百篇优秀综述翻译1爆炸致颅脑创伤的神经病

摘要：在全球反恐战争中，如阿富汗的持久自由行动(OEF)和伊拉克自由行动(OIF)，已诊断出超过25万的颅脑创伤(TBI)病例。绝大多数是由炸药爆炸造成的。尽管炸药爆炸致TBI(bTBI)与闭合性TBI(cTBI)、穿透性TBI(pTBI)具有许多相似的临床特征，但也有其唯一的特征，如早期脑水肿和长时间的脑血管痉挛。持续的研究表明，炸药爆炸暴露后所见的弥漫性轴索损伤(DAI)与局灶性冲击导致的DAI不同。这些唯一的特征支持了bTBI是TBI独立形式的说法。这篇综述总结了有关bTBI的当前进展。讨论的领域包括：炸药爆炸物理学，爆炸波与颅骨和脑组织的相互作用，总体组织病理生理，局部脑损伤以及炸药爆炸致神经创伤的细胞和分子机制。

引言

从火药引入战争以来，bTBI就可能已经存在。伊拉克和阿富汗叛乱分子首选武器是简易爆炸装置(IEDs)和简易火箭辅助迫击炮(IRAM)。诸如防弹衣和装甲车之类的现代防护设备，以及先进的医疗和伤员转移服务，把爆炸受害者从传统肺损伤中解救了出来。过去曾导致死亡的重症爆炸受害者现在都可以生存。不幸的是，存活者的bTBI患病率增加。由武装部队健康监视中心(AFHSC)提供的并由国防医疗监视中心和战区医疗数据存储所汇编的数据表明，在-年期间，有,名美国服务人员在伊拉克自由行动(OIF)，持久阿富汗自由行动(OEF)和“新黎明行动”中遭受了TBI[1-3]。

临床数据表明，炸药爆炸造成的TBI与闭合性TBI(cTBI)或穿透性TBI(pTBI)截然不同[2,3]。爆炸受害者可能会遭受轻至重度的TBI。轻度bTBI的特征是早期的意识响应异常，大约在几分钟或更短的时间内，会经历意识模糊到短暂的意识丧失，甚至可能发生创伤后记忆缺失。使用CT或常规T1/T2加权MRI的神经成像结果通常是正常的。轻度bTBI通常在临床上与cTBI并无区别，主要是根据病史进行区分。

当爆炸引起可见的结构性脑损伤时，TBI的程度可能达到中度至重度。患者会出现精神状态改变，从意识模糊、嗜睡到昏迷。神经影像学结果显现异常，能看到颅内出血、颅骨骨折、脑水肿和软组织挫伤。弥散张量成像(DTI)能看到剂量依赖性弥漫性轴索损伤(DAI)，且不同于脑震荡性DAI[4]。遭受bTBI的大脑可在一个小时左右的时间内迅速地发展为恶性脑水肿；这与cTBI不同，其发展为恶性水肿需要数小时至一天的时间。重度bTBI患者中近50％会发生脑血管痉挛，并会持续至受伤后30天[5]。这比重度cTBI持续时间长得多，报道的cTBI脑血管痉挛最长持续时间为14天[6]。

bTBI与其他TBI的另一个区别是身体其他部位是否有损伤。爆炸波的扩散特性使身体其他部位也会处于危险之中，最明显的是眼睛、耳朵和前庭系统。为了正确地处置这类患者，除了进行彻底的神经系统检查外，还应该进行全身检查。耳外伤非常普遍，通常与眼外伤同时发生。80％的bTBI患者可能同时具有耳部和眼部损伤[7]。为了解与TBI有关的症状，汇编所有生理水平上提到的损伤至关重要。另外，确定哪些因素影响TBI也很重要。

