顱腦減速傷的損傷特點研究

陳 蓉,張偉國,趙 輝,尹志勇,譚立文,邱明國,張紹祥

(1.第三軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所放射科,重慶 400042;2.第三軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所四室,車輛/生物碰撞安全重慶市市級重點實驗室,重慶 400042;3.第三軍醫(yī)大學,重慶市計算醫(yī)學研究所,重慶 400038)

顱腦減速傷是指運動著的頭部突然碰撞相對靜止的物體,迫使其瞬間由動態(tài)轉為靜態(tài)所產生的顱腦損傷[1]。顱腦減速傷的發(fā)生率高、傷情重,常見于交通傷和跌落傷[2]。國內外對減速傷的研究主要集中在流行病學及致傷方式、人體好發(fā)部位等方面[3,4],對顱腦減速傷的損傷特點尚缺乏深入系統的研究。顱腦的解剖結構復雜,CT影像密度分辨率高,解剖關系清晰,能反映顱腦創(chuàng)傷病理過程中組織形態(tài)結構的動態(tài)變化,臨床有關顱腦減速傷的傷情主要通過 CT影像獲得[5]。本研究收集近五年來臨床上常見的典型顱腦減速傷病例,結合致傷病史及臨床資料,根據患者的顱腦 CT影像資料,分析顱腦減速傷的損傷特點,探討其在顱腦創(chuàng)傷的傷情判斷和影像診斷中的應用價值。

資料與方法

1 病例資料

收集近五年間我院顱腦創(chuàng)傷住院患者共 1 823例,綜合文獻,制定納入、排除標準,最后篩選出 361例符合研究要求的患者,其年齡與性別分布見表 1。入院時 GCS評分:3～5分 83例,6～8分 115例,9～12分 145例,13～15分 18例。納入標準:(1)典型的顱腦減速傷致傷方式,包括平地跌倒、高處墜落、小轎車駕駛員及乘員(前排)、摩托車駕駛員及乘員;(2)首次受力部位為顱腦;(3)存在明確的頭顱單一受力部位;(4)傷后 24小時以內行顱腦首次 CT檢查;(5)年齡 ＞16歲(排除兒童顱腦生長發(fā)育不成熟的影響[6])。排除標準:(1)病歷資料不完整,頭顱受傷病史不明確;(2)頭顱受力部位不能明確判斷;(3)急診顱腦手術前未做顱腦 CT檢查;(4)顱腦穿透性損傷。

表1 361例顱腦減速傷患者的年齡與性別分布

2 CT掃描技術

使用單排螺旋 CT掃描儀(SOMATOM Plus 4 power;Siemens,德國)或多排螺旋 CT掃描儀(64-slice LightSpeed;GE,美國)進行全顱腦掃描。其中,單排螺旋 CT層厚 8mm,無間距連續(xù)掃描,管電壓 140KV,管電流 146mA。64排螺旋 CT螺距為0.984:1,矩陣為 512×512,管電壓 120KV,管電流300mA,無間距連續(xù)掃描,軸掃層厚 5mm,螺旋掃描層厚 0.625mm。

3 傷情分析

設計統計表,記錄患者的性別、年齡、致傷原因、致傷環(huán)境、致傷方式、受傷程度、頭顱受力部位及頭皮、顱骨和腦實質損傷等資料。重點觀察頭顱受力部位及對沖部位顱腦損傷分布情況。其中,CT影像資料包括患者傷后首次 CT檢查及傷后 3天之內的所有 CT復查資料(共有 277例在 3天之內做了 CT復查,復查次數為 1～3次),以免遺漏顱內進展性出血性損傷[7]。結合致傷病史及臨床資料,根據顱腦損傷與 CT影像之間的對應關系,分析患者的顱腦 CT影像資料,總結歸納顱腦減速傷的損傷特點。

4 統計學分析

將數據輸入 Excel進行分析研究,應用 SPSS 13.0統計學軟件,進行 χ2檢驗,以 P＜0.05為有統計學意義。

結 果

1 頭部致傷方式與頭顱受力部位

頭顱受力部位按照解剖結構分為頜面部、額部、頂部、顳部和枕部。其中,枕部為顱腦減速傷頭顱受力的好發(fā)部位,頂部受撞擊的發(fā)生率最低,見表 2。經 χ2檢驗,6種頭部致傷方式頭顱受力好發(fā)部位的差異有統計學意義(χ2=115.72,P＜0.01)。平地跌倒、高處墜落均以枕部受撞擊最常見,轎車駕駛員頭顱受力部位多為顳部和額部,轎車乘員頭顱受撞擊部位多為額部,摩托車駕駛員頭顱受力部位以頜面部和額部多見,摩托車乘員頭顱受撞擊部位以顳部和頜面部多見。

