Прогнозирование синдрома имплантации костного цемента с использованием методов искусственного интеллекта

Поскольку распространенность остеоартроза тазобедренного и коленного сустава увеличивается с возрастом, во всем мире и в нашей стране широко выполняются операции по ортопедическому протезированию. В этих операциях костный цемент используется для обеспечения сцепления протеза с костью. Синдром имплантации костного цемента (BCIS) является фатальным осложнением операции на цементной кости, характеризующимся системной гипотензией, легочной гипертензией, аритмиями, потерей сознания и остановкой сердца, чаще всего возникающими во время цементирования и установки протезов, о котором все чаще сообщается.

Синдром чаще всего наблюдается при цементной гемиартропластике после переломов шейки бедренной кости со смещением, но также встречается при тотальном эндопротезировании тазобедренного и коленного суставов. Несмотря на публикацию рекомендаций по безопасности для снижения BCIS, он остается распространенным интраоперационным осложнением с общей частотой до 28% и является основной причиной интраоперационной и послеоперационной заболеваемости и смертности.

Патофизиология BCIS неясна, включая гемодинамическую нестабильность в результате изменения легочного и системного сосудистого сопротивления, повышения интрамедуллярного давления, что приводит к включению мономеров полиметилметакрилата в кровообращение, вызывая расширение сосудов, высвобождение медиаторов из полиметилметакрилата, высвобождение жирных кислот. и высвобождение медиаторов из полиметилметакрилата, острая правожелудочковая недостаточность, анафилаксия, воспалительные и экзотермическая реакция и активация комплемента могут включать одну или комбинацию острой правожелудочковой недостаточности, анафилаксии, воспалительной и экзотермической реакции, а также активацию комплемента, которая развивается, когда частицы цемента и сгустка вызывают эмболию во многих органах организма, особенно в легочной системе. с повышенным сопротивлением легочных сосудов. Дональдсон и др. разработал систему классификации тяжести BCIS. Степень 0: гипотонии/гипоксии нет; Умеренная гипоксия 1 степени (SpO2 < 94%) или гипотония [снижение систолического артериального давления (САД) > 20% от исходного уровня]; Тяжелая гипоксия 2 степени (SpO2 < 88 %) или гипотония (снижение САД > 40 % от исходного уровня) или неожиданная потеря сознания; Сердечно-сосудистый коллапс 3 степени, требующий сердечно-легочной реанимации.

Было показано, что у пациентов со 2 и 3 степенью BCIS 30-дневная послеоперационная смертность увеличивается в 16 раз по сравнению с пациентами с 1 степенью BCIS. Большинство сообщений о BCIS сосредоточены на смертельных случаях и серьезных проблемах, а о большинстве случаев легкой формы BCIS остаются незарегистрированными. При подозрении на BCIS следует проводить агрессивную реанимацию и поддерживающую терапию.

Этот риск может побудить некоторых хирургов не использовать цемент при операциях артропластики. Хотя бесцементная гемиартропластика устраняет этот риск и экономит среднее время операции на 20 минут, она связана с серьезными осложнениями. У пациентов, перенесших бесцементное эндопротезирование тазобедренного сустава, чаще возникают перипротезные переломы, а также ранняя ревизия. Бесцементное эндопротезирование имеет в 17 раз больший риск ревизии перипротезного перелома или асептической ревизии из-за расшатывания по сравнению с цементным эндопротезированием тазобедренного сустава. Поскольку дополнительная операция сопряжена с дополнительным риском смерти, пропуск этапа цементации также может быть не лучшим выбором для этих пациентов, которые с большей вероятностью упадут и подвергнутся ревизионной операции.

Раннее выявление этого осложнения и раннее вмешательство имеют решающее значение, поскольку позволяют снизить смертность. Профилактика BCIS включает выявление пациентов с высоким риском, предоперационную оптимизацию факторов риска и сопутствующих заболеваний, а также хорошее общение с хирургической бригадой. Таким образом, можно увеличить комфорт пациента и продолжительность жизни. Растущее число пациентов, нуждающихся в артропластике и ожидающих ее, затрудняет выявление пациентов высокого риска, оптимизацию факторов риска пациентов и сопутствующих заболеваний перед операцией, чтобы предотвратить это потенциально фатальное осложнение.

Состояние, при котором может возникнуть BCIS, оценивается по результатам анализа данных, полученных из ретроспективных и проспективных массивов данных комплексными биостатистическими методами. Для прогнозирования осложнения пытаются определить связанные с ним прогностические факторы.

Спанн и др. (2020) заявили в своем обзорном исследовании, что машинное обучение можно использовать в анализе, выходящем за рамки сложных биостатистических методов. На этом этапе система поддержки принятия решений, созданная с помощью моделирования искусственного интеллекта, поможет в раннем выявлении этого осложнения и, таким образом, послужит важным механизмом поддержки принятия решений для врачей, повышая комфорт пациента и продолжительность жизни. Однако нелегко оценить, на каком уровне это осложнение будет спрогнозировано и уменьшено без внедрения системы.