颅脑创伤性异物及其处理原则

李 越， 李兵仓

1.空军第九八六医院神经外科，西安 710054; 2.陆军军医大学大坪医院野战外科研究部，重庆 400042

创伤性颅脑损伤(traumatic brain injury,TBI)是1～44岁人群的主要死因，美国每年200多万例，治疗费用约250亿美元。穿透性颅脑损伤(penetrating traumatic brain injury,pTBI)是最致命的颅脑损伤(美军发生率4904/333169=1.47%)，病死率为23%～93%，伴神经功能严重障碍者病死率更高，达87%～100%[1]。平民每年死于pTBI者3.2万～3.5万例[1]。判断pTBI通常以硬脑膜是否完整为据，如硬脑膜破裂使脑组织与外界相通则为pTBI，否则为闭合性颅脑损伤[2]。pTBI多由速度>100m/s[2]或﹥120m/s[3]的枪弹/破片(统称为投射物)所致，常发生于战时[4]，但美国平时每年也有3.2万人死于枪伤[5]。pTBI的现场病死率为71%[6]，院前病死率为66%～90%[7]，平均病死率75%～80%[8]，入院后的存活率也只有51%[6]。pTBI除物理性破坏颅脑组织外，遗留在颅脑内的异物(发生率17.7%)也造成继发性损伤[9]。 为此，本文通过PubMed检索了2000—2022年颅脑创伤性异物的英文文献，纳入标准为入院治疗的异物残留患者，排除标准为现场、院前和急诊死亡患者，现把符合标准的文献总结成文，供有关学者参考。

1 异物种类

根据速度造成pTBI的投射物分为以下两大类。

一类是低速投射物，如射钉[10-14]、钢筋/焊条[15-17]、利刃[15,18]、钉子[19-20]、箭头[21]、铁砂[15]、木棍[22]、牙齿[23]、橡皮子弹[24]、筷子/铅笔/眼镜架[25]、玩具[4]等。低速投射物多经较薄的颞骨以及眼眶(发生率4.5%[21])、口腔、鼻腔和颅底进入颅脑，多见于平时意外事故和自杀[3,26]。射钉是造成pTBI的常见投射物，美国每年射钉创伤3.7万例[10,13]，其中pTBI占0.12%[13,27]。气动射钉枪的枪口速度为45.7～100m/s[28-29]，火药射钉枪可达426.7m/s[29-30]。前一种射钉枪伤人最多，但损伤程度较轻；后一种射钉枪的枪口速度已超过制式手枪(350m/s左右)，虽伤人相对较少，但造成的损伤较重[15]。有文献[23]报道了1例罕见低速投射物造成的pTBI：当两摩托车相撞时一方骑手的3颗牙齿射入另一骑手的大脑额叶内。另外，通常将橡皮子弹视作低速投射物(初速﹤100m/s)，加之弹头圆钝、质地较软，被认为是非致命武器，但特殊情况下其也可以穿透成人颅骨进入脑内，并逐渐分解而释放有毒物质[24]。

另一类是高速投射物，主要包括军用枪弹和爆炸性武器破片。军用手枪的枪口速度为400m/s左右，步枪的枪口速度在750～950m/s，爆炸性破片的初速常>1 000m/s，其杀伤动能已远远>78J的致伤标准，能造成人体的典型火器伤(损伤范围大、损伤程度重、伤道分为三区、产生瞬时空腔)。火器伤后遗留在脑内的弹头/破片多为钢、铅、铜等金属，其除造成继发性损伤和神经功能障碍外，对脑组织也有慢性毒害作用，特别是铅的慢性毒害作用更大[5,7,31-32]，铜可使脑组织坏死、软化[33]。除这些常见金属异物外，随着贫铀弹在战场上的广泛应用，贫铀破片也能遗留人体内，其中铀可在肾脏、骨骼、肌肉、肝脏、脾脏和大脑等器官中积聚，并释放入血和组织液，其放射性可慢性伤害人体。体内的铀主要通过尿液排泄，前3个月可排泄全部遗留铀的85%[34]。

