韋世銀 黃海能
【關(guān)鍵詞】?顱腦創(chuàng)傷;腦溫;發(fā)病機(jī)制;病理生理
中圖分類號(hào):R651.1+5?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A?DOI:10.3969/j.issn.1003-1383.2019.10.017
顱腦創(chuàng)傷(traumatic brain injury,TBI)是指頭部受暴力作用后造成的頭皮、顱骨或腦組織創(chuàng)傷,是神經(jīng)外科常見的急危重癥。相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示,我國(guó)顱腦創(chuàng)傷的發(fā)病率超過100/10萬(wàn)人口,西方發(fā)達(dá)國(guó)家更是高達(dá)(150~200)/10萬(wàn)人口的發(fā)病率[1],其死亡率為4%~7%,其中重度顱腦創(chuàng)傷約占顱腦創(chuàng)傷的20%,死亡率高達(dá)50%~60%[2],具有發(fā)病率高、病情重的特點(diǎn)。TBI后常伴隨生命征、顱內(nèi)壓(intracranial pressure,ICP)、腦溫、體溫等監(jiān)測(cè)指標(biāo)的改變,其中腦溫就是一項(xiàng)重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。臨床監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)多數(shù)顱腦創(chuàng)傷患者傷后存在腦溫先降低后升高的特點(diǎn),國(guó)內(nèi)外多位學(xué)者[3~4]對(duì)顱腦創(chuàng)傷后患者的腦溫變化進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)腦溫改變是顱腦創(chuàng)傷后的結(jié)果之一,也是影響顱腦創(chuàng)傷后患者病情及預(yù)后的一項(xiàng)重要因素。筆者就顱腦創(chuàng)傷后腦溫變化的機(jī)制、影響因素及腦組織代謝的病理生理改變和應(yīng)對(duì)傷后腦溫改變的治療措施進(jìn)行綜述。
1?顱腦創(chuàng)傷后腦溫變化的機(jī)制及影響因素
正常情況下,腦血流灌注和腦代謝率都很高,一個(gè)正常成年人每分鐘的全腦血流量為700~770 mL,雖然人腦僅占人體重量的2%左右,但腦血流量卻占全身血流量的15%~20%,而且平均耗氧量大約占全身耗氧量的20%。因?yàn)槟X具有高灌注和高代謝率的特點(diǎn),而血液本身攜帶大量的熱量,所以影響腦溫的因素包括三個(gè)方面:(1)腦組織自身代謝;(2)腦組織血流量(cerebral blood flow,CBF);(3)灌注腦組織的血液溫度[5]。顱腦創(chuàng)傷后主要通過以下幾種機(jī)制改變腦組織代謝率、CBF和灌注腦組織的血液溫度,從而改變腦溫。
1.1ICP改變腦組織血流灌注而影響腦溫
顱腔為一密閉容器,內(nèi)容物包括腦組織、血液、腦脊液(cerebrospinal fluid,CSF)三部分,成人顱縫閉合后,顱腔的容積為1400~1500 mL,其中腦組織約占顱腔容積的80%,CSF和血液各占約10%。成人ICP正常值波動(dòng)在6.0~13.5 mmHg之間,兒童波動(dòng)在3.7~7.4 mmHg之間,顱腔容積可通過調(diào)節(jié)CSF和血液的循環(huán)變化實(shí)現(xiàn)約8%的代償能力[6],所謂的代償能力就是其中一部分體積增加,另外兩部分的體積就會(huì)相應(yīng)減少,從而維持ICP相對(duì)穩(wěn)定。在代償能力范圍內(nèi)ICP可無(wú)明顯變化,當(dāng)超過自身代償能力時(shí)ICP會(huì)隨顱內(nèi)容積的增加出現(xiàn)順應(yīng)性升高。