硫化氢中毒脑损伤的影像学表现

唐代迪，王春燕，戴应俊，马锦琳，张洪涛，盛复庚

（中国人民解放军总医院第五医学中心，北京 100071）

硫化氢是具有致死性的环境和工业毒物，在我国职业性急性中毒中仅次于一氧化碳中毒。其为剧毒无色易燃的有害气体，低浓度时有臭鸡蛋气味，广泛存在于地势低的地方，如地下管道、矿井、粪坑、沼气池中，特殊情况在夏季鱼舱内鱼类死亡会很快分解释放出硫化氢等有害气体[1]，同时降低氧含量，可引起急性中毒。呼吸道吸入是急性中毒的主要途径，可累及中枢神经系统、呼吸系统、心脏及肝脏等多器官[2]。因中枢神经系统对缺氧最为敏感，将首先受到损害，其中以缺氧性脑病表现最为显著[3]。中毒患者的病情发展迅猛，致死率极高，国内报道职业性急性硫化氢中毒的致死率为23.1%～50%[4]。头颅CT 和MRI 检查对硫化氢气体中毒脑损伤病变的诊断具有重要的意义，文献报道不多，本文的目的就是总结硫化氢中毒脑损伤的CT 和MRI 征象，提高对其的认识。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2016 年1 月1 日—2018 年11 月1 日期间我院硫化氢气体中毒患者12 例，其中男11 例，女1 例，年龄24～54 岁，中位年龄34 岁。9 例成功行头颅CT 和MRI 检查，2 例仅行CT 检查，1 例仅行MRI 检查。12 例患者均不同程度接触硫化氢气体，主要临床表现：恶心、呕吐，意识不清，严重者出现昏迷、呼吸和心跳暂停。12 例既往均体健，无心、肝、肺、肾等器官疾病。

1.2 诊断标准

根据职业性硫化氢急性中毒诊断标准（GBZ31-2002）[5]，共分为轻度、中度和重度中毒。

1.2.1 轻度中毒

具有下列情况之一者判定为轻度中毒：①明显的头痛、头晕、乏力等症状并出现轻-中度意识障碍；②急性气管-支气管炎或支气管周围炎。

1.2.2 中度中毒

具有下列情况之一者判定为中度中毒：①意识障碍表现为浅-中度昏迷；②急性支气管肺炎。

1.2.3 重度中毒

具有下列情况之一者判定为重度中毒：①意识障碍程度达深昏迷或呈植物状态；②肺水肿；③猝死；④多脏器功能衰竭。

根据中毒标准分类，本组轻度中毒3 例，中度中毒2 例，重度中毒7 例。

1.3 检查设备

CT 扫描仪器为GE 64 排螺旋CT，GE Light-Speed VCT。患者仰卧位，扫描范围从颅顶至颅底，管电压140 kV，管电流335 mA，层厚为5 mm，层间隔5 mm，矩阵512×512，FOV 320。

采用美国GE 公司HD1.5T 超导磁共振扫描仪或德国Siemens 公司Espree 1.5T 超导磁共振扫描仪。使用头专用线圈。固定层厚为5.0 mm，层间距1.5 mm。

HD 1.5T 扫描序列：平扫为横轴位T2WI、T1WI、扩散加权成像（DWI）、矢状位T1-Flair-FS、冠状位T2-Flair。Espree 1.5T 超导磁共振扫描仪扫描序列：平扫为横轴位T2WI、T1WI、DWI；矢状位T1Flair-FS、冠状位T2-水抑制像。

1.4 图像分析

由2 名从事中枢影像诊断的高年资主治医师阅片，分析CT 病灶的密度改变，病灶是局灶、多发还是弥漫分布；病灶在T2WI、T1WI、DWI 及T2-水抑制像信号特点，多次检查的病例还要分析病变随时间的变化特点。最后的结果由两名医师协商取得一致意见。

2 结果

2.1 CT 表现

12 例中有11 例行CT 检查，其中3 例CT 无异常（包括2 例轻度中毒患者）。2 例CT 表现为广泛性脑实质密度减低，皮髓质分界不清，脑皮层的CT 值分别为20 HU（图1a，1b）和27 HU（图2a～2e），较正常脑皮层密度明显减低。其中1 例脑实质密度减低明显，表现出假性蛛网膜下腔出血的征象，本例患者预后差，未行影像学检查复查。余6 例CT 表现为脑内对称性的低密度影，主要分布在基底节、侧脑室周围和半卵圆中心的位置，基底节受累为主，基底节核团对称性密度减低。

