李创忠*综述王运杰审校
(中国医科大学附属一院神经外科，辽宁沈阳)
摘要：爆炸冲击波性脑损伤是近年来国外战争中战斗人员遭受的一种较为严重而又多发的创伤。特别是近年来在不断发生的中，越来越多的平民遭受着这种外伤的痛苦。一些机构对这种疾病的发生机制及方法的研究已取得一定成果，人们逐渐认识到这种损伤有别于传统划分的开放性颅脑损伤与闭合性颅脑损伤，但其确切的发病机制及有效的诊断方案仍不确定。本文就国外近年来对这种疾病的研究情况、流行病学、可能的发病机制及方法等进行综述。关键词：爆炸冲击波颅脑损伤
爆炸冲击波性脑损伤是近年来国外战争中战斗人员遭受的一种较为严重而又多发的创伤。特别是近年来在不断发生的中，越来越多的平民遭受着这种外伤的痛苦。本文就国外近年来对这种疾病的研究情况、流行病学、可能的发病机制及方法等进行综述。
流行病学
美军在近年的军事行动中，爆炸冲击波性脑损伤的发生率约为40-60%，估计有32万服役人员或20%的战士遭受过爆炸冲击波性脑损伤之苦（1）。2/3的后送伤员及88%的需要到二级医疗机构进行的伤员是
冲击性损伤伤员（2）。在频发的自制及汽车的中，爆炸冲击波性脑损伤的发生率也很高。但这些数据来自于一些片面的、有限的个人资料，综合的、科学的、严谨的流行病学研究还没有实施（1）。尤其是爆炸冲击波性脑损伤和创伤后应激障碍之间的关系还没有完全弄明白。为了尽力去阐述这类损伤的流行病学特点，美军已建立了包括颅脑损伤联合档案室、国防和退伍军人脑损伤研究中心、以及在Hugh and Carolyn Shelton军事神经损伤基金会支持下建立的综合资料库（1）。这些资料库的建立将有助于爆炸冲击波性脑损伤的流行病学的研究。
爆炸冲击波的产生及作用机制
爆炸冲击波是由爆炸产生的瞬间压力波通过水或空气介导向周围传导而产生的。爆炸时，其能量能快速的释放出来，导致空间位相的改变而引起空气的快速膨胀而产生冲击波。并依次将机械力、热量以及电子辐射能传递到周围的媒介。这种快速的、化学反应驱动的过程称为“爆炸”。爆炸的一个关键点是在媒介中产生的比普通波速还要快的、迅速的压力波的传递。在旷野中，爆炸产生的压力波在最初的快速增长后，随着周围压力的反弹会缓慢衰减并且形成负压期，此后上升到其基础水平。在爆炸波经过的任何物体都会遭受冲击而使其变形。快速的打击以及相关压力的变化程度被认为是脑外伤的原因。这种影响在颅内的不同部位是不同的（1）。
在狭窄地域或封闭的环境中，爆炸压力波被周围物体反射回来，形成一个复杂的波形区。在这种情况下，
在评价伤情时，由于爆炸波的复杂性，爆炸产生的波形和峰值以及每个反射回来的波都需要综合分析。爆炸冲击波性脑损伤的原因仅依赖于压力的峰值而不是冲击波的假说或许是没有根据的。这个最初的假设基于Bowen和Richmond的关于压力峰值和损伤程度之间关系的绵羊模型（1）。有人认为高压导致含气脏器（如肺和肠）的损伤最常见。可是，对伊拉克和阿富汗战争中伤员的临床分析显示爆炸性肺损伤并不常见。有报道有急性呼吸窘迫综合症
(ARDS)的发生，但也仅见于合并其他脏器的严重损伤者，如截肢术和严重失血性休克者。ARDS很少见，独立发生更是少见（3）。肠道损伤还没有在爆炸伤中发现，除非是利器穿透伤。相比而言，爆炸冲击波创伤性脑损伤更常见，大脑不是充满空气的器官，因此其他机制如冲击波的影响可能是主要的（1）。在早期的研究中，脑损伤没有受到重视，一是考虑避弹衣或许能够保护肺脏及肠道免受爆炸力的损害，另一种可能是其他的物理性损伤或许在爆炸伤中起着更重要的作用（1）。