腦組織損傷導(dǎo)致腦細(xì)胞水腫和腦血腫形成,使腦容積增加,通過增加CSF流入脊髓腔,減少脈絡(luò)叢產(chǎn)生CSF,增加蛛網(wǎng)膜絨毛吸收CSF,減少腦組織血流量實(shí)現(xiàn)代償,其中減少腦組織血流量就是一項(xiàng)重要代償機(jī)制。嚴(yán)重TBI可因血腫的占位效應(yīng)及ICP的急劇升高使得腦血管痙攣,甚至?xí)霈F(xiàn)局部腦血管嚴(yán)重受壓,導(dǎo)致局部腦組織出現(xiàn)無(wú)灌注的情況。CBF對(duì)腦溫的調(diào)節(jié)發(fā)揮重大作用,黃其林等[7]研究表明顱腦損傷早期CBF即可明顯減少,傷后6小時(shí)內(nèi)下降最為明顯,而傷后腦溫也呈下降趨勢(shì),損傷越重,腦溫下降越明顯。申海鳴等[8]研究發(fā)現(xiàn)顱腦損傷患者腦溫變化和ICP之間在一定范圍內(nèi)呈負(fù)相關(guān),ICP大于40 mmHg時(shí),腦溫下降,提示可能為ICP升高造成腦血流灌注不足,導(dǎo)致大腦代謝功能下降,從而使腦溫下降,這為創(chuàng)傷初期低腦溫提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1.2?顱腦創(chuàng)傷后發(fā)生中樞性發(fā)熱
體溫調(diào)節(jié)中樞在下丘腦,其接受參與體溫調(diào)控活性物的刺激而調(diào)節(jié)體溫,其中興奮性神經(jīng)遞質(zhì)如乙酰膽堿、去甲腎上腺素、5-羥色胺等,屬于正反饋調(diào)節(jié)物質(zhì),它能使體溫調(diào)節(jié)中樞的“調(diào)定點(diǎn)”上移,介導(dǎo)軀體產(chǎn)熱增多使體溫上升[9~10]。5-羥色胺可因血液破出血管后由血小板釋放,顱腦創(chuàng)傷后血液進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔或腦室系統(tǒng)可使血小板釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺,再通過腦脊液的循環(huán)到達(dá)并刺激下丘腦,使體溫中樞調(diào)節(jié)障礙,引起中樞性高熱。除此之外,有研究認(rèn)為腦干通過棕褐色脂肪在中樞溫度調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[11]。體溫調(diào)節(jié)中樞在顱腦創(chuàng)傷中除了接受某種介質(zhì)的過度調(diào)節(jié)而出現(xiàn)調(diào)節(jié)障礙外,還和創(chuàng)傷后病灶大小及血腫位置有關(guān)[12~13]。相關(guān)研究[14~15]在嚴(yán)重TBI合并中樞性發(fā)熱患者中發(fā)現(xiàn),額葉底部腦挫裂傷更容易引起中樞性發(fā)熱,這有可能是下丘腦距離額葉底部較近,創(chuàng)傷后血腫形成,腦組織水腫,壓迫下丘腦等體溫調(diào)節(jié)中樞,導(dǎo)致體溫調(diào)節(jié)障礙,從而出現(xiàn)中樞性高熱的狀態(tài)。在神經(jīng)外科手術(shù)中也有類似的現(xiàn)象,在鞍區(qū)腫瘤切除術(shù)中刺激并損傷下丘腦也容易出現(xiàn)術(shù)后高熱的癥狀[16]。進(jìn)一步證明壓迫下丘腦使其發(fā)生結(jié)構(gòu)改變也會(huì)引起體溫調(diào)節(jié)的障礙,發(fā)生中樞性發(fā)熱,發(fā)熱時(shí)可使腦血管擴(kuò)張,CBF及腦代謝增加,腦溫也隨之升高。
1.3?吸收熱、脫水熱及感染性發(fā)熱
