tot 28% en is het een belangrijke oorzaak van intra- en postoperatieve morbiditeit en mortaliteit.

De pathofysiologie van BCIS is onduidelijk, waaronder hemodynamische instabiliteit als gevolg van veranderingen in de pulmonale en systemische vasculaire weerstand, verhoogde intramedullaire druk resulterend in de opname van polymethylmethacrylaatmonomeren in de bloedsomloop, wat vasodilatatie veroorzaakt, het vrijkomen van mediatoren uit polymethylmethacrylaat, het vrijkomen van vetzuren. en het vrijkomen van mediatoren uit polymethylmethacrylaat, acuut rechterventrikelfalen, anafylaxie, inflammatoire en exotherme reactie en complementactivatie kunnen een of een combinatie van acuut rechterventrikelfalen, anafylaxie, ontstekings- en exotherme reactie en complementactivatie omvatten, die ontstaat wanneer cement- en stolseldeeltjes embolieën veroorzaken in veel organen in het lichaam, vooral in het longstelsel , met verhoogde pulmonale vasculaire weerstand. Donaldson et al. ontwikkelde een classificatiesysteem voor de ernst van BCIS. Graad 0: geen hypotensie/hypoxie; Graad 1 matige hypoxie (SpO2 < 94%) of hypotensie [systolische bloeddruk (SBP) > 20% afname ten opzichte van baseline]; Graad 2 ernstige hypoxie (SpO2 < 88%) of hypotensie (SBP > 40% afname ten opzichte van de uitgangswaarde) of onverwacht bewustzijnsverlies; Graad 3 cardiovasculaire collaps waarvoor cardiopulmonale reanimatie vereist is.

Er is aangetoond dat patiënten met BCIS-graad 2 en 3 een 16-voudige toename in postoperatieve mortaliteit na 30 dagen hebben vergeleken met patiënten met BCIS-graad 1. De meeste rapporten over BCIS richten zich op sterfgevallen en ernstige problemen, en de meeste gevallen van milde BCIS worden niet gerapporteerd. Vermoedelijke BCIS moet worden behandeld met agressieve reanimatie en ondersteunende zorg.

Dit risico kan ertoe leiden dat sommige chirurgen geen cement gebruiken bij artroplastiekoperaties. Hoewel cementloze hemiartroplastiek dit risico elimineert en een gemiddelde operatietijd van 20 minuten bespaart, gaat het gepaard met ernstige complicaties. Patiënten die ongecementeerde heupartroplastiekimplantaten ondergaan, hebben een grotere kans op periprothetische fracturen en vroegtijdige revisie. Bij ongecementeerde artroplastiek is het risico op revisie van een periprothetische fractuur of aseptische revisie als gevolg van loslating 17 keer groter dan bij gecementeerde heupartroplastiek. Omdat aanvullende chirurgie een extra risico op overlijden met zich meebrengt, is het overslaan van de cementatiestap mogelijk ook niet de beste keuze bij deze patiënten, die een grotere kans hebben om te vallen en een revisieoperatie te ondergaan.

Vroegtijdige detectie van deze complicatie en vroegtijdige interventie zijn van cruciaal belang omdat dit de sterfte zal verminderen. Preventie van BCIS omvat identificatie van risicopatiënten, preoperatieve optimalisatie van patiëntrisicofactoren en comorbiditeiten, en goede communicatie met het chirurgische team. Op deze manier kunnen het comfort en de levensverwachting van de patiënt worden verhoogd. Het toenemende aantal patiënten dat een artroplastiek nodig heeft en erop wacht, maakt het moeilijk om patiënten met een hoog risico te identificeren en de risicofactoren en comorbiditeiten van de patiënt preoperatief te optimaliseren om deze potentieel fatale complicatie te voorkomen.

De toestand waarin BCIS kan optreden wordt geëvalueerd op basis van de resultaten van het analyseren van de gegevens verkregen uit retrospectieve en prospectieve datasets met complexe biostatistische methoden. Om de complicatie te voorspellen, wordt geprobeerd de voorspellende factoren die ermee samenhangen te bepalen.

Spann et al. (2020) stelden in hun overzichtsstudie dat machinaal leren kan worden gebruikt in analyses die verder gaan dan complexe biostatistische methoden. Op dit punt zal een beslissingsondersteunend systeem dat is gecreëerd met kunstmatige intelligentie-modellering helpen bij de vroege detectie van deze complicatie en dus dienen als een belangrijk beslissingsondersteunend mechanisme voor artsen door het comfort en de levensverwachting van de patiënt te vergroten. Het is echter niet eenvoudig om te beoordelen op welk niveau deze complicatie zal worden voorspeld en verminderd zonder het systeem te implementeren.