爆炸的影响不仅在于压力波，常规也释放光、声、热量、有毒物质及电脉冲能量，这当中有些因素也能损伤神经系统。他们与爆炸冲击波性脑损伤的关系还不能确定。还没有证据证明它们是导致爆炸冲击波性脑损伤的因素（1）。
爆炸冲击波性脑损伤的独特性
颅脑损伤以往被分为开放性颅脑损伤和闭合性颅脑损伤两种类型。爆炸冲击波性脑损伤兼有这两者的特
点，但也有其独特性。
爆炸冲击波性脑损伤患者的原发性损伤来自于爆炸产生的物理力量引起的头颅及脑组织两者的共同损害。导致损害的确切作用力仍不是很清楚，但短暂的压力波可能是重要的但不是唯一的原因（1）。此外，爆炸冲击波性脑损伤可能有、也可能没有头颅的可见的损伤，因此，病人可以归于开放伤、闭合伤或两者都是。
爆炸冲击波性脑损伤有初级、次级、三级以及四级损伤。初级损伤来源于爆炸所致的物理性伤害，次级损伤来自于爆炸抛出的物体（包括碎片和周围物体散落的碎片），三级损害源于爆炸冲击波将伤者抛出后撞击于墙壁或地面引起，四级损害源于以上三种伤害之外的因素，比如烧伤或吸入有毒烟雾（4）。
严重的爆炸冲击波性脑损伤的典型特点是广泛的脑水肿和充血，并且发展迅速，往往在伤后一小时内发生。蛛网膜下腔出血的出现表明损伤严重且预示着更严重的脑充血和水肿以及延迟性脑血管痉挛。这种血管痉挛通常会引起迟发性的神经损害。这种现象在爆炸冲击波性脑损伤的患者中较其他类型的颅脑损伤中更常见，这使得战伤神经外科医生更多的实施去骨板减压手术（1）。
证实或否定爆炸冲击波性脑损伤是一种独特的临床类型是比较困难的。单独使用流行病学资料将爆炸冲击波性脑损伤从传统的闭合性或开放性颅脑损伤区分开来是困难的（1）。更复杂的是，患者除了颅脑
损伤外还有其他严重的损伤（如截肢手术和失血性休克）需要进行系统。这些对爆炸冲击波性脑损伤的影响需要被排除。
爆炸冲击波性脑损伤的类型
美军军事医学规定爆炸冲击波性脑损伤与普通脑外伤使用相同的分类标准，爆炸冲击波性脑损伤目前同样被分为开放性颅脑损伤和闭合性颅脑损伤（1）。
轻度爆炸冲击波性脑损伤表现为头痛、意识模糊、记忆缺失，以及注意力难于集中、情绪异常、睡眠紊乱、焦虑、局灶性神经功能缺失及多任务执行困难。这些症状通常在伤后几小时或几天内好转。对伤员来说，伤后恐惧症可能会持续数天（5）。受伤的首要症状或许在惊吓症状后持续存在。这些症状通常对安慰剂和特效药如非甾体类止痛药、抗偏头痛药和抗抑郁药有效。由于其早期症状轻微而不能引起伤员及医生的足够重视，大多没有在早期接受合理的而使得伤情逐渐加重。因此，对于医生来说，需要提高对于那些暴露于爆炸范围内的战士可能会遭受爆炸冲击波性脑损伤的认识，以便这些伤员能得到及早的救治。如果必要，这些患者应该被送往高级医院接受专业化。
中度爆炸冲击波性脑损伤的GCS评分为9-13分，通常有较长时间的意识丧失和/或神经功能的缺失。中度爆炸冲击波性脑损伤的战斗伤伤员需要立即后送到
三级医院，并且可能需要神经外科手术。他们也可能会发展成创伤后综合症。
