四、病理生理
颅内动脉瘤好发于脑底动脉环分叉处及其主要分支。约85% 的动脉瘤位于Willis 动脉环前半环颈内动脉系统,即颈内动脉颅内段、大脑前动脉、前交通动脉、大脑中动脉、后交通动脉的后半部。
如果动脉壁呈不对称性囊状扩张,即称之为囊状动脉瘤,小的囊状动脉瘤有瘤颈狭窄者又称之为浆果状动脉瘤。绝大多数先天性动脉瘤呈囊状或浆果状,亦可为分叶状,其他形态有葫芦状、圆球状、腊肠状等。瘤壁一般光滑如囊,多数由先天薄弱的血管壁构成,常位于较大动脉的分叉处。动脉瘤与载瘤动脉相连处较狭窄,称为瘤颈(蒂)或基底,瘤颈宽窄差别很大;与瘤颈相对的远侧最突出的部分为瘤底(顶),介于瘤颈与瘤底之间的部位称为瘤体(囊)。小阜为瘤囊上小的隆起,常为动脉瘤发生破裂之处或破裂后的遗迹。
颅内动脉瘤的大小相差很大,通常在0.5~2cm。动脉瘤的破裂与其大小有一定关系,一般认为破裂的动脉瘤较大,未破裂的动脉瘤较小。动脉瘤破裂的临界大小为直径在0.5~0.6cm。直径超过0.5cm 的动脉瘤出血机会逐渐增多,其直径超过3.0cm 后,则颅内压增高的症状取代了出血症状。
98% 的动脉瘤出血位于瘤顶。破裂的动脉瘤周围被血肿包裹,瘤顶破口处与周围组织粘连,可形成假性动脉瘤。巨大动脉瘤内常有血栓形成,甚至钙化,血栓分层呈“洋葱”状。组织学检查发现动脉瘤壁仅存一层内膜,缺乏中层平滑肌组织,弹性纤维断裂或者消失。瘤壁内有炎性细胞浸润。电镜下可见瘤壁弹力板消失。
在同一血管网络中,血管分叉点是由血流冲击而产生的剪切力最大的位点。血流动力学因素与颅内动脉瘤的发生、发展以及动脉瘤本身的架构等密切相关。动脉瘤与载瘤动脉相连接的部分称为瘤颈,与瘤颈相对的部分称为瘤底,其余部分称为瘤体。由于瘤底受到血流冲击和损伤较瘤颈和体部严重,所以瘤底是动脉瘤最薄弱的部分,易发生破裂。通常颅内动脉瘤的体积较小,不造成明显的占位效应。随着动脉瘤增大,出血可能性也随之增大,这与Laplace 定律一致:随着球形半径的增加,使之扩大需要的力越小。动脉瘤破裂出血后可导致急性颅内压增高和脑血管痉挛进而造成严重的症状。前瞻性研究表明:直径小于3mm 的动脉瘤破裂的危险性明显小于直径大于10mm 的动脉瘤。但是任何大小的动脉瘤均可出现破裂出血。
(一)动脉瘤破裂出血
动脉硬化、高血压、外伤及感染等后天因素,均可促使先天性动脉瘤的扩张和破裂,引起SAH 和脑内血肿。所谓“破裂”通常不是动脉瘤真正地被胀破,而只是动脉瘤壁的不断磨损变薄,发生渗漏而已。如果动脉瘤因胀破而破裂,出血将十分猛烈,患者常因大出血引起脑内血肿和脑疝而在短时间内迅速死亡。大多数动脉瘤破裂后的渗血虽较缓慢,但仍可引起急性蛛网膜下隙出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)所见的严重症状。动脉瘤出血以后,由于组织的自体修复,血液的凝集作用及伴随的颅内压增高所致的填塞效应,可使出血暂停。以后因溶纤维蛋白酶的作用使已经闭合的出血点又开放,发生再次出血。据Jane 对364 例及Kassell 对2 256 例破裂动脉瘤病例的调查,发现在初次出血后的24 小时内就有可能再次出血,以后随时间的迁移以1.5% 的速度逐日递减。在出血后的第2 周末,再出血率实际上比最初24 小时的再出血率累计减少19% 。这一概念纠正了过去认为再出血率在初次出血后的10~14天为最高的错误认识。目前多数认为再出血发生在第一次出血后7 天内最多,3 周后显著减少。
此外,动脉瘤破裂后可发生脑血管痉挛、脑缺血、脑水肿、脑室内出血和脑积水等一系列病理改变,死亡率和病残率都很高。(https://www.daowen.com)
(二)脑血管痉挛
