低速弹颅脑伤后脑微循环变化的实验研究
作者：陈长才 谭林琼
单位：陈长才(第一军医大学附属珠江医院神经外科 510282 广州)；谭林琼(解放军第九十一医院神经外科)
关键词：创伤，枪弹；脑损伤；微循环
中华创伤杂志000312摘 要：目的 研究猫在低速弹颅脑伤(CMW)后脑微循环的改变，为临床治疗提供实验依据。 方法 改良Carey法制作低速弹猫CMW模型，观测伤前、伤后不同时间点软脑膜细动脉管径(Da)、细静脉管径(Dv)、脑皮层微区血流量(CBF)、血压、脉搏、呼吸和采静脉血测算ηb、ηp、PFC、HCT、ESR、AI、TK等血液流变学指标。 结果 全部动物生命体征稳定，无死亡。CMW后Da、Dv收缩持续30 min，随之Da、Dv扩张，至2 h恢复正常；5～8 h细动脉痉挛，而细静脉出现瘀血性扩张；微区CBF呈缺血(0～30 min)、充血(1～1.5 h)和瘀血(5～8 h)3个时相的变化；致伤后，ηb、ηp、PFC、HCT、AI均较伤前明显升高，红细胞变形能力下降，至伤后8 h仍未恢复正常。 结论 低速弹致颅脑伤后，脑微循环发生了严重变化，至8 h仍不正常，进行相关治疗可望改善。
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Changes of cerebral microcirculation after craniocerebral missile wound (low velocity)
CHEN Changcai TAN Linqiong.
(Dept. of Neurosurgery, Zhujiang Hospital, Guangzhou 510282, China)
Abstract：Objective To seek the changes of cerebral microcirculation following a craniocerebral misile wound (CMW) (low velocity) in cats and to provide evidence for clinical treatment. Methods CMW animal model in cat was constructed by Carey method. Then, arteriole and venule caliber of pia mater, microregional cerebral blood flow (CBF) of brain, mean artery blood pressure (MABP), heart rate (HR), respiratory rate (RR) were monitored simultaneously at different time before and after wound. Blood samples were collected for surveying and calculating blood rheological idexes of blood viscosity (ηb), plasma viscosity (ηp), plasma fibrinogen concentration (PFC), hematocrit (HCT), erythrocyte sedimentation rate (ESR), aggregation index (AI) and deformability of red blood cells (RBC) (TK). Results Vital signs were kept stable at each time point without any death. Pial aterioles and venules kept a contraction for about 30 minutes after CMW. Then, they were dilated and recovered to normal after 2 hours. Arteriole spasm occurred from 5-8 hours and venule dilated on the contrary. CBF manifested ischemia, hyperemia and stagnation which appeared from 0-30 minutes, 1-1.5 hours and 5-8 hours respectively. After CMW, blood rheological parameters including ηb,ηp, ESR, HCT, PFC and AI were increased significantly, the deformability of RBC decreased significantly and did not return to normal 8 hours later. Conclusions After CMW, cerebral microcirculation changes a lot and does not recover from 8 hours. A corresponding treatment is necessary accordingly.
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Key words：Trauma, gun fire; Brain injuries; Microcirculation▲
