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急进高原轻-中度闭合性颅脑损伤后在不同海拔下伤情变化的观察 添加时间： 2019-03-01
急进高原轻-中度闭合性颅脑损伤后在不同海拔下伤情变化的观察
王昊1 朱细燕 2 向洪义 2 廖志康 2 高谋 3 张溢华 1 张景宇 1 许明伟 1
张楠 1 徐伦山 1 赵辉 2 许民辉 1
【摘要】 目的 观察急进高原地区轻-中度闭合性颅脑损伤(mmCHI)急性期转运至不同海拔高度下的伤情变化。 方法 平原饲养的健康雄性 SD 大鼠称基础体质量，模拟海拔 6.0 km 持续低压、低氧处理 24 h 后再次称质量，采用气动式撞击装置制作 mmCHI 模型，观察大鼠致伤后生命体征变化并进行神经功能缺损评分（NSS），随机分为不同海拔高度组（6.0、4.5、3.0 km）进行观察，并分别对相应海拔高度下大鼠在 mmCHI 后 6、12、24 h 的 NSS 评分、体质量、脑含水量、脑含水量与体质量的比值及颅脑 MRI 检查。 结果 急进高原 mmCHI 大鼠在致伤后 6 h 各海拔高度组 NSS 评分减少值明显低于伤后 12、24 h 评分减少值（P<0.05）；伤后快速下降至 3.0 km 组大鼠体质量下降最少，与伤后滞留于 6.0 km 及下降至 4.5 km 组比较，差异具有显著统计学意义（P<0.05）；伤后脑含水量各组比较差异无统计学意义；伤后下降至 4.5 km 大鼠的脑含水量占体质量的百分比最低，与其他 2 组比较差异具有显著统计学意义（P<0.05）；动态 MRI 定量检测分析结果显示伤后下降至 4.5 km 大鼠的胼胝体水肿及脑室扩张程度明显低于其他海拔高度（P<0.05）。 结论 极高海拔环境下 mmCHI 后早期、阶梯式转运至低海拔地区可减轻继发性颅脑损伤。 高原颅脑损伤后早期 MRI 检查可对预后判断及临床诊治有指导意义。
【关键词】 闭合性颅脑损伤； 缺氧； 高海拔； 脑含水量； 磁共振成像
Injury changes in mild-to-moderate closed head impact injury at different altitudes after acute high altitude exposure Wang Hao1, Zhu Xiyan2, Xiang Hongyi2, Liao Zhikang2, Gao Mou3, Zhang Yihua1, Zhang Jingyu1, Xu Mingwei1, Zhang Nan1, Xu Lunshan1, Zhao Hui2, Xu Minhui1. 1Department of Neurosurgery, Institute of Field Surgery, The Third Affiliated Hospital of Army Medical University, Chongqing 400042, China; 2Fourth Research Room, Institute of Field Surgery, The Third Affiliated Hospital of Army Medical University, Chongqing 400042, China; 3Department of Neurosurgery, The Sixth Medical Center, The PLA General Hospital, Beijing 100048, China
Corresponding author: Xu Minhui, Email: xuminhui66@aliyun.com
【 Abstract 】 Objective To explore the pathophysiological changes in mild-to-moderate closed head impact (mmCHI) injury at different altitudes after acute high altitude exposure. Methods The basal body weight of Male Sprague-Dawley rats grown in plain environment was recorded and was remeasured after undergoing simulated 6000 m altitude of continuous low pressure and hypoxia for 24 h. Pneumatic impact device was used to afflict mmCHI injury. The changes in vital signs of injured rats were observed and neurological severity score (NSS) was obtained. The group was then further divided and observed at different altitudes (6000, 4500, 3000 m). The NSS of rats at 6, 12 and 24 h after mmCHI were recorded respectively at corresponding altitudes, together with their body weight, brain magnetic resonance imaging (MRI)，brain water content changes and brain water content to body weight ratio. Results The reduction of NSS score at 6 h after mmCHI was significantly lower than at 12 h and 24 h
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DOI:10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2019.01.008
基金项目：国家自然科学基金（31470913）；国家重点研发计划（2016YFC0800702）；上海市法医学重点实验室开放式课题（KF1501）
作者单位：400042 重庆，陆军军医大学第三附属医院野战外科研究所神经外科 1，第四研究室 2；100048 北京，解放军总医院第六医学中心神经外科 3
通信作者：许民辉，Email：xuminhui66@aliyun.com
after injury, the difference was statistically significant (P <0.05). After mmCHI, minimal weight loss was observed among animal group rapidly descending to 3000 m. However, significant difference was found when compared to rat groups that remained at 6000 m and those descending to 4500 m altitude (P<0.05). There was no significant difference in brain water content between the groups after injury; Compared to together two groups the ratio of the brain water content to the body weight (BWC/BW) is the lowest in animal groups which descended from 6000 m to 4500 m. The difference was statistically significant when compared to other two groups (P<0.05). The results of dynamic MRI quantitative analysis showed that the degree of corpus callosum swelling and dilation of ventricles in 4.5 km group after mmCHI were significantly lower than those at other altitudes (P <0.05). Conclusion Translocated as early as possible, and fast step-by-step descension to lower altitudes can relieve secondary brain injury after extreme high altitude mmCHI. The examination of MRI may have reference to determine prognosis and clinical in altitude mmCHI.