2.2 MRI 表现

12 例中有10 例行MRI 检查，其中3 例轻度中毒患者头颅MRI 检查为阴性。

7 例MRI 检查有明显的病变。1 例病变局限在基底节（CT 未发现病变），表现为尾状核头和豆状核对称性稍长T1长T2信号，T2-水抑制像为高信号，DWI 呈高信号。其余6 例病变比较广泛，病变为对称性分布，双侧额顶叶白质、半卵圆中心、侧脑室周围、基底节核团对称性长T1长T2信号，DWI 及T2-Flair 像呈对称性高信号，2 例广泛累及皮层。其中5例经治疗后行MRI 复查脑内病变变化较前不显著；1 例治疗过程中患者症状加重，复查核磁和CT 出现广泛脑水肿（图3a～3f）；另外1 例未复查MRI 检查。

图1a，1b 男，33 岁，吸入硫化氢气体重度中毒（硫化氢车间），意识不清27 天行CT 检查。可见脑水肿明显，脑实质密度减低，皮髓质分界不清，出现假性蛛网膜下腔出血征象。Figure 1a,1b.Male,33 years old,severe hydrogen sulfide gas poisoning (in the hydrogen sulfide workshop).After 27 days of unconsciousness,CT showed obvious brain edema,decreased density of brain parenchyma,unclear boundary between cortex and medulla,and false subarachnoid hemorrhage.

图2a～2e 男，54 岁，井下疏通下水道时晕倒，意识不清7 h 入院，入院后5 天第一次CT 检查，当时患者仍处于昏迷状态。图2a：CT 显示额顶叶脑实质密度减低，皮髓质分界不清，诊断脑水肿；入院后24 天复查CT，当时病情稳定，可间断出现无意识睁眼。图2b：脑水肿好转，局部皮层下白质可见少许低密度，往下层面CT 显示基底节核团对称性的密度减低；入院后28 天头颅磁共振，病情稳定，呼之可出现无意识的睁眼。图2c：T2WI，尾状核头和豆状核对称性长T2 信号。图2d：Cor T2 Flair 显示皮层及皮层下白质有异常高信号。图2e：DWI 显示病变呈稍高信号。Figure 2a～2e.Male,54 years old,fainted when dredging the sewers underground and was unconscious for 7 hours.CT was performed for the first time 5 days after admission.At that time,the patient was still in a coma.Figure 2a:CT showed decreased parenchyma density of frontal and parietal lobe,unclear boundary between cortex and medulla,and diagnosis of brain edema.24 days after admission,the patient’s condition was stable and unconsciously opened his eyes intermittently.Figure 2b:CT showed improvement of brain edema and a little low density in the local subcortical white matter.At the lower level,CT showed a decrease in the symmetrical density of the nuclei in the basal ganglia.28 days after admission,the patient was in a stable condition and could open his eyes unconsciously.Figure 2c:T2WI showed long T2 signal in the head of caudate nucleus and lenticular nucleus.Figure 2d:Cor T2 Flair showed abnormal high signal intensity in cortex and subcortical white matter.Figure 2e:DWI showed slightly high signal intensity of the lesion.

图3a～3f 男，41 岁，吸入硫化氢后意识不清45 天，外院CT 提示脑水肿。图3a：中毒后45 天，CT 显示双侧半卵圆中心、侧脑室周围及基底节对称性的低密度影。图3b：中毒后60 天症状加重，CT 显示脑实质密度减低，皮髓质分界不清，出现脑水肿。图3c～3e：中毒后4 月，头颅MRI T2WI 显示脑内弥漫性长T2 信号，广泛累计皮层和白质（图3c）。Cor T2 Flair 显示病变呈弥漫性高信号，基底节及小脑病变较轻（图3d）。DWI 显示病变呈弥漫性高信号，扩散不受限（图3e）。图3f：中毒后5 月复查头颅MRI，DWI 显示病变仍呈弥漫性高信号，扩散不受限，信号强度较前略减低。Figure 3a～3f.Male,41 years old,the patients were unconscious for 45 days after inhaling hydrogen sulfide(septic tank).CT suggested brain edema in the outer hospital.Figure 3a:45 days after poisoning,cranial CT showed symmetrical low density shadow in the center of bilateral semiovale,lateral ventricle and basal ganglia.Figure 3b:The symptoms were aggravated 60 days after poisoning.CT showed decreased density of brain parenchyma,unclear boundary between cortex and medulla and brain edema.Figure 3c～3e:4 months after poisoning,T2WI of the head showed diffuse long T2 signal in the brain,extensively accumulating cortex and white matter (Figure 3c).Cor T2 Flair showed diffuse high signal intensity,but mild lesions in basal ganglia and cerebellum(Figure 3d).DWI showed diffuse high signal intensity and unrestricted diffusion (Figure 3e).Figure 3f:5 months after poisoning,DWI showed diffuse high signal intensity and unrestricted diffusion on lesion,but signal intensity was slightly lower than before.