颅脑火器伤(craniocerebral missile wound, CMW)除引起神经系统严重的直接损伤外，还会引发脑水肿、神经组织坏死等严重的继发性损害，其中脑微循环障碍是导致这些继发性损伤的重要因素。据报道，闭合性脑外伤致死的90%与脑微循环障碍有关[1]。但CMW后脑微循环有哪些异常及如何纠正尚缺乏系统研究，因此加强对CMW后脑微循环障碍的认识，将有助于提高现有的救治水平。笔者通过对脑微血管、微血流等的研究认识低速弹颅脑伤后脑微循环障碍的表现，为颅脑火器伤的治疗提供实验依据。
材料与方法
1. 实验动物：杂种猫6只，雌雄不限，体重2.2～2.8 kg，由第一军医大学实验动物中心提供。实验前禁食过夜，自由饮水。 制作CMW模型：子弹质量(0.60±0.01) g，直径2.5 mm，B5-81气枪(*****)校准并测速，压一手气弹速为(57.84±1.775) m/s，压二手气弹速为(101.54±0.442) m/s，气枪各项性能稳定。
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2. 用质量浓度为50 g/L的戊巴比妥钠30 mg/kg腹腔注射麻醉动物，2～3 h后可追加原用量的1/3维持麻醉。麻醉成功后，进行气管切开插管、股动脉(PE50管)、股静脉(PE90管)插管，股动脉插管接血压监护仪，股静脉插管接三通管采集血标本。
按照Carey等[2]的方法，将猫固定于立体定向架上，打开右额窦前壁，保留后壁；左顶骨开骨窗显露大脑侧裂上回、侧裂回处软脑膜及血管。将现配的人工脑脊液[3]通过恒温灌流器持续滴注于脑表面形成一层“液膜”。按Carey等[2]的方法，校准弹道线与头部矢状线呈20°角，固定枪支。压一手气弹，枪口距右额窦后壁5 cm，在猫恢复睫毛反射后击发，造成低速弹颅脑盲管伤模型。致伤能量为：Ek= 1/2 mv2=1/2×0.6/1 000×57.842=1.004 J。如致伤后出现呼吸停止或窒息，即给予呼吸机辅助呼吸。
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3. 生命体征及软脑膜血管管径、微区脑血流量(CBF)的观测：通过血压监护仪测定BP及HR，用秒表计时计数腹式呼吸频率。通过落射光微循环显微镜及其摄录象系统测定伤前选定的同一软脑膜细动脉管径(diameter of arteriole, Da)、细静脉管径(diameter of venule, Dv)；通过LDF测定左顶叶微区血流量(CBF)。
4. 血液流变学指标的测定：按照国际血液学标准委员会(ICSH)1986年制定的“血液黏度和红细胞变形性测定的规定”标准[4]，分别于伤前10 min、伤后0.5，1.5，4，8 h采股静脉血3.5 ml，置于干燥的肝素抗凝试管(10～20 IU/ml)中，采血后注入等量的等渗盐水。分别测定各时间点的血沉(ESR)、红细胞压积(HCT)、全血黏度(ηb)、血浆黏度(ηp)和血浆纤维蛋白原浓度(PFC)[5]。根据公式AI=ηbL/ηbH、TK=(ηr0.4-1)/ηr0.4×C计算红细胞聚集指数(AI)和红细胞变形能力(TK)值，其中ηbL即切变率为1 s-1的全血黏度，ηbH即切变率为200 s-1的全血黏度，ηr=ηb/ηp，C=HCT。
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5. 数据处理：对所有计量资料均以
±s表示，采用完全随机设计的多个样本均数比较的方差分析进行统计学处理。
结 果
1. 基本生命体征的变化(表1)：各观察时间点RR、HR，在创伤、静脉给药和采血后与伤前比较无明显变化；伤后5 min平均动脉血压(mean artery blood pressure, MABP)较伤前增高，但无统计学差异(P>0.05)，并在短时间内恢复正常。
表1 猫在CMW后RR、HR、MABP的变化(±s) 项目
伤前10 min
伤后时间
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5 min
0.5 h
1 h
1.5 h
2 h
3 h
5 h
8 h
RR
24±1.7
24±1.7
21±1.8
21±1.7
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22±1.4
23±1.6
23±1.0
24±1.4
23±1.4
HR
131±7.3
129±8.2
131±7.0
134±5.7
131±9.3
131±7.7
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130±7.5
131±8.0
130±7.4
MABP
112±10.7
121±9.6
115±10.1
114±9.9
113±12.6
113±11.7
111±12.0
111±11.5
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112±11.0
注：猫数为6只； HR、RR的单位均为次/min，MABP单位为mm Hg 2. 软脑膜血管管径及微区脑血流量的变化(表2)：Da的变化见图1。CMW后5，30 min Da较伤前明显缩小，分别为伤前的82.9%～84.1%、79.2%～89.2%。Da在1 h时扩张，达伤前的110.8%，2～3 h恢复至伤前正常水平，5～8 h管径较伤前明显缩小(P<0.05)。软脑膜细静脉管径的变化见图2。致伤后5，30 min后1～2 h呈明显扩张状态，为伤前的(108.5±5.9)%(P<0.05)，3～5 h恢复正常，8 h扩张至伤前的(108.1±5.5)%。微区脑血流量(CBF)的变化见图3。致伤后微区脑血流量于5 min、30 min明显下降(P<0.05)，分别降至伤前的76.3%～78.4%和68.8%～70.1%，继之出现过度灌注，于1 h达伤前的118.5%，3 h恢复正常。5～8 h CBF明显减少，最低降至伤前的78.1%(P<0.05)。