炸药爆炸物理学

炸药爆炸会产生压力波及声波、电磁波、光和热[2]。了解爆炸波动力学，及其与人体的相互作用以及身体如何响应是了解和应对bTBI的重要的第一步。

爆炸伤可分为四级，即初级(原发性)，次级(继发性)，三级和四级伤害。初级爆炸伤主要是由冲击波压力直接作用于人体造成的。次级伤主要是碎片、弹片和破片等撞击并穿透到人体时造成的。三级爆炸伤是指身体被爆炸风抛向空中后，撞到建筑物、墙壁或地面等结构时的损伤。四级爆炸伤是来自于烧伤，辐射或前三个损伤机制中未描述的任何伤害[2]。了解伤害机制的细微差别有助于对爆炸波的理解，并且可能有助于预测bTBI损伤规模。

炸药是一种能够通过自身储能释放产生爆炸的材料[8]。可以使用不同的燃烧速率来区分炸药。快速燃烧的炸药在短时间内释放出大量能量。较慢的燃烧装料会在较长的时间内释放相对较少的能量。能量释放速率由爆速决定，对于1kgTNT等高能炸药，爆速约为m/s[8]。

爆炸的关键是爆轰。爆轰会使化学能迅速转换为冲击波阵面和爆炸风。武器的金属制外壳在爆轰中雾化成的化学产物，以及炸药碎片和弹片，热和电磁辐射相关的动能，都会对爆炸杀伤有贡献。理想的冲击波可以由Friedlander方程表征。Friedlander曲线显示正压瞬时上升，然后呈指数衰减到大气压以下，并最终回归大气压。这个负压阶段的持续时间大约是正压阶段的两倍。

冲击波的产生

单个冲击波是由冲击波阵面和紧跟着的爆炸风组成。1kgTNT球形装药的模拟描述了炸药内部发生的化学变化是如何产生的冲击波[8]。该模拟显示，地上的球形炸药引爆后，产生了20–30GPa的高压和℃的高温。加压和加热的空气以非常高的速率(m/s)向外移动，并表现为爆轰波[8]。爆轰能量转移到周围的空气，形成了一个移动的冲击波。由于气体的可压缩性，空气分子被压缩在一起而引起碰撞。碰撞的气体分子使温度进一步升高(最高℃)，且形成了薄而密的气体层。这一区域的气体表现出高压、高温和高密度特征，称为冲击波前沿，并以超音速离开爆心。在炸药爆轰中听到的隆隆声是由于在爆轰波中产生气体且形成的冲击波阵面前移速度快于周围介质中的声速导致的。

冲击波的波阵面传播先于爆炸风。随着冲击波的膨胀，空气分子的密度、压力、温度和速度降低，被冲击的空气层在其后部产生迅速移动的气流，称为爆炸风。冲击波阵面的膨胀退化为爆炸风，并持续膨胀直到压力降到大气压以下。低压阶段持续时间大约是正压力阶段持续时间的两倍，并在压力与环境压力达到平衡时结束。

冲击波的反射

前面描述了理想的地面冲击波，且没有反射。但是，IED爆炸很少是这种理想状态，多数情况下爆炸波会与建筑物、车辆和地面等周围结构作用而发生反射。当单个冲击波撞击物体表面时会发生反射，这与声波从峡谷壁反射回波的方式非常相似。与声波反射时压力的线性放大不同，冲击波从地面等表面的反射，会使反射压力为入射压力的2到8倍[8]。这些在不同方向上以不同速率移动的反射冲击波被统称为复杂冲击波。一次爆炸会产生多次反射的冲击波，从功能上讲，这意味着一次爆炸冲击波可以从不同方向反复作用受害者。

如果在诸如房间或车辆之类的封闭空间中发生爆炸，则炸药会比露天爆炸[8,9]造成更大的破坏。反射冲击波与声波的不同之处还在于，冲击波会改变传播的介质，并且入射角不等于反射角[8]。较大的入射角会导致马赫杆的形成。

马赫杆

根据冲击波的能量和遇到的结构的固有特性，冲击波与结构会有不同的相互作用。当冲击波以大于40°的入射角撞击地面等表面时，可能会发生马赫杆显现。冲击波被偏转并沿着表面移动并与入射波相交，产生的压力是原始冲击波的2-8倍。受害者彼此靠近且距爆心的距离相差不远的情况下，为什么会遭受严重程度不成比例的损伤[8]，反射波和马赫杆是两个可能的解释。