創(chuàng)傷后顱內(nèi)血腫形成,在血腫吸收過程中釋放各種致熱原,致熱原通過血液、腦脊液循環(huán)作用于下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞,體溫調(diào)節(jié)中樞通過神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)機(jī)制使組織器官代謝增加,產(chǎn)熱增加,這種調(diào)節(jié)方式稱為吸收熱。傷后因損傷及占位,患者會(huì)經(jīng)歷顱內(nèi)壓升高及腦水腫階段,治療中會(huì)使用甘露醇、高滲鹽水、甘油果糖等進(jìn)行脫水治療,再配合使用速尿等利尿劑加快體液排出體外,大量脫水利尿后若補(bǔ)液不足將會(huì)引起血液濃縮,繼而導(dǎo)致腦溫上升,這種發(fā)熱稱為脫水熱。TBI患者最常見的并發(fā)癥是肺部感染,王興翠[17]對(duì)重型TBI并發(fā)肺部感染的患者統(tǒng)計(jì)報(bào)道中指出TBI患者肺炎發(fā)生率為15%~20%,因肺炎引起死亡高達(dá)20%~50%,主要因傷后患者多處于意識(shí)障礙、昏迷狀態(tài),增加誤吸風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)長(zhǎng)期臥床,自我排痰能力差,以及呼吸機(jī)的使用,增加墜積性肺炎和呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎的發(fā)生,導(dǎo)致感染性發(fā)熱的發(fā)生[18]。
2?病理生理改變
2.1?ICP及腦灌注的改變
顱腦創(chuàng)傷后因血腫壓迫及ICP升高致腦灌注不足引起初期低腦溫的表現(xiàn),低腦溫是灌注不足的結(jié)果,目前未有證據(jù)說(shuō)明TBI低腦溫會(huì)對(duì)腦細(xì)胞有損害作用。低腦溫期主要的病理生理改變是創(chuàng)傷后因血管破裂,血腫形成,ICP升高對(duì)周圍腦組織產(chǎn)生機(jī)械性壓迫,導(dǎo)致創(chuàng)傷周圍腦組織及全部腦組織血流灌注下降,出現(xiàn)腦缺血缺氧的表現(xiàn),在臨床上顱腦創(chuàng)傷患者傷后多數(shù)出現(xiàn)意識(shí)障礙或昏迷,其中一部分因損傷醒覺中樞所致,另外很大一部分原因是傷后占位效應(yīng)及ICP增高致腦血管灌注不足所致。通過正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像檢測(cè)腦出血患者血腫周圍腦組織代謝率、氧攝取分?jǐn)?shù)及CBF變化,發(fā)現(xiàn)血腫側(cè)半球腦組織三項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)較對(duì)側(cè)下降,而血腫區(qū)周圍腦組織則出現(xiàn)更大程度的降低[19]。提示腦組織周圍占位及顱內(nèi)壓升高可能會(huì)出現(xiàn)腦灌注下降及缺血缺氧的改變。隨著缺血缺氧的加重,代謝產(chǎn)物的不斷積累,出現(xiàn)微循環(huán)及細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙,引起水鈉潴留,腦細(xì)胞水腫,占位效應(yīng)加重,ICP進(jìn)一步升高,CBF進(jìn)一步下降,形成惡性循環(huán)。TBI后大多數(shù)患者會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的癥狀,相關(guān)研究報(bào)道指出,顱腦創(chuàng)傷后1周內(nèi)發(fā)熱的概率為44%~77%[20]。有研究指出[21~22],急性腦損傷24小時(shí)后首要的中樞性損害是顱腦溫的升高,而頭部溫度約高出身體3℃,腦組織因腦溫上升使代謝率增加的同時(shí),顱內(nèi)溫度每上升1℃,顱內(nèi)壓隨之升高約5%。Nyholm等[23]研究也表明傷后腦溫的上升使ICP升高,降低腦灌注,同時(shí)高溫增加腦耗氧量,加重腦損傷,加快腦細(xì)胞凋亡。
2.2?腦溫升高加重神經(jīng)細(xì)胞毒性作用
