源于腦結構性異常的昏迷,常伴有瞳孔的改變,瞳孔的檢查對昏迷的神經定位、病因診斷和預后分析都有重要的意義[1,2]。
昏迷的病理機制
正常的意識地維持依賴于腦干網狀上行激活系統及其投射到雙側丘腦的纖維以及端腦的正常功能。其中,腦干上行網狀激活系統在覺醒維持中發揮關鍵性作用,而激活系統的敏感部位在腦橋和中腦的被蓋,導致昏迷的損害必須占據其兩側[3]。Plum采用病理學分類法,將昏迷歸納為幕上病變、幕下病變和彌散性腦病3種原因,非常便于理解。
幕上病變:特指大腦半球的結構性性病變。除非兩側大腦病損廣泛而發展迅速,或者急驟的優勢半球嚴重病變如嚴重的卒中,一般情況不會直接引起昏迷。顱高壓本身亦不直接引起昏迷。幕上病變引起昏迷的最常見原因是幕上腦組織被迫向小腦幕切跡處移位,致使丘腦、腦干繼發損害。一側大腦半球的病變,只有向下擴展,在小腦幕切跡處擠壓了丘腦、中腦非特異性投射系統,即發生了小腦幕切跡疝時才發生昏迷。嚴重或持續時間較久的小腦幕切跡疝,會造成腦干網狀結構的不可逆損害,如果占位擠壓即便解除,也仍會持續處于昏迷狀態。
幕下病變:幕下病變可以通過兩種方式引起昏迷。一是腦橋或中腦旁中線網狀結構的直接損害,如腦橋出血。再就是網狀結構被來自腦干外的占位所壓迫。早期的或緩慢發生的枕骨大孔疝,雖然不直接影響上行激活系統,但隨著病變擴大,終至小腦前葉和蚓上部向上移位,直接壓迫或通過小腦幕裂孔形成上行性小腦幕切跡疝,殃及腦橋和中腦,繼而發生昏迷。
彌散性腦病:彌散性腦病包括代謝性昏迷如低血糖和中毒;彌散性影響腦部的其他疾病,如腦膜炎、蛛網膜下腔出血、癲癇發作等。導致昏迷的機制一是彌散性腦水腫與其后的腦疝形成;再就是選擇性易損區域的代謝損傷,致使大腦功能嚴重降低,此時,由于皮層下覺醒調節系統相對正常,患者可以呈現特殊的醒狀昏迷狀態[2]。
瞳孔調節的生理解剖
年齡、屈光狀態、光線強度和適應狀態均能影響瞳孔的大小。在普通光線下,瞳孔的生理直徑為2~4mm,極限直徑為1~8mm[5],約有25%的人群,其雙側瞳孔直徑有>0.2mm,甚至達1mm的差異,而對光反應對稱,屬正常現象,稱作單純性瞳孔不等[4,6],但在昏迷患者,如果瞳孔不等大則應優先推定為病理性的[7]。
瞳孔括約肌的神經支配:在中腦導水管周圍灰質的腹側,由動眼神經核群的E-W核發出動眼神經的副交感支,排布于動眼神經根和干的周邊,于大腦后動脈與小腦上動脈之間通過,走經海綿竇,自眶上裂入眶,先隨動眼神經下分支,后在睫狀神經節換元,發出睫狀短神經至瞳孔括約肌和睫狀肌。
瞳孔擴大肌的神經支配:瞳孔擴大肌受交感神經支配,雖然交感神經發自下丘腦,但也受同側皮質調控。中樞交感束下行至中腦并在中腦交叉,走經中腦導水管周圍灰質的腹側、橋腦的被蓋,沿延髓背外側下降,終于Budge睫狀脊髓中樞。由Budge睫狀脊髓中樞發出的交感節前纖維,經C8和T1神經根,穿過頸下交感神經節和頸中交感神經節,然后進入頸上交感神經節換元,節后纖維形成神經叢,攀緣頸內動脈而入顱。其一部分隨動眼神經分支,支配上瞼板肌和下瞼板肌。另一部分伴隨三叉神經鼻睫支,通過睫狀神經節(不換元),分布于眼球血管。伴隨鼻睫神經的其余交感神經纖維移行延伸為長睫神經到達瞳孔開大肌,其中便含有司瞳孔擴大的神經纖維[8,9]。