冲击波与人体的相互作用

作用于人体上的冲击波可以被反射，透射或两者结合。Clemedson的早期实验证明，当冲击波穿透相邻组织时，加载的压力上升时间会增加，而压力的衰减则是撞击距离的反函数[10,11,12]。相比施加的总压力，细胞损伤与压力的上升速率更相关[12,13]，所以以上两点的重要性显而易见。从直觉上讲，这是有道理的；具有相同峰值压力但上升时间不同的两个压力波将导致具有更大的上升时间的压力波，具有更大的脉冲。

由于冲击波在不同密度的组织内传播速度也不同，因此组织内部对冲击波的响应也会有所不同。这可能导致组织之间的相对运动，从而导致组织界面处的剪切和撕裂[8]。

冲击波从身体远端区域向大脑的传播产生了不同结果。当腹部或头部分别暴露于冲击波时，压力瞬变的比较结果表明，爆炸压力从暴露点到下游测量点迅速降低[14]。同样，在活猪的爆炸暴露实验中，将其头部压力瞬变与心脏和下腔静脉的压力瞬变进行比较，发现损伤并非完全是由于血管内压力脉冲引起的[9]。

然而，Suneson等人进行了一项实验，用步枪射击猪的左大腿，在腹部和左前额叶的脑软组织中测量了压力瞬变。结果在腹部和大脑分别测到了kPa和kPa的压力。因此，Suneson等认为高能投射物的撞击会产生高频和高振幅的短时振荡压力波；压力波以组织中的声速通过人体传播，并可能导致周围和中枢神经组织受损[15]。

实验结果的差异可能归因于充气器官(如肺)中组织密度的变化。肺的物理密度取决于呼吸过程中不断变化的肺组织、血液和空气量[16]。已发现肺活体密度梯度在肺活量为10％时很明显，但随着肺体积的增加而逐渐减小，在肺活量为90％时密度梯度变得越来越小[16]。

冲击波在身体中的传输需要进一步研究。冲击波在组织中的压力负荷和速度、变化的组织密度、压力上升时间和压力衰减都是影响组织对炸药爆炸响应的变量。

冲击波与头部的相互作用

炸药爆炸将能量传递到周围的物体，导致物体的变形和加速[12]。物体变形的程度取决于冲击波的波形、脉冲和峰值压力与物体固有频率的相互作用[8]。人体头部的冲击波压力载荷有两个来源分支，第一个是入射冲击波前沿或反射冲击波前沿，即前面提到的反射波。第二个压力来源于移动较慢的爆炸风[8]。冲击波作用于球形表面上后会包裹在球体周围，这样的环绕波会在爆炸源的对面相遇，从而导致该点压力升高[8]。有的研究已经注意到颅骨的压力负荷会引起颅骨弯曲[17]，并增加颅内压[9,14,18]。

在冲击波的正压阶段，也可能发生头部的旋转和平移加速，从而导致挫伤和组织的剪切。基于HIII人体模型开展头部对92.4kPa冲击波响应的研究，结果表明冲击波阵面压力作用于头部，并在头部加速之前持续经过[12]。由专注汽车碰撞损伤的研究人员开发的头部损伤标准(HIC)，将头部加速度与cTBI关联了起来。这个指标很有用，但是尚未针对bTBI进行验证。HIC对持续时间超过20毫秒的车辆撞击进行了验证。典型的10kgIED通常会产生低于20ms的加速持续时间[12]。在爆炸暴露实验中，比较了带有炸药和军械处置(EOD)装置的HIII与没有保护的HIII人体模型。结果显示(没有保护的HIII模型)HIC增加，但仍低于20ms的验证水平[12]。