3 讨论

3.1 硫化氢中毒致脑损伤的毒作用机制及病理改变

硫化氢是一种刺激性有毒气体，在较高浓度下，可产生神经和呼吸抑制而迅速导致意识丧失，发生“闪电样”死亡[6]；其浓度、暴露时间决定损伤的程度，对其毒作用最敏感的组织是需氧较多的脑组织。所以根据本组病例的分析结果来看，脑内最常见的受累部位为双侧基底节的核团，因为这些核团需氧量大。一般来说，浓度越高中枢神经抑制作用越明显。其作用机制为：硫化氢吸收后与呼吸链中细胞色素氧化酶及二硫键作用，使细胞的氧化还原过程发生障碍，引起组织内细胞“内窒息”，造成组织缺氧，脑组织耗氧量大，因此，对缺氧最为敏感，所以中毒早期就出现脑功能障碍[7]；缺氧不仅可以引起生物氧化过程受阻、能量生成障碍、细胞内水钠潴留、酸中毒，细胞内H+增加；还会通过强化H+-Na+交换而将Na-Ca 交换机制激活，引起细胞内钙超载，诱使黄嘌呤脱氢酶变构为黄嘌呤氧化酶，使机体在代谢嘌呤类化合物生成尿酸的过程中产生大量超氧阴离子，诱发脂质过氧化损伤，这可能是缺氧性损伤最重要的分子机制[5]；此外，还有文献指出硫化氢引起的急性中毒性脑病先出现细胞毒性脑水肿（细胞内水肿），继之出现血管源性脑水肿（细胞外水肿），其发生机制涉及脑的能量代谢障碍、脑细胞内外离子异常分布、血脑屏障功能障碍及游离花生四烯酸和自由基的损害作用[8]。

3.2 轻、中重度硫化氢中毒患者预后

3 例轻度中毒，出院时一般情况良好。9 例中重度中毒，出院时一般情况差；其中1 例较重患者为硫化氢车间工人，完全暴露在硫化氢环境下，患者临床症状重，预后差，出院时患者深昏迷，瞳孔散大固定，对光反射消失，经口气管插管呼吸机辅助呼吸，无自主呼吸触发。此外，在本组病例中发现硫化氢中毒脑损害有反复、迟发加重的表现，部分重度中毒患者可以发生不可逆性脑损伤。部分文献报道硫化氢中毒还可引起小脑萎缩[9]，应引起足够重视，本组病例没有发现小脑萎缩，原因可能是随访时间不够长。

3.3 硫化氢中毒脑损害影像学表现

从本组病例来看，轻度中毒，虽然患者有症状，但脑内在CT 和MRI 检查中可以无明显异常。这样的病例治疗效果好，不容易出现并发症。对于中重度中毒患者来说，CT 和MRI 的表现多种多样，总体来说两侧大脑半球基本对称，累及范围大小不一，但主要累及基底节核团为主。急性期中毒主要表现为不同程度脑水肿，CT 表现为脑实质密度弥漫性减低，皮髓质分界不清，严重者可出现假性蛛网膜下腔出血的征象。随着时间的延长，水肿减轻，脑内呈对称性的低密度影，主要分布在基底节、侧脑室周围和半卵圆中心为主，皮层及皮层下白质也可出现密度减低。

MRI 显示病变比CT 效果好，CT 显示不明确的病变，MRI 能够发现脑内病变，本组就有1 例，病变局限在基底节（CT 未发现病变），表现为尾状核头和豆状核对称性稍长T1长T2信号，T2-水抑制像为高信号，DWI 呈高信号。MRI 显示病变比较广泛，病变为对称性分布，双侧额顶叶白质、半卵圆中心、侧脑室周围、基底节核团对称性长T1长T2信号，DWI 及T2-Flair 像呈对称性高信号，部分病例广泛累及皮层，T2-Flair 像呈高信号。本组中5 例经治疗后行MRI 复查脑内病变变化较前不显著；1 例患者治疗过程中症状加重，复查核磁和CT 出现广泛脑水肿，另外1 例未复查MRI 检查。

总之，CT 及MRI 检查能够敏感地发现脑部的异常表现，脑内范围不等的对称性低密度影及异常信号，主要累及基底节核团。影像检查可对其进行动态观察，对确定治疗方案、用药、高压氧疗程及判断预后有重要价值。但是不足之处在于其特异性较差，文献提示脑电图（出现广泛弥漫性慢性活动及阵发性尖、棘波，尖慢、棘慢综合波）[10]、脑血流灌注成像[11]（CBF 灌注减低）及波谱可能对硫化氢中毒脑损伤有特异性改变，希望今后能够进行功能成像研究[12]。