全膝关节置换后需要异体输血的相关因素分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1266

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

全膝关节置换：是按照正常的膝关节解剖切除已经磨损破坏并且无法自我修复的膝关节面，由人工关节部件代替病损部位，纠正关节力线，恢复膝关节功能，是治疗晚期膝关节病变的有效方法。

异体输血：包括成分输血与输全血，指一定条件下，患者体内输入由他人提供的与自体血型相同的血液或血液成分，是纠正患者贫血最快速的手段。研究表明异体输血可导致包括疾病传播、急性肺损伤、静脉血栓、过敏反应、溶血反应等在内的并发症的发生。

摘要

背景：由于围术期大量失血，部分患者全膝关节置换后需接受异体输血，并面临由此带来的风险。如何降低患者全膝关节置换后异体输血率已成为骨关节科临床研究的重要课题。

目的：调查全膝关节置换后异体输血率，并分析与之相关的危险因素，以期为降低全膝关节置换后异体输血率提供依据

方法：回顾性分析2014年1月至2018年5月于郑州大学第一附属医院接受全膝关节置换的全部687例患者，根据患者全膝关节置换后是否进行异体输血将其分为异体输血组(n=197)和非异体输血组(n=490)。记录可能影响患者全膝关节置换后异体输血率的有关指标，并采用单因素分析与多元回归分析筛选与之相关的危险因素。试验于2019年3月经郑州大学第一附属医院伦理委员会批准。

结果与结论：①全部687例全膝关节置换患者中，197例患者置换后进行了异体输血，异体输血率为28.7%；②2组患者年龄、性别、术前诊断、术前血红蛋白浓度、术前红细胞压集、引流管放置情况差异有显著性意义(P < 0.05)；③在多元回归分析中，2组患者年龄、性别、术前血红蛋白浓度、术前红细胞压集、引流管放置情况差异有显著性意义(P < 0.05)；④结果提示，高龄、女性、术前贫血、术前红细胞压集低于正常值、术后放置引流管是增加全膝关节置换后异体血率的独立危险因素；类风湿关节炎患者及术后平均动脉压值较术前降低≥20 mm Hg的患者术后输血率明显增高；但是一期双侧全膝关节置换、分期双侧全膝关节置换与单侧全膝关节置换患者的异体输血率接近。

ORCID: 0000-0002-3874-2195(许建中)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 骨科植入物, 人工假体, 膝关节炎, 全膝关节置换, 骨性关节炎, 术后输血, 异体输血, 危险因素

Abstract:

BACKGROUND: Due to massive blood loss during perioperative period, some patients need to receive allogeneic blood transfusion after total knee arthroplasty, which is risky. How to reduce the rate of allogeneic blood transfusion after total knee arthroplasty has become an issue of concern in clinical practice.

OBJECTIVE: To investigate the rate of allogeneic blood transfusion after total knee arthroplasty, and analyze its risk factors, thus reducing the rate of allogeneic blood transfusion in patients with total knee arthroplasty.

METHODS: Totally 687 patients undergoing total knee arthroplasty at the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University from January 2014 to May 2018 were analyzed retrospectively. Patients were divided into non-allogeneic (n=490) and allogeneic blood transfusion (n=197) groups according to whether they had allogeneic blood transfusion after total knee arthroplasty. The postoperative indexes related to allogeneic blood transfusion were recorded. Potential risk factors for allogeneic transfusion were analyzed statistically via univariate and multivariate regression analysis. The study was approved by the Ethics Committee of the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University in March 2019.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Totally 197 (28.7%) patients of 687 received allogeneic blood transfusion after total knee arthroplasty. (2) The differences were significant in the age, sex, pre-diagnosis, pre-hemoglobin level, pre-hematocrit and drainage tube placement between two groups (P < 0.05). (3) Age, sex, pre-hemoglobin level, pre-hematocrit and drainage tube placement were significantly different between two groups in multivariate regression analysis (P < 0.05). (4) These results indicate that aged female, pre-anemia, pre-hematocrit less than the normal level and postoperative drainage tube placement are independent risk factors for increasing the allogeneic blood transfusion rate after total knee arthroplasty. Patients who were with rheumatoid arthritis and whose postoperative mean arterial pressure has a reduction of ≥ 20 mm Hg have an increased postoperative blood transfusion rate. There is no significant difference in the allogeneic blood transfusion rate between simultaneous bilateral, staged bilateral total knee arthroplasties and unilateral total knee arthroplasty.