由于炸药爆炸和波动力学的动态特性，结果存在不确定性并不奇怪。为了解bTBI的病理学，必须全面了解脑组织结构对应力和应变的响应。

应力与应变

大脑和脑脊液(CSF)密度相当，所以大脑通常在CSF中保持漂浮状态[19]。CSF类似于均质粘性液体，允许大脑在低水平的平移和旋转加速度下在头骨内移动。在较低的撞击速度下，大脑会减弱刚体位移；在较高的撞击速度下，大脑的运动是由于颅骨的变形导致的[20]。由于头骨和大脑之间有很薄的充满CSF的硬脑膜间隙，因此施加过多的外力可能会导致头骨碰撞大脑或大脑碰撞头骨。这样的相对运动可使桥接的静脉撕裂，进而导致硬膜下血肿。在脑和颅骨碰撞过程中，由于软组织血管破裂，也可能发生脑内血肿。

放射冠组织样品的剪切阻抗取决于纤维束的结构取向。预压缩可以使样品变硬[21]。组织剪切应变的变化以及炸药爆炸的不同方向，为受害者爆炸伤害的差异提供了解释。对猪脑样本进行的压力松弛测试表明，小脑灰白质、脑干和胼胝体是最柔软的区域。脑部最硬的区域包括皮质和海马CA1/CA3区域[22]。基于磁共振弹性成像(MRE)，另有研究测量了人类志愿者小脑的线性粘弹性，结果显示小脑的硬度低于大脑[23]。

炸药爆炸致颅脑创伤：临床症状和体征

轻度bTBI会出现头痛、精神错乱、健忘、注意力不集中、短期记忆力减退、情绪改变、睡眠障碍、眩晕和焦虑等症状。这些症状通常在受伤后立即发生，并在数小时或数天后消失[2]。临床医生已经根据患者的体征和症状制定了标准，以更好地表征TBI的严重程度。

年，美国康复医学会轻度颅脑创伤委员会定义的TBI症状包括意识丧失、损伤前后记忆丧失、损伤时精神状态改变和/或局灶性神经功能缺损。轻度bTBI的定义为暴露于炸药爆炸后意识丧失30分钟，创伤后遗忘24小时和GCS评分为13-15。中度bTBI定义为意识丧失30分钟但24小时，失忆持续30分钟但1天，GCS评分为9-12和可能的颅骨骨折。重度bTBI定义为意识丧失24小时，健忘症1天，GCS评分为3-8以及可能的脑挫伤、撕裂伤或颅内出血。这个量表在很大程度上取决于患者的意识水平。然而，穿透性TBI的历史数据表明，即使头部受到严重创伤，患者也可能不会失去任何意识[24]。

越南颅脑损伤研究(VHIS)显示，pTBI患者的创伤性意识丧失最相关的区域包括内囊后肢，左侧基底前脑、中脑和丘脑[25]。VHIS研究显示，在最初的名pTBI患者中，只有15％的人经历长时间的创伤性意识丧失。同样，当初次接受医疗护理时，40％的退伍军人保持警惕并可以记住事件[25]。pTBI和bTBI之间的表示形式有所差异，可能需要修订bTBI评级标准以更好地涵盖pTBI或制定单独的pTBI评级标准。

爆炸暴露后，受害者可能不知道自己的脑部受伤。在个人意识到大脑受伤之前，可能会发生两次或更多次爆炸暴露。bTBI的最初症状可能是持续的脑震荡后症状，如头痛、眩晕、短期记忆力减退、注意力集中或多任务困难。从先前的损伤完全恢复之前经历第二次bTBI的人员可能会发生二次冲击综合征(SIS)[2]。该综合征的特征是意识迅速丧失、恶性脑水肿、颅内高压和昏迷，死亡率高达50％。

视力

爆炸伤的四种机制都有可能导致眼外伤。二级爆炸伤是眼外伤最常见的原因。可能会出现严重的眼部损伤，而不会改变视力或出现明显的症状，并且可能伴随损伤的掩盖[26]。

由于颌面外伤或更严重的全身性损伤，最初可能无法检测到眼外伤。严重的非穿透性眼外伤包括脉络膜破裂、前房积血、视神经损伤、视网膜脱离、外伤性白内障和玻璃体出血[26]。从年8月至年10月，美国国防部和退伍军人脑损伤中心(DVBIC)发现，在沃尔特·里德陆军医疗中心(WRAMC)诊断出的TBI患者中有66％遭受了眼外伤。与开放性眼球损伤相比，封闭性眼球损伤更为常见[27]。在狗的爆炸暴露实验中，也已经注意到视网膜脱离和玻璃体出血的问题[28]。