总体上，弹头占脑内异物的62%，破片和橡皮子弹各占19%[32]。

2 异物迁移

弹头和球形破片可在脑内自发性迁移，当异物直径﹤3mm时更容易迁移[35]。异物沿血管系统行走不仅偏离最初位置，也造成远端血管栓塞[36]。在美国，平民因弹头栓塞血管的年发生率为0.3%，美军在阿伊战争期间的发生率为1.1%。颈部、胸部、肢体和腹部的异物可迁移到心脏，左心室的异物可栓塞冠状动脉，右心室的异物(发生率58%，多无症状)则栓塞肺动脉 (发生率32%)[37-39]。胸部异物可栓塞颈外动脉、大脑中动脉(病死率25%～33%)[35]、肝静脉[40]、右髂总动脉[36]。心脏平面以下的异物通常栓塞下肢血管，上胸部和颈部的投射物容易栓塞颅脑血管[41]。子弹击中心脏时多为单腔损伤(87.5%)，患者存活率为62.8%。多腔损伤的发生率低(12.5%)，但病死率为100%[38]。80%的动脉栓塞后症状出现早且明显[36,42]。静脉(下腔静脉发生率25%,股静脉发生率15%，锁骨下静脉发生率10%)栓塞后症状出现晚[39]，甚至70%～90%的患者无症状[31]。动脉内的投射物比静脉内的更容易迁移，说明血流速度和异物迁移有密切关系[41]。

除在血管系统内迁移外，脑实质内异物自发性迁移的发生率也有0.3%[37]、0.06%～4.2%[7-8,33,43-44]、8.4%[32]等不同报道。异物既可以从左脑迁移到右脑[6-7]，也可以从前脑迁移到中脑、后脑和小脑[7-8,33,45]，或从前颅窝迁移到蝶鞍、脑垂体[46]、中颅窝、后颅窝[8,33,47]。异物迁移主要发生在伤后早期，最早伤后10.5h或36h就可发生[45]，一般为伤后2 ～28d[32]和3个月[44]，5年后[32]迁移的患者也有报道，但晚期因纤维化形成而限制异物的自发性迁移[31]。脑内异物迁移除有50.0%的可能性造成继发性损伤外[20,32]，也因血管栓塞而导致脑梗死,这种脑梗死的病死率为25%～33%[42]。大脑中动脉(65.2%)、颈内动脉(17.4%)、大脑后动脉(8.7%)容易被栓塞，其他动脉的栓塞率为8.7%，患者表现为偏瘫、失语、虚弱和视野缺陷[41]。脑内异物自发性迁移的原因有以下几种：(1)金属异物的比重远大于脑组织，从而异物在重力的作用下发生迁移；(2)伤道或脑组织坏死液化后为异物迁移提供了渠道[7-9,31-33,37,43,45]；(3)蛛网膜下腔和脑室系统为异物迁移提供了自然通道[31-33]；(4)颅内高压和咳嗽等增压因素迫使投射物向某一方向移动[31,33,45]。

3 异物数量和预后

很多因素均和pTBI的预后有关，尤其是患者的格拉斯哥昏迷评分(Glasgow coma scale，GCS)和预后关系最密切，分值越低，病死率越高(GCS 3～5分病死率为80%～97%，8～12分病死率为83%)。GCS≤8分可作为预测死亡的临界值，其敏感度为90.5%，低于这一分值者的病死率比GCS≥ 8分的患者高13.4倍[48-49]。其他因素有瞳孔反应(瞳孔固定无反应者病死率高)、损伤范围(双半球和多叶损伤者病死率高)、脑内出血(硬膜外血肿、脑室内出血、蛛网膜下腔出血者病死率高)、颅内压(脑疝者病死率高)、凝血障碍、中线移位等[1]。除这些常用预测因子外，Bolatkale和Acara[1]2019年首次报道了脑内异物数量和死亡的关系，他们根据95例脑内异物患者的预后分析，提出当异物数量>2时患者的病死率比异物数量≤2时高51倍，且异物数量与GCS呈负相关，这也佐证了异物数量越多越容易死亡的结果。