Key words: bone implants, artificial prosthesis, knee osteoarthritis, total knee arthroplasty, osteoarthritis, postoperative blood transfusion, allogeneic blood transfusion, risk factors

中图分类号:

R457|R684|R318

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图/表（结果） 3

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引言

材料方法

1.1 设计 回顾性病例研究。

1.2 时间及地点 试验于2014年1月至2018年5月在郑州大学第一附属医院骨科病区完成。

1.3 对象 将2014年1月至2018年5月在郑州大学第一附属医院骨科病区进行诊治的687例骨性关节炎或类风湿性关节炎患者作为研究对象。

纳入标准：①确诊为骨性关节炎或类风湿性关节炎^[13-14]，有明确手术指征；②单侧或双侧全膝关节置换；③年龄大于18岁；④置换前6个月内未出现严重的心脑血管血事件(心肌梗死、接受心脏搭桥等)；⑤病历资料完整。

排除标准：①严重凝血功能障碍者；②行膝关节翻修者；③围术期行其他部位手术者；④术前及术中进行异体输血者。

687例患者中男性178例，女性509例；年龄区间在35-89岁，平均年龄为65.9岁；体质量指数≥30 kg/m²者125例；美国麻醉医师学会(American Society of Anesthesiologists，ASA)评分≥3者38例；类风湿性关节炎患者51例；置换后放置引流管患者383例；同一住院周期单侧全膝关节置换患者572例，一期双侧全膝关节置换患者45例，同一住院周期分期双侧全膝关节置换患者70例；置换后首日平均动脉压降低的患者有296例。根据患者全膝关节置换后是否进行异体输血为标准，将患者划分为异体输血组(n=197)及非异体输血组(n=490)。试验于2019年3月经郑州大学第一附属医院伦理委员会批准。

1.4 材料 膝关节假体的材料学参数见表1。

1.5 方法

1.5.1 置换前处理所有患者置换前1周停用阿司匹林等抗凝药物及利血平，入院常规皮下注射低分子肝素钙 (6 000 IU)，1次/d。置换前完善相关检查(血常规、尿常规、肝肾功、电解质、凝血功能、传染病检查、X射线、心电图、颈动脉、双下肢血管及心脏彩超、下肢全长及患肢侧位X射线检查、患肢膝关节MRI检查等)，对结果明显异常影响手术的患者请相关科室会诊并行正规内科治疗。置换前1 d静脉注射500 mL羟乙基淀粉扩容，置换前8 h禁食水。

1.5.2 术中处理置换前30 min，根据患者皮试结果预防性使用抗生素，全身麻醉，手术全程使用气囊止血带，所有患者手术由同一主任医师主刀完成；患肢屈膝位，取膝关节正中切口，髌旁内侧入路，假体采用骨水泥固定，髌骨不置换；术中对于软组织活动性出血采用电刀或手术缝线结扎止血，关口前于切口周围及骺窝行“鸡尾酒”注射(罗哌卡因150 mg、肾上腺素0.3 mg以及甲强龙40 mg经生理盐水稀释的悬浮液)，关口时静滴氨甲环酸1 g。切口采用棉垫加绷带加压包扎，保证同侧足背动脉可触及。