2 顱腦損傷的分布特點

CT圖像上,顱腦減速傷所致的顱腦損傷類型包括:頭皮損傷、顱骨骨折、硬膜外血腫、硬膜下血腫、蛛網膜下腔出血、腦挫裂傷和腦實質血腫。其中,常見的損傷類型有頭皮損傷、腦挫裂傷和顱骨骨折。

2.1 腦挫裂傷 腦挫裂傷 236例,其中,17例同時存在腦撞擊傷和對沖傷,91例為單純的腦撞擊傷,128例為單純的腦對沖傷(表 3)。108例腦撞擊傷均位于撞擊部位下方腦組織(圖 1)。額葉(多見于額底眶回內側和額極)、顳葉(多見于顳極)為腦對沖傷的好發(fā)部位(圖 2),145例腦對沖傷中 133例(91.72%)位于額葉、顳葉或額顳葉,損傷較嚴重,常伴有腦實質血腫。頜面部、額部及頂部受撞擊時,腦挫裂傷多局限于撞擊部位腦組織,較少出現對沖傷;顳部受撞擊時,同時存在撞擊傷和對沖傷的概率更大(14.29%),且對沖部位損傷更嚴重、范圍更大(圖 3);枕部受撞擊時,腦對沖傷位于對側額葉、雙側額葉和對側額顳葉的概率較大,分別為26.80%、23.71%和 22.68%,而撞擊部位腦挫裂傷較輕。

2.2 顱骨骨折 214例發(fā)生顱骨骨折,其中 109例同時存在顱蓋骨折和顱底骨折,97例為單純的顱蓋骨折,8例為單純的顱底骨折。206例顱蓋骨折中,201例位于著力點及鄰近顱骨,5例位于非撞擊部位。當外力作用于顳部時,顱蓋骨折的發(fā)生率較高(58/80,72.5%)(圖 4)。117例顱底骨折中,105例為顱蓋骨折延續(xù)而來。頜面部、額部受到撞擊時,易發(fā)生同側前顱窩骨折,發(fā)生率分別為 36.67%,75.86%;顳部、枕部受到撞擊時,易發(fā)生同側中顱窩骨折,發(fā)生率分別為82.86%,86.96%;117例顱底骨折中,12例發(fā)生對沖性顱底骨折,與顱蓋骨折不連續(xù),位于前顱窩底的篩板、眶板或顱中窩的前內隱窩,多見于枕部受撞擊者(7例)(圖 5)。

2.3 其他損傷 253例頭皮損傷均位于撞擊部位,頭皮血腫范圍往往超出著力點范圍;急性硬膜外血腫常發(fā)生于外力撞擊部位;硬膜下血腫更常發(fā)生于對沖部位,也可位于受力部位;163例蛛網膜下腔出血,主要位于腦底部及腦挫裂傷區(qū)的腦溝、腦池或腦裂內。

表2 頭部致傷方式與頭顱受力部位

表3 腦撞擊傷與對沖傷(n)

圖1 左額葉撞擊傷

圖2 枕部受撞擊致雙側額葉底部對沖傷

圖3 右顳部受撞擊,同時出現右顳葉撞擊傷和左顳葉對沖傷,對沖部位損傷更嚴重

圖4 左顳部著力致左顳骨骨折

圖5 枕部著力致枕骨骨折、右側前中顱窩對沖性骨折

討 論

1 顱腦減速傷的損傷特點

顱腦損傷是因外力載荷超出了顱腦組織細胞的損傷閾值而直接引起的[8],損傷灶的分布與致傷的力學環(huán)境相關。其中,撞擊速度及受力方向直接影響顱腦的損傷特點和嚴重程度[9]。本研究根據頭部CT影像資料,結合致傷病史及臨床資料,總結出顱腦減速傷損傷的主要特點:撞擊部位頭皮損傷、顱蓋骨折、硬膜外血腫、硬膜下血腫和腦挫裂傷,對沖部位硬膜下血腫、顱底骨折和腦挫裂傷;顱骨骨折以撞擊部位多見,硬膜下血腫以對沖部位多見,蛛網膜下腔出血主要位于腦底部及腦挫裂傷區(qū);額、顳葉嚴重對沖傷是常見顱腦減速傷的重要特征。