动脉瘤性SAH后脑血管痉挛(cerebral vasospasm,CVS)可使脑血流量减少,造成脑缺血和脑梗死,严重者可导致脑组织广泛缺血缺氧,引起脑水肿以及颅内压增高,继发更为严重的脑损害,是产生昏迷、瘫痪等严重症状的根源,也是动脉瘤破裂患者死亡率和病残率增加的主要原因,部分学者认为这是比动脉瘤破裂出血更为重要和复杂的一种发病机制。
早期的研究结果认为,脑血管痉挛自出血后第3 天开始,持续7~21 天,第2 周是痉挛高峰,主要与出血急性期后血凝块中释放出来的多种血管收缩物质有关,如前列环素(PGI2)、血栓素A2(TXA2)、5-HT、儿茶酚胺、红细胞溶血后氧合血红蛋白等。在此期间血管壁和脑组织容易形成不可逆损害,痉挛的脑血管可能对血管扩张剂丧失扩张能力,至今尚缺乏有效的治疗措施以减轻SAH 后晚期脑血管痉挛及其所致的脑损害,相当一部分患者的神经功能障碍未能得到改善甚至死亡。近期的研究表明,SAH 出血急性期(3 天内)也有脑血管痉挛发生,现在大多数学者将其与传统意义上的脑血管痉挛共称为SAH 后脑血管痉挛的“双期现象”,即早期(急性期)脑血管痉挛和晚期(慢性期)脑血管痉挛或迟发性脑血管痉挛。据统计,SAH 患者的早期死亡率极高,其中12% 的患者在脑血管痉挛尚未治疗时就已死亡,25% 于24 小时内死亡。研究表明,与迟发性脑血管痉挛的发生机制不同,SAH 可直接启动多条信号传导通路导致早期脑血管痉挛,但两种发病机制的最后共同途径都是平滑肌细胞Ca2+内流和细胞内钙库中的Ca2+释放,导致胞质内游离Ca2+超载。据研究,SAH后早期脑血管痉挛及早期脑损伤(early brain injury,EBI)是SAH患者死亡的首要原因,早期脑血管痉挛所致损伤效应可以影响和强化晚期脑血管痉挛的发生和发展,但早期脑血管痉挛时血管平滑肌形态结构未出现病理学改变,此时应用血管扩张剂效果较好。因此,如果能在SAH 后的早期阶段尽早使用解痉药物,则可能减轻SAH 后早期脑血管痉挛,进而减缓甚至阻断晚期脑血管痉挛的发生和发展或减轻其严重程度,改善SAH 患者预后。目前,SAH 后早期脑血管痉挛及早期脑损伤正在逐渐成为研究的重点。
(三)脑积水
动脉瘤破裂后导致急性蛛网膜下隙出血,在多种因素作用下,常导致急性和慢性脑积水。急性脑积水发生的主要原因是:①动脉瘤破裂后大量血块聚积在基底池,压迫和堵塞四脑室及导水管出口;②小血肿阻塞室间孔或中脑导水管;③血液覆盖阻塞蛛网膜颗粒等多因素的共同作用影响了脑脊液循环,引起脑积水。急性脑积水可引起急性颅内压增高,甚至诱发枕骨大孔疝导致患者呼吸、心脏停搏而死亡。动脉瘤破裂后的蛛网膜下隙出血病变,在脑底形成机化及纤维素粘连,有时也波及大脑表面和蛛网膜颗粒,妨碍脑脊液吸收,从而发生慢性脑积水;另外基底动脉瘤可导致因压迫中脑导水管引起慢性阻塞性脑积水发生。
(四)癫痫发作
颅内动脉瘤患者以癫痫发作起病较为罕见,在巨大动脉瘤生长过程中,随着不断增大的瘤体,可以压迫到周围结构而诱发癫痫。动脉瘤破裂所致蛛网膜下隙出血(SAH)继发癫痫的机制目前尚不完全明确,通常认为与以下因素有关:①蛛网膜下隙出血后发生局限性或弥漫性血管痉挛导致邻近神经元缺血、缺氧,继发钠泵衰竭,钠离子大量内流,神经元细胞膜稳定性发生改变,出现过度去极化而引起痫性放电。②血块分解产物如氧合血红蛋白,在自身氧化的过程中产生超氧阴离子自由基脂质过氧化物,损伤生物膜,影响Na+-K+-ATP酶活性,细胞内Ca2+浓度升高,引起细胞去极化而引起痫性放电。③出血后脑脊液内一些免疫因子,如IL-1(白细胞介素-1)、IL-2(白细胞介素-2)、IFN-γ(免疫反应性纤维结合素-γ)、TNF(肿瘤坏死因子)等浓度升高,从多种途径干扰神经元放电,使神经元放电异常而导致癫痫发作。④急性颅内压增高和脑积水,进一步引起脑组织的缺血和水肿而导致癫痫发作。