创伤性脑缺血

创伤性脑缺血是一种极为严重颇受大家关注的社会医学问题，尽管近年来颅脑损伤的基础和临床研究均取得了较大进展，但颅脑损伤的死亡率和致残率仍很高，尤其是重型颅脑损伤的预后不良。目前颅脑损伤的研究热点主要集中在创伤后继发性脑损伤的防治上，尤以颅脑损伤后继发性脑缺血损害为重，它是严重影响颅脑损伤病人预后的关键因素。尸检发现，颅脑损伤死亡患者中约90%有创伤性脑缺血的发生。

（一）创伤性脑缺血病因

关于颅脑损伤后脑缺血的病因，目前神经科学领域在认识上尚存在分歧和争论。多数学者认为，创伤性脑缺血与颅脑损伤后血管损伤、脑局部灌注压变化及血液成分和血流改变等因素有关。

1．外伤后原发性血管损伤 颅脑损伤患者可由于暴力直接作用于颈后正中部，引起头颅过伸，颈内动脉于颈椎横突部受损；异物通过口腔后壁刺伤颈内动脉；颅底骨折刺伤颞骨岩部颈内动脉等伤情，导致脑内血管损伤，且上述受伤过程中可同时伴发血栓形成，脑血管管径变窄及小栓子脱落等情况发生，这些病理改变均可引起远端脑组织的缺血性损害。

2．外伤后继发性血管损伤

（1）微血管病变：颅脑损伤后脑内微血管完整性受到破坏，内皮细胞可出现空泡样改变、弹坑样缺损及胞内线粒体肿胀、坏死等病理改变，从而造成血管通透性异常，血液成分外渗，下游局部脑组织供血不足。Hartl等研究外伤动物模型中脑皮质改变后认为，脑外伤后存在微血管损伤及血脑屏障破坏，并且呈现一定的规律性，脑外伤后早期约1h即有微血管破坏，第2次微血管破坏出现于外伤后的第3天。Baskaya在研究脑外伤后指出，外伤后微血管病变可分别出现于脑外伤后的4～6h和72h，其发病过程中伴随血液成分和炎性因子的渗出。

（2）脑血管痉挛：1951年Acker及Reimenschneider首先提出蛛网膜下腔出血（SAH）中存在脑血管痉挛（CVS）的概念，半个世纪以来CVS一直是神经外科领域的研究热点之一。目前研究认为，颅脑损伤病人常伴有脑挫裂伤及SAH，同时有脑内微血管管径的改变即CVS的产生。国内的研究发现，脑外伤动物微血管周围不仅存在细胞肿胀，而且外伤后动物微血管横截面积在24h内显著缩小。根据脑血流量（CBF）和血管管径的关系，在脑灌注压不增加的前提下，外伤后脑组织血流量减少，可致脑组织缺血缺氧性改变。电镜下可观察到外伤后脑血管痉挛的表现：即血管基底膜皱缩，内皮细胞质呈锯齿状向管腔内突起，造成血管管径狭窄；同时毛细血管壁塌陷，胶质细胞足突占据毛细血管表面积的85%。

总之，颅脑损伤后CVS是导致创伤性脑缺血的一个重要原因，而且它是一个复杂的受多因素影响的过程，其发生可能的病理生理机制为，颅脑损伤后血管内皮细胞释放的内皮素（ET）及氧化氮合成酶（NOS）含量及活力发生改变，导致血管弛张反应失衡和代谢活动及酸碱平衡等的失调。

3．脑局部灌注压改变 正常CBF为每100g脑组织50～55ml／min，且其流量受颅内压的影响较大。颅内压增高时，CBF将会减少，因脑内静脉系统的血液受挤压而排除增多，故脑组织的血流量减少，同时颅内压可以得到适当的调节。CBF与脑动脉灌注压（CPP）成正比，此与脑血管阻力（CVR）成反比。颅脑损伤可引起颅内血肿、脑挫裂伤及继发脑水肿形成，同时可致脑组织体积膨大、颅内压增高等改变，最终由于脑局部灌注压增高、动脉供血障碍等原因，造成局部脑组织缺血缺氧性损害。颅内压增高亦引起脑静脉回流受阻，导致颅内静脉压升高，脑动静脉压力差减小，使CBF进一步降低，加重脑缺血、缺氧性改变。