頸部皮膚痛刺激引起瞳孔擴大反射稱睫狀脊髓反射,曾被認為是腦干機制檢查的重要反射[10]。但從前文的表述中可以看出,只要頸髓水平以下的交感神經反射徑路尚未受到損害,痛刺激就可以引起擴瞳,這實際是脊髓水平的反射,反射弧也不涉及腦干,所以不應作為判斷腦干機能的特異性方法。現在普遍認可的腦死亡標準中,腦干反射指對光反射、角膜反射、頭眼反射、前庭眼反射和咳嗽反射,腦死亡者這些反射是完全消失的,而腦死亡時脊髓反射卻可以存在[11]。睫狀脊髓反射對昏迷患者的臨床意義在于,要檢查眼底時,作為獲取較大瞳孔的較好方法[12]。
瞳孔調節的更高級機制:瞳孔調節的基本反射之外,可能還存在有更高級的瞳孔調節機制和更高級的大腦皮層中樞。David Ferrier實驗發現,用電刺激大腦皮層的一定部位,可以引起縮瞳和擴瞳。又有人刺激猴腦Brodmann18、19及7、22區的一定部位,引起了調節、集合和縮瞳,如果用電刺激Brodmann 8、9、10區,則引起縮瞳和集合或擴瞳和眼球分離[13]。大腦皮層和皮層下的病變也可以引起對側瞳孔的變化[14]。
昏迷時的瞳孔
彌散性腦病:瞳孔的中樞調節復雜。支配瞳孔括約肌的皮質中樞一般認為在額葉和枕葉皮質,在中腦的頂蓋前區可能還存在一個可能還存在一個皮質下中樞,其傳出沖動主要是興奮E-W核。交感皮質中樞可能在額葉,皮質下中樞在下丘腦,其傳出沖動抑制E-W核。所以,彌散性腦病時,瞳孔即可以在睫狀脊髓中樞的影響下傾向于擴大[13],也可能因為E-W核失去來自交感中樞地抑制而縮小[6]。
對光反射的檢查比瞳孔大小更有意義。深昏迷時對光反射消失,說明反射機能完全被抑制[5]。對光反射的消失通常與昏迷的嚴重程度相一致。但有一個特例,就是代謝性昏迷時對光反射卻是存在的。存在其他腦干功能受損而瞳孔反應正常是代謝性腦病的金指標。昏迷病也影響對光反射的少數代謝性疾病,包括嚴重的巴比妥過量、急性缺氧、顯著低體溫、抗膽堿藥中毒以及嗎啡類藥物過量,然而,即便在這種情況下,完全無反應的瞳孔也少見。
幕上病變病及腦干損害:①間腦水平以上的幕上病變:對瞳孔反應無直接影響,但局灶性額葉癲癇除外,癲癇發作時可見單側瞳孔的一過性擴大[15]。②間腦性瞳孔:特征是瞳孔直徑輕度縮小但對光反射正常。可以是Horner佂的部分表現,出現于小腦幕切跡疝或丘腦占位性病變壓迫的早期,還要注意可能是該側或對側的頸內動脈閉塞。③散大固定的瞳孔:直徑>7mm且固定的瞳孔,多是動眼神經纖維受壓迫所致。最常見的原因是顳葉溝回疝或是后交通動脈瘤破裂所致的蛛網膜下腔出血[4]。④中等大固定的瞳孔:瞳孔直徑固定在5mm左右是中腦水平損害的表現。影響后聯合的頂蓋或頂蓋前部的病變即可消除對光反射,僅限于頂蓋或頂蓋前區受累的病變,瞳孔固定但正圓,可以顯示瞳孔大小的自發性變化,稱虹膜震顫現象[12]。累及動眼神經核的被蓋病變可以起瞳孔括約肌不規則收縮,結果出現梨形瞳孔或瞳孔向一側偏位,偏位固定的瞳孔稱為中腦性瞳孔偏位[12]。一側或兩側的卵圓形瞳孔可出現于損傷動眼神經纖維的嚴重腦血管病變。卵圓形是由于瞳孔括約肌不均勻麻痹與瞳孔開大肌相互作用的結果[12]。⑤針尖樣瞳孔:直徑在1~1.5mm的瞳孔稱針尖樣瞳孔。