关节置换术后急性肾损伤的研究进展

1徐州医科大学附属医院麻醉科 221002；2徐州医科大学，江苏省麻醉学重点实验室，江苏省麻醉与镇痛应用技术重点实验室 221004

【综述】

人工关节置换术常见的类型为膝关节置换和髋关节置换，其目的是恢复关节原有功能，改善患者生活质量 。急性肾损伤（acute kidney injury, AKI）是以肾小球滤过率急剧减退为主要特征的临床综合征，肾不良结局将导致患者术后住院时间延长、医疗成本和死亡风险率增加 。近期一项调查显示，我国住院患者AKI的患病率在0.32%~44.30%  ，接受大手术患者术后AKI的发生率为13%，死亡风险增加了6倍 。目前临床上对外科手术后AKI的研究多局限在心脏大血管手术，对关节置换术后AKI的研究较少。为进一步提高临床医师对术后AKI的认知程度，本文就关节置换术后AKI的研究现状进行综述。

根据SAP （the Scottish Arthroplasty Project）研究数据显示，关节置换术后AKI的发生率正在逐年增加 ，术后AKI患者中61.6%出现了不同程度慢性肾功能不全 。一项Meta分析显示，髋关节置换术后引起AKI和需要进行肾脏替代治疗的严重AKI的发病率分别为6.3%和0.5% 。Ferguson等 指出，关节置换术后肾衰竭发生率为0.8%。AKI的发生导致患者术后30 d再入院率显著增高，严重影响患者预后，导致医疗资源的浪费 。

国际上不同的流行病学研究往往采用不同的临床和生理学终点评价指标，导致AKI发生率和病死率结果很难相互比较，从而制约了临床对急性肾病的统一认识。2004年急性透析质量倡议提出了从风险、损伤、衰竭、丧失到终末期肾病（risk, injury, failure, loss, end‑stage renal disease, RIFLE）5个不同严重程度的分期标准。2005年急性肾损伤网络工作组（Acute Kidney Injury Network, AKIN）制定了AKIN标准，将AKI的诊断标准定义为血Cr浓度升高>3 mg/L，在RIFLE标准的基础上将诊断的时间点缩短至48 h，诊断敏感性更高。

目前，国际应用较广泛的是2012年改善全球肾脏病预后组织（Kidney Disease: Improving Global Outcomes, KDIGO）的AKI诊断标准：48 h内血Cr水平升高≥26.5 μmol/L或7 d内升高超过基础值的1.5倍及以上，或尿量减少（<0.5 ml·kg−1·h−1）且持续6 h以上。该指南将关于肾结构和功能损伤的概念进一步精准化，目的是实现早期诊断AKI。然而，近期研究指出KDIGO指南尚未针对外科手术后AKI的肾功能不同恢复模式进行更为精细的风险分层，在一定程度上忽视了AKI独特的病理生理过程 。

3.1　术前因素

3.1.1　年 龄

随着年龄增加，老年患者各项生理储备减少，同时老龄患者常伴随高血压、糖尿病等基础疾病，在关节置换过程中常伴随严重的应激反应及术中出血，从而使肾易受缺血/再灌注损伤 。近期研究指出，年龄是髋关节置换术或膝关节置换术后AKI的独立危险因素 。

3.1.2　BMI

BMI是否与关节置换术后AKI具有显著相关性，目前仍存在争议。Gharaibeh等 指出，对于行髋部手术的患者，BMI每增加5 kg/m2，AKI的发生率增加约40%，高BMI患者行骨科手术过程中体内氧化应激反应标记物含量增高，提示肾功能出现潜在损伤。而Pedersen等 发现，髋部手术术后病死率仅与术后AKI发生有关，而与BMI无关，与正常体重患者相比，低BMI患者术后1年内病死率反而增高。其机制可能与肥胖本身引起的长期慢性高炎症对肾损伤后期的预保护作用有关，该理论多是基于观察性研究，存在许多偏倚，具有一定局限性。

