缺氧與腦血管病變
腦血管疾病的發病率和死亡率在國內、外均名列前茅。腦重量僅為體重的2%,但其耗氧量則占全身耗氧量的20%,其所需血供占心輸出量的15%。加之腦組織不能儲存能量,也不能進行糖的無氧酵解,因此其對氧和血供的要求特別高。缺血缺氧4分鐘即可造成神經元的死亡。儘管機體存在一系列的代償調節機制(如腦底動脈環的存在可使局部缺血區域得到一定程度的供血補償;缺血缺氧時腦血管擴張,全身其他器官血管收縮以進行血液重新分配等),但這種調節機制仍有一定的限度,一旦超過此極限,即可造成神經元損傷。
一、缺血性腦病
缺血性腦病(ischemic encephalopathy)是指由於低血壓、心臟驟停、失血、低血糖、窒息等原因引起的腦損傷。
【影響病變的因素】
腦的不同部位和不同的細胞對缺氧的敏感性不盡相同。不腦較腦幹各級中樞更為敏感,大腦皮質較白質敏感。
各類細胞對缺氧敏感性由高至低依次為:神經元、星形膠質細胞、少突膠質細胞、內皮細胞。
神經元中以皮質第Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ層細胞,海馬錐體細胞和小腦蒲肯野細胞最為敏感,在缺血(氧)時首先受累。
腦損傷程度取決於缺血(氧)的程度和持續時間以及患者的存活時間。輕度損傷往往無明顯病變,重度損傷患者僅存活數小時者屍檢時也可無明顯病變。只有中度損傷,存活時間在12小時以上者才出現典型病變。
此外,損傷的部位還和局部的血管分佈和血管的狀態有關。在發生缺血(氧)時,動脈血管的遠心端供血區域最易發生灌流不足。大腦分別由來自頸內動脈的大腦前動脈、大腦中動脈和來自椎動脈的大腦後動脈供血。其中大腦前動脈供應大腦半球的內側面和大腦凸面的額葉、頂葉近矢狀縫寬約1~1.5cm的區域。大腦中動脈則供應基底核、紋狀體、大腦凸面的大部區域。而大腦後動脈則供應顳葉的底部和枕葉。這樣在3支血管的供應區之間存在一個C形分佈的血供邊緣帶,該帶位於大腦凸面,與矢狀縫相平行,且旁開矢狀縫1~1.5cm(圖16-19)。
圖16-19大腦前、中、後動脈供血區之間的C形邊緣帶示意圖
一旦發生缺血性腦病,該區域則最易受累。然而並非每例缺血性腦病病灶都呈C型,病灶的形狀還受局部血管管徑的影響,如果某支血管管徑相對較小,或局部動脈粥樣硬化,則其供血區較易受累。
【病理變化】
腦缺血的組織學變化在缺血12小時以後才較明顯:神經元出現中央性Nissl小體溶解和壞死(紅色神經元);髓鞘和軸突崩解;星形膠質細胞腫脹。1~2天出現腦水腫,中性粒細胞和巨噬細胞浸潤,並開始出現泡沫細胞。第4天星形膠質細胞明顯增生,出現修復反應。大約30天左右形成蜂窩狀膠質瘢痕。
缺血性腦病的常見類型:
①層狀壞死:大腦皮質第3、5、6層神經元壞死、脫失、膠質化,引起皮質神經細胞層的中斷。
②海馬硬化:海馬錐體細胞損傷、脫失、膠質化。
③邊緣帶梗死(圖16-20)。
圖16-20 大腦缺血性腦病
大腦前、中、後動脈血供邊緣帶出血性梗死灶呈C形
梗死的範圍與血壓下降的程度和持續的時間有關,如血壓持續下降,則梗死區自遠心端向次遠心端擴大,稱為向心性發展(cardiopetal development),即C形梗死區向其兩側擴大,並自大腦頂部向顱底發展。
大腦缺血性腦病邊緣帶梗死的極端情況是全大腦的梗死,但腦幹的各核團由於對缺血(氧)的敏感性較低仍可存活。患者靠呼吸器以維持生命,但意識喪失,成為植物人。如何處置這樣的病人則成為目前醫學倫理學和醫療實踐的難題。一旦這種病人死亡,其大腦乃成為由腦膜包裹,穢暗無結構的壞死組織,稱為呼吸器腦。
綜上所述,缺血性腦病的臨床表現因缺血的嚴重程度和持續時間而異,輕者僅發現一過性精神錯亂,或出現上肢肩帶肌力和感覺減退,重者則可昏迷死亡。
二、腦梗死
腦梗死是由於血管阻塞引起局部血供中斷所致。大動脈,如頸內動脈、椎動脈之間存在腦底動脈環,故其中一支阻塞時一般不致引起梗死。中等大動脈,如大腦前動脈、大腦中動脈等,其終末支之間僅有部分吻合,血管管腔阻塞可導致梗死,但梗死區小於該血管供應區。小動脈,如豆紋動脈、皮質穿支則少有吻合支,一旦發生阻塞,則梗死的範圍和血管供應區基本一致。
