Жировая эмболия при переломах трубчатых костей: от этиопатогенеза к лечению



Жировая эмболия (ЖЭ) является одним из осложнений у ортопедических больных при переломе трубчатых костей. Попадание глобул жира в кровеносное русло может происходить как в результате самого перелома кости, так и в процесс установки механических конструкций для лечения переломов. Органами мишенями чаще становятся нервная система, легкие, кожа, сетчатка глаза: происходит обтурация мелких кровеносных сосудов, а также развивается воспалительная реакция в результате раздражения сосудистой стенки свободными жирными кислотами. Несмотря на то, что существуют клинический критерий диагностики синдрома жировой эмболии (СЖЭ), она по-прежнему представляет собой серьезную диагностическую проблему для большинства врачей. Терапия СЖЭ в основном является поддерживающей, включая применение кислородного концентратора, искусственную вентиляцию легких для компенсации гипоксии, а также вазопрессорную поддержки при развитии коллапса. Знания о механизме развития, факторах риска, методах диагностики и лечения могут ускорить и облегчить раннюю диагностику и назначить оптимальное лечение. Это может уменьшить вероятность развития осложнений (например, отека головного мозга, дыхательной недостаточности) и снизить смертность, связанную с СЖЭ.

Цель: провести обзор литературы, посвященной факторам риска развития, патогенезу, методам диагностики и лечения жировой эмболии.

Материалы и методы: открытые источники из баз данных PubMed, Scopus, Embase, Cochrane Library.

Ключевые слова: синдром жировой эмболии, жировая эмболия, переломы трубчатых костей, ортопедические операции.

Fat embolism (FE) is one of the complications in orthopedic patients with fractures of tubular bones. The entry of fat globules into the bloodstream can occur both as a result of the bone fracture itself and during the installation of mechanical structures for the treatment of fractures. The target organs most often are the nervous system, lungs, skin, retina — obstruction of small blood vessels occurs, and an inflammatory reaction develops as a result of irritation of the vascular wall with free fatty acids. Although there are clinical criteria for diagnosing fat embolism syndrome (FES), it still poses a significant diagnostic challenge for most clinicians. Therapy for FES is mainly supportive, including the use of an oxygen concentrator, artificial ventilation to compensate for hypoxia, and vasopressor support during the development of collapse. Knowledge about the development mechanism, risk factors, diagnostic and treatment methods can speed up and facilitate early diagnosis and prescribe optimal treatment. This may reduce the likelihood of complications (eg, cerebral edema, respiratory failure) and reduce mortality associated with FES.

Objective: to review the literature on risk factors for the development, pathogenesis, methods of diagnosis and treatment of fat embolism.

Materials and methods: open sources from PubMed, Scopus, Embase, Cochrane Library databases.

Keywords: fat embolism syndrome, fat embolism, long bone fractures, orthopedic surgeries.

Жировая эмболия (ЖЭ) и синдром жировой эмболии (СЖЭ) — клиническое явление, характеризующееся системным распространением жировой капель по системе кровообращения диаметром 10–40 мкм [1]. Эмболы способны обтурировать мелкие кровеносные сосуды, а также вызывать системную воспалительную реакцию [2].

Распространенность ЖЭ составляет приблизительно от 1 % до 11 % [3]. ЖЭ в большинстве случаев встречается у ортопедических пациентов при переломах трубчатых костей (чаще бедренной, большеберцовой, костей таза), особенно при закрытых, множественных переломах в юном возрасте, длительном лечении консервативными методами. Закрытые переломы бедренной кости более чем в 4 раза чаще связаны с повышенным риском СЖЭ по сравнению с открытыми переломами бедренной кости [4].

Реже патологическое состояние наблюдается при артропластике таза, эндопротезировании коленного сустава [5], введении интрамедуллярных штифтов и рассверливании. Высокая скорость сверления и большой размер отверстия в кости увеличивают риск возникновения жировой эмболии (ЖЭ).

