/pdf/side-effects-of-acrylic-cement-implanted-into-bone-a-1y2605g3i6.pdf

Side-Effects of Acrylic Cement Implanted into Bone: A Histological, (Micro)Angiographic, Fluorescence-Microscopic and Autoradiographic Study in the Rabbit Femur

Thirteen patients submitted to total hip replacement surgery by the Charnley technique were studied. Operations were performed under epidural analgesia with the patients awake and breathing air. During the surgical procedure, the magnitude of tissue-thromboplastic activity, the amount of fat globules, the presence of bone marrow cells and the concentrations of acrylic monomers were determined in the pulmonary arterial blood. Simultaneously, arterial blood gases and blood pressure were monitored.



Marked reductions of the arterial blood pressure and arterial oxygen tension occurred after impaction of the femoral prosthesis, and minor depressions appeared after insertion of the acetabular prosthesis. A significant correlation was found between the release of tissue-thromboplastic products into the pulmonary circulation, i.e., products that initiate intravascular coagulation and the circulatory and respiratory reactions. The pulmonary fat droplets, per se, seem to be of minor importance, and the release of acrylic monomers is probably of no importance for these reactions.



ZUSAMMENFASSUNG

13 Patienten, bei denen ein totaler Huftgelenksersatz nach Charnley durchgefuhrt wurde, dienten als Grundlage dieser Stuide. Die Operationen erfolgten in Epiduralanaesthesie, die Patienten waren wach und atmeten Luft. Wahrend des Eingriffes wurden das Ausmas der thromboplastischen Gewebsaktivitat, die Menge der Fett-trofchen, das Vorhandensein von Knochenmarkszellen und die Konzentration der Akrylmonomeren kontinuierlich im Pulmonalarterienblut bestimmt. Gleichzeitig wurden arterielle Blutgase und Blutdruck registrert.



Nach dem Einzementieren der Femoralprothese kam er reglmasig zu ausgepragter Atem- und Kreislauf-depression, nach Einsetzen der Azetabularprothese traten geringere Dampfungen afu. Als Resultat unserer Untersuchungen steht fest, das die zirkulatorischen und respiratorischen Phanomene hauptsachlich durch die Freisetzung gewebsthrombopulasticher Produkte in dne Kreislauf verursacht werden, namlich Produkte, die zu intravaskularer Koagulation (Aggregation von Thrombozyten und Fibrin) fuhren. Die Fett-trofchen an sich sind von geringer Bedeutung, die Freisetzung von Akrylmonomeren wahrscheinlich irrelevant.

Arterial hypotension and hypoxaemia during total hip replacement: the importance of thromboplastic products, fat embolism and acrylic monomers.

Patients undergoing prosthetic hip surgery by the Charnley method were given 51Cr labelled platelets and 125I labelled fibrinogen the day before the operation. External monitoring of both kinds of radioactivity over the right lung was performed during the surgical procedure. A transient accumulation of 51Cr radioactivity over the lung was noted during broaching of the femoral bone marrow and after impaction of the femoral prosthetic stem. Transient trapping of 125I radioactivity was also recorded during the latter period. Arterial oxygen tension (Pao2) dropped significantly after impaction of the femoral prosthesis. The correlation coefficient was -0.97 between deposition of 125I radioactivity in the lung and the Pao2 reduction occurring after insertion of the femoral prosthesis. These results might indicate a pulmonary microembolism occurring during this stage of the operation, with concomitant pulmonary dysfunction.



