弥漫性轴索损伤
弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury,DAI)是头部受到暴力作用后发生的脑白质广泛性轴索损伤,引起脑灰白质、胼胝体、脑干及小脑神经轴索肿胀、断裂、点片状出血和水肿。
弥漫性轴索损伤于20世纪80年代首次被命名,并被国际学术界所公认。根据伤情的严重程度,该病可分为轻、中、重三型。交通事故、斗殴打击、坠落跌倒伤及头部时,均可导致该病。该病在脑外伤死亡病人中发病率占29%~43%;典型临床表现为伤后立即陷入持续性昏迷、去大脑强直或去皮质强直、瞳孔不等大等。该病患者可能出现的并发症有肺部感染、消化道出血、肾衰竭等。
弥漫性轴索损伤可结合CT或MRI检查做出诊断。治疗方法有亚低温、钙通道阻滞药与镁制剂、神经营养药物、高压氧等,其中亚低温广泛应用于伤后6~24h的弥漫性轴索损伤患者的治疗,与神经保护药物联合应用可产生协同效果。该病患者的预后与年龄、伤情及有无并发症有关,高龄、伤情严重以及出现心、肺并发症者预后差。重型患者治愈率5%,重残率14%,轻残率17%,植物生存率15%,死亡率高达49%。
病因
交通事故、斗殴打击、坠落跌倒伤及头部时,均可导致弥漫性轴索损伤。
脑组织的延展变形能力较小,颅脑创伤时产生的剪切力极易造成脑组织内神经轴索的扭曲、断裂。脑的轴索损伤多见于脑的左右、上下联结处,或脑白质、灰质等不同密度结构的连接部,并随致伤暴力的程度和性质不同,有着深远距离和大小面积的差异。
流行病学
DAI在脑外伤死亡病人中发病率占29%~43%;CT和MRI临床诊断的DAI,占闭合性重型颅脑损伤病人的11.9%~20%。重型DAI患者治愈率5%,重残率14%,轻残率17%,植物生存率15%,死亡率高达49%。Gennarelli按GOS评估法统计DA1预后百分比,结果显示,DAI早期病死率较高,占脑损伤早期死亡例数的33%。
DAI是颅脑损伤后出现非血肿性迁延昏迷、严重致残的最常见原因,越来越多的证据显示,DAI是颅脑损伤中普遍存在的一种病理变化,轻、中型脑伤也可存在DAI,只是受损轴索的数量和分布范围不同。从临床角度讲,从短暂性意识障碍(脑震荡)到持续性昏迷(原发性脑干损伤)均可合并DAI。
病理生理学
在病理切片上可见到神经轴索节段性肿胀、断裂、轴索浆外溢、收缩球形成等改变。但伤后要经过一定时间才会形成此病变。最常见的部位是胼胝体,其次是在大脑脚,脑顶部近中线的白质等处。HE染色时约在伤后1天才可见到,用嗜银染色时伤后15~18小时即可见到。用β-淀粉样前体蛋白免疫组化技术,伤后3小时即可显示此病变。轴索断裂后形成的收缩球可存在较长时间,伤后存活6周后死亡者仍可见收缩球。周围有成堆的小胶质细胞。必须注意的是在脑梗死、出血灶的周围也可见到轴索的收缩球。
临床表现
1.主要见于交通事故伤,坠落伤少见。
2.一般无中间清醒期。
4.一般无颅内压增高。
5.较少合并脑表面挫裂伤和常见的颅内血肿,可有深部灰质小血肿。
1.伤后立即陷入持续性昏迷。
2.去大脑强直或去皮质强直。
3.瞳孔不等大,或双侧散大,但与脑疝无关。
4.高血压、多汗、高热,呼吸心率增快。
5.持续植物生存状态。
近年来的临床研究显示,存在伤情较轻、预后较好的DAI病例,伤后有清醒期,并能言语,甚至可以不产生意识丧失。
伤情较轻的DAI病例的临床表现与上述典型征象有所不同,概括起来有如下特点:
①意识障碍时间虽较长(数天至数周),但往往能完全苏醒。
②昏迷程度不太深。一般为浅昏迷,或昏睡至浅昏迷,少数患者甚至无意识障碍。
③瞳孔等大,光反应存在,或迟钝。
④可有各种运动功能障碍,如单瘫、偏瘫、三肢瘫,但不能用相应功能区的脑挫裂伤或脑疝来解释,运动障碍在数周或数月后可有不同程度的恢复,甚至完全恢复。
⑤生命体征无显著改变。
检查诊断
诊断标准
诊断尚无统一标准,一般是根据临床表现结合CT或MRI所见作出诊断。比较推崇的弥漫性轴索损伤诊断标准为:
①伤后立即昏迷,持续超过6h;
②CT检查显示脑组织撕裂出血,但也可无明显异常发现;
③颅内压监测结果与临床病情严重程度不一致;
