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人脑静脉系统参与调节颅内压增高的机制及意义研究

司志超  
【摘要】: 颅内压(Intracranial pressure,ICP)增高是神经系统疾病的常见综合征,也是多数神经内外科疾病预后的决定因素,明确颅内压增高的调节机制并探索降低颅内压的有效方法是目前神经科学领域的重大课题之一,特别是针对脑循环系统的容量调节(Volume-targeted),更是引起了世界各国学者的极大兴趣。动脉血容量反映了脑组织的灌注,在一定范围内自动调节维持颅内压的平衡,在此调节机制中发挥作用的动脉血流动力学的改变也已被深入的研究和描述,通过促进毛细血管对组织间液的重吸收进而减少颅内容物体积的“Lund”概念也得到较深入的研究,而涉及颅内最大的血液贮存库-脑静脉系统的研究较少,文献报道也较少。我们曾经在前期实验中利用动物模型观察了猪的脑桥静脉,并初步探讨了猪脑静脉系统可能参与颅内压调节的机制,为本实验针对人脑静脉系统的研究打下了基础。本研究分别以光学及电子显微镜观察了人脑桥静脉的形态学特征,并利用先进的影像学静脉血管成像技术描述了活体人脑桥静脉的影像形态学及血流动力学变化,在此基础上探讨了脑静脉系统参与颅内压调节的可能机制。 脑桥静脉是颅内血液经由脑循环系统汇流至静脉窦进而引流出颅的最后路径,位于有特殊意义的解剖学位置。第一部分即是针对人脑桥静脉的形态学研究,手术中获取人脑桥静脉的标本,并以相应的方法保存处理标本,分别进行光学及电子显微镜观察。结果发现人脑桥静脉特别是汇入静脉窦之前的节段-脑桥静脉流出端具有与脑静脉系统其他部分明显不同的形态学特征:光镜下人脑桥静脉流出端缺少平滑肌细胞,可见大量致密排列的胶原纤维及弹性纤维,而在桥静脉其他部分中纤维排列呈不规则状并且较稀疏,也没有发现神经纤维组织。电子显微镜可以清晰地显示流出端的弹性及胶原纤维的超微结构,同样也可发现存在于该处的成纤维细胞。由于平滑肌细胞以及神经纤维的缺乏,加之弹性及胶原纤维本身无主动收缩,因此推测该处不存在对静脉血液流出的主动调节,而是由纤维参与的被动调节机制。 第二部分以磁共振二维时间飞跃法(2D-TOF)静脉血管成像技术对无颅内疾患成人的脑桥静脉扫描获得原始图像,以最大强度投影法对获得的原始图像进行后处理,在体观察磁共振图像上脑桥静脉的形态学特征。此段静脉在影像学上具有显著的形态学特征,如排列方式、血管走行、脑桥静脉壶腹、汇入静脉窦前段的信号减弱或消失。汇入静脉窦前段的信号减弱甚至消失提示人脑桥静脉具有类似于动物的流出口狭部,此发现可能成为脑静脉系统参与颅内压增高调节的形态学基础,本实验的第三部分将对此进行验证。同时利用Syngo fastview影像处理软件对人脑桥静脉影像加以测量分析,统计学分析得出直径的95%可信区间,从而建立该段血管生理情况下直径的正常值参考范围。建立脑静脉系统的最后通路-脑桥静脉的直径正常值范围可为下一步深入研究此段血管参与调节静脉血液引流的机制提供有价值的形态学理论基础,从而为深入研究脑静脉系统参与颅内压的调节开创新的领域。由于流体的饱和效应,静脉血管的行走迂曲可能造成信号的减弱或丢失,但通过选择合适的成像层面,磁共振血管成像可以作为有效显示如脑桥静脉等脑内中小静脉血管的手段,为临床静脉血管性疾病的诊疗提供影像学支持。 本实验第三部分则是根据主诉与病史选取临床考虑有颅内压增高的成年患者作为研究对象,磁共振扫描确实有引起颅内压增高的病变存在,同时排除颅内压增高是由血管性疾病引起。收集整理符合条件的颅内压增高患者的临床资料及一般影像学资料,设置正常对照组,分别行相位对比血管成像(Phase Contrast cine,PC)及对比增强磁共振静脉成像(Contrast-enhanced MR venography,CE-MRV)扫描,获得人脑桥静脉影像,应用Syngo fastview影像处理软件观察桥静脉形态学,同时观察分析颅内静脉血流的血流动力学特点,分析了人脑桥静脉血流动力学特点与颅内压的相关性,并以此为切入点,探索了脑静脉系统参与调节静脉血液流出进而影响颅内压变化的可能机制。该部分研究结果发现,由于流出口狭部的存在,人脑桥静脉是脑静脉血液流出被动调节机制的关键环节,颅内压增高,流出阻力增加,流出量减少,进而又加重了血液在静脉血管床的淤积,形成颅内压增高-静脉流出量减少-静脉血淤积-颅内压进一步增高的恶性循环。磁共振血流动力学分析证实了人脑桥静脉在颅内压增高状态下出现的血管直径增加,血流速度减慢,流出阻力增加等变化。 本课题通过对人脑桥静脉进行离体的光学显微镜、电子显微镜及在体磁共振研究,证实了流出口狭部的存在,建立了该段静脉直径正常值范围,描述了该段血管所具有的特殊形态学特征。同时观察分析人脑桥静脉在静脉流出调节中的作用,探讨脑静脉血液在颅内压增高状态下流出增加导致的脑静脉系统血容量减少引起的血流动力学变化,以及该容量调节对有效降低颅内压的机理,为下一步研究静脉系统及脑桥静脉如何参与颅内压增高的调节提供新的思路与线索,从而开创颅内压调节的崭新领域,奠定通过干预静脉血液流出降低颅内压的理论基础,开辟临床治疗因脑损伤或占位性病病变引起的颅内压增高新途径。同时在本研究中我们通过观察磁共振扫描的结果,描述人脑桥静脉的影像学特征,从而评价各种磁共振静脉成像技术的成像能力,为下一步应用于临床实践提供客观支持。


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