傷后因?yàn)橹聼嵩醇芭d奮性神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺等的產(chǎn)生,腦細(xì)胞代謝率增加,同時(shí)體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)節(jié)障礙,發(fā)生中樞性發(fā)熱,以及吸收熱、脫水熱和感染性發(fā)熱的發(fā)生,腦溫升高。在腦損傷機(jī)制研究中,以氧自由基為中心的級(jí)聯(lián)反應(yīng)得到學(xué)者們首肯,內(nèi)源性抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽(GSH)缺乏可使組織清除氧自由基的能力減弱,產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化和丙二醛(MDA)過多,導(dǎo)致病理性損傷效應(yīng)。邱小鷹等[24]在腦溫對(duì)腦損傷的研究中發(fā)現(xiàn),高溫組腦組織中SOD、GSH-Px、GSH明顯降低,MDA明顯升高,腦水腫和缺血腦組織病變最重,亞低溫治療組中GSH-Px呈增高趨勢(shì),并能抑制腦組織中SOD、GSH的降低和MDA的升高,減輕腦水腫和缺血腦組織病變程度。表明腦組織SOD、GSH-Px、GSH和MDA變化也是具有溫度依賴性的,腦溫變化影響氧自由基轉(zhuǎn)化,溫度的升高增加氧自由基的產(chǎn)生,減弱氧自由基的清除能力,加重腦細(xì)胞缺氧水腫,加快凋亡。同時(shí)在顱腦損傷后的亞低溫治療中發(fā)現(xiàn),在亞低溫范圍內(nèi),隨著體溫每上升1℃,腦組織代謝率增加6%~7%,氧代謝率增加6%~9%,這意味著腦溫升高腦組織耗氧量增加,伴隨缺氧導(dǎo)致乳酸堆積,自由基等損害物質(zhì)產(chǎn)生增多,增加海馬區(qū)微管相關(guān)蛋白的丟失,改變DNA與轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)活性,加重腦細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白破壞,同時(shí)Ca離子內(nèi)流增加,細(xì)胞膜進(jìn)一步損傷,Na離子轉(zhuǎn)運(yùn)障礙使細(xì)胞內(nèi)Na離子升高,發(fā)生水鈉潴留,破壞神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能,增加創(chuàng)傷后腦的炎癥反應(yīng),加重神經(jīng)細(xì)胞受到的毒性打擊[25]。
3?腦溫的監(jiān)測(cè)方法
腦溫監(jiān)測(cè)分為直接法和間接法。直接監(jiān)測(cè)法多通過顱內(nèi)有創(chuàng)性植入溫度監(jiān)測(cè)探頭并外接溫度顯示儀器,其具有直接監(jiān)測(cè)腦組織內(nèi)溫度,讀數(shù)明了,能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腦組織溫度變化并轉(zhuǎn)化為讀數(shù)的優(yōu)點(diǎn),是目前臨床上監(jiān)測(cè)腦溫最精確的方法,但在安放中需要鉆開顱骨將監(jiān)測(cè)探頭埋入腦組織內(nèi),是一種有創(chuàng)性操作,存在神經(jīng)創(chuàng)傷、穿破血管及感染的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)設(shè)備要求高,價(jià)格昂貴[27]。相關(guān)研究認(rèn)為機(jī)體各個(gè)部位的溫度在一定范圍內(nèi)可能和腦溫存在相關(guān)性,腦溫間接監(jiān)測(cè)法就是通過測(cè)量機(jī)體體表或深部的溫度來(lái)間接反應(yīng)腦溫,包括口腔、耳膜、體表、腋窩、食管、直腸等[26~27],其中直腸、耳膜、食管溫度為機(jī)體深部溫度,與腦溫更為接近[28]。