Редко развивается СЖЭ при массивном повреждении мягких тканей, размозжении, длительной сердечно-легочной реанимации, тяжелых ожогах более 50 % площади поверхности тела, трансплантации костного мозга, срединной стернотомии.

Однако ЖЭ может наблюдаться и при нетравматических ситуациях, например при панкреатите, пересадке костного мозга, липосакции.

Этиопатогенез

Органами-мишенями ЖЭ обычно становятся кожа, центральная нервная система, легкие, сетчатка глаз. При травме и хирургическом вмешательстве поднимается интрамедуллярный слой, приводя к выбросу жира в венозные синусоиды. Из венозной системы эти жировые шарики откладываются в русле легочных капилляров, откуда через артериовенозный шунт попадают в мозг. Первоначально не было достоверного объяснения развития синдрома жировой эмболии у пациентов без открытого овального окна, но наличие артериовенозного шунта проясняет это. Жировые клетки обладают мощным провоспалительным и протромботическим потенциалом, вызывают быструю агрегацию тромбоцитов и ускоряют образование фибрина. Попадая в легкие, они обтурируют легочные капилляры, развивается интерстициальное кровоизлияние и отек, альвеолярный коллапс, реактивная гипоксическая вазоконстрикция, повышается давление в легочной артерии, нарушается обмен кислорода вследствие вентиляционно-перфузионного несоответствия, что проявляется симптомами дыхательной недостаточности.

Жировые клетки могут также попадать в артериальное кровообращение через открытое овальное окно или непосредственно через легочное капиллярное русло, вызывая характерные неврологические и дерматологические проявления СЖЭ [6]. Они приводят к синдрому системной воспалительной реакции, местному воспалению и ишемии в результате нарушения микроциркуляции. Высвобождаются медиаторы воспаления и вазоактивные амины, таких как гистамин, серотонин, которые увеличивают проницаемость сосудов, вызывают вазодилатацию с последующей гипотензией и гипоперфузией. Считается, что симптомы, затрагивающие центральную нервную систему при СЖЭ, возникают из-за отека мозга, а не из-за ишемии мозга.

В основе биохимической теории СЖЭ лежит развитие воспалительной реакции. Жир костного мозга расщепляется тканевой липазой до триглицеридов и токсичных свободных жирных кислот. Токсическое повреждение эндотелиальных клеток легочных сосудов может привести к ангиогенезу, цитотоксическому отеку и кровотечению. Поврежденные эндотелиальные клетки легочных сосудов запускают каскад провоспалительных цитокинов, что приводит к острому повреждению легких или острому респираторному дистресс-синдрому [7].

Клиника

Первые признаки ЖЭ развиваются в течение нескольких часов или дней после травмы, а инсульт в течение 24–72 часов после события [8]. Однако у многих пациентов симптомы могут отсутствовать. Пациентов с ЖЭ может беспокоить боль, связанная с переломом кости, тошнота, общая слабость, недомогание, затрудненное дыхание, головная боль. При клиническом осмотре может наблюдаться учащение частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, повышенное потоотделение, изменение сознание (вплоть до комы), возбуждение и беспокойство, петехиальные высыпания на коже, снижение остроты зрения, кровоизлияние в сетчатку.

Гурд и др. [9] в 1970 г., а затем Вильсон в 1974 г. выдвинул следующий диагностические критерии (для постановки диагноза требуется 2 и более больших критериев или хотя бы 1 большой и 4 малых критерия):

1. Основные критерии:

– Петехиальная сыпь;

– Дыхательная недостаточность;

– Поражение головного мозга у пациентов без травм головы.

2. Второстепенные критерии:

– Лихорадка выше 38,5 C;

– Тахикардия (частота сердечных сокращений более 110 ударов в минуту);

– Поражение сетчатки (жир или петехии);

– Желтуха;

– Почечные признаки (олигурия, анурия или липидурия);

– Анемия;

– Тромбоцитопения;

– Высокая скорость оседания эритроцитов;

– Жировые капли в мокроте.

