病理与病理生理
(一)病理
1.肉眼观察
大体标本与手术中可见硬脑膜紧张度增加，脑部张力升高，脑表面静脉淤血，脑组织膨隆呈黄白色，脑回增宽变平，脑沟变浅。以细胞外水肿为主者，脑组织较软且湿润；细胞内水肿为主者，脑组织较实密。
2.光镜检查
血管和细胞周围间隙扩大，有时在血管周围间隙可见絮状物，为水肿液中蛋白物质凝固、染色所致。也可见星形或少突胶质细胞肿胀、变形。神经细胞水肿表现为胞体肿胀，核固缩，胞间边界不清，有时可见格子细胞和神经轴索解离、退变、弯曲、呈念珠状，最后破碎。
3.电镜检查
毛细血管周围间隙明显扩大，星形胶质细胞突起肿胀，内质网肿大，线粒体改变，细胞核、细胞膜破坏，髓鞘排列紊乱。
(二)病理生理
外伤性脑水肿的病理生理机制复杂，至今仍未完全阐明，存在多种学说。
1.血-脑脊液屏障学说
血-脑脊液屏障结构与功能损害是血管源性脑水肿的病理基础，主要特点是毛细血管内皮细胞微绒毛形成、胞饮小泡增多、紧密连接开放，通透性增加，血中大分子物质及水分从血管内进入脑组织，积聚于胞外间隙，形成血管源性脑水肿。既往认为脑损伤后血-脑脊液屏障破坏在伤后6小时出现，伤后24小时明显。1990年，徐如祥等发现伤后30分钟就已有血-脑脊液屏障通透性改变，伤后6小时达高峰。(https://www.daowen.com)
2.钙通道学说
钙对于神经细胞损害和凋亡起决定性作用。脑损伤后钙超载的原因：①缺血缺氧致神经细胞能量供应障碍，Ca2十-Mg2十-ATP酶的排钙功能受损；②内质网、线粒体的储钙作用减弱；③细胞膜结构受损，Ca2十通道开放，细胞外Ca2十进入细胞内。神经细胞内钙超载有下列危害：①激活细胞内中性蛋白酶及磷脂酶，促进细胞蛋白质及脂质分解代谢增加，破坏细胞膜完整性，细胞外钠、氯及水进入细胞内致细胞内水肿。②Ca2十沉积于线粒体内，无氧代谢增强，大量氢离子释放，细胞内p H 降低，造成细胞内酸中毒，Na十-H 交换使Na十进入细胞内增多，发生细胞内水肿。③Ca2十进入微血管壁，通过钙调蛋白或直接作用于微血管内皮细胞，使紧密连接开放，血-脑脊液屏障通透性增加，导致血管源性脑水肿。④血管平滑肌细胞内Ca2十浓度升高，肌细胞收缩致血管痉挛，加重脑缺血缺氧，破坏血-脑脊液屏障，诱导血管源性脑水肿。
3.氧自由基学说
氧自由基是指一类具有高度化学反应活性的含氧基团，主要有超氧阴离子(O—2)、羟自由基(OH—)和过氧化氢(H 2 O2)。氧自由基主要产生于神经细胞和脑微血管内皮细胞。脑损伤后上述部位氧自由基产生增多的原因：①缺血缺氧使线粒体呼吸链电子传递中断，发生单价泄露现象，氧分子被还原为O—2 ；②细胞内能量合成减少，分解增多，大量ATP降解为次黄嘌呤，后者在被还原为尿酸过程中生成大量O—2 ；③细胞内Ca2十超载激活磷脂酶A 2，花生四烯酸产生增加，后者在代谢过程中产生O—2 ；④单胺类神经递质，肾上腺素、去甲肾上腺素和5-羟色胺大量释放，自身氧化生成O—2 、OH—和H 2 O2；⑤脑挫裂伤及蛛网膜下腔出血，大量氧合血红蛋白自身氧化成氧自由基。
氧自由基对生物膜的损害广泛而且严重。神经细胞和脑微血管内皮细胞既是自由基的产生部位，又是受自由基损害最为严重的部位，细胞膜遭受氧自由基攻击后，产生下列病理损害：①Na十-K十-ATP 酶、Ca2十-Mg2十-ATP 酶、腺苷酸环化酶、细胞色素氧化酶等重要的脂质依赖酶失活，膜流动性和通透性升高，细胞内Na十、Ca2十增多；线粒体膜破坏，细胞能量合成障碍；溶酶体膜破裂，溶酶体内大量水解酶释放，导致细胞内环境紊乱，细胞肿胀发生细胞毒性脑水肿。②氧自由基破坏脑微血管内皮细胞的透明质酸、胶原和基底膜，使血-脑脊液屏障通透性升高，血浆成分漏出至细胞外间隙，导致血管源性脑水肿。③氧自由基攻击脑血管平滑肌及其周围的结缔组织，导致血管平滑肌松弛，血管扩张，微循环障碍加重，使脑水肿加剧。
4.脑微循环学说
脑微循环障碍包括血管反应性降低、血管自动调节紊乱和血流动力学改变。脑血管反应性降低是指对CO2 的收缩反应能力低下，当血中CO2 降低时管壁并不收缩。研究证实严重脑损伤后数小时内脑血流量下降，随后脑血流量增加，24小时达高峰。脑血管扩张可能是脑组织缺血、缺氧和血管活性物质堆积的继发性反应，由于毛细血管后括约肌、微静脉等阻力血管麻痹扩张，而细静脉、小静脉因耐受缺氧的能力较强，对CO2 和乳酸反应性低，仍处于收缩状态，损伤组织呈过度灌注，加剧血-脑脊液屏障损伤，血浆成分漏出增多，发生和加剧血管源性脑水肿，严重者发展为弥漫性脑肿胀。
5.能量匮乏学说
细胞能量代谢障碍与细胞毒性脑水肿和血管源性脑水肿的发生和进展密切相关。脑损伤后脑组织呈不完全性缺血缺氧，葡萄糖进行无氧酵解，ATP产生不足，乳酸产生增多，细胞内p H 下降，Na十-H十交换，使Na十进入细胞内。同时细胞膜Na十-K十-ATP酶活性受抑制，排Na十作用减弱，Na十大量储存于细胞内，大量水分被动内流，发生细胞内水肿。在不完全性缺血的同时，毛细血管内血流处于淤滞状态，水分从血管内向外移动，脑组织含水量增加，致血管源性脑水肿。临床上采用能量合剂、亚低温和高压氧等治疗脑损伤均能使脑水肿减轻，也证实能量代谢障碍是导致并加重创伤性脑水肿的重要因素。
6.兴奋性氨基酸学说
研究表明，大鼠弥漫性脑损伤后脑组织谷氨酸(Glu)含量迅速升高且与脑损伤程度呈正相关。Glu是中枢神经系统含量最丰富的兴奋性氨基酸，在生理及病理状态下发挥不同的作用。在生理状态下，Glu释放对维持神经细胞间的突触传递、调节神经功能具有重要作用；在病理状态下，Clu过度释放或重吸收障碍致Clu聚积或Glu受体敏感性上调，通过多种途径产生神经毒性作用；离子型谷氨酸受体(iGlu R)活化导致Ca2十内流，神经元细胞内钙超载；代谢性谷氨酸受体(m Glu R)则通过第二信使系统如PI、DAG、c AM 等改变，引起细胞内Ca2十释放与钙超载，造成神经损害。