4．血液成分改变 研究发现，脑外伤后红细胞反应比较活跃，这种情况大量出现在血管破裂处。脑外伤后红细胞聚集现象也较为普遍，部分红细胞与血小板聚集在一起形成混合血栓，同时可见单个红细胞通过受损血管内皮和间隙进入脑组织间质中。部分红细胞与血小板聚集形成的微血栓阻塞微血管管腔，可致局部脑组织缺血、缺氧。血小板聚集现象更加普遍，单纯由血小板形成的白色血栓较少。Hartl等在研究动物脑外伤模型中白细胞变化后认为，用荧光标记的白细胞在外伤后1h内行为无明显变化，其贴壁增多出现在外伤后约6h左右，故其认为白细胞在脑外伤后6h可参与影响血流的病理改变。

近年来，很多学者均观察到脑外伤急性期中有血黏度升高，具体表现为，红细胞聚集性增强，血液流速变慢、淤滞等，这些病理改变进一步加重了脑缺血，其可能机制如下：①外伤后CBF下降，引起脑组织缺血、缺氧，无氧代谢增强，乳酸堆积，导致脑局部血浆渗透压升高，引起红细胞脱水、黏度增高、变形能力下降等改变；②由于血管内皮细胞受损，毛细血管通透性增加，血浆外渗，造成局部血液浓缩；③外伤后产生大量自由基，其可损害细胞膜，并促进血红蛋白产生大量Heinz小体，导致红细胞变形能力降低；④血浆纤维蛋白原含量增加，其可作用于红细胞膜，使膜表面负电荷减少，引起红细胞聚集。

5．脑血流改变

（1）体循环改变对脑血流的影响：颅脑损伤后可致全身循环系统血流量的改变，在无外伤性失血休克前提下，全身血流动力学主要以高流量低输出量为主；失血性休克存在时，其血流动力学改变主要为低血流量现象。Schmoker等证实，脑外伤合并失血性休克时，脑血流代谢出现明显的持续性脑氧传递、脑氧代谢率、CBF和脑灌注压降低，同时出现颅内压、脑含水量的增高。Schmoker等在不同程度颅脑损伤伴失血性休克实验中证实，失血伴轻损伤组与失血伴重损伤组相比，后者大脑半球血流、脑氧传递明显下降，经液体复苏后轻损伤组上述参数明显上升，此与重损伤组有显著性差异。由此说明脑组织的损伤程度决定外伤后脑血流代谢的变化，且失血性休克加重了这一过程。Feustel等对颅脑损伤伴全身多发性失血休克病人研究中发现，这些病人平均动脉楔压、中心静脉压、心脏指数、氧传递和CBF明显下降，经抗休克治疗后上述指标则明显好转。

（2）外伤后局部脑血流的改变：颅脑损伤发生后，创伤区脑血管壁塌陷，部分血管遭到破坏。光镜下可观察到：血管周围点状出血灶；毛细血管数目减少，部分毛细血管腔被堆集成缗钱状的红细胞阻塞；血管内皮细胞轮廓不清，远离创伤区的脑干血管可见血管损伤和点状出血。采用扫描电镜观察可发现：损伤灶周围动、静脉充盈较差；动脉表现为普遍性痉挛，内皮细胞核变小变细；静脉表现为管径大小不一，并可见血肿压痕；毛细血管末端可见“针尖状”变化，其内见红细胞堆集或有微血栓形成，断端处内皮细胞收缩，并可见较多无血管区。Dietrich等人应用扫描电镜研究鼠脑外伤后早期微血管变化，发现部分血管破坏，血管内皮细胞不连续，挫伤区可见点状出血，内皮细胞间紧密连接增宽并可见空泡状结构。Martin通过动态监测研究124例严重颅脑损伤病人的脑血流后发现，颅脑损伤后脑血流的变化分为4个时相：脑外伤后0～24h为低灌注期；1～3d为充血期；4～5d为血管痉挛期；3～4周为恢复期。

6．其他因素 近期研究发现，引起颅脑损伤后脑缺血的因素还有很多，如自由基的产生、补体的激活等，故对颅脑损伤后脑缺血相关因素的探讨有待于在今后的研究中进一步完善。

（二）诊断要点

1．病史与临床表现 病人常有明确的头部外伤史，尤其是头部被动过伸或旋转史。颅脑损伤后脑缺血的临床表现与脑缺血区域大小和部位有关，临床上以基底节区最为常见，如为脑组织大面积供血不足，病人则常表现为意识障碍加深、精神错乱、癫、瘫痪等症状，这些症状与其他继发性脑损害如颅内血肿不易区别。若脑缺血范围较小，临床症状多不明显，此时临床诊断有一定困难。临床上只有仔细观察病人的病情变化才能作出正确的诊断，一旦病人病情在短时间内出现明显加重或临床症状难以用首次影像学结果解释时，均应考虑颅脑损伤后脑缺血存在的可能性，应及时进行再次影像学检查以明确诊断。