3.1.3　肾小球滤过率（glomerular filtration rate, GFR）

术前GFR是评价肾功能的有效指标，其下降常提示肾宏观及微观结构发生变化，对于接受外科手术的老年患者而言，肾血流自身调节曲线右移，在MAP尚未降低到80 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）时，就可能引起GFR下降 。研究发现，GFR的降低将导致毒性代谢产物积聚，是髋部骨折术后AKI独立危险因素 。关节置换术后AKI与术前预估GFR降低显著相关，然而目前还没有明确的诊断界值来预测术后AKI的发生 。

3.1.4　其 他

近期报道指出，高密度脂蛋白在对抗体内肾炎症反应中具有一定益处，其保护肾的机制有助于积极预防术后AKI及发现新的危险因素 。术前他汀类药物的使用是否为术后肾损伤带来益处取决于手术类型及心脏风险评估等 。有文献指出，糖尿病、吸烟、术前贫血及慢性肾病史是关节置换术后AKI的危险因素，目前相关机制尚未明确，可能与机体免疫功能低下，感染风险增加有关 。

3.2　术中相关因素

3.2.1　低血压

肾本身具有较强的自我调节能力，行关节置换手术过程中，患者常伴随体位变化和术中大量出血，当MAP降低至65 mmHg以下时，将导致肾血流灌注不足，缺血/再灌注损伤将显著增高术后AKI的风险 。Hassan等 对599例行髋关节置换术患者的研究发现，术中SBP降低显著增加术后AKI发生率。然而，近期报道指出，术中MAP与术后AKI的相关性受到患者基础疾病情况影响，仅高风险患者（ASA分级Ⅱ级以上、贫血、低GFR）术中MAP绝对降低是术后AKI的独立危险因素 。

3.2.2　输 血

一项回顾了9 171例行关节置换术的研究表明，术中输血是术后AKI独立危险因素，同时血液输注显著增加了患者术后病死率 。同样，Kimmel等 关于关节置换术的研究发现，围手术期血液输注组术后AKI的发生率是未行输血组的2.24倍，相关机制尚未明确，可能归因于患者血容量不足或者血制品本身。

3.2.3　胶体液

目前，关于术中胶体液的输注是否增加术后AKI的风险一直是国际讨论的热点。一项对510家医院1 051 441例行择期髋关节或膝关节置换术的患者调查显示，术中胶体液输注导致术后AKI发生率显著增加 。然而，近期一项多中心研究表明，术中羟乙基淀粉130/0.4溶液输注并未增加术后AKI的发生率，反而降低了术后肾替代治疗的发生率，该研究纳入的手术类型包括关节置换术、胃肠手术及心胸外科手术等，结论存在局限性 。目前荟萃分析显示，无证据表明羟乙基淀粉对关节置换术后短期肾功能有不良影响 。

3.2.4　机械通气

研究证实，机械通气也会造成肾血流量减少，继而加剧全身的炎症反应。行髋关节置换术的老年患者常需要长时间的正压通气，腹内压及胸内压的增高导致肾灌注不足，同时使交感神经兴奋，包括抗利尿激素的释放、心房利钠肽的产生，从而降低肾小球滤过率，进而导致全身代谢毒物的积聚，肾组织细胞发生缺血性损伤。

3.3　术后相关因素

3.3.1　非甾体抗炎药

作为术后常用的多模式镇痛药物之一的非甾体抗炎药引起的肾脏副作用发生率小于1%，但老年人的发病率较高，主要与基础疾病的预处理有关。在健康成年人中，前列腺素对肾血流动力学几乎没有作用。但是肾血管在长期收缩的情况下，前列腺素合成增加，从而保持GFR的稳定。非甾体抗炎药通过抑制环氧化酶活性，进而减少前列腺素合成，发生可逆性肾缺血。Gharaibeh等 指出，非甾体抗炎药的单独使用并不是导致术后AKI的独立危险因素，但是应该避免与血管紧张素转化酶抑制剂及血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂等药物联合应用，对于低蛋白血症、慢性肾脏疾病患者应谨慎使用。

