颅脑创伤后脑温变化及对症治疗的研究进展

韦世银 黄海能

【关键词】 颅脑创伤;脑温;发病机制;病理生理

中图分类号：R651.1+5 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.10.017

颅脑创伤（traumatic brain injury，TBI）是指头部受暴力作用后造成的头皮、颅骨或脑组织创伤，是神经外科常见的急危重症。相关统计显示，我国颅脑创伤的发病率超过100/10万人口，西方发达国家更是高达（150～200）/10万人口的发病率[1]，其死亡率为4%～7%，其中重度颅脑创伤约占颅脑创伤的20%，死亡率高达50%～60%[2]，具有发病率高、病情重的特点。TBI后常伴随生命征、颅内压（intracranial pressure，ICP）、脑温、体温等监测指标的改变，其中脑温就是一项重要的监测指标。临床监测发现多数颅脑创伤患者伤后存在脑温先降低后升高的特点，国内外多位学者[3～4]对颅脑创伤后患者的脑温变化进行研究，发现脑温改变是颅脑创伤后的结果之一，也是影响颅脑创伤后患者病情及预后的一项重要因素。笔者就颅脑创伤后脑温变化的机制、影响因素及脑组织代谢的病理生理改变和应对伤后脑温改变的治疗措施进行综述。

1 颅脑创伤后脑温变化的机制及影响因素

正常情况下，脑血流灌注和脑代谢率都很高，一个正常成年人每分钟的全脑血流量为700～770 mL，虽然人脑仅占人体重量的2%左右，但脑血流量却占全身血流量的15%～20%，而且平均耗氧量大约占全身耗氧量的20%。因为脑具有高灌注和高代谢率的特点，而血液本身携带大量的热量，所以影响脑温的因素包括三个方面：（1）脑组织自身代谢;（2）脑组织血流量（cerebral blood flow，CBF）;（3）灌注脑组织的血液温度[5]。颅脑创伤后主要通过以下几种机制改变脑组织代谢率、CBF和灌注脑组织的血液温度，从而改变脑温。

1.1ICP改变脑组织血流灌注而影响脑温

颅腔为一密闭容器，内容物包括脑组织、血液、脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）三部分，成人颅缝闭合后，颅腔的容积为1400～1500 mL，其中脑组织约占颅腔容积的80%，CSF和血液各占约10%。成人ICP正常值波动在6.0～13.5 mmHg之间，儿童波动在3.7～7.4 mmHg之间，颅腔容积可通过调节CSF和血液的循环变化实现约8%的代偿能力[6]，所谓的代偿能力就是其中一部分体积增加，另外两部分的体积就会相应减少，从而维持ICP相对稳定。在代偿能力范围内ICP可无明显变化，当超过自身代偿能力时ICP会随颅内容积的增加出现顺应性升高。脑组织损伤导致脑细胞水肿和脑血肿形成，使脑容积增加，通过增加CSF流入脊髓腔，减少脉络丛产生CSF，增加蛛网膜绒毛吸收CSF，减少脑组织血流量实现代偿，其中减少脑组织血流量就是一项重要代偿机制。严重TBI可因血肿的占位效应及ICP的急剧升高使得脑血管痉挛，甚至会出现局部脑血管严重受压，导致局部脑组织出现无灌注的情况。CBF对脑温的调节发挥重大作用，黄其林等[7]研究表明颅脑损伤早期CBF即可明显减少，伤后6小时内下降最为明显，而伤后脑温也呈下降趋势，损伤越重，脑温下降越明显。申海鸣等[8]研究发现颅脑损伤患者脑温变化和ICP之间在一定范围内呈负相关，ICP大于40 mmHg时，脑温下降，提示可能为ICP升高造成脑血流灌注不足，导致大脑代谢功能下降，从而使脑温下降，这为创伤初期低脑温提供实验依据。

1.2 颅脑创伤后发生中枢性发热

体温调节中枢在下丘脑，其接受参与体温调控活性物的刺激而调节体温，其中兴奋性神经递质如乙酰胆碱、去甲肾上腺素、5-羟色胺等，属于正反馈调节物质，它能使体温调节中枢的“调定点”上移，介导躯体产热增多使体温上升[9～10]。5-羟色胺可因血液破出血管后由血小板释放，颅脑创伤后血液进入蛛网膜下腔或脑室系统可使血小板释放兴奋性神经递质5-羟色胺，再通过脑脊液的循环到达并刺激下丘脑，使体温中枢调节障碍，引起中枢性高热。除此之外，有研究认为脑干通过棕褐色脂肪在中枢温度调节中发挥重要作用[11]。体温调节中枢在颅脑创伤中除了接受某种介质的过度调节而出现调节障碍外，还和创伤后病灶大小及血肿位置有关[12～13]。相关研究[14～15]在严重TBI合并中枢性发热患者中发现，额叶底部脑挫裂伤更容易引起中枢性发热，这有可能是下丘脑距离额叶底部较近，创伤后血肿形成，脑组织水肿，压迫下丘脑等体温调节中枢，导致体温调节障碍，从而出现中枢性高热的状态。在神经外科手术中也有类似的现象，在鞍区肿瘤切除术中刺激并损伤下丘脑也容易出现术后高热的症状[16]。进一步证明压迫下丘脑使其发生结构改变也会引起体温调节的障碍，发生中枢性发热，发热时可使脑血管扩张，CBF及脑代谢增加，脑温也随之升高。