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表2 猫脑微区CBF、Da和Dv的变化(±s) 项目
伤前10 min
伤后时间
5 min
0.5 h
1 h
1.5 h
2 h
3 h
5 h
8 h
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Da
97.2±
83.4±
79.2±
110.8±
107.2±
97.4±
96.1±
90.5±
89.7±
7.6
2.4*
1.9*
, 百拇医药
3.5*
4.6*
3.6
2.7
3.0*
2.2*
Dv
107.2±
88.4±
85.1±
114.5±
108.5±
, 百拇医药
105.44±
97.5±
98.1±
108.1±
8.5
3.1*
5.3*
6.0*
5.9*
7.0*
6.6
, 百拇医药 5.3
5.5*
CBF
23.0±
77.9±
68.8±
118.5±
110.3±
104.3±
102.8±
86.5±
78.1±
1.4
, 百拇医药
7.3*
6.8*
6.4*
5.9*
6.9
5.1
5.7*
6.5*
注：猫数为6只； 5 min～8 h各值均为与伤前值的百分比， 与伤前10 min比较：*P<0.05
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图1 软脑膜细动脉管径(Da)的变化
图2 软脑膜细静脉管径(Dv)的变化
图3 皮层微区脑血流量(CBF)的变化
3. 血液流变学改变(表3)：致伤后ηp、ηb、PFC、HCT、TK、AI均较伤前明显升高。ηp于4 h达最高，8 h仍明显高于伤前水平。ηb在伤后各时间点均明显升高，于伤后90 min达高峰，8 h仍明显高于伤前水平。PFC于伤后90 min达最高，8 h时仍高达5.96 g/L，为伤前的157.3%。TK伤前为0.74，处于正常范围，伤后明显升高，8 h仍未恢复正常。AI变化趋势与ηb变化相似。ESR伤后逐渐增高，于4 h达最高，HCT伤后较伤前增高，至8 h回降至伤前水平。
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表3 猫在CMW后血液流变学特性的变化(±s) 参考项目
伤前10 min
伤后时间
0.5 h
1.5 h
4 h
8 h
ηp(mPa.s)
1.75±0.13
1.92±0.13*
, 百拇医药 2.13±0.12*
2.21±0.14*
1.98±0.11*
ηb(mPa.s)
1s-1
9.80±1.17
12.91±1.23*
14.59±1.10*
13.64±0.98*
11.64±1.08*
, 百拇医药
5 s-1
5.11±0.95
6.67±0.96*
6.95±0.83*
6.22±0.73*
5.95±0.96
30 s-1
3.82±0.66
4.98±0.53*
5.98±0.31*
, 百拇医药
5.41±0.43*
4.86±0.31*
200s-1
3.45±0.36
4.18±0.23*
4.43±0.31*
4.23±0.42*
3.91±0.41
PFC (g/L)
3.79±0.36
, 百拇医药
6.67±0.41*
7.69±0.42*
7.86±0.31*
5.96±0.46*
HCT(%)
38.00±2.30
40.00±3.00
41.00±2.60*
42.00±3.10*
40.00±2.70
, 百拇医药
ESR (mm/h)
23.00±5.50
30.00±3.50*
35.00±4.50*
45.00±4.50*
40.00±3.50*
TK
0.74±0.13
1.02±0.19*
1.23±0.23*
, 百拇医药
1.86±0.17*
1.11±0.16*
AI
2.84±0.56
3.25±0.34*
3.49±0.33*
3.31±0.39
3.17±0.44
与伤前10min比较：*P<0.05
讨 论
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1. 实验模型的改进有利于微循环研究：通过系列实验[6，7]发现，0.9～1.4 J组适合观察猫颅脑损伤后的病理生理学改变。火器参数为：直径2 mm，质量(m)31.7 mg，v=297 m/s，距伤口80 cm处击发致伤，Ek=1.4 J，该组15只猫，3只伤后即死亡，8只于8～41 min后死亡，仅4只存活4 h以上；MABP伤后升高40%～60%，5～10 min后恢复正常；存活动物伤后均有5～15 s的窒息，RR下降50%，20 min后恢复正常。Crockard等[8]制作标准损伤CMW模型参数为v=90 m/s，直径3 mm，m=31 mg，Ek=1.26 J，45%的猴子在6 h内死亡，结果的差异可能与伤道及伤道距脑干较近有关。本模型中[m=600 mg，v=(57.4±1.775)m/s，直径2 mm，Ek=1.004 J]调整枪口距额窦后壁约5 cm处击发致伤，避免了空气对弹速的影响，确保了全部能量传导并吸收。制作模型24只，存活均在8 h以上，动物较Carey模型存活时间长、存活率高，生命体征稳定。
