慢性高原病脑部改变的病理生理及神经影像学进展

杨丛珊，鲍海华

青海大学附属医院影像中心， 西宁810001

急性高原病[1]是指初入高海拔地区由于急性缺氧引起的疾病，目前相关文献、报道比较多。初登高原者，机体通过自身调节机制增加通气量进行代偿，对缺氧产生一定的适应，这种情况叫做高原习服。而高原移居者或者部分世居者由于失去习服或丧失对低氧环境的适应，出现慢性高原病(chronic mountain sickness,CMS)，目前针对此病的研究却甚少。1925年卡洛斯·蒙赫梅德拉诺曾较早描述高山病，或蒙赫氏病[2]，常见于安第斯山脉和我国高海拔地区,以红细胞增多为主要表现。第六届国际高原医学和低氧生理学术大会将“红细胞增多症”更名为“慢性高原病”[3]。同时国际高原医学会慢性高原病专家小组对CMS的严重程度制定了评分标准并将其命名为“青海标准”。近年来，以CT、MRI为代表的影像技术对CMS脑部改变的结构诊断及功能评估发挥重要作用，本文对其予以综述。

1 慢性高原病的发病机制及病理生理

长期处在高原寒冷、氧压低、昼夜温差大等恶劣环境中，低氧分压是影响机体病理生理变化的本质和启动环节，可引起红细胞数目过度增加。血液流变学呈“三高一乱”的特点，即血液浓稠比、粘滞性、聚集性增高，血凝与纤溶系统紊乱。红细胞携氧能力差，可对多个靶器官造成损害，其中神经系统抗氧能力差，对缺氧最敏感，也最容易受到损害。

大脑是高耗氧量的器官，脑组织每分钟需氧量几乎是同等质量肌肉需氧量的20倍，这是数以10亿的脑神经元传导冲动和维持物质代谢的巨大能耗来源。一旦失去充足的氧供，脑组织即出现受损改变。缺氧可引起血管痉挛，并且高凝状态使CMS患者较正常人更易发生颅内缺血、梗死灶，颅底以及软脑膜血管明显扩张充血甚至破裂出血，临床症状严重时甚至出现脑肿胀、脑水肿[4]。据研究，慢性高原病脑水肿以细胞毒性脑水肿为主。在缺氧、低温环境中，神经细胞的代谢受到损害，线粒体能量生成减少，Na+转运出现障碍，导致了细胞内高钠，细胞外高钾的结果，这种改变使水分子向细胞内转移，从而引起细胞毒性脑水肿。此外，还会出现血管源性水肿[5]及渗透性脑水肿等。脑水肿可引起剧烈的头痛及呕吐等颅内压增高征象，躁动、幻觉等精神行为障碍。若治疗不及时，甚至危及患者生命。

2 慢性高原病脑部改变的临床表现及评分标准

CMS的临床表现为:头痛、气喘、失眠、感觉异常、耳鸣、紫绀、血管扩张等。慢性高原病评分的“青海标准”[3]为：(1)上述症状及体征按轻度、中度和重度计为1分、2分、3分；(2)血红蛋白Hb浓度计分：(男性：180 g/L＜Hb＜210 g/L，计0分；Hb≥210 g/L，计3分；女性：160 g/L＜Hb＜190 g/L，计0分；Hb≥190 g/L，计3分)；(3)CMS严重程度评判：总得分＜6分为无CMS；总得分6分～10分为轻度CMS；总得分11分～14分为中度CMS；总得分＞15分为重度CMS。国际CMS共识工作小组认为[6]，这些标准也可以作为国际评分系统的CMS诊断标准。

3 慢性高原病脑部改变的神经影像学表现

近年来，随着CT、MRI影像诊断技术飞速发展，除了显示CMS脑部改变的形态学变化(常规CT和常规MRI)外，还可显示脑部细微结构变化(voxel-based morphometry,VBM)和血流动力学、功能、代谢方面的改变。目前，已有学者利用CT、MRI成像来诊断、研究CMS脑部的形态及功能改变。

3.1 CMS脑部改变的常规CT表现及CT灌注成像

首先，CMS患者症状严重时常规CT表现为：弥漫性脑肿胀、脑沟、裂变浅[7]，还有患者出现脑梗死。报道中，大部分CMS患者颅内多发缺血、腔隙性梗死灶。王铎尧等[8]研究发现，少数患者由于血液粘稠，甚至出现上矢状窦栓塞。

王铎尧等[9]总结了10例CMS患者的头颅CT并与正常组对比，结果发现， CMS患者大脑动脉系统和静脉系统的血管密度均增高，呈类“增强”表现。主要原因是血管内红细胞数目增加，Hb含量增高。研究者同时做了颅内血管CT值与血液Hb含量的相关性分析，结果发现两者呈明显正相关性，与此前张玉忠等[10]的研究结果一致。

CT灌注成像(CT perfusion imaging,CTPI)可以对脑组织缺血缺氧状态作出评估，并且具有检查时间短、分辨率高等优势。近些年，王铎尧等[9]已利用这项技术对临床确诊的12例CMS患者的脑血液动力学进行研究，结果发现，CMS患者脑灌注成像呈低灌注改变[11]。