ZUSAMMENFASSUNG

Patienten, die fur prothetische Huftoperationen nach der Methode nach Charnley vorgesehen waren, erhielten am Tag vor dem Eingriff 51Cr-markierte Thrombozyten und 125I-markiertes Fibrinogen. Wahrend des chirurgischen Eingriffes wurden beide Arten der Radioaktivat uber der rechten Lunge extern registriert. Eine vorubergehende Anhaufung der 51Cr-Aktivitat uber der Lunge wurde wahrend des Ausraumens des Knochenmarks aus dem Femur und nach dem Einsetzen der Femurstammprothese beo-bachtet. Wahrend dieser zweiten Phase wurde auch eine vorubergehende Haufung der 125I-Radio-aktivitat registriert. Nach dem Einsetzen der Femurprothese fiel die arterielle Sauerstoffspannung (PaO2) significant ab. Der Korrelationskoeffizient war—0,97 zwischen dem vermehrten Auftreten der 125I-Radioaktivitat in der Lunge und der nach dem Einsetzen der Femurprothese auftretenden PaO2-Reduktion. Diese Resultate konnten als Anzeichen von Mikroembolis-ationen in die Lunge in diesem Operationsstadium interpretiert werden bei gleichzeitiger pulmonaler Dysfunktion.

Pulmonary Microembolism During Intramedullary Orthopaedic Trauma

The pulmonary and circulatory reactions to insertion of the acetabular and of the femoral prosthesis were studied during total hip replacement surgery in 22 patients with osteoarthrosis. The patients were given lumbar epidural analgesia and were divided into two groups. One group of 15 awake patients breathed air spontaneously (group A). The other group of seven patients received additional anaesthesia with controlled ventilation with air (group B). This permitted an evaluation of the influence of the ventilatory pattern on the pulmonary and circulatory reactions to the surgical events.



The greatest alterations were observed following impaction of the femoral prosthesis. This event caused the following statistically significant changes in both groups: An increase in total pulmonary venous admixture (from a mean value of 6.8 to 12.2% in group A and from 8.2 to 10.5% in group B) and a decrease in arterial oxygen tension (group A: 80.3 to 71.5 mmHg; group B: 82.6 to 76.9 mmHg); an increase in pulmonary vascular resistance (group A: 122 to 155 dyn · s · cm-5; group B: 129 to 164 dyn · s · cm-5) and an increase in mean pulmonary arterial pressure (group A: 17.3 to 19.0 mmHg; group B: 21.8 to 24.4 mmHg). Furthermore, within the first 2 min after impaction a distinct transient rise in mean pulmonary arterial pressure by 2–4 mmHg was noted in a few patients, and in many patients the mean systemic arterial pressure decreased by 5 mmHg or more.



No significant changes were found in cardiac output, pulmonary capillary wedge pressure, oxygen uptake, mixed venous oxygen tension, acid-base values, ratio of total dead space to tidal volume, or total airway resistance.



The above findings indicate a tendency to pulmonary vascular and peripheral airway constriction leading to transient ventilation/perfusion disturbances and a decrease in arterial oxygen tension, and peripheral vasodilatation leading to a transient decrease in systemic arterial pressure.



ZUSAMMENFASSUNG

Die pulmonalen und zirkulatorischen Keaktionen auf das Einsetzen von Azetabulum- bzw. Femurkopf-Prothesen wurden bei 22 Patienten mit Osteoarthrosen wahrend totaler Huftgelenksersatz-Operationen untersucht. Die Patienten bekamen eine lumbale Epidural-anaesthesie und wurden in zwei Gruppen unterteilt. Gruppe A (15 wache Patienten) atmete spontan Luft, Gruppe B (7 Patienten) bekam eine Zusatznarkose und wurde mit Luft kontrolliert beatmet. Dies erlaubte eine Auswertung des Einflusses des Ventilationsmusters auf die pulmonalen und zirkulatorischen Reaktionen im Verlauf der Operation.



