骨筋膜室綜合征的病理生理機制及診斷研究進展

杜建航，康展榮，黃利彪，馮建軍，周 飛，李 承，馮 旭，黃建明

(復旦大學附屬浦東醫院骨科，上海 201399)

急性骨筋膜室綜合征(acute compartment syndrome,ACS)是指由于骨筋膜室內壓力過大導致室內血流灌注減少而引起的外科急癥[1]。血液中氧含量下降以及代謝廢物積累會引起神經刺激和嚴重疼痛[2]。ACS最常見于小腿[3]，但也可發生在身體的其他骨筋膜室內，包括上肢[4]、大腿[5]和臀部[6]。其最常見的原因是骨折，其中脛骨骨折的相關風險最高[7-8]。但ACS并不總是與創傷相關，某些情況下患者無受傷史。ACS最常見于35歲以下的患者，這與其筋膜結構更強，肌肉體積增加以及高能量損傷的發生率更高有關[8-9]。年齡較大的患者可能會出現筋膜室內肌肉量減少以及高血壓，導致灌注壓力增加[10]。如果沒有及時的診斷和治療,ACS會引起神經損傷和永久性肌肉壞死，對肢體功能產生長期的負面影響[8,11]。目前ACS的診斷主要取決于臨床表現，將來對ACS診斷的改進目標集中在提高其準確性、速度和操作簡便性上。雖然壓力監測提供了一種更為客觀的診斷方式，但是它取決于測量技術的發展，并且不能很好地反映肢體缺血變化的閾值。因此更準確地預測及測量筋膜室內壓力可能有助于ACS的診斷和治療。

1 病理生理機制

ACS原因是由直接創傷或組織缺血再灌注引起的組織損傷。關于ACS的病理生理過程，普遍接受動靜脈壓力梯度理論。損傷引起動脈擴張，以及小靜脈塌陷和血管通透性增加，導致血液外滲和組織間液壓力增加。隨著間液壓力增加，組織的灌注壓降低。一旦降低到某一水平，會導致組織低氧[12]。筋膜室內低氧，氧化物壓力增加和低血糖引起三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)酶通道關閉，進而導致組織水腫[2]。ACS早期的微循環功能障礙導致毛細血管灌注減少，細胞損傷增加，并且與嚴重的急性炎癥反應有關[13]。細胞膜功能喪失引起氯離子內流，導致細胞水腫進而壞死。組織水腫加重組織低氧，形成一個正反饋。隨著壓力逐步升高，微循環功能發生障礙，導致組織低氧，最終發生肌壞死。并且有研究報道ACS也會引起系統性變化，比如肝腎功能的變化[14]。當筋膜室內壓力增高引起組織灌注壓降低，不能充分滿足組織的代謝需求時，可能會發生骨筋膜室綜合征。該理論并不強調零灌注的概念，因此更加合理，是一個更好的ACS模型。

骨筋膜室綜合征的另一個原因是再灌注損傷，組織缺血一段時間后血流再灌注時會產生氧自由基，脂質過氧化和鈣內流，導致線粒體氧化磷酸化障礙，最后細胞膜破壞。隨之釋放的高鉀和氫離子可能會導致腎功能衰竭、心律失常，嚴重情況下會發生多器官損傷導致死亡。

組織缺血時氧和營養的減少會使血流再灌注時引起炎癥和氧化損傷，而不是正常功能的完全恢復[13]。再灌注損傷不僅僅發生在ACS期間，還會在外科手術后恢復正常血流時進一步加強。再灌注可能通過清除能量形成所需的前體物質，從而造成損傷，過程中產生的氧自由基和鈣內流會引起線粒體氧化磷酸化障礙[13]。中性粒細胞受體和內皮白細胞黏附分子的上調導致肌肉內白細胞增加，延長再灌注損傷。