【 Key words 】 Closed head injury; Hypoxia; Altitude; Brain water content; Magnetic resonance imaging
随着我国高原地区有轨高速列车及高速公路等交通运输条件的改善， 进出高原地区的人群逐年增多，出现意外伤害的概率也同样呈增高趋势。 据统计分析发现高原创伤性颅脑损伤（traumatic brain
injury，TBI）呈现发生率高、增长率高、死亡率高、轻
中型比例高等特点[1,2]。 目前高原 TBI 已成为严重威胁常住及进驻高原地区人群生命健康的急性病之一[3]。 文献报道，我国高原地区轻-中度 TBI 的发病率占高原 TBI 的 80%以上[4]。 但目前尚无高原地区发生 的 轻-中 度 闭 合 性 颅 脑 损 伤 （mild-to-moderate closed head injury，mmCHI）后的救治指南，如果对损伤后伤情变化特点认识不足， 不恰当地或盲目地转
运到低海拔地区治疗，会使伤员深受其害，甚至付出生命的代价[5]。 因此，本研究旨在探索急进高海拔地区 mmCHI 后的伤情变化以及在高海拔极限环境下
TBI 后快速转运是否会对 TBI 的救治带来积极的作
用。 本研究模拟快速进入高海拔地区后外力导致mmCHI，对 TBI 在不同海拔高度（6.0、4.5、3.0 km）下动物的病理生理、神经功能如何变化进行初步观察， 探索高海拔地区 mmCHI 后快速转运过程对 TBI 伤情的影响，并对其与海拔高度、救治时间窗的关系进行阐述。
材料与方法
一、实验材料
1. 实验动物：雄性 SD 大鼠 132 只，体质量（200±
20）g， 购自陆军军医大学第三附属医院野战外科研究所[ 许可证号：SYXK（ 渝）20170002]， 饲养标准为实验室饲养自由饮食和饮水， 室内恒定温度 18℃，
光照周期为 12 h。 实验得到了中国人民解放军第三军医大学第三附属医院野战外科研究所伦理委员会的批准（注册号：ChiCTR-RPC-15006770）。
2. 低压、缺氧处理：模拟急进高原不同海拔的低
压、缺氧环境[6]。 将实验动物置入低压舱（第三军医大学交通医学研究所重庆市车辆碰撞/生物碰撞与交通安全重点实验室，专利号：ZL201610421645.1），
以 400 m/min 速度、15 min 上升至模拟海拔 6.0 km
的高度，舱内气压-52~-57 kPa，氧含量 149 g/m3，海拔
4.5 km 条件下舱内气压-42~-47 kPa，氧含量 176 g/m3，海拔 3.0 km 高度条件下舱内气压-30~-35 kPa，氧含量 206 g/m3， 低压舱湿度 40%~50%， 温度恒定于 18℃，光照周期为 12 h，自由饮食和饮水饲养。
3. 造模与分组： 模拟海拔 6.0 km 持续低压、缺氧条件下饲养 24 h，大鼠用标准的小动物麻醉机喷流异氟醚麻醉（异氟烷 1.5 L/min，浓度 2%、机器：北京众实迪创科技发展有限公司，型号：zs-m），2 min左右可完成麻醉，后立即进行颅脑加速伤致伤造模，
应用闭合性颅脑冲击伤模型为基础， 将自由落体撞击改良为气动式撞击，条件 0.8 MPa（6.67 m/s，955.6 N±
16.35 N）（第三军医大学交通医学研究所重庆市车