1.5.3 置换后处理置换后伤口周围间断冰敷48 h，置换后前3 d双下肢行气压式足底泵预防深静脉血栓形成，置换后3 h静滴氨甲环酸1 g，置换后8 h皮下注射低分子肝素钙6 000 IU，并维持1次/d，直至患者出院；引流管夹闭4 h后打开，于24 h后拔出；未放置引流管的患者，置换后6 h采用绷带去除后再包扎以降低伤口加压力度，保证棉垫与皮肤上下两端间隙容下成人二三指，如患肢皮肤明显发绀、肿胀、麻木、感觉障碍等提早降低绷带压力，绷带维持三四天后改用敷贴。置换后6 h进水及流食，置换后第3，6天抽血检查患者血常规、血沉、C-反应蛋白、肝肾功、凝血功能等指标。预防性使用抗生素至置换后第7天，根据抽血化验结果及伤口情况决定是否继续应用。麻醉恢复后即要求患者进行踝泵锻炼，伸屈膝关节及直腿抬高(引流的患者待引流管拔出后行后两项锻炼），置换后第1天即可在助行器帮助下多次少量下床活动，回病床后抬高患肢预防下肢肿胀；置换后12-14 d拆线。患者输血指症为置换后血红蛋白低于70 g/L和(或)有头晕、乏力、心悸、心率快等明显贫血症状。

1.5.4 患者基线信息采集收集患者性别、年龄、体质量指数、置换前诊断、置换前合并症(高血压、糖尿病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、脑血管疾病)、ASA评分、置换前血红蛋白浓度、置换前红细胞压积、置换前血小板计数、置换前凝血酶原时间、置换前活化部分凝血活酶时间、置换前国际标准化比值、置换前后平均动脉压值(分别于手术当天及术后首日早8点静息状态下测量）、手术时间、引流管放置情况、同一住院期单侧或双侧关节置换情况等。

其中体质量指数=体质量/身高²，患者体质量指数≥ 30 kg/m²为肥胖^[15]；ASA评分根据患者体质状况及手术危险性进行分5级(5分)：Ⅰ级为正常健康，无系统性疾病;Ⅱ级为有轻度或中度系统性疾病；Ⅲ级为有严重系统性疾病，日常活动受限，但未丧失工作能力；Ⅳ级为有严重系统性疾病，已丧失工作能力，威胁生命安全；Ⅴ级为病情危重，生命难以维持的濒死患者^[16]。置换前血红蛋白低于正常值(男性<120 g/L、女性<110 g/L)；置换前红细胞压积低于正常值(男性<40%、女性<37%)^[17]。

1.6 主要观察指标 患者基线信息以及与全膝关节置换后异体输血率有关的变化。

1.7 统计学分析 正态分布计量资料以x(_)±s表示。采用 SPSS 19.0统计软件行t 检验比较组间差异；计数资料组间比较采用卡方检验。对单因素分析得出的差异有显著性意义的因素采用Logistic回归分析筛选全膝关节置换后输血的危险因素。P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

既往多数研究结果表明高龄、女性、置换前贫血是全膝关节置换后输血的独立危险因素^[18-20]，此次试验进一步证实了上述结果，同时发现当上述因素叠加时，患者置换后输血风险还将进一步增加。因此对于贫血的高龄女性患者，置换前可通过静滴铁剂、红细胞生成素等积极纠正贫血^[21]，必要时可选择推迟手术。研究显示置换前血红蛋白<130 g/L的患者输血风险为置换前血红蛋白≥ 130 g/L(≤150 g/L)患者的4倍，为血红蛋白>150 g/L患者的15倍^[22]。有关ASA评分及体质量指数对患者全膝关节置换后输血率的影响，2017年Mufarrih等^[19]在对658例全膝关节置换患者的回顾性研究中发现，体质量≤30 kg/m²和ASA≥3分作为独立危险因素，均能增加患者输血率；Hart等^[23]在不同的研究中亦得出ASA≥3分增加患者输血风险的结论。但Montserrat等^[24]对于体质量指数表达了不同的观点，认为其对患者全膝关节置换后输血率无明显影响。此次试验结果显示ASA评分、体质量指数与置换后输血率均无相关性。因此作者认为ASA评分较高的患者置换前常经相关科室会诊并行正规内科治疗，必要时转科治疗后再手术或全膝关节置换后在转科治疗，某种程度上降低了其对患者置换后输血的影响；样本量小(38/687)可能也影响对结果的分析。肥胖患者虽体内血液储备更丰富，但软组织肥厚，分离时血管损伤也更多，同时切口长度及深度的改变增加了术中暴露难度，手术时间延长^[25]；以上均可增加患者术中出血，因此并不能有效降低患者置换后输血率。