臨床中對(duì)于中樞性高熱實(shí)施亞低溫治療所使用的持續(xù)降溫冰毯機(jī)就可連續(xù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)肛溫,具有無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)[29]。雖然間接監(jiān)測(cè)法有簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)、安全的優(yōu)點(diǎn),但是相關(guān)研究表明,其和實(shí)際腦溫存在一定的差異性,不能準(zhǔn)確反映腦實(shí)質(zhì)溫度[30]。
4?治療措施
TBI患者處于低腦溫期的時(shí)間很短,大部分小于24小時(shí),低腦溫并非TBI后二次損害的因素,只是TBI后占位壓迫及ICP的增高導(dǎo)致灌注不足的結(jié)果。腦細(xì)胞在無(wú)灌注下耐受缺氧的時(shí)間為4~6分鐘,所以早期恢復(fù)腦灌注是影響患者預(yù)后的關(guān)鍵。根據(jù)美國(guó)顱腦創(chuàng)傷基金會(huì)及中國(guó)顱腦創(chuàng)傷專家共識(shí)指導(dǎo)意見指出:TBI患者腦灌注壓維持在50~70 mmHg的范圍內(nèi)時(shí),ICP應(yīng)維持在正常(6.0~13.5 mmHg)或輕度偏高(<20 mmHg)的范圍內(nèi),結(jié)合公式:腦灌注壓=平均動(dòng)脈壓-ICP,可通過調(diào)節(jié)患者的ICP及平均動(dòng)脈壓以維持患者腦灌注壓[6,31]。而且高腦溫已是學(xué)界公認(rèn)腦二次損傷因素之一,顱腦損傷后隨興奮性神經(jīng)遞質(zhì)的積累,致熱源的釋放,感染的發(fā)生及傷后體溫調(diào)節(jié)中樞障礙,出現(xiàn)體溫、腦溫升高,腦耗氧量增加,增加自由基等有害物質(zhì)的積累,加重腦損傷。
4.1?手術(shù)治療
根據(jù)神經(jīng)外科診療指南專家意見[32],對(duì)于TBI患者若有明顯顱內(nèi)壓增高的癥狀和體征,CT掃描提示明顯腦受壓的征象,例如顱內(nèi)血腫量大,幕上血腫量>30 mL、顳區(qū)血腫量>20 mL、幕下血腫量>10 mL,硬膜下血腫厚度大于10 mm,病人意識(shí)障礙進(jìn)行性加重或出現(xiàn)昏迷,中線位移超過5 mm,應(yīng)行血腫清除術(shù)治療;或者TBI患者出現(xiàn)進(jìn)行性意識(shí)障礙和神經(jīng)功能損害表現(xiàn),藥物無(wú)法控制高顱壓,CT出現(xiàn)明顯占位效應(yīng)者,伴腦溝、基底池受壓消失者應(yīng)行血腫清除術(shù)治療。同時(shí)術(shù)中應(yīng)徹底止血,為增加腦的膨脹空間,減少腦組織受壓,可視情況行去骨瓣減壓或硬腦膜減張縫合等。ICP增高和占位壓迫是TBI患者腦灌注降低、腦溫下降的主要因素,而TBI患者ICP增高和占位存在的原因是傷后形成顱內(nèi)血腫及腦組織水腫。通過手術(shù)治療,緩解占位壓迫,降低ICP,在減輕正常腦組織受壓的同時(shí)維持腦正常灌注。而隨著疾病進(jìn)展,血腫壓迫體溫中樞,同時(shí)血腫吸收釋放的致熱源也影響著體溫調(diào)節(jié)中樞的調(diào)節(jié),出現(xiàn)中樞熱和吸收熱,腦組織進(jìn)入高溫期,對(duì)于有手術(shù)指征的患者,開顱血腫清除術(shù)或微創(chuàng)血腫引流術(shù)清除血腫,在去除血腫對(duì)體溫中樞的壓迫的同時(shí)也能減少血細(xì)胞破裂后和血腫吸收過程中各種細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)、致熱源對(duì)體溫中樞的刺激,降低中樞性發(fā)熱和吸收熱的發(fā)生率。
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(收稿日期:2019-03-13?修回日期:2019-05-01)