骨筋膜室綜合征的病理生理機(jī)制及診斷研究進(jìn)展

杜建航，康展榮，黃利彪，馮建軍，周 飛，李 承，馮 旭，黃建明

(復(fù)旦大學(xué)附屬浦東醫(yī)院骨科，上海 201399)

急性骨筋膜室綜合征(acute compartment syndrome,ACS)是指由于骨筋膜室內(nèi)壓力過(guò)大導(dǎo)致室內(nèi)血流灌注減少而引起的外科急癥[1]。血液中氧含量下降以及代謝廢物積累會(huì)引起神經(jīng)刺激和嚴(yán)重疼痛[2]。ACS最常見(jiàn)于小腿[3]，但也可發(fā)生在身體的其他骨筋膜室內(nèi)，包括上肢[4]、大腿[5]和臀部[6]。其最常見(jiàn)的原因是骨折，其中脛骨骨折的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)最高[7-8]。但ACS并不總是與創(chuàng)傷相關(guān)，某些情況下患者無(wú)受傷史。ACS最常見(jiàn)于35歲以下的患者，這與其筋膜結(jié)構(gòu)更強(qiáng)，肌肉體積增加以及高能量損傷的發(fā)生率更高有關(guān)[8-9]。年齡較大的患者可能會(huì)出現(xiàn)筋膜室內(nèi)肌肉量減少以及高血壓，導(dǎo)致灌注壓力增加[10]。如果沒(méi)有及時(shí)的診斷和治療,ACS會(huì)引起神經(jīng)損傷和永久性肌肉壞死，對(duì)肢體功能產(chǎn)生長(zhǎng)期的負(fù)面影響[8,11]。目前ACS的診斷主要取決于臨床表現(xiàn)，將來(lái)對(duì)ACS診斷的改進(jìn)目標(biāo)集中在提高其準(zhǔn)確性、速度和操作簡(jiǎn)便性上。雖然壓力監(jiān)測(cè)提供了一種更為客觀的診斷方式，但是它取決于測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，并且不能很好地反映肢體缺血變化的閾值。因此更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)及測(cè)量筋膜室內(nèi)壓力可能有助于ACS的診斷和治療。

1 病理生理機(jī)制

ACS原因是由直接創(chuàng)傷或組織缺血再灌注引起的組織損傷。關(guān)于ACS的病理生理過(guò)程，普遍接受動(dòng)靜脈壓力梯度理論。損傷引起動(dòng)脈擴(kuò)張，以及小靜脈塌陷和血管通透性增加，導(dǎo)致血液外滲和組織間液壓力增加。隨著間液壓力增加，組織的灌注壓降低。一旦降低到某一水平，會(huì)導(dǎo)致組織低氧[12]。筋膜室內(nèi)低氧，氧化物壓力增加和低血糖引起三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)酶通道關(guān)閉，進(jìn)而導(dǎo)致組織水腫[2]。ACS早期的微循環(huán)功能障礙導(dǎo)致毛細(xì)血管灌注減少，細(xì)胞損傷增加，并且與嚴(yán)重的急性炎癥反應(yīng)有關(guān)[13]。細(xì)胞膜功能喪失引起氯離子內(nèi)流，導(dǎo)致細(xì)胞水腫進(jìn)而壞死。組織水腫加重組織低氧，形成一個(gè)正反饋。隨著壓力逐步升高，微循環(huán)功能發(fā)生障礙，導(dǎo)致組織低氧，最終發(fā)生肌壞死。并且有研究報(bào)道ACS也會(huì)引起系統(tǒng)性變化，比如肝腎功能的變化[14]。當(dāng)筋膜室內(nèi)壓力增高引起組織灌注壓降低，不能充分滿(mǎn)足組織的代謝需求時(shí)，可能會(huì)發(fā)生骨筋膜室綜合征。該理論并不強(qiáng)調(diào)零灌注的概念，因此更加合理，是一個(gè)更好的ACS模型。

骨筋膜室綜合征的另一個(gè)原因是再灌注損傷，組織缺血一段時(shí)間后血流再灌注時(shí)會(huì)產(chǎn)生氧自由基，脂質(zhì)過(guò)氧化和鈣內(nèi)流，導(dǎo)致線粒體氧化磷酸化障礙，最后細(xì)胞膜破壞。隨之釋放的高鉀和氫離子可能會(huì)導(dǎo)致腎功能衰竭、心律失常，嚴(yán)重情況下會(huì)發(fā)生多器官損傷導(dǎo)致死亡。