研究显示，全膝关节置换患者中有13%为类风湿性关节炎患者^[26]。作为免疫性疾病，类风湿性关节炎发展至晚期有较高的致残率，表现为严重的膝关节屈曲挛缩畸形，并伴持续性疼痛及功能障碍^[27]，此时常需通过全膝关节置换进行有效干预。不同于骨性关节炎患者，由于关节严重畸形，并有不同程度的骨质缺损、韧带及关节囊挛缩，且滑膜大量增生并富含血管翳，类风湿性关节炎患者手术难度及术中创伤更大，手术时间长，围术期出血也更多^[28]；此外，类风湿性关节炎患者置换前血红蛋白常较低^[29]，研究显示置换前血红蛋白每降低10 g/L，置换后输血率增加约4倍^[30]。在以往研究中，Prasad等^[29]认为类风湿性关节炎作为独立危险因素增加患者全膝关节置换后输血率；Sepah等^[31]亦表达了相似的观点。此次试验结果显示，类风湿性关节炎虽不是独立危险因素，但类风湿性关节炎患者置换后输血率明显增高，分析可能为样本量小(55/687)所致；因此对于类风湿性关节炎患者，围术期仍需采取相应措施如纠正置换前贫血、自体血储备、置换后血液回收等以降低置换后输血率^[32]。

近年来越来越多的学者建议全膝关节置换后不放置引流管，认为引流创造了细菌侵入关节腔的通道，增加置换后关节感染风险；同时不放置引流管可以使患者更早进行关节锻炼，加快了康复速度；而在置换后关节肿胀及下肢深静脉血栓发生率差异有显著性意义^[10，33-35]。作者对引流管放置与否对患者全膝关节置换后输血率的影响进行了研究，结果显示作为独立危险因素，放置引流管会显著增加患者输血风险。Demirkale等^[36-37]亦在不同研究中发现引流会增加患者置换后显性出血及输血率。引流使得关节腔与外界相通，降低了腔内压力，持续引流在增加患者显性失血同时也会减缓软组织创面愈合；相反无引流装置的关节腔相对封闭，置换后积血增高了关节腔内压力，压迫出血的微小血管^[38]，而更大的伤口加压包扎力度也会减少置换后出血^[39]，进而降低患者全膝关节置换后输血率。目前对于不做引流的伤口在加压包扎处理上，临床医生通常根据自己的经验进行相应处理；此次试验中，加压力度较非引流组更大，于置换后6 h降低加压力度，若患者出现下肢发绀、皮温明显降低、足背动脉搏动显著减弱时提前更换。