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脑微循环与呼吸、血压等的稳定性密切相关，如果呼吸、血压不稳定，脑微循环的稳定则受影响，这样不能对CMW后脑微循环改变的原因作出确切的判断。模型改进后，动物生命体征基本稳定，从而可以确定观察到的脑微循环变化是CMW所引起，由此还可以推测，如果合并MABP、HR、RR异常，脑微循环障碍将更严重。
活体观察脑微循环一直受照明技术、图像分析技术的制约，只能观察到软脑膜及其下50 μm以内的情况，不能直接观察皮层深处微循环的实时变化，采用共聚焦扫描显微镜及图像重建的方法[9，10]也只能观察到软脑膜下250 μm。LDF探头可以测量直径为1 mm的半球体内的血流量，它是厚为500 μm的软脑膜及皮层的血流量的综合体现。笔者采用LDF测微区脑血流量，因而较测定单根软脑膜血管血流量更能反映脑血流量的变化。
2. CMW后脑微循环在微血流及血液流变性能等方面均出现异常：(1)软脑膜Da、Dv及微区CBF的变化致伤后，受伤对侧直径100 μm左右的软脑膜细动、静脉立即出现明显的收缩，5，30 min后分别为伤前的82.9%～84.1%，79.2%～89.2%；60～90 min扩张，最高达伤前的114.5%。在2～3 h后Da出现痉挛，8 h为伤前的89.7%；3～5 h Dv恢复基本正常，8 h表现为瘀血性扩张(108.1%，P<0.05)。微区脑血流量在伤后30 min下降至68.8%，于1 h血流量明显增加为伤前的118.5%，8 h微区血流量为78.1%，即CMW后细动脉与细静脉表现不一致，动脉表现为收缩、扩张及痉挛三个时相的变化，而静脉为收缩和瘀血性扩张。微区脑血流量呈缺血(0～30 min)、充血(60～90 min)及缺血(5～8 h)3个时相的变化，脑血流量的变化与细动脉的变化密切相关。
, 百拇医药
Martin等[1]监测124例严重脑外伤病人的脑血流量、大脑中动脉血流速度、动静脉血氧差等指标的动态变化，将脑外伤后脑循环变化归结为4个时相，即低灌注(0～24 h)、充血(1～3 d)、血管痉挛(4～5 d)和恢复期(3～4周),藉此可以推测脑微血管在伤后早期处于收缩状态。但DeWitt等[11]发现猫脑流体冲击伤后超早期软脑膜微血管呈扩张改变，中度损伤后，小于100 μm的微血管伤后1 min即明显扩张(29.4%±5.1%)并持续超过30 min；大于100 μm的扩张不明显，30 min后管径恢复正常并持续1 h以上；重度损伤后，微血管明显扩张长达4小时以上。由此认为外伤后血管的扩张反应与创伤本身引起的MABP升高有关。当MABP恢复正常后，管径<100 μm的血管持续扩张可能与这些血管对高血压的反应更敏感有关。
3. 血液流变学改变：本实验结果显示CMW后ηp、ηb、PFC、ESR、HCT、TK及AI明显升高，在伤后4 h达最高峰，8 h后HCT、ηb(5,200s-1)及AI恢复正常，ηp、ηb(1,30s-1)、PFC、ESR、TK仍明显高于伤前水平。
, 百拇医药
脑毛细血管管腔比其它任何部位的都要小，脑微循环中的红细胞和白细胞必须“挤着”通过比细胞本身自然形态要小得多的管腔，约占全血50%的红细胞只有通过变形才能流经脑毛细血管。因此血液本身的流变特性特别是红细胞的变形能力是决定脑毛细血管血流的重要因素。HCT、血浆粘度的增高和红细胞聚集的增加使全血粘度增高；PFC的升高及血小板聚集的增多导致微血栓形成，红细胞变形能力的下降，可以引起血流瘀滞甚至停止，加重局部缺血、缺氧。虽然还不能明确这些变化是微循环障碍的表现还是微循环障碍的原因，但这些血液流变特性变化的持续肯定会使已有的脑微循环障碍加重。因此改善血液的流变特性的治疗，则可以改善CMW后的脑微循环障碍。
志谢 本研究得到了第一军医大学全军休克微循环重点实验室赵克森教授和黄绪亮高级技师的帮助，在此表示感谢
参考文献：
[1]Martin NA, Patwardhan RV, Alexander MT, et al. Characterization of cerebral hemodynamic phases following severe head trauma: hypoperfusion, hyperemia, and vasospasm. J Neurosurg, 1997， 87: 9-19.
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[4]International Committee for Standardization in Hematology: Guidelines for measurement of blood viscosity and erythrocyte deformability. Biorheology, 1986， 6: 439.
, 百拇医药
[5]金永娟.血液流变学检验.见：冯仁丰，主编.实用医学检验学.第1版.上海：上海科学技术出版社， 1996. 170-181.
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[7]Torbati D, Jacks AF, Carey ME, et al. Cerebral cardiovascular and respiratory variables after an experimental brain missile wound. J Neurotrauma, 1992， 9:143-145.