Классическая триада встречается редко, однако до 80 % больных имеют неврологическую симптоматику и до 50 % — петехиальную сыпь [10].

Шенфельда и др. предложил количественный метод диагностики СЖЭ. Для постановки диагноза требуется совокупный балл более 5:

– 5 баллов — наличие петехиальной сыпи;

– 4 балла — диффузный инфильтрат на рентгенограмме;

– 3 балла — гипоксемия;

– 1 балл (за каждый признак) — лихорадка, тахикардия, спутанность сознания.

Линдеге и др. предложили использовать только респираторные симптомы в качестве диагностических критериев синдрома жировой эмболии: устойчивое Pa02 менее 8 кПа, устойчивое PC02 более 7,3 килопаскаля, устойчивая частота дыхания более 35 вдохов в минуту, несмотря на седацию, одышка, беспокойство, тахикардия. Однако эти критерии не получил мирового признания по сравнению с критериями Гурда, Вильсона и Шенфельда.

Помочь в диагностике СЖЭ могут также и другие исследования, такие как:

1. Общий анализ крови: часто наблюдается анемия и тромбоцитопения.
2. Биохимическое исследование крови: метаболический ацидоз, повышение креатинина.
3. Анализ газов крови: несоответствие вентиляции и перфузии, низкое парциальное давление кислорода, повышенный альвеолярно-артериальный градиент. Альвеолярно-аретриальный градиент — это разница парциального давления кислорода в альвеолах и парциального давления кислорода в легочной артерии. Рассчитывается по формуле PA02 (парциальное давление кислорода в легочной артерии) — Pa02 (парциальное давление кислорода в альвеолярном мешке). Нормальный градиент обычно составляет менее 10 мм рт. ст., а при СЖЭ может значительно увеличиваться.
4. Бронхоальвеолярный лаваж: включения липидов в макрофагах.
5. Рентгенография органов грудной клетки: диффузные изменения интерстиция, признаки отека легких, легочная инфильтрация, “снежная буря”.
6. КТ грудной клетки: признаки застойных явлений, отека легких.
7. КТ головного мозга: используется для исключения эпидурального, субдурального или субарахноидального кровотечения.
8. МРТ головного мозга: более чувствительный метод для выявления признаки отека ГМ.
9. Чрезпищеводная ЭХО-КГ: часто применяется во время операции для мониторинга высвобождения жировых капель или материалов костного мозга в кровоток во время процесса введения интрамедуллярного штифта и рассверливания. При ЖЭ увеличивается давление в легочной артерии, увеличивается постнагрузка на правый желудочек, что также может отразить данный метод исследования.

Дифференциальная диагностика

Дифференциальная диагностика при СЖЭ проводится посистемно. Симптомы со стороны дыхательной системы стоит дифференцировать с:

– Ушибом легкого: обычно развивается примерно через 6–10 часов после травмы грудной клетки, на КТ грудной клетки в легких обнаруживается локальное затемнение по типу «матового стекла»;

– Отеком легких: при отеке легких наблюдается симметричное повышение давления в сосудах с плевральным выпотом и помутнением по типу «матового стекла»;

– Тромбоэмболией: золотым стандартом диагностики является КТ-ангиография грудной клетки, где обычно присутствует дефект наполнения;

– Аспирационной пневмонией: могут наблюдаться нарушение глотания в анамнезе;

– Пневмонией, ассоциированной с вирусом COVID-19: наличие травмы трубчатых костей, отрицательные тесты на COVID-19, а также относительно быстрое улучшение статуса оксигенации при проведении механической вентиляции с высоким положительным давление в конце выдоха могут натолкнуть на диагноз СЖЭ [11].

