作者：马瑛，谭俊，姜成国，梁国标，曲红，赵明光，北部战区总医院神经外科
现代战争和反恐作战中，颅脑创伤的发生率呈逐渐上升趋势，其中，爆炸冲击伤是最主要的致伤机制。2015年“8·12天津港爆炸事故”的危重症伤员比例分布也是以脑爆震伤居首位。预计未来作战一线脑爆震伤将会进一步增多，深入研究其发生机制和发展规律才能实现精准救治并降低致残率、致死率。现就脑爆震伤神经血管微环境变化及其研究现状作一综述。
1.切应力、缺氧和高温构成脑爆震伤“死亡三角”
简易爆炸装置具有材料易得、价格低廉、组装简单和携带方便等特点，其在爆炸瞬间发生化学反应并释放出巨大的热能、声能和电磁能，在空气、海水等环境介质中形成正压和负压的超音速冲击波，推动原发或继发性投射物，可对人体产生直接或间接的杀伤作用。首先，冲击波作用于人体并造成组织的直接损伤被称为初级爆震伤，其有效爆震力包括裂解力、爆聚力和惯性力。
一线参战人员佩戴头盔，有效降低了颅脑所受的裂解力。当人体躯干和四肢组织内的气体瞬间被阵面超压压缩时产生爆聚力，随后气体重新扩张并同时释放大量的动能，通过相对不可压缩的椎管内脑脊液和血管内血液传播到颅内的脑组织。惯性力损伤是颅脑遭受投射物或周围障碍物撞击时所产生的加速和（或）减速伤。因此，冲击波对神经血管单元的切应力损伤是脑爆震伤发生的首要因素。有研究通过建立脑爆震伤实验犬动物模型发现，不同伤情的脑爆震伤模型均出现血液流变改变，且与伤情轻重密切相关。
笔者在前期研究中发现，不同水平的流体切应力可诱导血管内皮细胞初始应答基因c-myc表达，推测切应力信号可通过启动细胞核内转录因子，促进可溶性损伤蛋白和调控因子的生成。其次，炸场高温、高压环境和呼吸道阻塞及脑干呼吸中枢损伤极易引起伤员缺氧，严重的呼吸系统创伤形成的动脉空气栓塞可造成脑组织缺血。缺氧和缺血引发细胞能量代谢障碍，破坏血脑屏障，诱导与血管细胞粘附、凋亡和炎性反应相关因子表达，在脑爆震伤早期血管源性脑水肿和继发性脑损害中发挥关键作用。
再次，爆炸释放出巨大热能可瞬时将辐射传导至人体表面，机体产生严重脱水和热应激反应，导致脑血液流变学变化。伤员吸入高热气体时呼吸道和肺灼伤，也会引起循环血液氧分压显著下降。细胞热损伤也可通过上调AQP-4、VEGF表达，促进血管源性脑水肿形成。由此可见，切应力、缺氧和高温在脑爆震伤早期相互作用，参与神经血管微环境变化和继发性脑损害病理过程，共同形成脑爆震伤“死亡三角”。
2.脑爆震伤神经血管微环境变化及其研究现状
神经血管微环境稳定依靠其各组件之间的协调作用，其中由脑微血管内皮细胞（cerebral microvascular endothelial cell，CMEC）、基底膜和星形胶质细胞足突构筑的血脑屏障发挥“屏障”作用。CMEC之间的紧密连接和跨膜电阻是决定血脑屏障通透性的首要因素，在脑爆震伤早期血管源性脑水肿形成过程中扮演着重要角色。切应力、缺氧和高温在脑爆震伤早期共同参与神经血管微环境损害失稳。其首先可能表现为血脑屏障结构和功能完整性破坏，如肺爆震伤发生后紧密连接蛋白claudin1、3、4表达下降，紧密连接受损，肺泡上皮细胞屏障破坏致
笔者研究报道了缺氧条件下体外培养人CMEC的血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）基因表达与细胞超微结构变化，缺血和缺氧早期VEGF快速、短暂的表达不足以维持CMEC超微结构完整性，而在伤后早期血脑屏障开放和脑水肿形成中起促进作用。
3.构建脑爆震伤神经血管微环境模型的应用前景
深入研究脑爆震伤致伤机理需要可靠的实验模型。最早出现的自由场脑爆震伤模型接近实战，引爆后产生经典的Friedlander冲击波，但爆炸能量不易控制，爆炸参数难以确定，动物成模率低且实验危险性高。经颅骨开窗显露脑皮质，置于小型爆炸源制备脑爆震伤模型的方法操作方便，可重复性高，但一线参战人员佩戴头盔，因此，脑组织所受直接冲击伤并不多见。
爆炸管和激波管脑爆震伤模型进一步提高了可操作性和可重复性，主要用于研究冲击波损伤，但仅着力于实验动物头部的较小面积，不易产生直线和旋转运动的剪切力，又缺乏胸腹大血管传导的间接作用，故与实际脑爆震伤存在一定差别。理想的脑爆震伤模型应能精确复制炸场理化环境，有利于研究致伤机制、病理特点和预后程度，并且制备过程简便、易于重复、安全性好。
笔者取材于手术切除的人
4.脑爆震伤神经血管微环境研究的转化
颅脑创伤后脑温升高导致脑组织耗氧增加，神经血管微环境乳酸蓄积、氧自由基生成、兴奋性
亚低温在临床和基础研究中的疗效不一致，不能因此否定亚低温的脑保护作用。传统研究模式大多数采取单一目标温度，旨在稳定患者颅内压等单一指标阈值，最终以单一评价标准来证明治疗功效。其次，当前监测技术均是孤立或间接的，不足以精准反映颅脑创伤神经血管微环境的复杂变化。亚低温治疗必须考虑致伤因子在个体和时程中的异质性，特别应在干预的时间窗、时程等方面实现以伤员为中心的个性化管理。考虑到炸场环境条件，亚低温技术在脑爆震伤的研究和应用中受到极大限制。
基于切应力、缺氧和高温三种致伤因子，建立多模态脑爆震伤神经血管微环境模型，可根据损伤类型实现不同时间窗和时程的亚低温干预，通过检测神经血管微环境中脑损害特异性蛋白表达，从细胞分子水平揭示亚低温治疗的作用和机制。
5.小结
模拟切应力、缺氧和高温三种致伤因子，结合炸场实际情况构建脑爆震伤神经血管微环境多模态生物模型，进而应用于脑损害特异性分子的监测和分析，有望为研究脑爆震伤病理机制以及亚低温干预策略提供较为理想的体外实验模型。
来源：马瑛,谭俊,姜成国,梁国标,曲红,赵明光.脑爆震伤神经血管微环境变化及其研究现状[J].临床军医杂志,2020,48(07):866-867+870.
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