颅脑减速伤的损伤特点研究

陈 蓉,张伟国,赵 辉,尹志勇,谭立文,邱明国,张绍祥

(1.第三军医大学大坪医院野战外科研究所放射科,重庆 400042;2.第三军医大学大坪医院野战外科研究所四室,车辆/生物碰撞安全重庆市市级重点实验室,重庆 400042;3.第三军医大学,重庆市计算医学研究所,重庆 400038)

颅脑减速伤是指运动着的头部突然碰撞相对静止的物体,迫使其瞬间由动态转为静态所产生的颅脑损伤[1]。颅脑减速伤的发生率高、伤情重,常见于交通伤和跌落伤[2]。国内外对减速伤的研究主要集中在流行病学及致伤方式、人体好发部位等方面[3,4],对颅脑减速伤的损伤特点尚缺乏深入系统的研究。颅脑的解剖结构复杂,CT影像密度分辨率高,解剖关系清晰,能反映颅脑创伤病理过程中组织形态结构的动态变化,临床有关颅脑减速伤的伤情主要通过 CT影像获得[5]。本研究收集近五年来临床上常见的典型颅脑减速伤病例,结合致伤病史及临床资料,根据患者的颅脑 CT影像资料,分析颅脑减速伤的损伤特点,探讨其在颅脑创伤的伤情判断和影像诊断中的应用价值。

资料与方法

1 病例资料

收集近五年间我院颅脑创伤住院患者共 1 823例,综合文献,制定纳入、排除标准,最后筛选出 361例符合研究要求的患者,其年龄与性别分布见表 1。入院时 GCS评分:3～5分 83例,6～8分 115例,9～12分 145例,13～15分 18例。纳入标准:(1)典型的颅脑减速伤致伤方式,包括平地跌倒、高处坠落、小轿车驾驶员及乘员(前排)、摩托车驾驶员及乘员;(2)首次受力部位为颅脑;(3)存在明确的头颅单一受力部位;(4)伤后 24小时以内行颅脑首次 CT检查;(5)年龄 ＞16岁(排除儿童颅脑生长发育不成熟的影响[6])。排除标准:(1)病历资料不完整,头颅受伤病史不明确;(2)头颅受力部位不能明确判断;(3)急诊颅脑手术前未做颅脑 CT检查;(4)颅脑穿透性损伤。

表1 361例颅脑减速伤患者的年龄与性别分布

2 CT扫描技术

使用单排螺旋 CT扫描仪(SOMATOM Plus 4 power;Siemens,德国)或多排螺旋 CT扫描仪(64-slice LightSpeed;GE,美国)进行全颅脑扫描。其中,单排螺旋 CT层厚 8mm,无间距连续扫描,管电压 140KV,管电流 146mA。64排螺旋 CT螺距为0.984:1,矩阵为 512×512,管电压 120KV,管电流300mA,无间距连续扫描,轴扫层厚 5mm,螺旋扫描层厚 0.625mm。

3 伤情分析

设计统计表,记录患者的性别、年龄、致伤原因、致伤环境、致伤方式、受伤程度、头颅受力部位及头皮、颅骨和脑实质损伤等资料。重点观察头颅受力部位及对冲部位颅脑损伤分布情况。其中,CT影像资料包括患者伤后首次 CT检查及伤后 3天之内的所有 CT复查资料(共有 277例在 3天之内做了 CT复查,复查次数为 1～3次),以免遗漏颅内进展性出血性损伤[7]。结合致伤病史及临床资料,根据颅脑损伤与 CT影像之间的对应关系,分析患者的颅脑 CT影像资料,总结归纳颅脑减速伤的损伤特点。

4 统计学分析

将数据输入 Excel进行分析研究,应用 SPSS 13.0统计学软件,进行 χ2检验,以 P＜0.05为有统计学意义。

结 果

1 头部致伤方式与头颅受力部位

头颅受力部位按照解剖结构分为颌面部、额部、顶部、颞部和枕部。其中,枕部为颅脑减速伤头颅受力的好发部位,顶部受撞击的发生率最低,见表 2。经 χ2检验,6种头部致伤方式头颅受力好发部位的差异有统计学意义(χ2=115.72,P＜0.01)。平地跌倒、高处坠落均以枕部受撞击最常见,轿车驾驶员头颅受力部位多为颞部和额部,轿车乘员头颅受撞击部位多为额部,摩托车驾驶员头颅受力部位以颌面部和额部多见,摩托车乘员头颅受撞击部位以颞部和颌面部多见。