通常提示腦橋水平的損害且累及雙側的中樞交感束,常見于腦橋出血。是中樞交感束阻斷或交感神經損傷與副交感神經刺激合并存在的結果。這種情況下,常規手法很難查到對光反射,但用放大鏡觀察,對光反射確實存在[3,17]。⑥小腦幕裂孔疝時的瞳孔變化:小腦幕裂孔疝可分中央型腦疝與外側型腦疝兩種類型,中央型腦疝的發生率可能遠比溝回疝高,有一組67例的統計,中央型腦疝占到71.64%,溝回疝僅19.4%,兩者并存為8.95%[1,18]。中央型腦疝主要是額葉頂葉枕葉的占位改變所致。首先壓迫間腦,繼而殃及腦干,從腦干首端向尾端依次受累,表現為由首端開始、向尾端發展的腦干損害體征,典型經過稱為首尾惡化綜合佂。在這個過程中,會致使動脈旁中央穿通支被拉長、扭曲或斷裂而造成腦干節段的梗死或出血[1]。中央型腦疝的依據發展經過分為分為早期間腦、晚期間腦、中腦-上部腦橋、下部腦橋和延髓期五個時段。前兩個時期出現間腦性瞳孔。區別是早期間腦期有眼球浮動、頭眼反射表現為快速掃視運動,而非經典頭眼反射時地雙眼向相反方向運動。到了晚期間腦期,眼球浮動消失,頭眼反射引出的是雙眼共同偏斜。早期間腦期有抓握反射出現,痛刺激時有防御動作,跖反射呈伸性。晚期間腦期則出現去皮層狀態[1]。中腦-上橋腦期的瞳孔直徑固定于4~5mm,兩側可以不等大,常為梨形瞳孔或中腦型偏位瞳孔。雙眼垂直或分離性斜視,頭眼反射僅可引出外展。去腦強直出現[1,12]。到了下部腦橋期,眼球固定于中間位,頭眼反射完全消失。去腦強直開始抑制[1]。要注意的是局限于腦橋的病變由于破壞了下行的中樞交感通路導致縮瞳,但中央型腦疝損及腦橋時瞳孔固定于中等大小,這是由于腦疝已經破壞了中腦的動眼神經核群[19]。延髓期的較早期瞳孔與中腦-橋腦期相似,但出現嚴重的呼吸節律改變。到最后最后生命終結、瞳孔調節機制徹底喪失,雙瞳孔可完全擴大。外側型腦疝,一側顳葉的占位性病變將顳葉的內側結構如海馬旁回、鉤回擠向中腦和小腦幕裂孔之間,形成外側型腦疝。不難理解由于副交感成分走行于動眼神經纖維的外周,在受壓時,瞳孔改變較眼外肌麻痹更早且更明顯。與中腦受累的情況不同,由于交感通路的保留,此時的瞳孔充分的擴大,呈散大固定狀態。繼最初受累的眼之后,很快對側眼也出現動眼神經麻痹。交感神經通路受累之后,散大的瞳孔可能略變小。
Ropper研究了13例外側型腦疝病變對側的瞳孔,通常的情況是最初直徑在2.5~4mm,對光反射減弱或消失。然后輕度變小,再擴大至初始狀態或稍大于初始狀態。始終保持圓形。眼外肌功能不同程度的保留至雙側瞳孔擴大和對光反射消失。因此,觀察腦疝對側的瞳孔變化可能有助于判斷病情的進展情況[20]。
疝出的幕上結構也可能將中腦推向對側的小腦幕切跡緣,阻斷原始病變對側的大腦腳,導致原始病變同側的偏癱。因而,當散大的瞳孔與偏癱出現在同側時,原始病變最可能是在瞳孔散大側[12]。
瞳孔的檢查對于判定昏迷的原因,腦干的損傷程度有著非常的價值。掌握不同原因、不同情況下的瞳孔改變機制及特點,能幫助臨床醫生對昏迷的病因判斷和預后分析及盡可能做出迅速而恰當的處理決策,不僅對神經科,對院外急救人員和其他專業醫生都有重要的意義。
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