組織缺血時(shí)氧和營(yíng)養(yǎng)的減少會(huì)使血流再灌注時(shí)引起炎癥和氧化損傷，而不是正常功能的完全恢復(fù)[13]。再灌注損傷不僅僅發(fā)生在ACS期間，還會(huì)在外科手術(shù)后恢復(fù)正常血流時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)。再灌注可能通過(guò)清除能量形成所需的前體物質(zhì)，從而造成損傷，過(guò)程中產(chǎn)生的氧自由基和鈣內(nèi)流會(huì)引起線粒體氧化磷酸化障礙[13]。中性粒細(xì)胞受體和內(nèi)皮白細(xì)胞黏附分子的上調(diào)導(dǎo)致肌肉內(nèi)白細(xì)胞增加，延長(zhǎng)再灌注損傷。

Lawendy等[14]提出了ACS的兩次炎癥打擊模型。ACS初期引起TNF-α明顯升高，在筋膜切開(kāi)后出現(xiàn)TNF-α的第二次高峰。最近的一系列研究表明局部和系統(tǒng)性的炎癥反應(yīng)在ACS的病理生理過(guò)程和隨之的組織損傷中起著重要作用[13-18]。在一系列[13-17]動(dòng)物研究中用活體內(nèi)視頻顯微鏡檢查測(cè)量筋膜室壓力，分析骨骼肌微循環(huán)的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞活性之間的關(guān)系。其中一項(xiàng)研究[15]比較正常小鼠和用環(huán)磷酰胺處理白細(xì)胞減少的小鼠骨筋膜室綜合征的組織損傷水平。與正常小鼠相比，中性粒細(xì)胞減少組小鼠的肌肉細(xì)胞損傷減少超過(guò)50%,而且在筋膜室內(nèi)壓力升高持續(xù)90min后，與中性粒細(xì)胞減少組相比，對(duì)照組有更嚴(yán)重的組織損傷。另一個(gè)用類(lèi)似實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷难芯客ㄟ^(guò)檢測(cè)局部和全身炎癥因子激活的情況，表明患有ACS的動(dòng)物除了局部損傷還有全身性炎癥[14]。這些研究也表明減輕炎癥反應(yīng)可能有助于治療ACS。Manjoo等[16]研究吲哚美辛對(duì)于小鼠骨筋膜室內(nèi)壓力升高持續(xù)45～90min引起組織損傷的作用，發(fā)現(xiàn)用吲哚美辛處理過(guò)的小鼠組織損傷降至基線水平，當(dāng)延遲使用吲哚美辛?xí)r，組織損傷降低的程度很小。另一研究采用相同模型使用抗炎癥分子CORM-3(CO-releasing molecule 3)治療，結(jié)果表明持續(xù)灌注毛細(xì)血管的數(shù)量明顯增加，組織損傷程度減輕，白細(xì)胞黏附降低，以及ACS相關(guān)的TNF-α水平降低[17]。

這一系列研究表明ACS伴隨明顯的炎癥反應(yīng)，并且可以影響其他器官，表明ACS引起的組織損傷可以通過(guò)減輕炎癥得到緩解。然而仍需要大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究炎癥調(diào)節(jié)的作用，然后進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

2 診斷策略

2.1臨床診斷 骨筋膜室綜合征診斷通常是以臨床癥狀和體征為基礎(chǔ)。鑒于導(dǎo)致骨筋膜室綜合征的損傷有多種類(lèi)型，對(duì)其診斷必須抱有高度懷疑和持續(xù)警惕的態(tài)度。經(jīng)典的臨床癥狀是5P，即疼痛、蒼白、感覺(jué)異常、麻痹、無(wú)博動(dòng)。第六種癥狀，被動(dòng)牽張痛，現(xiàn)在也被納入診斷表現(xiàn)中。傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)“不成比例的疼痛”是一種主要癥狀，綜合患者損傷原因有助于其診斷[2]。在意識(shí)清醒的患者中，不成比例的疼痛和被動(dòng)牽張痛被認(rèn)為是骨筋膜室綜合征最初和最敏感的癥狀。然而疼痛具有主觀性，使其診斷比較困難。在晚期由于神經(jīng)缺血引起的感覺(jué)異常，疼痛可以減輕并且一些罕見(jiàn)病例甚至不出現(xiàn)疼痛的癥狀[18]。在這種情況下，更徹底地評(píng)估癥狀、體征和實(shí)施臨床檢查對(duì)于指導(dǎo)決策至關(guān)重要。ACS的其余4個(gè)“P”(蒼白、無(wú)搏動(dòng)、麻痹和感覺(jué)異常)大多是在長(zhǎng)時(shí)間的局部缺血和隨后的重大神經(jīng)血管損傷后出現(xiàn)的晚期癥狀[1]。此外，它們?nèi)狈μ禺愋院兔舾行裕⑶移涑霈F(xiàn)常與其他病理學(xué)相關(guān)[3]，尤其是動(dòng)脈疾病引起的慢性肢體缺血[2]。因?yàn)榘Y狀和體征通常在最初表現(xiàn)出來(lái)后的一段時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生變化[2]，應(yīng)該先觀察一段時(shí)間再確定診斷。因此應(yīng)該進(jìn)一步研究客觀指標(biāo)，在所有臨床癥狀和體征出現(xiàn)以前實(shí)施經(jīng)驗(yàn)性切開(kāi)減壓術(shù)，否則如果患者到達(dá)疾病晚期，不可逆損傷可能已經(jīng)發(fā)生。