严重的爆炸冲击波性脑损伤会发生在患者缓解或昏迷期间。这种典型的颅脑损伤常常有严重的神经影像学改变（如CT显示的颅骨碎裂、颅内血肿、以及早期的弥漫性脑水肿）。经过初步处理后，这些患者必须尽快后送到有神经外科手术能力的后方医院，这样的患者最好使用空运保护设备、机械通风设备、神经外科干预、颅内压监护、以及神经危重症监护。康复时间会较长并且不能完全康复。基于一般颅脑外伤的经验，估计有相当部分严重爆炸冲击波性脑损伤患者的生存期不会超过1年（1）。
爆炸冲击波性脑损伤也会引起震荡伤。一些调查者把爆炸冲击波性脑损伤的震荡伤归为闭合性颅脑损伤的亚型，可以归入轻度（1级），中度（2级）或重度（3级），其分类标准与一般颅脑损伤的相同。轻度震荡伤是指意识模糊的时间不超过15分钟，且没有意识丧失。中度伤是指意识模糊时间超过15分钟且意识没有丧失。严重震荡伤是指有意识丧失。
考虑到应用经典的闭合性颅脑损伤分类方法来区分爆炸冲击波性脑损伤的局限性，一种新的分类方法已被提出。轻度爆炸冲击波性脑损伤是指伤后意识丧失小于1小时且记忆缺失小于24小时。中度伤指意识丧失在1到24小时内且记忆缺失在1到7天。重度指意识丧失大于24小时、记忆缺失大于7天（6、7）。但这种分类方法只是一种建议，在医疗界并没有得到公认。
创伤后应激障碍（PTSD）和爆炸冲击波性脑损伤
创伤后应激障碍是一种临床综合症，是指患者在经受危及生命或健康的事件后感觉深深的恐惧或无助而
导致的一种疾病。这种疾病是受伤事件在脑海中的反复经历，表现为回避相关事件及其他一些有刺激性的征兆。这些症状包括注意力难以集中、睡眠紊乱、爆发性生气、易怒、高度警觉以及易惊吓，所有这些在经过干预性后，患者都能恢复正常生活（1）。轻度爆炸冲击波性脑损伤有许多这样的临床表现，但也有一些差异，头痛可能更常见，开放性颅脑损伤患者更容易出现高度警觉和易惊吓。由于这两种疾病具有相似性，故容易被误诊。在爆炸区域之外的战士可能会遭受心理创伤的痛苦，这是由于他接近爆炸区域且看到同伴遭受严重爆炸冲击波性脑损伤而受到刺激。PTSD的症状也可能不是来自爆炸冲击波性脑损伤，反之亦然。在爆炸区域内的战士可能会遭受爆炸冲击波创伤性脑损伤的闭合性颅脑损伤之苦。由于没有可见的物理损伤，伤员可能会被误诊为PTSD （1）。有些病例的结局更惨，误诊病例将接受错误的，因此，对于这些伤员应给予合理的诊断。
常用的研究模型
在爆炸冲击性脑损伤模型中，实验动物在开阔地或密闭空间中被暴露于离爆炸源不同距离的冲击波下，不同的身体部位面向冲击波。许多研究使用气压冲击管或氮气产生的冲击波发生器对各种动物进行研究。大多数研究是将动物整个身体暴露于冲击波下。一些研究将动物肺及腹部直接暴露于冲击管形成的冲击波下（8）。
Joseph等使用压力控制的冲击管产生空气冲击波，其冲击波由能够确定压力底线的不同厚度的Mylar薄汽车爆炸
膜爆破产生。薄膜破裂后在膨胀室产生不同压力的冲击波制作大鼠冲击波性颅脑损伤模型进行研究（9）。
Richard等研制了一套直接应用产生冲击波的装置来制作猪等大型哺乳动物冲击波性颅脑损伤模型（10）。这种模型能够较好的模拟战场爆炸冲击波性颅脑损伤，但设备巨大，应用作为冲击波的发生源，不利于在其他研究机构使
用。
病理生理学及生化学改变
已有报道的神经病理学的改变包括白质内小量出血、神经元的尼氏体原溶解性改变、弥漫性脑损伤以及硬膜下血肿。对于初级冲击力是否能直接造成脑损伤及其机制仍有争议（11）。Guy等认为冲击波的剪应力可能造成直接的颅脑损伤。另一方面，初级冲击波也能够引起气体栓赛而导致脑梗塞（12）。