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, http://www.100md.com
[9]Dirnagl U, Villringer A, Gerbhardt R, et al. Three-dimensional reconstruction of the rat brain cortical microcirculation in vivo. J Cereb Blood Flow Metab, 1991， 11:353-360.
[10]Fujimoto K, Murakami-Hisaichi M, Tokuda C, et al. A silver impregnation method for study of cerebral microcirculation using confocal, light, and electron microscopy. Microvasc Res, 1996， 51:116-120.
[11]DeWitt DS, Jenkins LW, Wei EP, et al. Effects of fluid-percussion brain injury on regional cerebral blood flow and pial arteriolar diameter. J Neurosurg, 1986， 64:787-794.
收稿日期：1999-06-17, http://www.100md.com
单位：陈长才(第一军医大学附属珠江医院神经外科 510282 广州)；谭林琼(解放军第九十一医院神经外科)
关键词：创伤，枪弹；脑损伤；微循环
中华创伤杂志000312摘 要：目的 研究猫在低速弹颅脑伤(CMW)后脑微循环的改变，为临床治疗提供实验依据。 方法 改良Carey法制作低速弹猫CMW模型，观测伤前、伤后不同时间点软脑膜细动脉管径(Da)、细静脉管径(Dv)、脑皮层微区血流量(CBF)、血压、脉搏、呼吸和采静脉血测算ηb、ηp、PFC、HCT、ESR、AI、TK等血液流变学指标。 结果 全部动物生命体征稳定，无死亡。CMW后Da、Dv收缩持续30 min，随之Da、Dv扩张，至2 h恢复正常；5～8 h细动脉痉挛，而细静脉出现瘀血性扩张；微区CBF呈缺血(0～30 min)、充血(1～1.5 h)和瘀血(5～8 h)3个时相的变化；致伤后，ηb、ηp、PFC、HCT、AI均较伤前明显升高，红细胞变形能力下降，至伤后8 h仍未恢复正常。 结论 低速弹致颅脑伤后，脑微循环发生了严重变化，至8 h仍不正常，进行相关治疗可望改善。
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CHEN Changcai TAN Linqiong.
(Dept. of Neurosurgery, Zhujiang Hospital, Guangzhou 510282, China)
Abstract：Objective To seek the changes of cerebral microcirculation following a craniocerebral misile wound (CMW) (low velocity) in cats and to provide evidence for clinical treatment. Methods CMW animal model in cat was constructed by Carey method. Then, arteriole and venule caliber of pia mater, microregional cerebral blood flow (CBF) of brain, mean artery blood pressure (MABP), heart rate (HR), respiratory rate (RR) were monitored simultaneously at different time before and after wound. Blood samples were collected for surveying and calculating blood rheological idexes of blood viscosity (ηb), plasma viscosity (ηp), plasma fibrinogen concentration (PFC), hematocrit (HCT), erythrocyte sedimentation rate (ESR), aggregation index (AI) and deformability of red blood cells (RBC) (TK). Results Vital signs were kept stable at each time point without any death. Pial aterioles and venules kept a contraction for about 30 minutes after CMW. Then, they were dilated and recovered to normal after 2 hours. Arteriole spasm occurred from 5-8 hours and venule dilated on the contrary. CBF manifested ischemia, hyperemia and stagnation which appeared from 0-30 minutes, 1-1.5 hours and 5-8 hours respectively. After CMW, blood rheological parameters including ηb,ηp, ESR, HCT, PFC and AI were increased significantly, the deformability of RBC decreased significantly and did not return to normal 8 hours later. Conclusions After CMW, cerebral microcirculation changes a lot and does not recover from 8 hours. A corresponding treatment is necessary accordingly.