约1/3的患者就诊时双侧均有症状，20%的患者在初次全膝关节置换后2年内对侧需行全膝关节置换^[40]。对于双侧症状终末期的患者，同一住院周期手术方案的选择包括一期双侧全膝关节置换、分期双侧全膝关节置换与单侧全膝关节置换。既往有关不同手术方案对患者全膝关节置换后输血影响的研究中，Lane等^[40-41]认为，由于手术时间延长、术中失血量增多、稀释性贫血等多种因素影响，一期双侧全膝关节置换患者的置换后输血率较单侧全膝关节置换患者明显增高，为后者的17倍。Courtney等^[42]在一期双侧全膝关节置换与分期全膝关节置换对比研究中发现，一期双侧患者全膝关节置换后输血率更高；Parvizi等^[43-44]在不同的研究中亦表达了相似的观点。文章结果显示，与单侧全膝关节置换及分期双侧全膝关节置换相比，患者一期双侧全膝关节置换后输血风险并未增加。作者认为可能与以下因素有关：①置换前对患者严格筛选，通常选择年龄≤60岁且身体健康、自述膝关节症状加重前日常活动量大的患者作为一期双侧全膝关节置换对象；②术中加倍使用氨甲环酸；③熟练的手术技巧；并术中彻底止血；④置换后预防性使用升血红蛋白药物。但输血率不同于安全性，尽管有住院周期短、费用低、一次麻醉等优点，一期双侧全膝关节置换患者围术期并发症出现风险却极大增加，包括双下肢深静脉血栓形成、心脑血管意外、伤口及膝关节感染等，在所有的全膝关节置换患者中仅有2%-7%为一期双侧全膝关节置换患者^[45-46]。因此置换前应仔细询问患者病史，结合置换前各项检查结果进行严格筛选；并与患者本人及其家属积极沟通，共同参与决策；置换后严格规范管理，采取必要措施预防各种并发症发生。

由于置换前禁食水、麻醉、术中失血及置换后阵痛药物应用等多种因素影响，部分患者全膝关节置换后出现血压降低的情况^[47]。目前有关置换后血压降低对患者输血影响的研究相对较少，Mufarrih等^[19，21]将置换后低血压作为全膝关节置换患者输血指标之一。文章在对置换后平均动脉压降低与患者输血率之间关系的分析中发现，前者对患者置换后输血率无明显影响；但进一步的研究结果却显示，当平均动脉压降低≥20 mm Hg时，患者输血率明显增加，高达39.5%。作者认为，全膝关节置换群体中多为老年患者，心血管功能的减退使得机体调控能力减退，当置换后血压降低幅度较大时，机体很难进行有效调整；同时患者造血功能差^[19]，且组织对缺血敏感度增高；由血压降低引起的组织灌流不足更容易导致心肌缺血、脑梗死等置换后并发症的发生^[48]。尽管置换后升压药物应用、补液等措施可改善患者低血压状况，但亦面临血压升高不明显、无法长时间维持、稀释性贫血等发生的可能^[41]，部分低血压患者最终仍需通过异体输血以增加有效血容，升高血压，以降低置换后并发症的发生率，尤其对于因围术期失血所致低血压的患者，异体输血可以快速的提升血红蛋白^[19]。因此作者认为围术期应加强对患者血压监测，对于异常的血压波动及时分析原因并纠正；麻醉前适当扩容，在保证麻醉效果的前提下，尽量减少麻醉药物剂量；术中彻底止血，置换后根据患者血压变化情况及时调控补液速度；并对所有全膝关节置换患者进行置换后疼痛评分，在此基础上合理使用镇痛药物；高血压患者在血压恢复至置换前水平前，暂缓降压药物服用。

目前，如何降低患者全膝关节置换后异体输血率仍为临床关注点，越来越多的研究结果显示，置换前纠正贫血及自体血预存、术中止血带使用、术中血液稀释及低血压控制、置换后引流血回输、围术期合理的铁剂、促红细胞素治疗、氨甲环酸应用及补充凝血因子等可以有效降低患者全膝关节置换后异体输血率^{[15，21，32]}，进而减少因异体输血带来的疾病传播、关节感染等置换后并发症的发生。相信随着临床研究及实践的深入，在降低患者全膝关节置换后异体输血率研究的道路上，会有更多、可行性更强的方案供临床医生选择。

此次试验尚存在一定局限性：①作为回顾性研究，研究对象的选择存在局限性； ②术中所用假体类型不同，可能对置换后输血率造成影响，需要进行前瞻对照试验进一步验证结论；③部分患者住院周期短，可能在院外接受了异体输血，导致统计值与真实数据有所偏差；④部分研究数据样本量小，需要进一步行大样本临床试验。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程