Lawendy等[14]提出了ACS的兩次炎癥打擊模型。ACS初期引起TNF-α明顯升高，在筋膜切開后出現TNF-α的第二次高峰。最近的一系列研究表明局部和系統性的炎癥反應在ACS的病理生理過程和隨之的組織損傷中起著重要作用[13-18]。在一系列[13-17]動物研究中用活體內視頻顯微鏡檢查測量筋膜室壓力，分析骨骼肌微循環的炎癥反應和細胞活性之間的關系。其中一項研究[15]比較正常小鼠和用環磷酰胺處理白細胞減少的小鼠骨筋膜室綜合征的組織損傷水平。與正常小鼠相比，中性粒細胞減少組小鼠的肌肉細胞損傷減少超過50%,而且在筋膜室內壓力升高持續90min后，與中性粒細胞減少組相比，對照組有更嚴重的組織損傷。另一個用類似實驗模型的研究通過檢測局部和全身炎癥因子激活的情況，表明患有ACS的動物除了局部損傷還有全身性炎癥[14]。這些研究也表明減輕炎癥反應可能有助于治療ACS。Manjoo等[16]研究吲哚美辛對于小鼠骨筋膜室內壓力升高持續45～90min引起組織損傷的作用，發現用吲哚美辛處理過的小鼠組織損傷降至基線水平，當延遲使用吲哚美辛時，組織損傷降低的程度很小。另一研究采用相同模型使用抗炎癥分子CORM-3(CO-releasing molecule 3)治療，結果表明持續灌注毛細血管的數量明顯增加，組織損傷程度減輕，白細胞黏附降低，以及ACS相關的TNF-α水平降低[17]。

這一系列研究表明ACS伴隨明顯的炎癥反應，并且可以影響其他器官，表明ACS引起的組織損傷可以通過減輕炎癥得到緩解。然而仍需要大量的動物實驗進一步研究炎癥調節的作用，然后進行臨床試驗。

2 診斷策略

2.1臨床診斷 骨筋膜室綜合征診斷通常是以臨床癥狀和體征為基礎。鑒于導致骨筋膜室綜合征的損傷有多種類型，對其診斷必須抱有高度懷疑和持續警惕的態度。經典的臨床癥狀是5P，即疼痛、蒼白、感覺異常、麻痹、無博動。第六種癥狀，被動牽張痛，現在也被納入診斷表現中。傳統教學強調“不成比例的疼痛”是一種主要癥狀，綜合患者損傷原因有助于其診斷[2]。在意識清醒的患者中，不成比例的疼痛和被動牽張痛被認為是骨筋膜室綜合征最初和最敏感的癥狀。然而疼痛具有主觀性，使其診斷比較困難。在晚期由于神經缺血引起的感覺異常，疼痛可以減輕并且一些罕見病例甚至不出現疼痛的癥狀[18]。在這種情況下，更徹底地評估癥狀、體征和實施臨床檢查對于指導決策至關重要。ACS的其余4個“P”(蒼白、無搏動、麻痹和感覺異常)大多是在長時間的局部缺血和隨后的重大神經血管損傷后出現的晚期癥狀[1]。此外，它們缺乏特異性和敏感性，并且其出現常與其他病理學相關[3]，尤其是動脈疾病引起的慢性肢體缺血[2]。因為癥狀和體征通常在最初表現出來后的一段時間內會發生變化[2]，應該先觀察一段時間再確定診斷。因此應該進一步研究客觀指標，在所有臨床癥狀和體征出現以前實施經驗性切開減壓術，否則如果患者到達疾病晚期，不可逆損傷可能已經發生。

2.2骨筋膜室壓力監測 壓力監測通過客觀地評估每個筋膜室內的壓力成為一種輔助診斷ACS的方法，但是在常規使用過程中仍存在爭議[19-20]。與臨床檢查相比，壓力測量值對于診斷ACS的敏感性和特異性均明顯更高。然而無論是單次測量還是連續測量[21-22]，筆者在評估ACS受傷患者時并不常規使用壓力監測，主要是擔心壓力監測可能導致過度治療，并且觀測者之間的測量差異也很明顯[23]。

臨床醫師進行手術干預時的壓力閾值目前尚未解決，在評估筋膜室壓力時最常用的指標仍然是壓力差(ΔP)，即舒張壓減筋膜室壓力，ΔP≤30mmHg時定義為ACS[1-2]。Garner等[21]回顧了一系列研究表明，許多患者ΔP≤30mmHg，但是沒有臨床癥狀，因此嚴格使用該臨界值會增加許多不必要的手術。

最近的研究表明筋膜室壓力隨時間變化的趨勢比單一壓力值更具價值，單一測量值與顯著的假陽性率(35%)有關[22]。此外，McQueen等[24]發現連續監測筋膜室內壓力的敏感性和特異性很高，陽性和陰性預測值分別為93%和99%。連續監測的好處在于減少了單次讀數可能錯誤的影響，并且可以識別出筋膜室內壓的變化趨勢，有助于臨床體征出現之前的診斷。盡管如此，仍然需要更多的研究以證實連續壓力監測的潛在優勢以及準確的壓力閾值。

未來對于骨筋膜室綜合征診斷的改進目標主要集中于提高其準確性、速度和操作簡便性。最近進行的一些試驗從局部缺血的角度來研究骨筋膜室綜合征診斷和治療的替代方法。因此在診斷ACS時，重點已逐漸轉移到測量血流動力學的變化。