防弹眼镜的进步减少了军事人员眼部受伤的发生率[29]。眼部CT是评估球体和眼眶损伤最重要的诊断程序。入院及治疗时间是决定术后视力恢复状况的最重要因素[30]。对退伍军人进行TBI筛查的回顾性统计表明，视觉障碍的最强预测指标是听觉障碍，反之亦然[7]。

听力

耳朵是一个复杂的器官，可以感觉到压力波，运动和人体对重力的反应。在OIF/OEF中，噪声引起的听力损伤是最常见的[29]。对例患有bTBI的OIF/OEF退伍军人的回顾性分析表明，有68.5％的人患有听力障碍[7]。爆炸后立即出现的最常见的耳科不适是耳部充盈、听力失真、头晕、听力障碍、响度敏感性、耳痛和耳鸣[31]。爆炸后，鼓膜、骨小骨和/或耳蜗听力装置受伤是常见的。内耳神经、管道和细胞核的爆炸伤害较少见。

声音转换阻塞或外耳和中耳结构的损坏会导致传导性听力损失(CHL)。耳蜗、神经、细胞核或听觉皮层的损害可导致感觉神经性听力损失(SNHL)。比较文献报道的听力损失后发现，在高爆人群中，SNHL和混合(CHL和SNHL听力)性损失更为常见，而在非高爆人群中，CHL更为常见[32]。爆炸致听力损失的回顾性分析表明，50％的听力损失是SNHL[33]。一项针对bTBI患者的研究表明，有62％的人患有听力损失，其中单纯的SNHL占听力障碍患者的一半以上[34]。SNHL的常见症状是耳鸣。

耳鸣的特征是在没有外部来源情况下就可以感知声音[35]。据年国际爆震性耳鸣科学会议统计，耳鸣排在服役期退伍军人致残的第一位；在年共有74.4万退伍军人获得伤残赔偿金，总额11亿美元；预计到年将增至23亿美元。耳鸣是爆炸后最常见的不适之一，即使听力阈值在临床正常范围内也可能发生[33,36]。导致耳鸣的神经病理学仍未完全表征。

已证实耳鸣与耳蜗死区一起发生，且在听神经切开后发生[36,37]。耳蜗或耳蜗神经的损伤导致背侧耳蜗核(DCN)的自发放电频率(SFR)增强[36]。梭形细胞是DCN的主要神经输出。梭形细胞上的刺激性和抑制性纤维突触调节该细胞的输出；增加DCN的兴奋或降低其抑制都会导致耳鸣[38]。影像学研究可能有助于检测听觉脑干和中央听觉结构的变化。

正电子发射断层扫描(PET)显示，与对照组相比，耳鸣个体的听觉结构血流量升高[39]。该结构包括听觉脑干、内侧膝状核(MGN)、听觉皮层和颞顶缔合区[40]。功能性MRI(fMRI)观察到28例耳鸣患者的右下丘脑(IC)和左海马区灰质减少[41]。扩散张量成像(DTI)已表明SNHL患者的IC和LL发生了变化。用DTI评估大鼠鼓风管的研究表明，IC和MGN的轴突完整性发生了重大变化[35]。

