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Bone cement implantation syndrome following cemented hip arthroplasty for traumatic and oncologic indications: A systematic review and meta-analysis of incidence, risk factors, and outcomes - 26/08/26

Doi : 10.1016/j.otsr.2026.104661 
Donald MacElroy a, , Alexander Park a, Christian Rajkovic a, Michael Shatkin b, Brett L. Hayden b
a School of Medicine, New York Medical College, Valhalla, NY, United States 
b Department of Orthopaedics, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, United States 

Corresponding author at: New York Medical College, 40 Sunshine Cottage Rd, Valhalla, NY 10595, United States. New York Medical College 40 Sunshine Cottage Rd, Valhalla NY 10595 United States

Abstract

Background

Bone Cement Implantation Syndrome (BCIS) is characterized by hypotension, hypoxia, and cardiopulmonary instability during the cementation process in arthroplasty. The pathophysiology of BCIS remains controversial, and reporting in the literature has been inconsistent. In 2009, Donaldson et al. proposed a classification system that stratifies BCIS severity into three grades. This systematic review and meta-analysis aims to evaluate the incidence, risk factors, perioperative outcomes, and prophylactic strategies for BCIS using the Donaldson criteria.

Patients and Methods

A systematic review was conducted in accordance with PRISMA guidelines, querying PubMed/MEDLINE, Embase, Web of Science, and Cochrane Library databases. Clinical studies investigating BCIS published in 2009-present using the Donaldson et al. 2009 criteria in primary unilateral total hip or hemiarthroplasty were included. The following data was extracted from included studies: patient characteristics, surgical details, BCIS incidence, risk factors evaluated, prophylactic measures employed, and perioperative complications/outcomes. Pooled incidence was calculated using a random-effects meta-analysis. Risk factors were evaluated using best-evidence synthesis and perioperative outcomes were evaluated using Grading of Recommendations, Assessment, Development and Evaluations (GRADE).

Results

Seventeen studies comprising 2560 cases of BCIS met inclusion criteria. The overall pooled incidence of BCIS in the trauma setting was 29%, and 60% in oncologic settings. Grade 1 BCIS was most frequently reported; severe cases (Grades 2–3) were less common but associated with increased 30-day mortality. Advanced age, high ASA status, and oral anticoagulation were the most consistent risk factors, though evidence was generally limited due to reliance on observational data. Cement characteristics were poorly reported throughout included studies. Among prophylactic strategies, third-generation cementing techniques, femoral borehole creation, force-closed stem designs, and goal-directed anesthesia were associated with reduced BCIS incidence in single-study analyses.

Discussion

BCIS is an underrecognized complication of cemented hip arthroplasty, primarily reported in trauma and oncologic settings. The findings of this review are most applicable to trauma settings (hemiarthroplasty for femoral neck fractures) and oncologic hip reconstruction. Extrapolation to elective primary THA for osteoarthritis should be made with caution, as only one included study addressed this population. High heterogeneity in pooled estimates of overall and grade 1 BCIS incidence should be interpreted in the context of institutional variation in surgical and anesthetic practices. Severe BCIS can lead to significant morbidity and mortality. Standardized definitions, improved reporting of cementation techniques, and prospective studies, especially RCTs using the Donaldson classification, are required to advance understanding and management of BCIS.

Level of evidence

IIb; Systematic Review.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abbreviations : GRADE, RoB 2, SAP, NL, ACS NSQIP, ASA

Keywords : Hip arthroplasty, hip replacement, Hemiarthroplasty, Polymethyl methacrylate, Bone cements, Bradford-Hill criteria


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Vol 112 - N° 5

Article 104661- septembre 2026 Retour au numéro
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  • Use of Short Femoral Stems in Primary Total Hip Arthroplasty: A Mid-Term Safety Analysis: Prospective series of 5,876 cases at 4.4-year average follow-up
  • Christian Delaunay, Christian Brand, Pierre-Alban Bouché, Sophie Putman, Antoine Poichotte, Alexandre Poignard, Stéphane Boisgard
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  • Modular trabecular acetabular reconstruction in revision hip arthroplasty: Mid-term comparative evaluation of two cementless cup–cage systems
  • Mahmoud Fahmy, Mahmoud Abdel Karim, Mohamed Abo-Elsoud, Mostafa Ahmed Shawky

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