2 颅脑损伤的分布特点

CT图像上,颅脑减速伤所致的颅脑损伤类型包括:头皮损伤、颅骨骨折、硬膜外血肿、硬膜下血肿、蛛网膜下腔出血、脑挫裂伤和脑实质血肿。其中,常见的损伤类型有头皮损伤、脑挫裂伤和颅骨骨折。

2.1 脑挫裂伤 脑挫裂伤 236例,其中,17例同时存在脑撞击伤和对冲伤,91例为单纯的脑撞击伤,128例为单纯的脑对冲伤(表 3)。108例脑撞击伤均位于撞击部位下方脑组织(图 1)。额叶(多见于额底眶回内侧和额极)、颞叶(多见于颞极)为脑对冲伤的好发部位(图 2),145例脑对冲伤中 133例(91.72%)位于额叶、颞叶或额颞叶,损伤较严重,常伴有脑实质血肿。颌面部、额部及顶部受撞击时,脑挫裂伤多局限于撞击部位脑组织,较少出现对冲伤;颞部受撞击时,同时存在撞击伤和对冲伤的概率更大(14.29%),且对冲部位损伤更严重、范围更大(图 3);枕部受撞击时,脑对冲伤位于对侧额叶、双侧额叶和对侧额颞叶的概率较大,分别为26.80%、23.71%和 22.68%,而撞击部位脑挫裂伤较轻。

2.2 颅骨骨折 214例发生颅骨骨折,其中 109例同时存在颅盖骨折和颅底骨折,97例为单纯的颅盖骨折,8例为单纯的颅底骨折。206例颅盖骨折中,201例位于着力点及邻近颅骨,5例位于非撞击部位。当外力作用于颞部时,颅盖骨折的发生率较高(58/80,72.5%)(图 4)。117例颅底骨折中,105例为颅盖骨折延续而来。颌面部、额部受到撞击时,易发生同侧前颅窝骨折,发生率分别为 36.67%,75.86%;颞部、枕部受到撞击时,易发生同侧中颅窝骨折,发生率分别为82.86%,86.96%;117例颅底骨折中,12例发生对冲性颅底骨折,与颅盖骨折不连续,位于前颅窝底的筛板、眶板或颅中窝的前内隐窝,多见于枕部受撞击者(7例)(图 5)。

2.3 其他损伤 253例头皮损伤均位于撞击部位,头皮血肿范围往往超出着力点范围;急性硬膜外血肿常发生于外力撞击部位;硬膜下血肿更常发生于对冲部位,也可位于受力部位;163例蛛网膜下腔出血,主要位于脑底部及脑挫裂伤区的脑沟、脑池或脑裂内。

表2 头部致伤方式与头颅受力部位

表3 脑撞击伤与对冲伤(n)

图1 左额叶撞击伤

图2 枕部受撞击致双侧额叶底部对冲伤

图3 右颞部受撞击,同时出现右颞叶撞击伤和左颞叶对冲伤,对冲部位损伤更严重

图4 左颞部着力致左颞骨骨折

图5 枕部着力致枕骨骨折、右侧前中颅窝对冲性骨折

讨 论

1 颅脑减速伤的损伤特点

颅脑损伤是因外力载荷超出了颅脑组织细胞的损伤阈值而直接引起的[8],损伤灶的分布与致伤的力学环境相关。其中,撞击速度及受力方向直接影响颅脑的损伤特点和严重程度[9]。本研究根据头部CT影像资料,结合致伤病史及临床资料,总结出颅脑减速伤损伤的主要特点:撞击部位头皮损伤、颅盖骨折、硬膜外血肿、硬膜下血肿和脑挫裂伤,对冲部位硬膜下血肿、颅底骨折和脑挫裂伤;颅骨骨折以撞击部位多见,硬膜下血肿以对冲部位多见,蛛网膜下腔出血主要位于脑底部及脑挫裂伤区;额、颞叶严重对冲伤是常见颅脑减速伤的重要特征。