本研究顯示,頜面部、額部、頂部、顳部和枕部受到減速度撞擊后,均可發(fā)生腦撞擊傷和(或)對沖傷,但腦撞擊傷、對沖傷的好發(fā)部位不同。腦撞擊傷位于撞擊部位下方腦組織,腦對沖傷的好發(fā)部位為額葉、顳葉。腦挫裂傷的分布與頭顱受力部位密切相關,即受力部位不同,腦撞擊傷、對沖傷的分布和嚴重程度不同。頜面部、額部及頂部受撞擊時,腦挫裂傷多局限于撞擊部位腦組織,較少出現對沖傷;枕部受撞擊時,常發(fā)生額葉、顳葉嚴重腦對沖傷,且多位于著力部位對側,而撞擊部位腦挫裂傷較輕;顳部受撞擊時,同時存在撞擊傷和對沖傷的概率較大,且對沖部位損傷更嚴重。分析其發(fā)生機制,腦撞擊傷主要是由于暴力撞擊部位的顱骨凹陷變形和(或)顱骨骨折所致,而腦對沖傷可能與以下因素有關[10,11]:(1)頭部旋轉運動時,由于顱骨與腦組織的比重不同,腦組織的運動滯后于顱骨產生顱內剪切應力;(2)凹凸不平的顱底解剖學特點起到重要作用;(3)顱-腦間的相對運動產生壓力梯度而出現顱內空化。枕葉極少形成對沖性腦挫傷,主要與枕骨內面和小腦幕表面比較光滑、小腦幕具有一定的緩沖作用有關。

顱骨骨折往往是確定受力部位、判斷顱腦損傷分布的重要依據。本研究顯示顱腦減速傷所致顱骨骨折可發(fā)生撞擊性骨折和對沖性骨折,以撞擊性骨折多見,位于受力點及鄰近顱骨,而對沖性骨折多見于對沖部位的顱底。頭顱受力部位不同,顱底骨折的部位也有所不同,目前此方面的文獻報道較少。本組病例中,顱底骨折多見于前、中顱底骨質薄弱區(qū),為顱蓋骨的骨折線向顱底延伸所致。頜面部、額部受到撞擊時,易發(fā)生同側前顱窩骨折;顳部、枕部受到撞擊時,易發(fā)生同側中顱窩骨折。對沖性顱底骨折并不多見,伴或不伴顱蓋骨折,枕部受到撞擊是其常見的原因。無論有無臨床癥狀,伴顱骨骨折的患者發(fā)生顱內損傷的危險性更大,骨折或骨折較嚴重處更能提示發(fā)生腦損傷的部位[12]。

2 研究顱腦減速傷損傷特點的意義

顱腦減速傷對人類的健康危害極大,了解并掌握其損傷特點,有助于傷情的及時、正確診斷與處理,提高救治水平。根據顱腦減速傷的損傷特點,結合顱腦致傷病史,可初步預測顱腦損傷的分布及嚴重程度,尤其是重度顱腦損傷患者或無條件做顱腦CT檢查者,為臨床顱腦減速傷傷情的快速、準確判斷與救治提供理論依據。掌握顱腦減速傷的損傷特點,可為臨床顱腦減速傷的 CT掃描方案及 CT診斷提供指導。由于顱底骨質薄弱而不規(guī)則,常規(guī)頭顱CT檢查不容易顯示顱底的細微骨折線,加上偽影及部分容積效應,易導致漏診。研究表明,最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)、多平面重建(multip lanar reconstruction,MPR)和容積再現(volume rendering,VR)等 CT后處理技術有助于對顱底骨折的顯示,尤其是 MIP的價值更大[13]。因此,對懷疑有顱底骨折的患者,應采用 CT薄層掃描及MIP、MPR、VR重建技術以提高骨折的檢出率。在CT影像診斷方面,顱腦減速傷的分布特點可提示應重點注意的易損傷部位,有針對性地觀察、分析 CT圖像,避免漏診與誤診,以提高顱腦損傷的診斷水平。由于顱骨骨折和腦挫裂傷均可發(fā)生于撞擊部位和對沖部位,因此不能僅顧及撞擊部位的局部病變,還應考慮到相應部位的對沖性損傷。本研究顯示,腦對沖傷的好發(fā)部位為額葉、顳葉,而該區(qū)在臨床上是相對"啞區(qū)",常無定位癥狀和體征,極易漏診,延誤診治。因此,對于枕部和顳部受撞擊的顱腦減速傷患者,尤其應注意觀察雙側額葉、顳葉有無對沖傷。