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Key words：Trauma, gun fire; Brain injuries; Microcirculation▲
颅脑火器伤(craniocerebral missile wound, CMW)除引起神经系统严重的直接损伤外，还会引发脑水肿、神经组织坏死等严重的继发性损害，其中脑微循环障碍是导致这些继发性损伤的重要因素。据报道，闭合性脑外伤致死的90%与脑微循环障碍有关[1]。但CMW后脑微循环有哪些异常及如何纠正尚缺乏系统研究，因此加强对CMW后脑微循环障碍的认识，将有助于提高现有的救治水平。笔者通过对脑微血管、微血流等的研究认识低速弹颅脑伤后脑微循环障碍的表现，为颅脑火器伤的治疗提供实验依据。
材料与方法
1. 实验动物：杂种猫6只，雌雄不限，体重2.2～2.8 kg，由第一军医大学实验动物中心提供。实验前禁食过夜，自由饮水。 制作CMW模型：子弹质量(0.60±0.01) g，直径2.5 mm，B5-81气枪(*****)校准并测速，压一手气弹速为(57.84±1.775) m/s，压二手气弹速为(101.54±0.442) m/s，气枪各项性能稳定。
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2. 用质量浓度为50 g/L的戊巴比妥钠30 mg/kg腹腔注射麻醉动物，2～3 h后可追加原用量的1/3维持麻醉。麻醉成功后，进行气管切开插管、股动脉(PE50管)、股静脉(PE90管)插管，股动脉插管接血压监护仪，股静脉插管接三通管采集血标本。
按照Carey等[2]的方法，将猫固定于立体定向架上，打开右额窦前壁，保留后壁；左顶骨开骨窗显露大脑侧裂上回、侧裂回处软脑膜及血管。将现配的人工脑脊液[3]通过恒温灌流器持续滴注于脑表面形成一层“液膜”。按Carey等[2]的方法，校准弹道线与头部矢状线呈20°角，固定枪支。压一手气弹，枪口距右额窦后壁5 cm，在猫恢复睫毛反射后击发，造成低速弹颅脑盲管伤模型。致伤能量为：Ek= 1/2 mv2=1/2×0.6/1 000×57.842=1.004 J。如致伤后出现呼吸停止或窒息，即给予呼吸机辅助呼吸。
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3. 生命体征及软脑膜血管管径、微区脑血流量(CBF)的观测：通过血压监护仪测定BP及HR，用秒表计时计数腹式呼吸频率。通过落射光微循环显微镜及其摄录象系统测定伤前选定的同一软脑膜细动脉管径(diameter of arteriole, Da)、细静脉管径(diameter of venule, Dv)；通过LDF测定左顶叶微区血流量(CBF)。
4. 血液流变学指标的测定：按照国际血液学标准委员会(ICSH)1986年制定的“血液黏度和红细胞变形性测定的规定”标准[4]，分别于伤前10 min、伤后0.5，1.5，4，8 h采股静脉血3.5 ml，置于干燥的肝素抗凝试管(10～20 IU/ml)中，采血后注入等量的等渗盐水。分别测定各时间点的血沉(ESR)、红细胞压积(HCT)、全血黏度(ηb)、血浆黏度(ηp)和血浆纤维蛋白原浓度(PFC)[5]。根据公式AI=ηbL/ηbH、TK=(ηr0.4-1)/ηr0.4×C计算红细胞聚集指数(AI)和红细胞变形能力(TK)值，其中ηbL即切变率为1 s-1的全血黏度，ηbH即切变率为200 s-1的全血黏度，ηr=ηb/ηp，C=HCT。
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5. 数据处理：对所有计量资料均以
±s表示，采用完全随机设计的多个样本均数比较的方差分析进行统计学处理。结 果
1. 基本生命体征的变化(表1)：各观察时间点RR、HR，在创伤、静脉给药和采血后与伤前比较无明显变化；伤后5 min平均动脉血压(mean artery blood pressure, MABP)较伤前增高，但无统计学差异(P>0.05)，并在短时间内恢复正常。
表1 猫在CMW后RR、HR、MABP的变化(
±s) 项目伤前10 min
伤后时间
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5 min
0.5 h
1 h
1.5 h
2 h
3 h
5 h
8 h
RR
24±1.7
24±1.7
21±1.8
21±1.7
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22±1.4
23±1.6
23±1.0
24±1.4
23±1.4
HR
131±7.3
129±8.2
131±7.0
134±5.7
131±9.3
131±7.7
, 百拇医药
130±7.5
131±8.0
130±7.4
MABP
112±10.7
121±9.6
115±10.1
114±9.9
113±12.6
113±11.7
111±12.0
111±11.5
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112±11.0