辆碰撞/生物碰撞与交通安全重点实验室，专利号： ZL201610416956.9）[7]。 排除颅骨骨折或因外伤后死亡的动物。 将 mmCHI 大鼠按海拔高度分为 3 组：A 组（伤后保持 6.0 km，为阳性对照组）、B 组（伤后下降至 4.5 km）、C 组（伤后下降至 3.0 km），每组按时间点（6、12、24 h）分为 3 个亚组（n=12）共 108 只。 另设空白对照组（海拔 6.0 km 留置 24 h，n=6）与致伤组伤后 24 h 时体质量总体变化对比。
4. MRI 检查：德国 BRUKER7 小动物磁
共振，大鼠检查床及大鼠四通道表面线圈；VetEquip呼吸麻醉机（美国）；Thermo Scientific 热水循环系统
（ 美国）； 心电、呼吸监控系统（Model 1025 System,
SA Instruments, Inc, 美国）。二、实验方法
1. 神经功能评分：实验前所有大鼠根据神经功能缺损评分（neurological severity score，NSS） 标准，进行平原环境下为期 3 d 的适应性训练， 进行横梁平衡、横梁行走训练[8]。 致伤后 30 min 进行初始评分，观察并记录昏迷及呼吸暂停时间，随后将各组大鼠
置入相应低压、低氧条件的低压舱内，分别在 6、12、24 h 时间点取出进行 NSS 评分，然后将大鼠麻醉称体质量，最后在相应时间点将大鼠处死检测脑含水量。
2. 体质量测量：检测并记录所有待实验的平原环境（0.3 km） 大鼠初始体质量（body weight，BW），大鼠模拟至海拔 6.0 km 后 24 h 时的体质量变化再次检测。 致伤后在 6、12、24 h 对各组大鼠 BW 检测， 记录各时间点体质量的变化情况。 计算各组不同时
间点的体质量与对应初始体质量的差值。
3. 脑含水量检测：用戊巴比妥钠 1%（v/v）麻醉大鼠，断头取出全脑组织。 用精密电子天平（BSA124S- CW，sartorius，德国）测定各脑湿质量。 然后将这些组织放入恒温烘箱中，在 80℃下加热 48 h，直至获得恒定的质量。 按照 Elliot’s 公式， 脑含水量（brain water content，BWC）的百分比（%）=（湿质量-干质量）/湿质量×100%[9]。
4. 头颅 MRI 检查：再次造模及分组（方法同前）， 随机抽取大鼠（每组 6 只，共 18 只），进行 6、12、24 h 头部动态 MRI 检测。 检查床温度为 37℃±0.5℃，检查线圈为接收/发射四通道大鼠表面线圈，每组均进行冠状位T2 磁共振加权成像，FOV 均为 35 mm×35 mm，层厚均为 1 mm， 其中，T2 RARE 的参数为TR=3000 ms， TE=45 ms，NEX 为 25，矩阵大小为 256×256。 每组扫描参数均保持一致，采集相应图像。
三、统计学分析
运用 SAS9.20 进行统计分析， 正态分布的计量资料（脑含水量）用均数±标准差（x±s）描述，两因素设计的组间比较采用双因素方差分析（Two-way ANOVA），进一步两两比较运用 SNK 法或简单主效应分析。 非正态分布的计量资料（昏迷时间、NSS 评分值、 体质量值） 用中位数和四分位间距描述[M (QR)]， 两因素设计的组间比较采用 Scheirer-Ray- Hare 检验，进一步两两比较先对原始数据排序生成新变量后再采用 SNK 法。 头部 MRI 检测通过使用
Image J（NIH，版本 1.47 V，美国）图像处理软件确定 MRI 中病灶的位置。 通过手动选择检测区域，根据比例尺计算其面积（cm2）。检测区域测定值均采用均数±标准差（x±s）表示。 采用 SPSS17.0（IBM）统计软件包进行双因素方差分析，P<0.05 为差异具有统计学意义。
沈阳办事处