1.3 吸收热、脱水热及感染性发热

创伤后颅内血肿形成，在血肿吸收过程中释放各种致热原，致热原通过血液、脑脊液循环作用于下丘脑体温调节中枢，体温调节中枢通过神经-体液调节机制使组织器官代谢增加，产热增加，这种调节方式称为吸收热。伤后因损伤及占位，患者会经历颅内压升高及脑水肿阶段，治疗中会使用甘露醇、高渗盐水、甘油果糖等进行脱水治疗，再配合使用速尿等利尿剂加快体液排出体外，大量脫水利尿后若补液不足将会引起血液浓缩，继而导致脑温上升，这种发热称为脱水热。TBI患者最常见的并发症是肺部感染，王兴翠[17]对重型TBI并发肺部感染的患者统计报道中指出TBI患者肺炎发生率为15%～20%，因肺炎引起死亡高达20%～50%，主要因伤后患者多处于意识障碍、昏迷状态，增加误吸风险，同时长期卧床，自我排痰能力差，以及呼吸机的使用，增加坠积性肺炎和呼吸机相关性肺炎的发生，导致感染性发热的发生[18]。

2 病理生理改变

2.1 ICP及脑灌注的改变

颅脑创伤后因血肿压迫及ICP升高致脑灌注不足引起初期低脑温的表现，低脑温是灌注不足的结果，目前未有证据说明TBI低脑温会对脑细胞有损害作用。低脑温期主要的病理生理改变是创伤后因血管破裂，血肿形成，ICP升高对周围脑组织产生机械性压迫，导致创伤周围脑组织及全部脑组织血流灌注下降，出现脑缺血缺氧的表现，在临床上颅脑创伤患者伤后多数出现意识障碍或昏迷，其中一部分因损伤醒觉中枢所致，另外很大一部分原因是伤后占位效应及ICP增高致脑血管灌注不足所致。通过正电子发射计算机断层显像检测脑出血患者血肿周围脑组织代谢率、氧摄取分数及CBF变化，发现血肿侧半球脑组织三项检测指标较对侧下降，而血肿区周围脑组织则出现更大程度的降低[19]。提示脑组织周围占位及颅内压升高可能会出现脑灌注下降及缺血缺氧的改变。随着缺血缺氧的加重，代谢产物的不断积累，出现微循环及细胞膜转运功能障碍，引起水钠潴留，脑细胞水肿，占位效应加重，ICP进一步升高，CBF进一步下降，形成恶性循环。TBI后大多数患者会出现发热的症状，相关研究报道指出，颅脑创伤后1周内发热的概率为44%～77%[20]。有研究指出[21～22]，急性脑损伤24小时后首要的中枢性损害是颅脑温的升高，而头部温度约高出身体3℃，脑组织因脑温上升使代谢率增加的同时，颅内温度每上升1℃，颅内压随之升高约5%。Nyholm等[23]研究也表明伤后脑温的上升使ICP升高，降低脑灌注，同时高温增加脑耗氧量，加重脑损伤，加快脑细胞凋亡。

2.2 脑温升高加重神经细胞毒性作用

伤后因为致热源及兴奋性神经递质5-羟色胺等的产生，脑细胞代谢率增加，同时体温调节中樞调节障碍，发生中枢性发热，以及吸收热、脱水热和感染性发热的发生，脑温升高。在脑损伤机制研究中，以氧自由基为中心的级联反应得到学者们首肯，内源性抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、谷胱甘肽（GSH）缺乏可使组织清除氧自由基的能力减弱，产生脂质过氧化和丙二醛（MDA）过多，导致病理性损伤效应。邱小鹰等[24]在脑温对脑损伤的研究中发现，高温组脑组织中SOD、GSH-Px、GSH明显降低，MDA明显升高，脑水肿和缺血脑组织病变最重，亚低温治疗组中GSH-Px呈增高趋势，并能抑制脑组织中SOD、GSH的降低和MDA的升高，减轻脑水肿和缺血脑组织病变程度。表明脑组织SOD、GSH-Px、GSH和MDA变化也是具有温度依赖性的，脑温变化影响氧自由基转化，温度的升高增加氧自由基的产生，减弱氧自由基的清除能力，加重脑细胞缺氧水肿，加快凋亡。同时在颅脑损伤后的亚低温治疗中发现，在亚低温范围内，随着体温每上升1℃，脑组织代谢率增加6%～7%，氧代谢率增加6%～9%，这意味着脑温升高脑组织耗氧量增加，伴随缺氧导致乳酸堆积，自由基等损害物质产生增多，增加海马区微管相关蛋白的丢失，改变DNA与转录因子的结构活性，加重脑细胞结构蛋白破坏，同时Ca离子内流增加，细胞膜进一步损伤，Na离子转运障碍使细胞内Na离子升高，发生水钠潴留，破坏神经细胞结构和功能，增加创伤后脑的炎症反应，加重神经细胞受到的毒性打击[25]。