注：猫数为6只； HR、RR的单位均为次/min，MABP单位为mm Hg 2. 软脑膜血管管径及微区脑血流量的变化(表2)：Da的变化见图1。CMW后5，30 min Da较伤前明显缩小，分别为伤前的82.9%～84.1%、79.2%～89.2%。Da在1 h时扩张，达伤前的110.8%，2～3 h恢复至伤前正常水平，5～8 h管径较伤前明显缩小(P<0.05)。软脑膜细静脉管径的变化见图2。致伤后5，30 min后1～2 h呈明显扩张状态，为伤前的(108.5±5.9)%(P<0.05)，3～5 h恢复正常，8 h扩张至伤前的(108.1±5.5)%。微区脑血流量(CBF)的变化见图3。致伤后微区脑血流量于5 min、30 min明显下降(P<0.05)，分别降至伤前的76.3%～78.4%和68.8%～70.1%，继之出现过度灌注，于1 h达伤前的118.5%，3 h恢复正常。5～8 h CBF明显减少，最低降至伤前的78.1%(P<0.05)。
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表2 猫脑微区CBF、Da和Dv的变化(
±s) 项目伤前10 min
伤后时间
5 min
0.5 h
1 h
1.5 h
2 h
3 h
5 h
8 h
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Da
97.2±
83.4±
79.2±
110.8±
107.2±
97.4±
96.1±
90.5±
89.7±
7.6
2.4*
1.9*
, 百拇医药
3.5*
4.6*
3.6
2.7
3.0*
2.2*
Dv
107.2±
88.4±
85.1±
114.5±
108.5±
, 百拇医药
105.44±
97.5±
98.1±
108.1±
8.5
3.1*
5.3*
6.0*
5.9*
7.0*
6.6
, 百拇医药 5.3
5.5*
CBF
23.0±
77.9±
68.8±
118.5±
110.3±
104.3±
102.8±
86.5±
78.1±
1.4
, 百拇医药
7.3*
6.8*
6.4*
5.9*
6.9
5.1
5.7*
6.5*
注：猫数为6只； 5 min～8 h各值均为与伤前值的百分比， 与伤前10 min比较：*P<0.05
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图1 软脑膜细动脉管径(Da)的变化
图2 软脑膜细静脉管径(Dv)的变化
图3 皮层微区脑血流量(CBF)的变化
3. 血液流变学改变(表3)：致伤后ηp、ηb、PFC、HCT、TK、AI均较伤前明显升高。ηp于4 h达最高，8 h仍明显高于伤前水平。ηb在伤后各时间点均明显升高，于伤后90 min达高峰，8 h仍明显高于伤前水平。PFC于伤后90 min达最高，8 h时仍高达5.96 g/L，为伤前的157.3%。TK伤前为0.74，处于正常范围，伤后明显升高，8 h仍未恢复正常。AI变化趋势与ηb变化相似。ESR伤后逐渐增高，于4 h达最高，HCT伤后较伤前增高，至8 h回降至伤前水平。
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表3 猫在CMW后血液流变学特性的变化(
±s) 参考项目伤前10 min
伤后时间
0.5 h
1.5 h
4 h
8 h
ηp(mPa.s)
1.75±0.13
1.92±0.13*
, 百拇医药 2.13±0.12*
2.21±0.14*
1.98±0.11*
ηb(mPa.s)
1s-1
9.80±1.17
12.91±1.23*
14.59±1.10*
13.64±0.98*
11.64±1.08*
, 百拇医药
5 s-1
5.11±0.95
6.67±0.96*
6.95±0.83*
6.22±0.73*
5.95±0.96
30 s-1
3.82±0.66
4.98±0.53*
5.98±0.31*
, 百拇医药
5.41±0.43*
4.86±0.31*
200s-1
3.45±0.36
4.18±0.23*
4.43±0.31*
4.23±0.42*
3.91±0.41
PFC (g/L)
3.79±0.36
, 百拇医药
6.67±0.41*
7.69±0.42*
7.86±0.31*
5.96±0.46*
HCT(%)
38.00±2.30
40.00±3.00
41.00±2.60*
42.00±3.10*
40.00±2.70
, 百拇医药
ESR (mm/h)
23.00±5.50
30.00±3.50*
35.00±4.50*
45.00±4.50*
40.00±3.50*
TK
0.74±0.13
1.02±0.19*
1.23±0.23*
, 百拇医药
1.86±0.17*
1.11±0.16*
AI
2.84±0.56
3.25±0.34*
3.49±0.33*
3.31±0.39
3.17±0.44
与伤前10min比较：*P<0.05
讨 论