4 异物主要并发症

异物自发性迁移也是颅脑内异物的并发症[7-8,31-32]，其他主要并发症按文献数量简述如下。(1)感染：高速投射物的感染发生率高于低速投射物(45%弹片可培养出细菌)，感染的总体发生率为3%～17%或5%～23%，病死率14%～57%，常在伤后1～5周内发生。金黄色葡萄球菌是主要病原体，其次是革兰氏阴性菌如绿脓杆菌等。其中脑膜炎的发生率为64%～70%(伤后12～24h发生,个别伤后2～3个月发生)。脑脓肿的发生率为48%(伤后3周内发生者占55%,6周内占90%),病死率为12.5%～25%[2-4,7-8,15,17,21,26,28-30,32-33,43-44,47,50]。 (2)癫痫：癫痫发生率30%～50%，显著高于颅脑钝性伤的1.5%～27%。伤后1周内发生率为4%～10%，伤后1年内发生率43%，2年内的发生率为80%，伤后13年也可发生。一侵华日兵伤后45年发作[3,8,14,16,18,21,26,29-30,33-43,44,51]。伤后早期发作的癫痫由创伤本身所致，晚期发作由瘢痕组织造成[15]。(3)血管异常：颅内出血的发生率为31%～78%。假性动脉瘤多在伤后2～3周内出现或破裂，其病死率为50%。伤后5～11d常发生脑血管痉挛。颈动脉海绵窦瘘的发生率达50%。血肿和血管栓塞也是常见并发症[3,4,7,13,18,21-22,26,28,33,44]。(4)脑脊液漏：脑脊液漏的发生率为0.63%～8.9%，特别是脑室受伤和硬脑膜关闭不全的患者更易发生脑脊液漏，可使患者感染的概率增加20倍，其革兰氏阴性菌的感染率也是无脑脊液漏患者的3倍[7，21，26]。(5)精神心理障碍：有学者对101例脑内遗留弹头/破片者的心理状态进行了回顾性研究，结果显示这类患者更容易罹患抑郁症，且很少承认自己健康状态良好，其中61%的患者不能回归正常工作[5,17]。

5 异物影像学检查

脑内异物伤后数小时内可移动数厘米，因而任何影像学检查均应在术前进行，必要时可在术中检查[33]。(1)X线片：X线片检查简单快捷，从颅骨正、侧位片可以观察颅骨骨折、伤道走向、颅内异物、颅内血肿等损伤情况，当不具备CT和MRI设备时，X线片检查即成为紧急外科处理的有效指导方法[2,23]。(2)CT检查：CT检查是诊断pTBI的首选影像学方法，除孕妇外几乎没有禁忌证，对决定是否手术和制定手术方案有确定性指导作用[3,18]。它可清晰显示伤道入出口、颅骨骨折、颅内出血、脑损伤程度和范围，在观察脑内金属异物和碎骨片方面更具优势，甚至可以检测到0.06mm的异物。但金属异物伪影会影响细节观察，使其敏感度从72.7%降至66.7%，其观察密度与周围组织相近、颅底和脑干的损伤有一定局限性[1-3,6,12,22-23,50,52-53]。CT血管造影(CT angiography，CTA)可以代替常规血管造影，但其空间和时间分辨率不如后者。有学者比较了45例CTA和常规血管造影诊断颅内动脉损伤的敏感性，发现CTA对创伤性动脉瘤的敏感性高，对动脉分支的敏感性不如常规血管造影[2]。(3)MRI检查：MRI在诊断脑挫裂伤、创伤性脑梗死、伤道走向、小灶性出血等方面比CT更具优势，但不能用于脑内金属异物的检查[22]。脑内金属异物在强磁场作用下可移动3cm，扭力也发生改变，大血管和重要结构附近的金属异物移位能造成严重的继发性损伤[3,18,52]。1.5-T MRI检查时铜、铅弹头移位不如钢芯弹明显，但临床医师往往难以确定金属异物的性质[53]。有学者专门观察了MRI时9mm钢芯弹在牛脑内和明胶中的移位情况，结果显示3-T MRI可使钢芯弹移位1.3～1.7cm，牛脑内的移位更明显[54]。(4)数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)：DSA是诊断血管损伤的金标准[3]，有学者强烈建议伤后7～14d对所有pTBI患者行DSA检查[18]，以及时发现颅内血管损伤、海绵窦损伤、创伤性动脉瘤、假性动脉瘤和脑内出血[2,50]。

6 异物处理原则

目前对颅脑创伤性异物的处理尚无统一原则，大多是根据救治机构的客观条件和医师的经验，结合异物大小、位置、深浅及其与大血管和重要结构的关系进行个性化处理，但优先处理危及生命的紧急情况是一切处理的前提[3-5,22,26,55]。

6.1挽救生命，争取手术 颅脑内异物的处理必须在救命和复苏(气道、呼吸、循环)等紧急处置完成后进行，择期手术清除异物应根据异物的位置、风险与获益的平衡来确定，如摘取异物风险过大，则应非手术治疗。有作者认为[1,3]，在病情允许的情况下应尽量手术摘除异物，因不手术摘除的病死率为62%，延期手术摘除的病死率为53%，而手术摘除的病死率只有10%，手术干预不应晚于伤后12h。1990年前，非手术治疗的患者为80.0%，病死率为35.0%，后随着手术率的增加病死率降至3.8%[41]。

