创伤性脑水肿的在体研究
刘海鹏 王正国 张可成 尹志勇 谢伯林 刘宝松 朱佩芳 陈海斌
摘 要：目的 探讨在体研究创伤性脑水肿的方法。 方法 选择15个频率点，测量大鼠中度颅脑创伤后伤区组织的电阻抗，分析脑水肿的变化。 结果 伤后早期细胞外液电阻（Re）明显下降，细胞内液电阻（Ri）无明显变化，Re/Ri也明显下降；6 h 后Re略有升高，Ri 明显下降，Re/Ri明显增加；伤后24～72 h脑水肿达高峰，伤后7 d基本恢复。 结论 伤后早期电阻抗的变化提示发生了血管源性脑水肿，伤后6 h电阻抗变化表明细胞内液增多，细胞毒性脑水肿形成。多频率点电阻抗测试可在体反映创伤性脑水肿的发生发展。
关键词：脑水肿，创伤性； 电阻抗
Study on traumatic brain edema in vivo
LIU Haipeng WANG Zhengguo, ZHANG Kecheng, et al.
（Dept. of Neurosurgery, Xinqiao Hospital， The Third Military University, Chongqing 400037，China）
Abstract：Objective To explore a method of observing traumatic brain edema in vivo. Methods After a moderate brain trauma in rats, the electrical impedance of the traumatic brain tissue was measured at different 15 frequency pots. The changes of brain edema were then analyzed. Results The resistance of extracellular fluid(Re) and Re/Ri significantly decreased in the early stage of trauma. However, there were no significant changes in resistance of intracellular fluid. Six hours later, Re increased slightly, Ri decreased markedly; and Re/Ri elevated significantly. The brain edema reached a summit of severity 24-72 hours after trauma, and recovered 7 days later. Conclusions In the early period of trauma, the change of the electrical impedance indicated an appearance of vasogenic brain edema. Six hours later, the change showed an increase of extracellular fluid and an occurrence of cytotoxic brain edema. The test of multi-frequency electrical impedance suggested the existence and development of traumatic brain edema in vivo.
Key words：Brain edema, traumatic； Electrical impedance▲
交通事故已成为现代社会的一大公害。在交通事故中，颅脑伤的发生率为50%～80%［1］。颅脑创伤是脑水肿的常见原因，脑水肿主要变化为脑实质内液体成分增加，引起脑体积增大［2］，是颅脑创伤后继发性脑损害的重要组成部分。动物实验中研究脑水肿的方法主要有干湿重法、特殊比重法等［3-5］。这些方法均不能在体研究脑水肿。而在临床上，常以CT、MRI的影像变化和颅内压(ICP)、脑血流量(CBF)的变化以及临床表现等间接判断脑水肿的发生发展情况，缺乏直接的、无创或微创的研究手段。因此，笔者利用生物组织电阻抗特性在颅脑创伤后的变化，对创伤性脑水肿进行在体研究。
材料与方法
1. 实验动物：Wistar大鼠10只，雌雄各半，体重(210±5) g。
2. 中度颅脑创伤的制作［6］： 大鼠以戊巴比妥钠麻醉（30 mg/kg体重腹腔内注射）。将大鼠俯卧位固定于立体定向仪上，头部剪毛、消毒，正中矢状切开头皮，暴露颅骨，于中线左侧旁开2 mm，前囟后3 mm钻一直径3 mm的孔，露出硬脑膜，注意保持硬脑膜完整。将动物移至自行研制的气体冲击致伤装置上，调整脑表面与冲击管口的距离为4 mm，调节气源压力为600 kPa，随即进行致伤，波宽(60±0.3) ms。致伤后大鼠出现四肢抽搐，呼吸暂停数秒钟，说明致伤成功。动物清醒后分笼喂养。
3. 电阻抗测试装置的组成及原理：自行研制的电阻抗测试装置由正弦波信号发生器、恒流源、隔离放大器、监幅器、监相器及示波器等组成。由正弦波信号发生器产生不同频率的可变电流，选择0.4，2，5，10，50，100，200，500 Hz和5，10，50，100，500，1 000 kHz等15个频率点进行测定。外层2个电极用于发生可变电流（电流强度维持在50 μA水平），内层2个电极用于测量电阻抗。4个电极均布放于伤区。
4. 电阻抗测试方法及计算：电阻抗测量采用4电极法，分别于伤前、伤后0.5，1,3,6,16,24,48,72,168 h 进行电阻抗测试。
生物组织在频散段内可以看成是由细胞外液电阻、细胞内液电阻和细胞膜容抗组成的三元简单电路［7］，见图1。根据此电路及三元模型的本构方程1/Z=1/Re+1/(Ri+1/jωc)，即可通过测量各频率点的电阻抗值，计算出Re，Ri和Cm的值（Re为细胞外液电阻，Ri为细胞内液电阻，Cm为容抗）。本实验中仅计算Re、Ri及Re/Ri，为便于比较，将伤后各时相点的Re、Ri和Re/Ri分别除以伤前值，以百分率表示。统计学方法采用t检验。
图1 Re、Ri和Cm组成的三元模型
结 果
颅脑创伤后Re、Ri和Re/Ri的变化见表1(2只动物死亡未计在内)。伤后0.5 h，Re明显下降（P<0.05），至伤后3 h下降明显（P<0.01），伤后16～48 h 明显升高（P<0.01），伤后72 h 以后无明显变化; 在伤后3 h以内，Ri无明显变化，Re/Ri在伤后1 h及伤后3 h明显下降；伤后6 h，Ri明显下降（P<0.01，而Re却有升高，则Re/Ri明显增高（P<0.01）;伤后72 h，Re/Ri仍高于伤前（P<0.01）；伤后168 h，Re/Ri基本恢复正常。
表1 大鼠颅脑创伤后Re，Ri和Re/Ri的变化 ［百分率(%)，±s］
伤后
时间
(h) 鼠数 Re Ri Re/Ri
0.5 8
96.17±4.26*
100.00±1.41
96.20±5.03
1 8 87.50±1.87** 99.00±1.41 88.40±2.47**
3 8 84.67±1.86** 98.83±1.83 85.69±2.23**
6 8 99.83±1.47 87.00±1.41** 114.79±3.26**
16 8 102.67±1.75** 79.83±1.47** 128.66±4.30**
24 8 104.83±0.75** 76.00±2.61** 138.05±4.14**
48 8 103.00±1.41** 75.17±2.32** 137.17±5.62**
72 8 99.33±1.21 92.33±3.27** 107.71±4.54**
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