爆炸冲击波对大脑和神经功能的影响

对于严重的爆炸伤，病理解剖方面的大部分知识均来自对平民的研究。bTBI发生后，会出现水肿、挫伤、弥漫性轴索损伤（DAI）、血肿和大出血等症状。来自中东战场的报告表明，bTBI发生数小时内就会出现脑肿胀，通过及时的颅骨切除减压术，能降低爆炸伤的死亡率。

在一项研究中，Armonda团队报告称：在一次爆炸事件中受伤的士兵中，有相当一部分都发生了持续局灶性脑血管痉挛。而且出现血管痉挛的患者临床结果更差。在Armonda团队的研究之后，血管痉挛也被描述为闭合性TBI的一种常见、且可能被低估的后遗症。目前，bTBI的大多数神经病理学后果都已被观察到了，但关于人类爆炸伤的神经病理学数据还非常有限。

据报道，即使是比较温和的冲击波也会造成神经并发症。与其他类型TBI一样，bTBI后出现的症状多种多样，可能包括身体、行为、心理和认知方面的症状。这些症状通常被统称为脑震荡后综合征（PCS），包括逆行性失忆，执行功能受损，头痛，精神错乱，失忆，注意力不集中，情绪障碍，睡眠模式改变和焦虑。正如研讨会上专家所述：在发病伊始，症状可能摇摆不定，严重程度出现上下波动，在受伤数月甚至数年后症状还会被触发。爆炸引起的大脑病理解剖和生化变化在多大程度上造成了这些损伤目前尚不清楚。需要怎样的严重程度才会导致持续的症状，目前也不明确。尽管目前已知如果发生连续性的头部损伤，脑震荡后症状的恢复速度较慢，但反复轻度爆炸伤的真正影响还未得到研究。

早期证据表明，闭合性TBI和bTBI在认知障碍方面的症状可能非常相似。Sayer团队报道称：在疼痛、平衡、运动功能、视力、抑郁或沟通能力方面，bTBI和其他创伤之间没有显著差异。此外，由于bTBI与闭合性/开放性TBI经常同时发生，对bTBI临床特征的识别非常复杂。bTBI的一个明显特征是失聪和耳鸣风险增加。创伤后应激障碍（PTSD）的发生率也可能增加，但bTBI和PTSD常常并存，所以容易出现误诊。在以心理症状为主的情况下，可能考虑是PTSD，而TBI或脑外伤综合征可能更多与认知、身体和躯体症状有关。抑郁症和TBI也经常并存，同样造成认知障碍方面的症状难以归因。

动物模型的建立和神经病理学研究

为了促进诊疗手段的开发，科研人员建立了闭合性和开放性TBI的动物模型。无论是闭合性还是开放性TBI，动物模型验证的基础都是创伤后的尸检研究。由于轻度TBI大多是非致命的，因此与之相关的神经病理学研究较少。

两种最常用的闭合性TBI模型是液压冲击与控制性皮层撞击，两者都涉及打开颅骨并让大脑硬脑膜暴露于瞬态压力波。尽管打开头盖骨对于造成“闭合性”TBI似乎是自相矛盾的，但这些模型已被证实可复制与人类TBI相关的神经病理学和行为缺陷。同样，闭合性TBI的惯性加速度模型产生的弥漫性轴索损伤（DAI）对头部也没有任何实际影响。这看上去也有点说不过去，因为大多数临床的伤害都涉及冲击力和惯性的组合。但该模型的实用性在于它能够复制和描述纯粹弥漫性损伤的病理生理学特征。还需要注意的是，惯性加速度模型仅适用于如猪一类的大型动物。这是因为复制临床相关神经病理学所需的加速度与大脑质量成反比，对小动物（如啮齿动物）来说就不适用了。

在设计临床相关的TBI模型时，大脑表面、几何结构和白/灰质比值等形态学上的差异也是重要的考虑因素。因此，闭合性TBI的动物模型的建立不是使用设备来创建与人类TBI相关的已知机械或物理参数，而是创建能复制已知临床神经病理学所需的所有物理参数或条件。虽然这种方法还存在一些问题，但由于对人类神经病理学的了解有限，这已成为bTBI研究主要方法。为了重建更加自然的爆炸环境，开放和封闭的现场模型也被开发出来了，可模拟所有四种类型的爆炸伤（一级、二级、三级和四级）。

在没有更精确的人类数据的情况下，几乎无法对bTBI模型进行严格验证，但这些模型还是重现了人类的许多神经病理学和行为缺陷，如血管痉挛、水肿、挫伤、轴突损伤和出血。脑电图和鼓膜穿孔的短暂改变与冲击波损伤有关，在一些动物模型中也得到了复制。认知缺陷是人类bTBI中常见的主要后果，这在动物模型中也得到了证实。

人类bTBI通常与其他损伤相关联，如烧伤、截肢、失血性休克等。因此，研究人员对多发创伤动物模型也产生了浓厚兴趣。不过，与人类bTBI密切相关的创伤后应激障碍和抑郁症在动物模型中未能得到评估。创伤后癫痫是所有类型TBI（特别是开放性）常见的后遗症。如需在bTBI的动物模型中再现创伤后癫痫，就必须开发出结合爆炸超压和开放损伤的多创伤模型。

动物模型还促进了研究人员对bTBI的细胞和分子病理生理学的理解。实验性bTBI后的大部分病理生理学特点在闭合TBI的动物模型中也被观察到了。在bTBI后均观察到了神经元、轴突和神经胶质的损伤。在有的研究中，脑白质似乎更容易受伤。细胞凋亡和坏死好像都会造成神经元的死亡。轴突损伤可归因于轴突运输功能受损，以及爆炸后神经元细胞中磷酸化神经丝蛋白的累积，类似于在弥漫性轴索损伤中观察到的。遭遇非致死性冲击波后，大鼠脑白质和灰质中的小胶质细胞广泛活化，这与炎症过程的激活也是一致的。这些神经炎症在爆炸后的一天内即被观察到，应可部分归因于血脑屏障的破坏。

研究人员认为：引起病理损伤的主要原因之一是氧化损伤。诱导型一氧化氮合酶（iNOS）是脑血流的重要调节因子，被爆炸冲击后升高。有人认为iNOS可能是一种治疗靶点，因为大鼠在注射一种iNOS抑制剂后，其在bTBI后的神经行为缺陷会减轻。然而，TBI后注射iNOS抑制剂的作用目前仍不清楚，需要进一步证实。总之，bTBI的病理生理学与闭合性TBI的病理生理学看上去很相似。在对闭合性和开放性TBI进行全面的比较后，bTBI是否会出现明显的差异和标志性特征，或对损伤的反应是否真正相似，目前仍有待进一步确定。