前庭系统

关于爆炸对周围和中央前庭系统的影响知之甚少。由于伴随的生理和心理损伤，前庭病理可以被忽略或掩盖[42]，但可能比文献记载的更常见。

耳部爆炸性损伤的影响包括良性阵发性位置性眩晕(BPPV)、中枢或外周介导的不平衡、眩晕或创伤后美尼尔病[43]。Scherer和Schubert编写的综述中包含bTBI前庭病变的体征和症状[42]。爆炸能导致前庭受伤、失衡和头晕[31]。与bTBI相关的最常见平衡障碍是BPPV[31]。在公共汽车爆炸的17名幸存者中，有7名遭受了BPPV的折磨[44]。从OIF返回的名士兵队列中有例bTBI。尽管头痛是bTBI组的主要症状，但一半还患有头晕，四分之一患有失衡[45]。

对24名bTBI患者的评估表明，抱怨头晕的患者外周前庭功能减退的发生率更高。这些OIF退伍军人中有42％表现为眼球震颤和/或动眼功能不全所致的中央前庭损伤[46]。前庭症状可持续数月[47]。

癫痫

目前尚不了解bTBI诱发OIF/OEF军事人员中风/癫痫的程度。癫痫发作的不确定性，以及医疗条件和检测技术都是创伤后癫痫(PTE)需要进一步研究的问题。当头部受伤后有两次或多次无缘故的癫痫发作时，就要考虑是创伤后癫痫。无缘故的癫痫发作是指头部受伤后超过7天发生的癫痫症状。TBI后7天内发生的癫痫定义为诱发性癫痫[48]。PTE的发作通常在TBI的五年内发生[48]。

越南的PTE研究为预测哪些TBI患者有PTE风险提供了有意义的参考。在VHIS中，pTBI的退伍军人患PTE的风险为53％[24]。根据AFHSC的数据[1]，从年到年第四季度，军事人员中有例pTBI。如果存在脑损伤，则发生PTE的风险为10-25％[48]。截至年第四季度，AFHSC记录了例中度cTBI病例。保守估计约有名服务人员将遭受PTE[48]。

大体病理结果可作为判断发生PTE的指标。重度TBI预示着更高的PTE发生率。重度TBI后常见的结构性病变包括颅骨骨折、颅内血肿和软组织挫伤。通常，此类患者在初次治疗时意识严重降低[49]。发展为PTE的可能性与脑部CT/MRI扫描可见的脑损伤病变有关[48]。

轻度bTBI后发展为PTE的风险未知。轻度bTBI患者的DTI成像可产生假阴性，不能发现白质束的弥漫性损伤[4]。与PTE有关的大多数据都涉及普遍或复杂的部分癫痫发作症状。但是，在该患者人群中可能会遇到简单的癫痫发作。简单的部分性癫痫发作可能仅表现为行为或感觉改变。这些细微的癫痫发作难以检测，可能需要视频脑电图(EEG)进行诊断[48]。因此，未来几年可能无法完全实现PTE检测的普及。

bTBI神经病理学

颅内高压

水肿、颅内出血和血管痉挛是bTBI最突出的病理生理特征[9]。颅内高压在重度bTBI中很常见，伴随急性期充血和严重水肿。当CT影像显示有创伤性蛛网膜下腔出血时，这种病理事件会频繁地出现[2]。基底出血可能预示着ICP即将增加，这可能会在bTBI后的2至3周内延迟发生。

血管效应

创伤性脑血管痉挛(TCV)是冲击波暴露的显着特征[9]。基于血管造影评估猪的爆炸暴露，结果显示向大脑供血的主要动脉变窄[9]。在暴露于炸药爆炸中的非人类灵长类动物(NHP)研究中，发现毛细血管塌陷，周围星形胶质细胞末端肥大和空化的内皮细胞质[50]，这说明整个血管树都受到bTBI导致的TCV的侵害。

人体研究也证明了TCV的存在。在一项对重度bTBI患者进行脑血管造影的研究中，发现TCV和假性动脉瘤的发生率分别为47％和35％[5]。发作的TCV平均会持续14天，最长有持续30天的。这比cTBI中蛛网膜下腔出血后的脑血管痉挛要长得多，后者通常仅持续14天。另一发现指出，TCV可能在初次受伤后10天或更长时间出现，并且与急性爆炸性创伤性蛛网膜下腔出血（SAH）呈正相关。TCV的最强预测因子是受伤的肺叶数量和假性动脉瘤的存在[5]。TCV存在假性动脉瘤有两种解释，包括1）创伤时动脉损伤，导致蛛网膜下腔出血即SAH，由于填塞和假性动脉瘤的形成而消散，或2）穿透性碎片在血管腔中移动，从而损伤内皮层。经颅多普勒(TCD)超声的早期发现可允许早期干预[5]。