④无明确脑结构异常的创伤后持续植物状态;
⑤恢复期出现弥漫性脑萎缩;
⑥尸体解剖(或手术组织活检)发现弥漫性轴索损伤病理特征,如轴索回缩球。
根据伤情的严重程度,弥漫性轴索损伤可分为轻、中、重三型。
头伤后昏迷持续时间为6~24小时。一般较中、重型为少见,约占全部重型颅脑损伤患者的8%和全部弥漫性轴索损伤病例的19%。约30%的该型病例临床可出现去大脑强直或去皮质强直发作,但可很快消失。大部分病例愈合较好。在昏迷阶段,无法与中、重型相鉴别。
头伤后昏迷持续时间在24小时以上,但不伴有突出的、持续较长时间的脑干病征,为所有弥漫性轴索损伤中最常见的一种类型,占重型颅脑损伤患者的20%,占全部弥漫性轴索损伤病例的45%。约35%的该型病例临床可出现一时性或短暂的去大脑强直或去皮质强直发作。伤后3个月,仅38%的病例痊愈。与重型弥漫性轴索损伤的区别在于该型去大脑强直发作较重型为少,且无交感神经活动增强病征(高血压、多汗或高热)。
头伤后患者即陷入深昏迷,持续时间长,并持续出现去皮质发作或去大脑强直发作,同时出现交感神经增强病征。此型恢复良好者约15%,常遗留有严重智能缺损或双侧感觉运动障碍;呈植物状态者占7%;多数病例死亡。
辅助检查
常规CT、MRI在DAI的检查中阳性率不高,且影像学征象与伤情不完全一致。CT、MRI不能直接显示轴索损伤,CT只能显示部分DAI的出血灶MRI对非出血灶的敏感性优于CT。
CT表现
1.大脑半球白质内单发或多发小出血灶,直径<2mm。
2.胼胝体出血。
3.自发性脑室内出血。
4.第三脑室周围小出血灶,直径<2mm。
5.脑干出血。
7.后期弥漫性脑萎缩,脑室代偿性扩大。
需要指出的是,CT发现与临床病情轻重相关性不高。
MRI表现
1.非出血灶:T₂像显示大脑白质、胼胝体、小脑和脑干背侧圆形、椭圆形或线条状高信号影,T1像呈等或低信号,T₂优于T₁。
2.出血性灶:伤后4d内,T₂像显示大脑白质、胼胝体、脑干背侧低信号影,4d后在T1像上显示高信号影,T₁优于T₂像。
3.后期:弥漫性脑萎缩,脑室代偿性扩大。
鉴别诊断
DAI需与脑挫裂伤鉴别,脑挫裂伤常见于大脑皮质,特别是额底、额极和颞叶前部,而轴索损伤发生在脑深部,如胼胝体、基底节区和脑干。脑挫裂伤CT检查表现为斑片状高、低混杂密度影,脑水肿明显,并有显著占位效应和中线结构移位。DAI常表现为散在的点片状高密度出血灶,脑肿胀虽然广泛却无明显占位效应,中线移位不显著。但脑挫裂伤也可与DAI合并存在,此种情况下判断较为困难,只能区分以何种损伤为主。
治疗
一般治疗
DAI无特殊的治疗方法。主要采取防止或减少延迟性轴索断裂,促进神经功能恢复的针对性治疗。
亚低温
能够阻断弥漫性轴索损伤后的一系列继发性病理过程,如稳定轴膜、抑制钙离子内流及谷氨酸和氧自由基生成、保护微管和神经微丝,从而减少轴索肿胀、断裂。早期施行亚低温治疗还可降低脑组织代谢率、减少氧耗、阻断脑组织缺氧一水肿颅内高压的恶性循环,具有显著的脑保护作用;广泛应用于伤后6~24h的弥漫性轴索损伤患者的治疗,与神经保护药物联合应用可产生协同效果。
钙通道阻滞药与镁制剂
钙离子超载是导致轴索断裂的关键因素,应用钙通道阻滞药可显著减轻钙离子超载及脑水肿、降低轴索损伤程度,还可预防脑血管痉挛、减轻脑组织的迟发性缺血,从而保护脑功能。多主张早期应用尼莫地平,尽可能地促进神经功能恢复,改善预后。镁离子是钙离子的天然拮抗药物,弥漫性轴索损伤后血清镁离子水平明显下降,早期给予镁制剂可抑制钙离子内流、谷氨酸释放和氧自由基损伤等继发性病理过程,利于保护轴索、促进神经功能恢复,并有减轻伤后应激反应和焦虑情绪的作用。
神经营养药物
神经生长因子和营养因子与神经的再生、分化密切相关,弥漫性轴索损伤后应用外源性神经生长因子和营养因子可明显促进轴索再生、神经细胞修复及神经通路重建。其中以对于神经节苷脂GM₁的研究最富成效,早期使用神经节苷脂GM₁能促进患者苏醒、改善神经功能,降低病死率和病残率。神经保护药物和神经营养药物联合应用对促进细胞存活、改善神经细胞可塑性具有明显的协同作用,此为未来发展的主要方向。