引起腦梗死的血管阻塞,可以是血栓性阻塞,也可以是栓塞性阻塞。
(一)血栓性阻塞
發生在動脈粥樣硬化的基礎上,粥樣硬化好發於頸內動脈與大腦前動脈、中動脈分支處,及後交通動脈、基底動脈等處。粥樣斑塊本身、斑塊內出血、附壁血栓均可阻塞血管。這種阻塞發展較慢。在發生血管阻塞以前患者可有一過性的局部的神經系統症狀或體征,稱為一過性腦缺血症(transient ischemic attacks,TIAs)。血栓性阻塞所致腦梗死其症狀常在數小時或數天內不斷發展,表現為偏癱、神態不清、失語等。
(二)栓塞性阻塞
栓子可來源於全身各處,但以心源性栓子居多。病變常累及大腦中動脈供應區。其發生往往比較突然,以致臨床表現急驟,預後也較差。
【病變】
腦梗死有貧血性和出血性之分。由於局部動脈血供中斷引起的梗死一般為貧血性。但如果其後梗死區血供又有部分恢復(如栓子碎裂並隨再通血流運行)則再灌流的血液可經遭缺氧損害的血管壁大量外溢,使貧血性梗死轉變成出血性。大靜脈(如矢狀竇)血栓形成先引起組織嚴重淤血,繼之發展為淤血性梗死,亦屬出血性梗死。
腦梗死的肉眼觀變化要在數小時後才能辨認。梗死區灰質暗淡,灰質白質界線不清。2~3天後局部水腫,夾雜有出血點。一周後壞死組織軟化,最後液化形成蜂窩狀囊腔。組織學變化與缺血性腦病基本一致。值得指出的是,由於腦膜和皮質之間有吻合支存在,故梗死灶內皮質淺層的分子層結構常保存完好,這是腦梗死和腦挫傷的形態學鑒別要點。
腔隙狀壞死(lacunae):
是直徑小於1.5cm的囊型病灶,常呈多發性。可見於基底核、內囊、丘腦,腦橋基底部與大腦白質。引起腔隙狀壞死的原因,可以是在高血壓基礎上引起的小出血,也可以是深部細動脈阻塞(栓塞或高血壓性血管玻璃樣變)引起的梗死。
除非發生在特殊的功能區,腔隙狀壞死可無臨床表現。
三、腦出血
顱內出血包括硬腦膜外出血、硬腦膜下出血(詳本章創傷節)和腦出血。後者可分成腦內出血、蛛網膜下出血和混合性出血。
(一)腦內出血
高血壓病是腦內出血(intracerebral hemorrhage)的最常見原因,其發生機制詳見高血壓病。此外此類出血也可見於血液病、血管瘤破裂等。
大塊型腦出血常急驟起病,患者突感劇烈頭痛,隨即頻繁嘔吐、意識模糊,進而昏迷,神經系統體征依出血的部位和出血範圍而定。基底核外側型出血常引起對側肢體偏癱,內側型出血易破入側腦室和丘腦,腦脊液常為血性,預後極差。腦橋出血以兩側瞳孔極度縮小呈針尖樣為特徵。小腦出血則出現出血側後枕部劇痛及頻繁嘔吐。腦內出血的直接死亡原因多為併發腦室內出血或嚴重的腦疝。
(二)蛛網膜下腔出血
自發性蛛網膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage)約占腦血管意外的10%~15%。臨床表現為突發劇烈頭痛,腦膜刺激症狀和血性腦脊液,其常見的原因為先天性球性動脈瘤,好發於基底動脈環的前半部,並常呈多發性(圖16-21),因此有些患者可多次出現蛛網膜下腔出血。先天性球性動脈瘤常見於動脈分支處,由於該處平滑肌或彈力纖維的缺如,在動脈壓的作用下膨大形成動脈瘤。動脈瘤一旦破裂,則可引起整個蛛網膜下腔積血。大量出血可導致患者死亡,機化的蛛網膜下腔出血則可造成腦積水。
圖16-21 基底動脈環各處先天性球性動脈瘤的發生率
(三)混合性出血
常由動靜脈畸形(arteriovenous malformations,AVMs)引起,AVMs是指走向扭曲,管壁結構異常,介於動脈和靜脈之間的一類血管,其管腔大小不一,可以成簇成堆出現。約90%AVMs分佈於大腦半球淺表層,因此其破裂常導致腦內和蛛網膜下腔的混合性出血。患者除出現腦出血和蛛網膜下腔出血的表現外,常可有癲癇史。
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