本研究显示,颌面部、额部、顶部、颞部和枕部受到减速度撞击后,均可发生脑撞击伤和(或)对冲伤,但脑撞击伤、对冲伤的好发部位不同。脑撞击伤位于撞击部位下方脑组织,脑对冲伤的好发部位为额叶、颞叶。脑挫裂伤的分布与头颅受力部位密切相关,即受力部位不同,脑撞击伤、对冲伤的分布和严重程度不同。颌面部、额部及顶部受撞击时,脑挫裂伤多局限于撞击部位脑组织,较少出现对冲伤;枕部受撞击时,常发生额叶、颞叶严重脑对冲伤,且多位于着力部位对侧,而撞击部位脑挫裂伤较轻;颞部受撞击时,同时存在撞击伤和对冲伤的概率较大,且对冲部位损伤更严重。分析其发生机制,脑撞击伤主要是由于暴力撞击部位的颅骨凹陷变形和(或)颅骨骨折所致,而脑对冲伤可能与以下因素有关[10,11]:(1)头部旋转运动时,由于颅骨与脑组织的比重不同,脑组织的运动滞后于颅骨产生颅内剪切应力;(2)凹凸不平的颅底解剖学特点起到重要作用;(3)颅-脑间的相对运动产生压力梯度而出现颅内空化。枕叶极少形成对冲性脑挫伤,主要与枕骨内面和小脑幕表面比较光滑、小脑幕具有一定的缓冲作用有关。

颅骨骨折往往是确定受力部位、判断颅脑损伤分布的重要依据。本研究显示颅脑减速伤所致颅骨骨折可发生撞击性骨折和对冲性骨折,以撞击性骨折多见,位于受力点及邻近颅骨,而对冲性骨折多见于对冲部位的颅底。头颅受力部位不同,颅底骨折的部位也有所不同,目前此方面的文献报道较少。本组病例中,颅底骨折多见于前、中颅底骨质薄弱区,为颅盖骨的骨折线向颅底延伸所致。颌面部、额部受到撞击时,易发生同侧前颅窝骨折;颞部、枕部受到撞击时,易发生同侧中颅窝骨折。对冲性颅底骨折并不多见,伴或不伴颅盖骨折,枕部受到撞击是其常见的原因。无论有无临床症状,伴颅骨骨折的患者发生颅内损伤的危险性更大,骨折或骨折较严重处更能提示发生脑损伤的部位[12]。

2 研究颅脑减速伤损伤特点的意义

颅脑减速伤对人类的健康危害极大,了解并掌握其损伤特点,有助于伤情的及时、正确诊断与处理,提高救治水平。根据颅脑减速伤的损伤特点,结合颅脑致伤病史,可初步预测颅脑损伤的分布及严重程度,尤其是重度颅脑损伤患者或无条件做颅脑CT检查者,为临床颅脑减速伤伤情的快速、准确判断与救治提供理论依据。掌握颅脑减速伤的损伤特点,可为临床颅脑减速伤的 CT扫描方案及 CT诊断提供指导。由于颅底骨质薄弱而不规则,常规头颅CT检查不容易显示颅底的细微骨折线,加上伪影及部分容积效应,易导致漏诊。研究表明,最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)、多平面重建(multip lanar reconstruction,MPR)和容积再现(volume rendering,VR)等 CT后处理技术有助于对颅底骨折的显示,尤其是 MIP的价值更大[13]。因此,对怀疑有颅底骨折的患者,应采用 CT薄层扫描及MIP、MPR、VR重建技术以提高骨折的检出率。在CT影像诊断方面,颅脑减速伤的分布特点可提示应重点注意的易损伤部位,有针对性地观察、分析 CT图像,避免漏诊与误诊,以提高颅脑损伤的诊断水平。由于颅骨骨折和脑挫裂伤均可发生于撞击部位和对冲部位,因此不能仅顾及撞击部位的局部病变,还应考虑到相应部位的对冲性损伤。本研究显示,脑对冲伤的好发部位为额叶、颞叶,而该区在临床上是相对"哑区",常无定位症状和体征,极易漏诊,延误诊治。因此,对于枕部和颞部受撞击的颅脑减速伤患者,尤其应注意观察双侧额叶、颞叶有无对冲伤。

一些研究工作也强调 CT影像数据在研究颅脑损伤生物力学条件方面的价值,认为通过 CT影像表现(包括头皮损伤、颅骨骨折、脑撞击伤和对冲伤),应用常规 CT扫描,能够活体再现颅脑加速伤中撞击部位和撞击力的作用过程[14,15]。颅脑原发性损伤是外力作用的直接结果,撞击力的作用过程是影响颅脑损伤病理分布的主要原因。因此,当头颅受伤病史不明确时,可以根据颅脑减速伤的损伤特点,分析 CT影像中颅脑损伤的分布情况,借以推测暴力作用的部位和力的作用过程,在评判创伤事故原因方面具有重要意义。

[1]王正国.创伤学基础与临床[M].武汉:湖北科学技术出版社,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.