При симптомах со стороны ЦНС стоит исключить менингит, энцефалит, опухоль головного мозга, эпидуральную анестезию, субдуральное и субарахноидальное кровотечение. КТ головного мозга может помочь определить кровотечение или опухоль. Менингит и энцефалит можно исключить с помощью люмбальной пункции и анализа спинномозговой жидкости.

Петехиальные высыпания на коже могут наблюдаться при идиопатической тромбоцитопенической пурпуре, тромботической тромбоцитопенической пурпуре, лейкемии. В данном случае поможет консультация гематолога/онколога, а также дерматолога.

Лечение

Специфического лечения СЖЭ не существует. Были попытки введения декстрозы для снижения мобилизации СЖК и этанола для ингибирования липолиза, гепарина.

Терапия кортикостероидами применяется с целью ингибирования агрегации лейкоцитов, активируемых комплементом, уменьшения уровня СЖК, стабилизации мембран. В исследовании Хиса и др. [12] выявлено, что применение комбинированной терапии (антикоагулянтов и метилпреднизолона) приводят к снижению риска развития СЖЭ и более легкому клиническому проявлению ЖЭ.

Альбумин рекомендуется в составе реанимационных средств при гиповолемии. Он восстанавливает внутрисосудистый объем и помогает связывать свободные жирные кислоты.

С профилактической целью также могут устанавливаться кава-фильтры. Этот фильтр размещается в нижней полой вене и служит барьером для эмболических частиц, предотвращая их попадание в систему кровообращения.

С профилактической целью у пациентов с переломами длинных трубчатых костей настоятельно рекомендуется начинать раннюю открытую репозицию и внутреннюю фиксацию переломов длинных костей, использование аппаратов внутренней фиксации. При оперативной фиксации перелома длинных костей необходимо соблюдать осторожность и ограничивать интрамедуллярное давление, так как высокое давление повышает количество жировых эмболов, попадающих в большой круг кровообращения. Для уменьшения эмболизации можно применять лаваж костного мозга перед фиксацией, вентилирование бедренной кости, сверление небольших отверстий в корковом веществе кости для снижения интрамедуллярного давления.

Лечебные мероприятия в большинстве случаев направлены на:

– Обеспечение адекватной оксигенации и вентиляции (в том числе ИВЛ);

– Поддержание адекватной гемодинамики (при легочной гипертензии с правожелудочковой недостаточностью может потребоваться инотропная поддержка добутамином или ингибитором фосфодиэстеразы, например, милриноном);

– Улучшения доставки кислорода (переливание эритроцитарной массы);

– Профилактику тромбоза глубоких вен;

– Борьбы с отеком головного мозга (введение маннитола, гипертонических растворов).

Механическая вентиляция легких требуется до 50 % пациентов с СЖЭ [13], а у пациентов, у которых развивается СЖЭ, уровень смертности составляет 5–15 % [14].

Выводы:

СЖЭ является относительно редким, хотя и потенциально фатальным осложнением переломов длинных костей при высокоэнергетической травме. Чаще всего СЖЭ развивается при переломах бедренной кости (55 %), костей таза (37 %) [15]. Стоит быть настороженным в плане развития СЖЭ, ведь патология может развиться менее чем через 3 часа после травмы [16]. Для снижения риска развития СЖЭ у больных с переломами трубчатых костей разработаны ряд рекомендаций, уменьшающих риск развития СЖЭ (предпочтение хирургического лечения перед консервативным, ранняя открытая репозиция и внутренняя фиксация переломов длинных костей, использование аппаратов внутренней фиксации и др.). При подозрении на СЖЭ пациента стоит немедленно перевести в отделение реанимации и интенсивной терапии. Поддержание адекватной гемодинамики и оксигенации являются важными терапевтическими целями. В тяжелых случаях применяется сердечно-легочная-церебральная реанимация.