Die deutlichsten Anderungen wurdeu nach dem Einsetzen der Femurprothese beobachtet. In beiden Gruppen wurden dadurch die folgenden statistisch signifikanten Anderungen bewirkt: Ein Ansteigen der gesamten pulmonalen venosen Beimengung (von einem Mittelwert von 6,8 auf 12,2%, in Gruppe A und von 8,2 auf l0,5% in Gruppe B) und eine Abnahme der arteriellen Sauerstoffspannung (Gruppe A: von 8O,3 auf 71,5 mmHg; Gruppe B: von 82,6 auf 76,9 mmHg); ferner ein Ansteigen des pulmonalen Gefaswiderstandes (Gruppe A: von 122 auf 155 dyn·s·cm−5; Gruppe B: von 129 auf 164dyn·s·cm−5) und eine Zunahme des Druckes in der A. pulmonalis (Gruppe A: von 17,3 auf 19.0 mmHg; Gruppe B: von 21,8 auf 24,4 mmHg). Weiters wurde innerhalb der ersten zwei Minuten nach dem Einsetzen der Prothese ein deutlicher vorubergehender Anstieg des mittleren Pulmonalarteriendruckes um 2-4 mmHg bei einigcn Patienten festgestellt sowie bei vielen Patienten cine Abnahme des arteriellen Mitteldrucks im grosen Kreislauf um mmHg oder mehr.



Nicht-signifikante Veranderungen boten das HMV, der pulmonal-kapillare Keildruck, die 02-Aufnahme, die gemischt-venose Sauerstoffspannung, die Saure-Basen-Werte, die Relation zwischen Totraum und AZV sowie der Gesamtwiderstand der Atemwege.



Die genannten Befunde weisen auf cine Tendenz zur Verengung des pulmonalen Gefasbettes und der peripheren Atemwege hin, sowie auf vorubergehende Storungen der Ventilation/Perfusion, eine Abnahme der arteriellen Sauerstoffspannung und auf eine periphere Vasodilatation hin, die zu einem passageren Sinken des arteriellen Systemdruckes fuhrt.

Pulmonary and circulatory reactions during total hip replacement surgery.

Fat embolization syndrome is a well-known complication associated with total hip arthroplasty. It is believed to be caused by high intramedullary pressures that occur during cement pressurization and femoral stem placement. Fat embolization syndrome has also been reported with intramedullary reaming and placement of an intramedullary alignment guide during total knee arthroplasty. To our knowledge, there have not been previous reports of fatal fat emboli as a result of uncemented hip arthroplasty. The purpose of this case report is to describe a fatality due to fat embolization following a noncemented bipolar arthroplasty.

Fatal Marrow Embolization Following a Porous-coated Bipolar Hip Endoprosthesis

In a 51-year-old female patient (suffering from necrosis of the femoral head), the mean pulmonary arterial pressure rose from 25 to 31 mmHg, and the mean arterial blood pressure fell from 100 to 50 mmHg 20-25 seconds after the insertion of a femoral prosthesis into the medullary cavity of the femur by the Charnley technique. Airway resistance increased from 9.0 to 12.3 dyn.s.cm-5 at an airflow of 0.5 l/s. Venous admixture during air-ventilation increased from 17 to 52%, causing an arterial desaturation from 95 to 74% oxygen saturation.



These changes indicate the presence of peripheral vasodilatation, increased pulmonary vascular resistance and constriction of the bronchioli. The possible explanations for these changes are discussed.



ZUSAMMENFASSUNG

Bei einer 51-jahrigen Patientin (an einer Nekrose des Femurkopfes leidend) stieg der mittlere Pulmonalarteriendruck von 25 auf 31 mm Hg und fiel der mittlere arterielle Blutdruck von 100 auf 50 mm Hg 20–25 Sekunden nach dem Einsetzen einer Huftkopfprothese in den Markraum des Femurs nach der Technik von Charnley. Die venose Beimischung unter Luftbeatmung stieg von 17 auf 52 % an, eine arterielle Desaturation von 95 auf 74 % Sauerstoffsattigung verursachend. Der Atemwegswiderstand erhohte sich von 9,0 auf 12,3 dyn/sec/cm-5 bei einem Luftstrom von 0,5 1/sec.



Diese Veranderungen deuten auf das Vorliegen einer peripheren Vasodilatation, erhohten pulmonalen Gefaswiderstand und Bronchokonstriktion hin. Mogliche Erklarungen fur diese Verunderungen werden diskutiert.

P. Malmberg

Papers

Sudden pulmonary dysfunction in prosthetic hip replacement surgery. A case report.

Sudden pulmonary dysfunction in prosthetic hip replacement surgery a case report