脑血流对缺氧的反应因缺氧持续时间和程度而不同。初至高原，循环系统对急性缺氧的反应是脑血管扩张，血液灌注量增加，给脑组织提供足够的氧。据研究，长期缺氧，自动调节机制不足以代偿时，即出现脑血流量(cerebral blood flow,CBF)下降，血流动力学受到损害[12]，进入不可逆阶段。R ø hl等[13]表示平均通过时间(mean transit time,MTT)可以监测脑灌注压,评估血流动力学损害程度。慢性缺氧状态下，红细胞增多，血液粘稠度大，血流滞缓，同时侧支循环建立，最终导致MTT延长。达峰时间(time to peak,TTP)对缺氧引发血液变化非常敏感，TTP的延长也与侧支代偿及血流速度减慢有关。本实验与Koenig等[14]的研究结果相符。

3.2 CMS脑部改变的MRI表现

MRI凭借高组织分辨率比CT提供更多的信息。首先，MRI能更好地显示CMS患者弥漫性脑水肿[15]，呈片状长T1长T2信号影，FLAIR像呈高信号影，并且能发现早期的脑水肿。其次，MRI对缺血、腔隙性梗死灶更加敏感，其中CMS患者额叶皮层下缺血灶较多见。再次，头颅静脉血管成像(MRV)对血液粘稠引起的上矢状窦静脉血栓敏感性更高。另外，磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI)能发现脑内微出血灶。

大脑皮质中含96%的新皮层。新皮层具有可塑性，在高海拔低氧刺激下，具有神经再生的能力[16]，表现为小胶质细胞和巨噬细胞增殖[17]，最终导致大脑结构的累积性改变。目前，刘彩霞等[18]已应用基于体素的MRI形态学(VBM)技术对临床确诊的14例CMS患者进行脑灰质结构变化的研究。其中海马旁回与后扣带回同是处理情绪、学习等高级脑活动的结构，结果二者灰质体积增加，与CMS患者记忆力下降有关[19]。舌回、颞下回为视觉中枢的一部分，其体积增加与患者视力下降有联系。前扣带回主要参与注意、工作记忆及高级执行功能。其体积明显萎缩，可导致CMS患者认知功能受损[20]。同时研究表明，脑白质未见明显异常，这也验证了不同脑区对缺氧的耐受不同，脑白质对缺氧的敏感性较低。

扩散张量成像(Diffusion tensor imaging,DTI)技术，通过检测水分子弥散运动来观察神经微结构的变化。刘彩霞等[21]采用基于纤维束的空间统计方法(Tract-Based Spatial Statistics,TBSS)分析DTI数据，这种方法对白质纤维变化更精确。研究显示，CMS患者胼胝体压部AD值(轴向弥散系数，Axial diffusivity)降低。胼胝体压部是两侧大脑半球传递视觉信息的重要白质纤维[22]。AD值降低，意味着轴突损失或者纤维束一致性的损伤，可能与患者的视力减退有关。同时研究表明，CMS患者双侧小脑MD值(平均弥散系数，Mean Diffusivit)和AD值均降低，这意味着大脑-小脑环路的纤维联系出现了轴突损失，这可能影响了患者的认知功能。

目前，何明丽等[23]利用3.0 T核磁DTI技术研究CMS患者脑神经微观结构的改变与认知功能(MMSE评分)之间的关系。研究表明，CMS患者右侧海马区表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)升高，与认知功能(MMSE评分)呈负相关。ADC值反映水分子的扩散程度，其增高提示脑组织含水量的增加，并且右侧海马区认知功能受损明显。额叶白质部分各向异性(fractional Anisotropy,FA)减低。FA值反映水分子扩散的各向异性，FA值降低表明神经纤维的细微结构受到损害。

静息态血氧水平依赖功能磁共振成像(bloodoxygen level dependent fMRI,BOLD-fMRI)通过研究自发脑活动特征来观察脑功能变化。额中回负责认知功能，颞下回和梭状回参与记忆、情绪等高级神经活动。刘彩霞等[21]利用局部一致性(regional Homogeneity,ReHo)方法分析发现，CMS患者额中回、颞下回和梭状回的ReHo降低，表明此区神经元的活动减弱或时间上的无序性，可能与患者健忘、注意力不集中等认知功能减退[24]有关。另外研究发现，海马旁回的ReHo升高，意味神经元活动的时间一致性增高，可能是海马旁回神经细胞代偿增生的结果。中央后回属于躯体感觉区，其ReHo升高，说明该区神经元的活动代偿性增加，这可能与CMS患者感肢体麻木、肌肉关节疼痛相关。

目前，学者们也在做CMS脑部改变的其他方面的研究，比如MR波谱是惟一能无创性检测化合物的技术，从代谢角度研究长期慢性缺氧下脑组织的变化情况等。

慢性高原病是高原地区的常见病、多发病，目前对其发病机制、病理生理及影像诊断的研究还较缺乏，对CMS引起的多脏器改变的解释还存在空白。相信随着高原医院影像设备的日益改善，CMS脑部改变的形态及功能研究能上一个新台阶。

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