近年来文献报道的手术成功救治如下。

低速投射物pTBI(按文献数量列举)：(1)射钉枪自杀或意外事故使射钉进入脑内[2,10,12-14,27,30]；(2)普通钉子经颅骨或眼眶进入脑内[19-20,22]；(3)利刃经颞部刺入脑内[15,18]；(4)焊条/玩具棒经左眼进入额叶[4,16]；(5)铁棍经头顶进入脑内[15]；(6)霰弹金属弹丸遗留脑内[15]；(7)气枪弹经左眼进入大脑中动脉[41]；(8)钢筋经口腔进入额叶[17]。

高速投射物pTBI(按遗留部位和异物类型列举)：(1)手枪弹头遗留在右枕叶[6]；(2)7.62mm AK-47步枪弹遗留在小脑[8]；(3)弹丸/破片遗留在颞叶[31-32]、中脑、小脑、枕叶[43,47]、额叶[33]、颈外动脉[35]。

6.2早期清创、控制感染 颅脑创伤性异物要早期清创，清创时间越晚越容易发生感染[13]。急救清创应在伤后2～4h进行，专科清创可延迟到伤后6～8h，也可根据患者具体情况和环境因素进行早期(伤后72h)、延期(伤后3～6d)和晚期(伤后7d以上)清创。损伤程度和伤道污染重的伤员可彻底清创(aggressive/vigorous debridement)，反之行姑息清创(less/minimal debridement)。清创时要彻底清除毛发、衣服碎片、泥土砂石、碎骨片以及容易清除的弹丸/片等容易引发感染的异物[2,50]，尽量保留脑组织，彻底控制活动性出血，精确缝合硬脑膜，及时修复颅骨缺损[15]。

6.3摘除异物，预防继发性伤害 很多学者[1,3,5,7-8,23,31-33,36,47]坚持的异物处理原则是：及时取出位置表浅、容易操作、症状明显、脑室内、栓塞导致脑积水、继发性神经损伤、严重并发症、重要神经结构和大血管附近的异物；原位保留位置深在、取出危害更大、无症状或症状不明显的异物。直视下取出异物更安全可靠，否则易造成脑实质出血和硬膜下血肿[19-20,22,50]。显微外科技术可提高手术操作的精准度[22]，神经导航技术可帮助术中异物定位[50]。

6.4及时用药，预防感染和癫痫 感染是颅脑创伤性异物最常见的并发症，异物清除后必须及时应用可通过血脑屏障的广谱抗生素[23,29]，如头孢吡肟、头孢曲松、头孢唑林、万古霉素、苯唑西林、埃托硝唑[3,8,12,28]。目前用药缺乏统一规范，均是经验性用药[2,50]。 多主张持续用药7～14d[3,26,30]，有人建议6周[3,30]。万古霉素和头孢曲松联合用药对预防感染更有效[17]。

癫痫也是颅脑创伤性异物的常见并发症。创伤本身或金属异物可导致皮层神经元过度放电而造成阵发性全身痉挛、失神等系列症状。创伤严重程度、遗留物性质、颅内血肿形成、胶质瘢痕与癫痫的发生时间有一定关系，早期癫痫发作由创伤本身造成，晚期则由胶质瘢痕所致[18]。抗惊厥药可以预防早期癫痫，但不能预防晚期癫痫。预防性用药应在伤后7d内进行，持续7～10d[3,23,29-30]。

7 小结

颅脑创伤性异物既可来自于平时的低速投射物，也能来自于战时和恐怖犯罪活动的高速投射物，两种投射物均能造成最致命的pTBI，但高速投射物的致命性更强。异物可在脑内自发性迁移，并导致感染、癫痫、血管异常等系列并发症。我国平时可见低速投射物颅脑损伤，但这类异物多在患者入院时被及时清除，也不容易迁移；而战时常见的高速投射物颅脑损伤我国少见，这类异物常因伤情、位置等原因而不能及时清除，容易迁移。从当前战场态势和未来战争形势来看，各种远距攻击的爆炸性武器仍是战场主要作战武器，以人员为杀伤目标的手/枪榴弹也常预置重量1g左右的破片，因而战时爆炸性破片遗留脑内的概率更高。为保证平时颅脑异物的处置水平和战时颅脑金属异物的救治能力，我国军民除应关注平时颅脑异物的诊治原则外，更应掌握战时颅脑金属异物的救治原则，以军民携手共同降低我军在未来战争中的病死率和致残率。

作者贡献声明：李越：文献查阅、论文撰写；李兵仓：论文设计、审校