2.3非侵入性診斷 近紅外光譜(near-infrared spectroscopy，NIRS)測量血流的原理是基于身體對創傷的反應會增加流向受傷部位的血流。NIRS是一種用于評估氧化性肌肉血紅蛋白和肌紅蛋白水平的非侵入性方法。當血流量減少時，可以看到局部血氧飽和度和肌肉血氧張力降低。Reisman等[25]提出NIRS可以作為評估ACS血流的非侵入性技術，該技術類似于測量皮下組織中的氧飽和度。在豬ACS模型中，組織氧飽和度與模擬的脛骨筋膜室內壓增高和室內灌注壓降低直接相關，而NIRS提供了一種可靠、敏感的組織氧合測量方法[26]。在ACS患者中，Shuler等[27]發現至少有一個筋膜室的NIRS值比未受傷的骨筋膜室低3%以上。他們提倡同時監測對側肢體的同一筋膜室，以提供對照。這是因為NIRS值在個體之間差異很大，并且確實會隨時間而變化，然而未受傷的同一筋膜室之間的差異也較小。與壓力監測一樣，NIRS連續評估組織氧飽和度在理論上是記錄組織低氧發生或進展的理想方法，提醒臨床醫師及時采取干預措施。但是Schmidt等[28]的研究發現不僅在受傷的肢體中，甚至在對照組肢體中，獲取連續NIRS數據的可靠性均很差，這引發了有關持續監測NIRS在ACS中的診斷價值的疑問。盡管NIRS會以非侵入性和連續的方式客觀地測量組織灌注，但是還需要進行其他研究以驗證持續監測NIRS在臨床ACS診斷中的作用。NIRS的其他局限性包括有限的組織滲透深度以及皮膚顏色，皮下淤青和血腫對NIRS讀數的不利影響。

近年來超聲在ACS診斷中得到廣泛的關注，一系列試驗表明超聲具有很好的前景。Marmor等[29]在筋膜室內壓升高的尸體模型中測量前筋膜室的寬度(CW)和壓平隆起的淺表筋膜所需的壓力(CFFP)，結果發現在單個尸體ACS模型中，CW和CFFP均顯示與筋膜室內壓高度相關，表明該方法將來有可能用于臨床。這種方法的優點包括非侵入性和易于復制。Herring等[30]通過收集一系列沒有骨筋膜室綜合征患者的數據以獲取CFFP的參考基線，并收集臨床診斷為ACS患者的前瞻性數據以確定CFFP閾值，從而預測筋膜減壓切開術的必要性。Mühlbacher等[31]發現在尸體ACS模型中，基于超聲的ΔTFA(脛骨筋膜夾角，即脛骨前外側皮層與前室筋膜之間的夾角)可以很好地估計小腿前房內的壓力。研究還表明無創TFA測量是可行的，但是該方法仍處于初步階段，無法在臨床實踐中使用。準確地評估筋膜室內彈性可能是評估封閉空間內壓力的有效工具。在一項前瞻性研究中，Sellei等[32]發現重復測量的RE(relative elasticity)和ICP(intracompartmental pressure)的平均值有很高的相關性。脛前腔隙RE<10.5%時診斷ACS的敏感性為95.8%，特異性為87.5%。最近基于剪切波傳播速度，超聲彈性成像被用于測量軟組織彈性。Toyoshima等[33]發現剪切波的傳播速度隨著筋膜室內壓力的增加成線性比例增加，存在很強的相關性。這種非侵入性技術可能幫助外科醫師早期檢測、監測和預測筋膜室內壓。

3 總結與展望

綜上，ACS早期微血管功能障礙和細胞損傷增加與嚴重的急性炎癥反應有關，表明可以用炎癥介質作為潛在的生物標記物來理解ACS的進展和消退，也可以用抗炎治療作為ACS的主要治療或輔助治療。盡管壓力檢測提供了一種客觀的診斷方法，但是不同測壓技術的準確性有差異，并且目前對于肢體缺血變化閾值的理解有限。因此更應該把ACS看成一個代謝問題，旨在評估細胞活性和逆轉代謝異常的診斷策略，其可能使ACS的診斷更精確，也為ACS的非侵入治療方法和緩解ACS的后遺癥提供更多的機會。

針對ACS病理生理的新概念和新想法有望開發出更多具有針對性的生理學治療方法和新的診斷方法。這些進展能夠解決如今醫療診斷設備的缺陷，并且會提出更為精確的診斷方法和侵入性更小的預防和治療方法。