出血

脑出血是动物暴露炸药爆炸中的常见特征。Saljo和Knudsen指出的常见损伤部位是脑干、小脑和中脑[51,52]。但是，在对猪的-kPa冲击实验时，发现有胸部防护罩时，没有发现脑出血或血管异常的迹象[53]。这导致人们猜测压力波撞击胸部会导致压力波通过胸腔血管传输到脑血管。胆仍然缺乏支持或反驳这一假设的证据。

bTBI区域神经病理学

bTBI的一级或三级损伤机制会导致压力负荷和颅骨的对偶碰撞，进而引起ICP升高，导致脑部弥漫性损伤。透射波或旋转平移加速度可能会导致由于纯粹应变而引起的弥漫性轴索损伤。大脑与颅骨碰撞，则可导致局部受伤。

皮质

由于皮质结构的复杂性以及与其他结构的邻近和相连，单独的皮质bTBI症状难以识别。bTBI已显示可引起V层锥体细胞萎缩以及顶端树突畸变[50]。在bTBI患者中，来自于皮质的各种白质束显示出弥漫性轴索损伤[4]。

白质束

TBI常见的脑损伤类型是DAI，尤其是额纹状体，额-顶和额-颞通路[54]。在猪暴露于中至高等爆压的实验中，已发现bTBI引起的纤维变性出现在同侧上部放射冠和小脑白质中[9]。将猪暴露在-kPa炸药爆炸中，在保护胸部的情况下会导致心室周围轴突损伤，但不会导致脑血管损伤[53]。NHP暴露于相对较低的冲击波(80和kPa)中，会导致皮质下白质少突胶质细胞和星形胶质细胞凋亡，并伴有杂乱的髓鞘，预示传导缺陷[50]。在一项bTBI患者研究中，在眶额白质和扣带束中发现了DTI异常[55]。

在标准的MRI和CT扫描中，很难识别bTBI引起的白质束病变[4]。扩散张量成像可以通过该区域中水的扩散程度来解析白质区的病变。在大脑中没有阻抗的情况下，水会随机扩散，其特征是平均扩散系数(ADC)高，分量各向异性(FA)低。在白质束的狭窄范围内，扩散受到限制且发生取向。这被称为低ADC和高FA。在白质损伤的急性期，细胞肿胀，FA增加，ADC减少。在慢性损伤阶段，细胞溶解或死亡，导致高ADC和低FA[56]。

各种DTI分析方法已用于评估bTBI。使用体积平均DTI对bTBI退伍军人的评估中，没有发现异常[55]。由于bTBI与cTBI相比具有扩散性，传统技术对白质完整性或感兴趣区域(ROI)进行平均测量可能会错过bTBI的扩散性。在分析mTBI患者的DTI期间，应评估受影响区域的大小和数量[4,57]。轻度bTBI患者的扩散张量成像表明ROI和总白质中大量的低FA(白质完整性降低)，而传统的平均技术无法检测到任何一种损伤。这种非平均技术还显示出暴露于多次爆炸中的患者的FA更高[4]。将此DTI分析方法与EEG结合使用可提高检测TBI的灵敏度。

基于时间频率的EEG相位同步测量方法与DTI中的FA测量相结合，已经证明轻度bTBI患者的EEG相位同步性降低。这个结果说明，由于爆炸的原因导致了在大脑额叶、丘脑辐射和胼胝体辐射线额部内大脑活动的半球间协调性降低了[58]。

海马形成

超压为80kPa和kPa的炸药爆炸导致锥体神经元的顶端树突变形，CA3区的躯干收缩和凝缩，而CA1区的锥体神经元显着减少[50]。这可能是由于锥体神经元易受缺氧和缺血状态的影响[50,59]。通过DTI鉴定，bTBI患者在束状筋膜和各种白质区具有DAI[4]。