高压氧
可提高血氧含量和张力,改善脑组织缺血、缺氧情况,对促进弥漫性轴索损伤患者意识状态恢复和改善神经功能有确切疗效。早期施行可改善急性期病理变化,阻断脑组织缺氧一水肿恶性循环,利于神经细胞结构的修复;晚期施行则可促进神经细胞有氧代谢恢复,抑制脱髓鞘反应,促进轴索再生并改善脑干供血,激活上行网状系统,从而促进患者苏醒和神经功能恢复。
新进展及新方向
亲免素配体
以环孢素(CsA)和他克莫司(FK506)为代表的亲免素配体治疗弥漫性轴索损伤的潜力愈来愈引起重视。实验研究业已证明,两者可减轻神经微丝致密化和轴浆运输障碍,从而减少轴索的肿胀、断裂。环孢素与线粒体通透性转换孔上的受体结合,抑制该通道开放,可维持线粒体完整性,减少细胞色素C的释放和caspases激活,尚可维持离子泵的功能,阻断钙离子内流,抑制微管水解和神经微丝病变,从而保护轴索;他克莫司具有抑制神经钙蛋白活性、减少钙离子依赖性酶类激活的作用,可减轻钙离子介导的病理过程。新近研究表明,环孢素可改善弥漫性轴索损伤神经功能的转归,而他克莫司可预防亚低温后快速复温产生的并发症。今后将通过两者的联合应用,探讨更为合理的治疗方案。
免疫疗法
弥漫性轴索损伤后,髓鞘抑制物Nogo-A和髓鞘相关糖蛋白对轴索再生产生抑制作用,阻滞其作用便可促进轴索生长。有研究显示,针对Nogo-A氨基端特定氨基酸的单克隆抗体IN-1可阻断Nogo-A和髓鞘底物的作用,而达到促进轴索再生之目的。该研究成果有望成为治疗弥漫性轴索损伤的新措施,尤其是Nogo-A抑制药更具临床应用潜力。另外,以适量的髓鞘抗原为主动或被动免疫,可激发保护性自体免疫性疾病T细胞反应,消除轴索生长抑制物,促进轴索再生和神经功能恢复。这便催生了免疫接种疗法,如应用cDNA新型冠状病毒疫苗便可达到中和髓鞘抑制物的目的,但在临床应用前尚需探讨其抗原的选择、剂量、转送途径、时机、佐剂及增强剂等问题。
细胞移植
中枢神经系统损伤后仅产生微弱的再生反应,神经干细胞或祖细胞移植可增强神经再生能力。Seledtsov等应用胚胎神经细胞和造血干细胞移植入蛛网膜下腔的方法对38例重型颅脑创伤急性期昏迷患者进行治疗,其中包括23例弥漫性轴索损伤者,结果显示可促进患者苏醒及神经功能恢复;治疗组与对照组死亡率分别为5%和45%,结局良好者各占87%和39%,且无严重并发症。脑损伤后急性期实施细胞移植可预防或减轻继发性病理过程,其机制可能与移植细胞直接参与新生神经连接的形成并释放多种神经营养介质刺激各脑区的协调作用有关。另外,神经膜细胞移植可刺激轴索生长,而供体少突胶质细胞具有合成髓鞘的能力,供体星形细胞抑制胶质瘢痕形成,由此推测,多种细胞成分移植可能比单一成分更为有效。细胞移植治疗将会为弥漫性轴索损伤的治疗带来巨大突破,但仍需要克服诸多技术和伦理方面的难题。
基因治疗
利用转基因技术使神经生长因子和营养因子的表达达到治疗水平是新的研究方向。弥漫性轴索损伤后血-脑屏障开放,为基因转染提供了时机。近年来试图通过脂质体或逆转录病毒将这两种因子的基因转染到脑组织中使之持续表达,且发现阳离子微脂粒介导神经生长因子基因的转移可提高转染效率,具有潜在的治疗前景。动物实验结果亦显示,诱导热休克蛋白、抗炎药细胞因子、内源性抗氧化酶及大麻素等神经保护物质高表达对弥漫性轴索损伤有治疗作用,有望在未来应用于临床治疗。
预后
DAI患者的病情多较严重,有时难以治愈,患者的预后与年龄、伤情及有无并发症有关,高龄、伤情严重、伤后出现心、肺并发症者预后差。重症患者的病死率约50%,伤后长期存活者大多遗留有不同程度的认知障碍,甚至植物生存。
历史
1956年,Strich首先提出了大脑白质弥漫性变性的概念。20世纪60年代,人们将这类轴索损伤病变称之为剪应力损伤、脑白质损伤、弥漫性白质剪应力伤、大脑内外伤等。直至20世纪80年代才正式命名为弥漫性轴索损伤,并被国际学术界所公认。
参考资料
弥漫性轴索损伤的康复治疗探索.山东省中医院康复科.2025-04-03
晨读结果公布 2022.06.02 神经系统疾病——弥漫性轴索损伤.东南大学附属中大医院.2025-04-03