2.2骨筋膜室壓力監(jiān)測(cè) 壓力監(jiān)測(cè)通過(guò)客觀地評(píng)估每個(gè)筋膜室內(nèi)的壓力成為一種輔助診斷ACS的方法，但是在常規(guī)使用過(guò)程中仍存在爭(zhēng)議[19-20]。與臨床檢查相比，壓力測(cè)量值對(duì)于診斷ACS的敏感性和特異性均明顯更高。然而無(wú)論是單次測(cè)量還是連續(xù)測(cè)量[21-22]，筆者在評(píng)估ACS受傷患者時(shí)并不常規(guī)使用壓力監(jiān)測(cè)，主要是擔(dān)心壓力監(jiān)測(cè)可能導(dǎo)致過(guò)度治療，并且觀測(cè)者之間的測(cè)量差異也很明顯[23]。

臨床醫(yī)師進(jìn)行手術(shù)干預(yù)時(shí)的壓力閾值目前尚未解決，在評(píng)估筋膜室壓力時(shí)最常用的指標(biāo)仍然是壓力差(ΔP)，即舒張壓減筋膜室壓力，ΔP≤30mmHg時(shí)定義為ACS[1-2]。Garner等[21]回顧了一系列研究表明，許多患者ΔP≤30mmHg，但是沒(méi)有臨床癥狀，因此嚴(yán)格使用該臨界值會(huì)增加許多不必要的手術(shù)。

最近的研究表明筋膜室壓力隨時(shí)間變化的趨勢(shì)比單一壓力值更具價(jià)值，單一測(cè)量值與顯著的假陽(yáng)性率(35%)有關(guān)[22]。此外，McQueen等[24]發(fā)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)筋膜室內(nèi)壓力的敏感性和特異性很高，陽(yáng)性和陰性預(yù)測(cè)值分別為93%和99%。連續(xù)監(jiān)測(cè)的好處在于減少了單次讀數(shù)可能錯(cuò)誤的影響，并且可以識(shí)別出筋膜室內(nèi)壓的變化趨勢(shì)，有助于臨床體征出現(xiàn)之前的診斷。盡管如此，仍然需要更多的研究以證實(shí)連續(xù)壓力監(jiān)測(cè)的潛在優(yōu)勢(shì)以及準(zhǔn)確的壓力閾值。

未來(lái)對(duì)于骨筋膜室綜合征診斷的改進(jìn)目標(biāo)主要集中于提高其準(zhǔn)確性、速度和操作簡(jiǎn)便性。最近進(jìn)行的一些試驗(yàn)從局部缺血的角度來(lái)研究骨筋膜室綜合征診斷和治療的替代方法。因此在診斷ACS時(shí)，重點(diǎn)已逐漸轉(zhuǎn)移到測(cè)量血流動(dòng)力學(xué)的變化。

2.3非侵入性診斷 近紅外光譜(near-infrared spectroscopy，NIRS)測(cè)量血流的原理是基于身體對(duì)創(chuàng)傷的反應(yīng)會(huì)增加流向受傷部位的血流。NIRS是一種用于評(píng)估氧化性肌肉血紅蛋白和肌紅蛋白水平的非侵入性方法。當(dāng)血流量減少時(shí)，可以看到局部血氧飽和度和肌肉血氧張力降低。Reisman等[25]提出NIRS可以作為評(píng)估ACS血流的非侵入性技術(shù)，該技術(shù)類(lèi)似于測(cè)量皮下組織中的氧飽和度。在豬ACS模型中，組織氧飽和度與模擬的脛骨筋膜室內(nèi)壓增高和室內(nèi)灌注壓降低直接相關(guān)，而NIRS提供了一種可靠、敏感的組織氧合測(cè)量方法[26]。在ACS患者中，Shuler等[27]發(fā)現(xiàn)至少有一個(gè)筋膜室的NIRS值比未受傷的骨筋膜室低3%以上。他們提倡同時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)側(cè)肢體的同一筋膜室，以提供對(duì)照。這是因?yàn)镹IRS值在個(gè)體之間差異很大，并且確實(shí)會(huì)隨時(shí)間而變化，然而未受傷的同一筋膜室之間的差異也較小。與壓力監(jiān)測(cè)一樣，NIRS連續(xù)評(píng)估組織氧飽和度在理論上是記錄組織低氧發(fā)生或進(jìn)展的理想方法，提醒臨床醫(yī)師及時(shí)采取干預(yù)措施。但是Schmidt等[28]的研究發(fā)現(xiàn)不僅在受傷的肢體中，甚至在對(duì)照組肢體中，獲取連續(xù)NIRS數(shù)據(jù)的可靠性均很差，這引發(fā)了有關(guān)持續(xù)監(jiān)測(cè)NIRS在ACS中的診斷價(jià)值的疑問(wèn)。盡管NIRS會(huì)以非侵入性和連續(xù)的方式客觀地測(cè)量組織灌注，但是還需要進(jìn)行其他研究以驗(yàn)證持續(xù)監(jiān)測(cè)NIRS在臨床ACS診斷中的作用。NIRS的其他局限性包括有限的組織滲透深度以及皮膚顏色，皮下淤青和血腫對(duì)NIRS讀數(shù)的不利影響。