2．影像学检查 头颅CT是诊断颅脑损伤后脑缺血的有效方法，但在外伤性脑血管痉挛发生后24h内，由于缺血区出现脑水肿及脑细胞坏死等原因，CT扫描结果可能为阴性，所以当病人伤后出现迟发性神经功能缺失，或受伤程度与神经系统体征不一致时，临床上首先要考虑到本病的存在，必要时复查头颅CT，结合临床作出诊断，及时给予处理。

随着神经影像学技术的不断发展和完善，目前已出现多种具有扫描结果准确、创伤小等特点的检查方法，用以诊断颅脑损伤后脑缺血的存在，如正电子发射体层摄影术（PET），可测定CBF、脑氧代谢率（CMRO2）和氧摄取分数（OEF）等指标；功能性磁共振成像MRI通过弥散加权成像（DWI）和灌注加权成像（PWI）等方法判定外伤后半暗带（ischemic penumbra，IP）是否存在；氙气（Xe）CT灌注成像是一种具有高灵敏度和空间分辨力的CBF定量成像技术，此与其他CBF定量技术相比具有更高的准确性；单光子发射断层扫描（SPECT）检查的优势在于为缺血性脑血管病的早期定位诊断提供了一种更为有效、简单、易行的检查手段。

（1）PET：PET在发病后不到1h即可测定CBF、OEF、CMRO2和脑葡萄糖利用率（CMR－glu）及脑血流容积（CBV）等参数，并可通过对这些参数的处理而获得受累缺血脑组织的各种生理学图形。PET判定缺血脑组织中IP标准为：局部CBF降低、OEF增高而CMRO2无变化的脑组织。PET可以在发病后很短时间内测定低灌注区和坏死中心区的CBF，以准确地了解有无IP存在及其大小，观察IP内受累脑组织的生存状况，并通过对OEF、CMRO2和MRglu的测定预测IP的转归情况。

（2）DWI和PWI：DWI和PWI是评估急性脑缺血的一项新技术。DWI对脑缺血的早期改变非常敏感，脑缺血早期分子弥散运动减慢，Na＋－K＋－ATP酶泵功能下降而引起的细胞毒性脑水肿，表面弥散系数（ADC）下降，DWI表现为脑缺血区高信号，这与正常脑组织有明显区别，故可进行缺血区的早期定性及定位诊断。PWI主要可以显示脑组织的血流灌注，通过注射对比增强剂钆喷酸葡胺注射液（Gd－DTPA），根据增强剂通过脑组织的时间－浓度曲线，应用公式推导出CBF、CBV、平均通过时间（MTT）与峰值时间（TP）等多种PWI参数。血供正常的脑组织由于血流相对较快，磁共振信号衰减迅速；缺血脑组织由于血供较差、血流缓慢而脑组织的磁共振信号不衰减或减弱不明显，呈现持续的高信号。根据这些信号的变化，可以估算CBV，通过对转运时间的处理，构建一个局部血流灌注图像。

（3）XeCT灌注成像：Xe是一种小分子物质，无生物学活性，既有脂溶性又有水溶性，并能自由弥散。1977年W inkler等首先报道利用稳定的Xe测量CBF。Xe被吸入后能够很快在血液内达到饱和状态，并通过血脑屏障弥散入脑组织，然后再从脑组织中迅速反弥散回到血液中并被血液带走。这个摄取和清除的过程被CT检测出来，表现为CT值的改变，故可以利用Xe作为一种理想的CBF测量示踪剂。吸入Xe后测得各部位的时间－密度曲线即Xe摄取和清除曲线，根据曲线的摄取或清除速率，应用一定的生理数学模型计算出各部位的CBF变化情况。

（4）单光子发射断层扫描（SPECT）：SPECT反映局部CBF的改变，其发生机制是利用放射性核素标记物（133 Xe、99mTc－HMP－AO、123I－M P、99mTc－ECD、15 O－H2O等）自由通过正常的血脑屏障，在脑组织中稳定停留一定时间内，随时间延长无明显再分布等特点，而且在脑组织中的分布与rCBF成正比。只要CBF发生改变，SPECT检测的CBF显像就有相应改变，且对脑皮质CBF变化尤为敏感。SPECT不仅能显示脑缺血灶中心的坏死区，而且还能显示脑缺血灶周围的IP区。SPECT脑显像可将病变区脑组织分为4种亚型：即不可逆性损伤组织（core）；严重低灌注区（penumbra）；轻度低灌注区（oligaemia）；再灌注或高灌注区。

