Pulmonary embolism caused by PMMA in percutaneous vertebroplasty

Abstract

We report on an 80-year-old female patient with osteoporotic collapse of the L1 vertebra who developed absolute stenosis of the spinal canal. During preoperative vertebra augmentation with PMMA (polymethylmethacrylate), pulmonary embolism developed due to perivertebral leakage of acrylic cement. According to the literature, leakage of PMMA during (percutaneous) vertebroplasty is a more frequent complication than assumed so far. In view of the favorable prognosis of osteoporotic vertebral compression fractures with noninvasive management, we emphasize the need for clear and individual indications and adequate technical settings.

Management of pulmonary cement embolism after percutaneous vertebroplasty and kyphoplasty: a systematic review of the literature

“…A few authors [71,89] suggest surgical removal of the thrombus in cases of symptomatic patients with central embolisms, since medicinal reopening of the occludes vessels seems to be impossible. Other authors [95] regret surgical embolectomy that resulted in the patient's death after a pulmonary cement embolism.…”

Intravertebrale Druckentwicklung bei der Vertebroplastie – Eine anatomische In-vitro-Untersuchung

“…Als ursächlich für die hohe Rate an Extravasaten bei der perkutanen Vertebroplastie wird neben der notwendigen niedrigen Viskosität des Knochenzements zur gleichmäßigen Verteilung im Wirbelkörper auch der erforderliche erhöhte Injektionsdruck zur Einbringung des Knochenzements in die komprimierte Wirbelkörperspongiosa des frakturierten osteoporotischen Wirbelkörpers angesehen. Übersteigt dabei der intravertebrale Druck während der Zementinjektion den Druck im venösen Gefäßsystem, so erscheint es im Rahmen der Pathogenese plausibel, dass der Zement entlang der venösen Strombahn abfließen kann und somit Ursache schwerwiegender kardialer und pulmonaler Komplikationen sein kann [9]. Dennoch existieren in der bisher verfügbaren Literatur nur wenige fundierte Daten aus experimentellen Untersuchungen, die die Theorie der Entstehung der hohen Extravasatrate bei perkutaner Vertebroplastie in Abhängigkeit vom intravertebral erzeugten Druck während der Zementbefüllung des Wirbelkörpers bei der Vertebroplastie unter operativen Befüllungsbedingungen überprüft haben [10,11].…”

“…71 % eher eine Rarität zu sein [4]. Eine mögliche Ursache der hohen Extravasatrate der Vertebroplastie könnte im höheren notwendigen Injektionsdruck zur Einbringung des Knochenzements in die komprimierte Wirbelkörperspongiosa des frakturierten osteoporotischen Wirbelkörpers begründet sein [4,9]. Gegensätzlich dazu postulierten Tomita et al [11] anlässlich einer Leichenstudie mit Messungen des intravertebralen Druckes, dass es während der Vertebroplastie nur zu einem minimalen, systemisch nicht relevanten Druckanstieg von 9,4 ± 8,5 mmHg [1,3 ± 1,1 kPa] im Wirbelkörper kommt, der nahezu dem physiologischen Venendruck der V. lumbalis ascendens von 6 ± 2,83 mmHg (0,8 ± 0,38 kPa) [12] entspricht.…”

“…Dennoch weisen die hier erhobenen intravertebralen Drücke vor dem Hintergrund der guten Vaskularisation der Wirbelkörper und zahlreicher Anastomosen zum epiduralen Venenplexus und zu den Segmentalvenen [16] auf eine mögliche Ursache der hohen und in der Literatur beschriebenen Extravasatrate hin [4,7]. Im Rahmen der Pathogenese scheint es daher plausibel, dass die dokumentierte Drucksteigerung von 10,9 ± 12,6 kPa innerhalb des Wirbelkörpers im Zuge der Zementapplikation bei niedriger Zementviskosität ein Abfließen des Zements entlang der venösen Strombahn bedingt und somit Ursache schwerwiegender kardialer und pulmonaler Komplikationen sein kann [6][7][8][9][16][17][18]. In Abhängigkeit von der Aushärtezeit des Zements erfolgt die Embolisation dort, wo die intravaskulär ablaufende Polymerisation zu einer derart hohen Viskosität des Zements führt, dass ein Weitertransport des Zements mit dem Blutstrom nicht mehr möglich ist [9].…”

Augmentation of osteoporotic bone: Effect of pulsed jet‐lavage on injection forces, cement distribution, and push‐out strength of implants

“…High forces are required to deliver the cement through the syringe/cannula system and to infiltrate the cancellous bone 7. As a result fat or even cement embolism might occur and are discussed in the literature 8–10. Different approaches such as placement of a vent hole in the contralateral pedicle11 or lavage techniques12, 13 have been proposed to reduce the occurrence of fat embolisms and to increase interdigitation of augmentation material with the surrounding bone network.…”