3.3.2　肾动脉阻力指数（renal resistive index, RRI）

床旁超声具有无创性及可重复性强等优点，目前应用多普勒超声测量RRI已经成为预测术后AKI的一种新手段 。RRI=（收缩期峰值流速－舒张末期流速）/收缩期峰值流速。健康人群RRI<0.7，当RRI>0.7时表明肾功能受损，肾血流速度减慢，预示AKI可能发生。根据Marty等 关于骨科术后AKI的研究，术后RRI测量值更能反映患者已存在的肾疾病和术中变化情况，其预测AKI价值较术前RRI更佳，根据预测模型绘制的受试者特征曲线下面积为0.862，最佳截断值为0.705。

3.3.3　其 他

近期一项研究指出，术后静脉输液量>1 L是关节置换术后AKI的独立危险因素，但是该研究的样本量仅有413例，其结果尚需进一步证实 。引起AKI的其他术后危险因素包括关节部位感染、住院时间延长及术后贫血等 。

目前，关节置换术后AKI的防治是临床管理面临的巨大挑战。

关节置换术后AKI一般在临床表现上并不明显，因此借助于生物学标记物（如中性粒细胞明胶酶相关性脂质运载蛋白、肾损伤分子‑1、IL‑18及半胱氨酸蛋白酶抑制剂Cys‑C）进行早期诊断十分重要。同时，通过多普勒超声检查确定的RRI量化了肾局部组织的灌注情况，可以协助预测骨科术后AKI的发生。此外，无创性磁共振动脉自旋标记法可以量化评估肾血流量，已经成为AKI早期诊断中的另一新兴形式。

一项荟萃分析显示，在关节置换手术过程中实施精确的目标导向液体管理将有效降低术后AKI的发生率，然而液体管理的最佳界值及测量方案尚存在争议 。在使用呼吸机行机械通气过程中应注意潮气量及呼气终末正压的选择、适度使用血管活性药物、注重负性液体平衡避免加重肾负担。Brienza等 指出，围手术期麻醉科医师对高危患者实施全面的血流动力学监测、心脏功能及体液容量的评估可以大大降低术后肾损伤的发生。

为了减少术中出血及暴露良好术野，膝关节置换术常应用止血带，然而止血带的使用将加剧骨骼肌的缺血/再灌注损伤。对于行膝关节置换术的患者行远程缺血预处理，对局部组织短时间反复缺血处理将有效预防细胞损伤，从而降低AKI的发生。此外，肾内科医师的早期参与将有效降低患者术后AKI的发生。一项来自英国两家医院的调查显示，与没有肾内科医师参与咨询的外科手术相比，肾脏专家参与围手术期管理能明显减轻术后AKI的发展 。

近期研究证明，缩短骨科手术时间并不能有效预防术后AKI的发生 。Kheterpal等 指出，关节置换过程中应避免使用血管紧张素转化酶抑制剂及血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂治疗术中低血压。一项纳入6 905例非心脏手术患者的随机对照试验表明，围手术期使用阿司匹林和可乐定并不能有效预防术后AKI的发生，相反会导致患者术后并发症的增加 。

关节置换术后AKI的发生会加剧其他外科并发症的发展，2012年改善全球肾脏病预后组织AKI工作组建议对确诊AKI患者进行3个月的随访，以避免AKI进展为慢性肾病占用社会医疗资源。

目前，关节置换手术引起的术后AKI仍未受到临床广泛关注，AKI的发生给患者家庭及社会带来了沉重的经济负担。AKI尚无较好的治疗方法，在加速康复外科理念实践中，应将预防术后AKI作为重要目标。同时，临床上新的生物学标志物为诊断和监测AKI的发展提供了新的思路，关于AKI发病机制及生物学标记物的联合诊断仍需要大样本、多中心的临床研究。

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