（5）其他检测方法：另外，还有很多检测颅脑损伤后脑缺血的方法本文尚未做介绍。但是，相信随着影像学技术的快速发展及其在临床实践中的不断改进，定将会有越来越多准确、安全并有临床实际意义的检测方法涌现。

（三）鉴别诊断

高龄脑外伤病人出现颅脑损伤后脑缺血需与高血压动脉粥样硬化及糖尿病性腔隙性脑梗死相鉴别。除病史和临床表现外，创伤性脑缺血出现迟发性神经功能缺失症状时间较短，一般不超过3周，倘若距脑外伤时间越长，则诊断后者的可能性较大，以资鉴别。

（四）防治原则

颅脑损伤后脑缺血的危害极为严重，故在临床工作中，应做到及早诊断并进行正确处理，其具体治疗措施如下。

1．合理应用常规药物并适当控制血压 颅脑损伤后脑缺血病人应合理使用脱水药，激素等神经外科常用药物。病人进行脱水治疗时，需监测中心静脉压（CVP），根据CVP值调节补液量，同时不应强调严格限制水和盐的摄入量，应依照病人的病情变化，出入量计算和电解质检查情况进行妥善处理。此外病人血压控制要适当，血压过低可致脑灌注不足，但过高则会引起脑内小动脉痉挛，加重脑缺血及脑水肿的发生。

2．保持呼吸道通畅 对于有意识障碍的颅脑损伤病人应给予气道支持及呼吸机辅助通气，尽量减轻脑缺氧，同时监测PaO2，如若缺血脑组织再处于低氧状况下，则会更不利于IP内神经元功能的恢复。

3．应用促进脑细胞代谢的药物

（1）应用神经营养药物：早期使用脑活素、吡拉西坦、神经生长因子及神经节苷脂等有利于保护神经元的药物。

（2）腺苷与纳洛酮的应用：腺苷可促进脑细胞代谢同时对缺血脑组织有保护作用；纳洛酮对原发性脑损伤的治疗效果已得到了证实。

（3）酶抑制药及钙离子拮抗药的应用：这些药物均属于早期脑保护措施之一。

（4）抗自由基的治疗：甘露醇、维生素E、维生素C的应用均有利于清除自由基和增强脑细胞代谢。

4．高压氧治疗 高压氧治疗能增加血氧含量，提高血氧分压，有效消除脑水肿，并清除氧自由基。这种疗法对于脑缺血区的脑血管有扩张作用，同时可改善脑微循环，并起到保护脑血管内皮细胞的作用。

5．亚低温治疗 亚低温治疗是治疗重度脑损伤后脑缺血较为有效的方法之一，其作用机制包括降低脑细胞耗氧量，维持脑代谢，减少乳酸的堆积，并能有效地促进脑损伤后脑组织pH恢复到正常范围；减少炎性介质的释放及乳酸堆积对脑血管内皮的损伤，保护血脑屏障；减轻脑血管痉挛，同时减少兴奋性氨基酸释放及过量NO生成，减轻脑水肿。脑低温能显著抑制脑缺血缺氧性损害所造成的神经元Ca2＋内流，降低神经细胞内Ca2＋浓度，减少脑细胞的破坏，促进脑细胞结构和功能的恢复，防止脑损伤后神经细胞凋亡的发生和发展。

6．中药治疗 多种中药成分如人参总皂苷，丹参等均可起到扩张脑血管，改善脑微循环，清除氧自由基和抑制炎症反应的作用，并可对脑白质与灰质缺血性损伤产生保护作用。

7．手术治疗 对于部分重症颅脑损伤后脑缺血病人，经过积极的药物治疗后颅内压下降不显著，且病情进一步加重，在无手术禁忌的前提下应进行手术治疗。手术本身可以达到改善脑血流、降低颅内压，同时打破高颅压所致的恶性循环，最终达到阻止脑缺血面积进一步再扩大的目的。手术方式主要包括：颈内动脉内膜剥脱术、颞浅动脉和大脑中动脉吻合术等。

总之，颅脑损伤后脑缺血的治疗原则应为维持伤后脑灌注压，并保持正常颅内压，同时降低血黏滞度，挽救受脑缺血影响而尚未凋亡的神经元细胞，以提高病人的生存质量。

（五）预后

颅脑损伤后脑缺血的预后与颅脑损伤的严重程度及病人年龄有关，临床上对患有创伤性脑缺血的病人，若能及时诊断和治疗，一般预后较好。但对颅脑损伤合并有SAH和高龄病人预后则多不良，应引起高度重视。

（费　舟　高大宽）

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