这些研究表明，TCV联合DAI可能是bTBI患者记忆功能障碍症状的基础。

小脑

bTBI患者在DTI的中部CP上显示出明显异常[55]。暴露于爆炸冲击下的非人类灵长类动物显示小脑浦肯野神经元发生变化，并伴随运动协调行为发生变化。浦肯野神经元显示包含浓缩的均质染色质的核轮廓出现不规则，而浦肯野神经元的树突显示变性[50]。

脑室

暴露于炸药爆炸的猪的脑室系统显示出了变化。在脑室周围区域出现的受伤轴突数量增加[53]。

bTBI细胞神经病理学

星形胶质细胞

已在炸药爆炸的同侧NHP皮质区域确认了星形胶质细胞的增多现象。同侧的海马结构(HF)在齿状和海马区域也显示星形胶质细胞的激活[50]。一项猪的研究结果，发现了大脑中呈均匀分布的星形胶质细胞的数量的增加[53]。

神经元

神经元的细胞骨架成分易受bTBI的破坏和重排。爆炸后轴突微管的重新组装可能导致轴突运输系统被部分或完全破坏。轴突呈现起伏状，并且可能表明弥漫性轴突损伤的存在。

淀粉样前体蛋白(β-APP)在神经元中产生。β-APP是从身体细胞沿轴突被快速运输的。如果发生轴突损伤，则β-APP会在轴突损伤部位积聚，损伤后2小时内积聚就会发生[60,61]，并导致“轴突静脉曲张”。DeLanerolle等报道了所有遭受bTBI猪的脑室周围轴突中β-APP的积累[53]。

少突胶质细胞

NHP爆炸暴露后，皮层下白质中少突胶质细胞似乎出现凋亡。产生髓磷脂的细胞减少表明神经传导将减少[50]。

分子和生化改变

分子变化不仅对于了解bTBI，而且对于bTBI的检测都具有特别重要的意义。bTBI的可能生物标志物是神经丝重链(NfH)和巴甫洛夫的肠激酶(PE)。暴露于炸药爆炸中的猪在受伤后NfH随时间增加。重度爆炸后6小时血清NfH水平达到峰值，并与不良预后相关[62]。PE在位点和处裂解神经丝重链(NfH)。可以通过皮层微透析在体内定量测量这两种NfH裂解产物。NfH与脑温度，全身性血压和厌氧性脑代谢之间似乎呈正相关。所有这些都在TBI之后上升[63]。在创伤性蛛网膜下腔出血的情况下，也发现较高的细胞外液NfH水平[63]。

bTBI后，血脑屏障的吞噬性Mato细胞增加[50]。随着吞噬细胞的迁移，已经注意到脑代谢的改变。

一项针对轻度bTBI患者的研究表明，与对照组相比，脑葡萄糖代谢减退。氟氧葡萄糖PET扫描显示，脑桥、小脑、蚓体和内侧颞叶中葡萄糖代谢速率降低[64]。在阿尔茨海默氏病中也注意到葡萄糖代谢下降，并且可以表明该区域的功能障碍。

结论

炸药爆炸致TBI是一种重新引起了恶名的旧病。它可能是TBI的另一种形式，不同于cTBI和pTBI。尽管与后两者具有共同的临床特征，但仍有可以区分的体征和症状。对bTBI的神经病理学的了解仍然不完整。所有在亚细胞、细胞、区域解剖学和生理学水平上的研究都是必需的。只有通过适当和彻底的科学分析，才能制定出有意义的治疗策略。所获得的见解将有望转化为对患有这种和其他形式的TBI的患者进行更好的临床护理。

原文：JohnMagnuson,FabioLeonessa,GeoffreyS.F.Ling.NeuropathologyofExplosiveBlastTraumaticBrainInjury.CurrNeurolNeurosciRep,,12,–.

[在冲击波前沿

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