3 脑温的监测方法

脑温监测分为直接法和间接法。直接监测法多通过颅内有创性植入温度监测探头并外接温度显示仪器，其具有直接监测脑组织内温度，读数明了，能实时监测脑组织温度变化并转化为读数的优点，是目前临床上监测脑温最精确的方法，但在安放中需要钻开颅骨将监测探头埋入脑组织内，是一种有创性操作，存在神经创伤、穿破血管及感染的风险，同时设备要求高，价格昂贵[27]。相关研究认为机体各个部位的温度在一定范围内可能和脑温存在相关性，脑温间接监测法就是通过测量机体体表或深部的温度来间接反应脑温，包括口腔、耳膜、体表、腋窝、食管、直肠等[26～27]，其中直肠、耳膜、食管温度为机体深部温度，与脑温更为接近[28]。临床中对于中枢性高热实施亚低温治疗所使用的持续降温冰毯机就可连续动态实时监测肛温，具有无创、简便、准确的优点[29]。虽然间接监测法有简便、无创、安全的优点，但是相关研究表明，其和实际脑温存在一定的差异性，不能准确反映脑实质温度[30]。

4 治疗措施

TBI患者处于低脑温期的时间很短，大部分小于24小时，低脑温并非TBI后二次损害的因素，只是TBI后占位压迫及ICP的增高导致灌注不足的结果。脑细胞在无灌注下耐受缺氧的时间为4～6分钟，所以早期恢复脑灌注是影响患者预后的关键。根据美国颅脑创伤基金会及中国颅脑创伤专家共识指导意见指出：TBI患者脑灌注压维持在50～70 mmHg的范围内时，ICP应维持在正常（6.0～13.5 mmHg）或轻度偏高（<20 mmHg）的范围内，结合公式：脑灌注压=平均动脉压-ICP，可通过调节患者的ICP及平均动脉压以维持患者脑灌注压[6，31]。而且高脑温已是学界公认脑二次损伤因素之一，颅脑损伤后随兴奋性神经递质的积累，致热源的释放，感染的发生及伤后体温调节中枢障碍，出现体温、脑温升高，脑耗氧量增加，增加自由基等有害物质的积累，加重脑损伤。

4.1 手术治疗

根据神经外科诊疗指南专家意见[32]，对于TBI患者若有明显颅内压增高的症状和体征，CT扫描提示明显脑受压的征象，例如颅内血肿量大，幕上血肿量>30 mL、颞区血肿量>20 mL、幕下血肿量>10 mL，硬膜下血肿厚度大于10 mm，病人意识障碍进行性加重或出现昏迷，中线位移超过5 mm，应行血肿清除术治疗;或者TBI患者出现进行性意识障碍和神经功能损害表现，药物无法控制高颅压，CT出现明显占位效应者，伴脑沟、基底池受压消失者应行血肿清除术治疗。同时术中应彻底止血，为增加脑的膨胀空间，减少脑组织受压，可视情况行去骨瓣减压或硬脑膜减张缝合等。ICP增高和占位压迫是TBI患者脑灌注降低、脑温下降的主要因素，而TBI患者ICP增高和占位存在的原因是伤后形成颅内血肿及脑组织水肿。通过手术治疗，缓解占位压迫，降低ICP，在减轻正常脑组织受压的同时维持脑正常灌注。而随着疾病进展，血肿压迫体温中枢，同时血肿吸收释放的致热源也影响着体温调节中枢的调节，出现中枢热和吸收热，脑组织进入高温期，对于有手术指征的患者，开颅血肿清除术或微创血肿引流术清除血肿，在去除血肿对体温中枢的压迫的同时也能减少血细胞破裂后和血肿吸收过程中各种细胞因子、炎症介质、致热源对体温中枢的刺激，降低中枢性发热和吸收热的发生率。

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（收稿日期：2019-03-13 修回日期：2019-05-01）