最常见的颅脑损伤的类型是弥漫性轴索损伤，脑挫伤及硬膜下血肿。最常见的是皮髓质交界处（尤其在额叶和颞叶）、内囊处、深部灰质核团、上脑干以及胼胝体区轴突的肿胀及断裂。然而，有资料表明，严重的损伤不一定有轴突的肿胀，而轴突肿胀的出现是颅脑损伤的最常见的神经病理学标志，因此可能会低估损伤的严重性。目前使用的构成胼胝体的30%的无髓鞘细轴突的神经病理学标记物的不敏感或许
也会导致对伤情的错误评估。对大鼠模型的研究发现，一种通常位于轴突中的神经纤丝蛋白（p-NFH）重亚基的磷酸化抗原决定基，在颞叶皮层的2-4层、梨状核、齿状核及海马CA1区的神经元核周堆积，同时，在大脑皮层神经元轴突和树突中的p-NFH的免疫活性丧失。这些发现提示轴突和树突中的NFHs的去磷酸化以及p-NFHs在核周的堆积扰乱了轴突的运输功能（12）。Kaur及其同事研究发现，大鼠在遭受爆炸冲击波伤后1和7天小胶质细胞和星形细胞广泛激活，尤其是大脑和小脑皮层的表层，同时少突胶质细胞轮廓未受损伤（14）。
爆炸冲击波性脑损伤可以导致严重的血管反应，包括动脉和静脉，如矢状窦损伤以及皮层动脉损伤。爆炸冲击波性伤有导致假性动脉瘤的高风险，并且假性动脉瘤会长大并破裂。血管痉挛在爆炸冲击波性脑损伤后尤其常见。在进行造影的患者中，有47%的患者有进行性血管痉挛。早期经颅多普勒显示这种血管痉挛发生较早，在伤后48小时内就会出现（1）。这常发生在中重度爆炸冲击波性脑损伤者，并且加重了伤情。在疾病的发展过程中，脑血管痉挛也可以发生，甚至在伤后10天以后仍会发生，尤其在急性创伤性蛛网膜下腔出血的患者中更易发生（1）。
NO可能起着中断血素介导的自由基反应的抗氧化剂的作用。在冲击波性脑损伤的过程中，NO以及一氧化氮合酶，尤其是iNOS所起的作用仍不是很清楚。此外，最近的研究使用自旋夹子技术以及亚硝酰基标记物显示NO在颅脑损伤中起着双重作用，即既是伤害者又是保护者，这依赖于伤后时间（13）。
一些文章报道，在爆炸伤的大鼠、兔子以及绵羊的肺及血液系统有自由基介导的损伤。生化改变包括脂质过氧化反应的增加以及血素相关的动脉血氧分压的降低，抗氧化剂损耗和细胞膜钙通道的损伤。这些改变与爆炸峰值形成的超压有关。由于氧自由基介导的损伤使得血素及其氧化产物或降解产物导致了机体进一步的损害。这或许能够解释冲击伤后持续的病理反应。内皮细胞释放的一氧化氮（NO）能够与血素中的活性铁结合而导致其不起化学反应（NO可能在血红蛋白介导的氧自由基反应中起着抗氧化剂的作用），另一方面，冲击伤后内源性一氧化氮在一些大鼠的肺及脑等组织中明显增高。由此可知，冲击波可能会破坏血脑屏障的完整性，导致血清内异常物质进入脑细胞，由此导致小胶质细胞和星形细胞的激活（12）。
生物学标记物
生物学标记物是指能够客观评价正常的生物学过程、病理学过程或效果的药理学反应的指示物。较理想的脑损伤的生物学标记物能够特异的标记脑并且能够提供脑损伤机制的信息，而当前没有标记物经过验证能够在临床中用于鉴别脑损伤是由于冲击波引起，还是由于机械性损伤、中风或其它急性脑损伤引起。
研究已发现了几种能够在潜伏期识别的有价值的标记物。当前最看重的包括
S-100β、神经元特异性烯醇化酶（NSE）、神经胶质纤维酸性蛋白（GFAP）以及髓磷脂碱性蛋白（M