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1. 实验模型的改进有利于微循环研究：通过系列实验[6，7]发现，0.9～1.4 J组适合观察猫颅脑损伤后的病理生理学改变。火器参数为：直径2 mm，质量(m)31.7 mg，v=297 m/s，距伤口80 cm处击发致伤，Ek=1.4 J，该组15只猫，3只伤后即死亡，8只于8～41 min后死亡，仅4只存活4 h以上；MABP伤后升高40%～60%，5～10 min后恢复正常；存活动物伤后均有5～15 s的窒息，RR下降50%，20 min后恢复正常。Crockard等[8]制作标准损伤CMW模型参数为v=90 m/s，直径3 mm，m=31 mg，Ek=1.26 J，45%的猴子在6 h内死亡，结果的差异可能与伤道及伤道距脑干较近有关。本模型中[m=600 mg，v=(57.4±1.775)m/s，直径2 mm，Ek=1.004 J]调整枪口距额窦后壁约5 cm处击发致伤，避免了空气对弹速的影响，确保了全部能量传导并吸收。制作模型24只，存活均在8 h以上，动物较Carey模型存活时间长、存活率高，生命体征稳定。
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脑微循环与呼吸、血压等的稳定性密切相关，如果呼吸、血压不稳定，脑微循环的稳定则受影响，这样不能对CMW后脑微循环改变的原因作出确切的判断。模型改进后，动物生命体征基本稳定，从而可以确定观察到的脑微循环变化是CMW所引起，由此还可以推测，如果合并MABP、HR、RR异常，脑微循环障碍将更严重。
活体观察脑微循环一直受照明技术、图像分析技术的制约，只能观察到软脑膜及其下50 μm以内的情况，不能直接观察皮层深处微循环的实时变化，采用共聚焦扫描显微镜及图像重建的方法[9，10]也只能观察到软脑膜下250 μm。LDF探头可以测量直径为1 mm的半球体内的血流量，它是厚为500 μm的软脑膜及皮层的血流量的综合体现。笔者采用LDF测微区脑血流量，因而较测定单根软脑膜血管血流量更能反映脑血流量的变化。
2. CMW后脑微循环在微血流及血液流变性能等方面均出现异常：(1)软脑膜Da、Dv及微区CBF的变化致伤后，受伤对侧直径100 μm左右的软脑膜细动、静脉立即出现明显的收缩，5，30 min后分别为伤前的82.9%～84.1%，79.2%～89.2%；60～90 min扩张，最高达伤前的114.5%。在2～3 h后Da出现痉挛，8 h为伤前的89.7%；3～5 h Dv恢复基本正常，8 h表现为瘀血性扩张(108.1%，P<0.05)。微区脑血流量在伤后30 min下降至68.8%，于1 h血流量明显增加为伤前的118.5%，8 h微区血流量为78.1%，即CMW后细动脉与细静脉表现不一致，动脉表现为收缩、扩张及痉挛三个时相的变化，而静脉为收缩和瘀血性扩张。微区脑血流量呈缺血(0～30 min)、充血(60～90 min)及缺血(5～8 h)3个时相的变化，脑血流量的变化与细动脉的变化密切相关。
, 百拇医药
Martin等[1]监测124例严重脑外伤病人的脑血流量、大脑中动脉血流速度、动静脉血氧差等指标的动态变化，将脑外伤后脑循环变化归结为4个时相，即低灌注(0～24 h)、充血(1～3 d)、血管痉挛(4～5 d)和恢复期(3～4周),藉此可以推测脑微血管在伤后早期处于收缩状态。但DeWitt等[11]发现猫脑流体冲击伤后超早期软脑膜微血管呈扩张改变，中度损伤后，小于100 μm的微血管伤后1 min即明显扩张(29.4%±5.1%)并持续超过30 min；大于100 μm的扩张不明显，30 min后管径恢复正常并持续1 h以上；重度损伤后，微血管明显扩张长达4小时以上。由此认为外伤后血管的扩张反应与创伤本身引起的MABP升高有关。当MABP恢复正常后，管径<100 μm的血管持续扩张可能与这些血管对高血压的反应更敏感有关。
3. 血液流变学改变：本实验结果显示CMW后ηp、ηb、PFC、ESR、HCT、TK及AI明显升高，在伤后4 h达最高峰，8 h后HCT、ηb(5,200s-1)及AI恢复正常，ηp、ηb(1,30s-1)、PFC、ESR、TK仍明显高于伤前水平。
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脑毛细血管管腔比其它任何部位的都要小，脑微循环中的红细胞和白细胞必须“挤着”通过比细胞本身自然形态要小得多的管腔，约占全血50%的红细胞只有通过变形才能流经脑毛细血管。因此血液本身的流变特性特别是红细胞的变形能力是决定脑毛细血管血流的重要因素。HCT、血浆粘度的增高和红细胞聚集的增加使全血粘度增高；PFC的升高及血小板聚集的增多导致微血栓形成，红细胞变形能力的下降，可以引起血流瘀滞甚至停止，加重局部缺血、缺氧。虽然还不能明确这些变化是微循环障碍的表现还是微循环障碍的原因，但这些血液流变特性变化的持续肯定会使已有的脑微循环障碍加重。因此改善血液的流变特性的治疗，则可以改善CMW后的脑微循环障碍。
志谢 本研究得到了第一军医大学全军休克微循环重点实验室赵克森教授和黄绪亮高级技师的帮助，在此表示感谢
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收稿日期：1999-06-17, http://www.100md.com