Литература:

1. Glover P, Worthley LI. Fat embolism. Crit Care Resusc. 1999;1:276–284.
2. Guerado E, Bertrand ML, Cano JR, Cerván AM, Galán A. Damage control orthopaedics: State of the art. World J Orthop. 2019 Jan 18;10(1):1–13.
3. Kwiatt ME, Seamon MJ. Fat embolism syndrome. Int J Crit Illn Inj Sci. 2013 Jan;3(1):64–8. doi: 10.4103/2229–5151.109426. PMID: 23724388; PMCID: PMC3665122.
4. Alpert M, Grigorian A, Scolaro J, Learned J, Dolich M, Kuza CM, Lekawa M, Nahmias J. Fat embolism syndrome in blunt trauma patients with extremity fractures. J Orthop. 2020 Sep 6;21:475–480. doi: 10.1016/j.jor.2020.08.040. PMID: 33716415; PMCID: PMC7923246.
5. Rosser K, Wilton S, Farrington WJ. Fat Embolism Syndrome: The Ambiguity of Diagnosis in the Postarthroplasty Patient: A Case Report. JBJS Case Connect. 2020;10:e1900594.
6. Kosova E, Bergmark B, Piazza G. Fat embolism syndrome. Circulation. 2015;131:317–320.
7. Paredes JC, Syquia JF, Chang AM, Zamuco JT. Fat embolism syndrome after shoulder hemiarthroplasty. J Shoulder Elbow Surg. 2011;20:e1–e5.
8. Cronin KJ, Hayes CB, Moghadamian ES. Early-Onset Fat Embolism Syndrome: A Case Report. JBJS Case Connect. 2018 Apr-Jun;8(2):e44. doi: 10.2106/JBJS.CC.17.00175. PMID: 29952778.
9. Huang CK, Huang CY, Li CL, Yang JM, Wu CH, Chen CH, Wu PT. Isolated and early-onset cerebral fat embolism syndrome in a multiply injured patient: a rare case. BMC Musculoskelet Disord. 2019;20:377.
10. Agustin Godoy D., Di Napoli M., Rabinstein A. A. Cerebral fat embolism: recognition, complications, and prognosis. Neurocritical Care. 2018;29(3):358–365. doi: 10.1007/s12028–017–0463-y.
11. Faizi Z, Kim DW, Humayun A, Batool A, Ratnasekera A. A Rare Case of Fat Embolism Syndrome Masquerading as COVID-19 Pneumonia. Cureus. 2022 Mar 22;14(3):e23384. doi: 10.7759/cureus.23384. PMID: 35475082; PMCID: PMC9022393.
12. Hysa E. Fat embolism among patients with hip and long bone fractures in Albania. Mater Sociomed. 2012;24(4):248–50. doi: 10.5455/msm.2012.24.248–250. PMID: 23678329; PMCID: PMC3643701.
13. Huang B. K., Ju Monu, Wandtke J., Huang B. K., Monu J. U. V., Wandtke J. Pulmonary fat embolism after pelvic and long bone fractures in a trauma patient. Emerg Radiol. 2009;16(5):407–409. doi: 10.1007/s10140–008–0757–7.
14. Tsai I.-T., Hsu C.-J., Chen Y.-H., Fong Y.-C., Hsu H.-C., Tsai C.-H. Fat embolism syndrome in long bone fracture—clinical experience in a tertiary referral center in Taiwan. J Chin Med Assoc. 2010;73(8):407–410. doi: 10.1016/S1726–4901(10)70088–5.
15. Bulger E., Smith D., Maier R., Jurkovich G. Fat embolism syndrome — a 10-year review. Arch Surg. 1997;132(4):435–439.
16. Yang J, Cui ZN, Dong JN, Lin WB, Jin JT, Tang XJ, Guo XB, Cui SB, Sun M, Ji CC. Early acute fat embolism syndrome caused by femoral fracture: A case report. World J Clin Cases. 2021 Sep 26;9(27):8260–8267. doi: 10.12998/wjcc.v9.i27.8260. PMID: 34621889; PMCID: PMC8462216.