近年來(lái)超聲在ACS診斷中得到廣泛的關(guān)注，一系列試驗(yàn)表明超聲具有很好的前景。Marmor等[29]在筋膜室內(nèi)壓升高的尸體模型中測(cè)量前筋膜室的寬度(CW)和壓平隆起的淺表筋膜所需的壓力(CFFP)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在單個(gè)尸體ACS模型中，CW和CFFP均顯示與筋膜室內(nèi)壓高度相關(guān)，表明該方法將來(lái)有可能用于臨床。這種方法的優(yōu)點(diǎn)包括非侵入性和易于復(fù)制。Herring等[30]通過(guò)收集一系列沒(méi)有骨筋膜室綜合征患者的數(shù)據(jù)以獲取CFFP的參考基線，并收集臨床診斷為ACS患者的前瞻性數(shù)據(jù)以確定CFFP閾值，從而預(yù)測(cè)筋膜減壓切開(kāi)術(shù)的必要性。Mühlbacher等[31]發(fā)現(xiàn)在尸體ACS模型中，基于超聲的ΔTFA(脛骨筋膜夾角，即脛骨前外側(cè)皮層與前室筋膜之間的夾角)可以很好地估計(jì)小腿前房?jī)?nèi)的壓力。研究還表明無(wú)創(chuàng)TFA測(cè)量是可行的，但是該方法仍處于初步階段，無(wú)法在臨床實(shí)踐中使用。準(zhǔn)確地評(píng)估筋膜室內(nèi)彈性可能是評(píng)估封閉空間內(nèi)壓力的有效工具。在一項(xiàng)前瞻性研究中，Sellei等[32]發(fā)現(xiàn)重復(fù)測(cè)量的RE(relative elasticity)和ICP(intracompartmental pressure)的平均值有很高的相關(guān)性。脛前腔隙RE<10.5%時(shí)診斷ACS的敏感性為95.8%，特異性為87.5%。最近基于剪切波傳播速度，超聲彈性成像被用于測(cè)量軟組織彈性。Toyoshima等[33]發(fā)現(xiàn)剪切波的傳播速度隨著筋膜室內(nèi)壓力的增加成線性比例增加，存在很強(qiáng)的相關(guān)性。這種非侵入性技術(shù)可能幫助外科醫(yī)師早期檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)筋膜室內(nèi)壓。

3 總結(jié)與展望

綜上，ACS早期微血管功能障礙和細(xì)胞損傷增加與嚴(yán)重的急性炎癥反應(yīng)有關(guān)，表明可以用炎癥介質(zhì)作為潛在的生物標(biāo)記物來(lái)理解ACS的進(jìn)展和消退，也可以用抗炎治療作為ACS的主要治療或輔助治療。盡管壓力檢測(cè)提供了一種客觀的診斷方法，但是不同測(cè)壓技術(shù)的準(zhǔn)確性有差異，并且目前對(duì)于肢體缺血變化閾值的理解有限。因此更應(yīng)該把ACS看成一個(gè)代謝問(wèn)題，旨在評(píng)估細(xì)胞活性和逆轉(zhuǎn)代謝異常的診斷策略，其可能使ACS的診斷更精確，也為ACS的非侵入治療方法和緩解ACS的后遺癥提供更多的機(jī)會(huì)。

針對(duì)ACS病理生理的新概念和新想法有望開(kāi)發(fā)出更多具有針對(duì)性的生理學(xué)治療方法和新的診斷方法。這些進(jìn)展能夠解決如今醫(yī)療診斷設(shè)備的缺陷，并且會(huì)提出更為精確的診斷方法和侵入性更小的預(yù)防和治療方法。