一些研究工作也強調 CT影像數據在研究顱腦損傷生物力學條件方面的價值,認為通過 CT影像表現(包括頭皮損傷、顱骨骨折、腦撞擊傷和對沖傷),應用常規(guī) CT掃描,能夠活體再現顱腦加速傷中撞擊部位和撞擊力的作用過程[14,15]。顱腦原發(fā)性損傷是外力作用的直接結果,撞擊力的作用過程是影響顱腦損傷病理分布的主要原因。因此,當頭顱受傷病史不明確時,可以根據顱腦減速傷的損傷特點,分析 CT影像中顱腦損傷的分布情況,借以推測暴力作用的部位和力的作用過程,在評判創(chuàng)傷事故原因方面具有重要意義。

[1]王正國.創(chuàng)傷學基礎與臨床[M].武漢:湖北科學技術出版社,2006.1544-1700.

[2]Abelson-Mitchell N.Epidemiology and prevention of head in juries:literature review[J].JClin Nurs,2008,17(1):46-57.

[3]Al B,Yildirim C,Coban S.Falls from heights in and around the city of Batman[J].Ulus Travma Acil Cerrahi Derg,2009,15(2):141-177.

[4]Behera C,Rautji R,Dogra TD.Patterns of in jury seen in deaths from accidental falls down a staircase:a study from South Delhi[J].Med Sci Law,2009,49(2):127-131.

[5]Le TH,Gean AD.Neuroimaging of traumatic brain injury[J].Mt Sinai JMed,2009,76(2):145-162.

[6]Fritz HG,Bauer R.Traumatic injury in the developing brain-effects of hypothermia[J].Exp Toxicol Pathol,2004,56(2):91-102.

[7]Dharap SB,Khandkar AA,Pandey A,et al.Repeat CT scan in closed head injury[J].Injury,2005,36(1-2):412-416.

[8]Fung YC.The app lication of biomechanics to the understanding of in jury and healing.Accidental Injury.Biomechanics and prevention[M].2th Edition,Ed.NewYork,Inc,2002.

[9]Conroy C,Tominaga GT,Erwin S,etal.The in fluence of vehicle damage on injury severity of drivers in head-on motor vehicle crashes[J].Accid Anal Prev,2008,40(4):1589-1594.

[10]DrewLB,DrewWE.The contrecoup-coup phenomenon:a newunderstanding of themechanism of closed head in jury[J].NeurocritCare,2004,1(3):385-390.

[11]Sayed TE,Mota A,Fraternali F,et al.Biomechanics of traumatic brain injury[J].Comput Methods Appl Mech Engrg,2008,197(51-52):4692-4701.

[12]Munoz-Sanchez MA,Murillo-Cabezas F,Cayuela-Dominguez A,etal.Skull fracture,with or without clinical signs,in mTBI is an independent risk marker for neurosurgically relevant intracranial lesion:a cohort study[J].Brain Inj,2009,23(1):39-44.

[13]Ringl H,Schernthaner R,Philipp MO,et al.Three-dimensional fracture visualisation ofmultidetector CT of the skull base in trauma patients:comparison of three reconstruction algorithms[J].Eur Radiol,2009,19(10):2416-2424.

[14]Besenski N,Broz R,Jadro-Santel D,et al.The course of traumatising force in acceleration head injury:CT evidence[J].Neuroradiology,1996,38(1):36-41.

[15]Vrankovic D,Sp lavski B,Hecimovic I,et al.Anatom ical cerebellar protection of contrecoup hematoma development:analysis of themechanism of 30 posterior fossa coup hematomas[J].Neurosurg Rev,2000,23(3):156-160.