BP）。目前这些蛋白仍在评估之中，它们在单独使用时显得缺乏必要的敏感性或脑特异性（GFAP可能除外）。不过，这些标记物联合使用能够有效的查明TBI及提供预测结果（12）。
临床
战伤处理首先要保护伤者免受进一步伤害。之后，遵循ABC既保持呼吸道通畅、维持有效呼吸及循环等顺序进行。经过这些初步处理，患者稳定后进行GCS评分，低于13分者最好后送到更高级别的医院。到达医院后，患者应行CT等神经影像学检查，以确定有无颅内血肿、颅骨骨折或脑水肿。同时予以吸氧、控制颅内压、以及保证足够的脑灌注压。延迟的颅内压逐渐增高在患者中也很常见，有些患者在受伤14到21天还会出现（1）。这种现象或许与血管痉挛等其他因素有关。使用高张盐水这种外伤已经取得了很大的成功。使用高张盐水的好处是能够维持血清较高的渗透压而不会导致血容量改变，其他能减轻迟发性颅内高压的方法有适度的低体温（34-36℃）及早期去骨板减压。去骨板减压使得肿胀的脑组织避免被颅骨进一步挤压并使得局部脑组织易于冷却。从实际的军事标准来看，去骨板手术也保证了后送过程中患者不会因颅内压过高而出危险，这还可以减少常规控制颅内压的措施如药物性昏迷的实施。颅骨修补至少在患者最后一次感染控制3个月后实施。运用数字技术的计算机颅骨补片成型技术的应用已经提高了颜面部修补的效果、缩短了手术时间，减少了游离颅骨缺失处皮瓣带来的危险。
爆炸伤是复杂的，通常有合并伤，包括截肢、多发贯通伤、严重出血。这种伤员需要综合而迅速的。严重爆炸伤的伤员经常有面部和头皮的大面积软组织缺损。防止脑脊液漏和良好的组织覆盖尤其重要。
锐利的抛射物形成的动能和受伤区域对于措施的选择很关键。自从越南战争和朝鲜战争后，取出残留在颅内的弹片和碎骨块的方案取得进展。对越南战争伤员的纵向研究及其他最近的战争伤员的研究显示侵犯性的取出所有碎
片是不必要的，但取出明显的有污染的较大的弹片是有益的（1）。较深的、位于皮层下的、进入对侧的或其他难以取出的弹片可以留在颅内。硬膜和头皮完全封闭对于减少脑脊液漏和脑膜炎非常重要。神经状态较好的、没有典型的大范围损伤的、脑内留有小弹片的伤员可以予以局部清创，头皮严密缝合预防脑脊液漏。相反，有较大面积脑组织损伤、较大弹片引起的较广泛的伤道损伤的伤员，应予以大骨板减压、伤道清创以及弹片取出术（1、15、16）。
颅底骨折可能会引起脑脊液耳漏或鼻漏，也可能会导致细菌或其他感染，这在伊拉克战争中较常见。由于颅底骨折伴随的脑脊液漏及细菌感染的高风险，伤员伴有Le Fort骨折时，应该予以脑室切开引流、腰大池引流、或两者同时实施（1）。
许多中重度爆炸冲击波性脑损伤伤员从战地到达医疗机构时有严重的面部损伤，阻碍了系统的神经病学
检查，尤其是瞳孔反射。CT能够清楚的显示基底池缩小和脑室缩小等广泛脑水肿的征象，但大多没有任何可见的异物或颅内血肿。在这种很难确定分类的情况下，经颅多普勒等相关仪器就需要使用。例如，在可以被声波探测到的血管内逆流存在的情况下，侵袭性是徒劳和不适当的。相反的，早期干预性的标准化的如脑室外引流装置的使用可能会有所帮助（1）。那些伤道靠近重要血管或有无法解释的神经系统体征的患者应进行血管造影检查，假性动脉瘤有进一步增大并破裂的危险，一旦明确应给予血管内栓赛
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