中脑网状结构损伤对意识及生命体征影响的实验研究
作者：常鹏飞 王忠诚 张颖 闫丽
单位：常鹏飞(大连医科大学附属第一医院，116011)；王忠诚(北京市神经外科研究所，100050)；张颖(北京市神经外科研究所，100050)；闫丽(北京市神经外科研究所，100050)
关键词：中脑网状结构；意识障碍；生命体征；实验研究
中国急救医学000106 摘 要：目的 研究中脑网状结构损伤对意识和生命体征的影响以及它们之间的关系了解中脑损伤后意识障碍及其恢复机制。方法：用立体定向电解的方法造成不同程度的中脑网状结构损伤，观察猫意识及生命体征的变化并对照病理改变，了解中脑损伤程度与意识障碍及生命体征变化的关系，及其恢复的可能性。结果 中脑网状结构损伤造成猫意识障碍及生命体征的明显变化，两者间有一致性，同步性，且与中脑损伤程度密切相关。结论 中脑网状结构损伤可致意识障碍及生命体征的明显改变，且与损伤程度正相关，这种变化具有可恢复性。中脑网状结构也是交感受神经的调节中枢。
, 百拇医药
中图分类号：R 651.15 文献标识码：A
文章编号：1002-1949(2000)01-0016-02
Experimental studies on the conscious status and vital signs influenced by midbrain reticular formation injury
CHANG Peng-fei
(Neurosurgical Department ,First Hospital ,Dalian Medical University,Dalian 116011.)
WANG Zhong-cheng(Beijing Neurosurgical Instisute,Beijing 100050,China)
, 百拇医药
ZHANG yin(Beijing Neurosurgical Instisute,Beijing 100050,China)
Abstract：Objective To investigate the effects of midbrain reticular formation injury on the conscious status and vital signs of cats,and reveal the mechanism of unconsciousness caused by midbrain injury .Methods Three kinds of different severe damage (slight, moderate and severe) in MRF were made by means of stereotaxical electrolytic lesions .Conscious status and vital signs of cats were observed ,investigated in comparison with histopathological findings in order to know the correlation between the changes of conscious status and vital signs ,as well as the possibility of consciousness recovery .Results The electrolytic injury of MRF can cause significant and specific changes of conscious status and vital signs. These changes are in unison and synchronized and closely related to the severity of MRF injury.Conclusions Significant and specific changes of vital signs and unconsciousness can be caused by MRF injury, which are positively related to the severity of injury of MRF. These changes are recoverable in most cases even with severe damage in MRF.
, http://www.100md.com
Key words：Midbrain reticular formation； Unconsciousness； Vital signs； Experimental studies▲
脑干是生命中枢，对意识的维持和呼吸及心血管功能的调节具有十分重要的作用，一般认为这些均与脑干网状结构相关，但中脑网状结构损伤程度和意识障碍关系以及这种意识障碍是否可以恢复尚不明确。另外中脑网状结构损伤后生命体征的变化规律及与意识障碍的关系尚不十分清楚。就此我们进行了研究，报告如下。
1 材料与方法
健康成年家猫24只(2.2～4.3 kg)雌雄不限，随机分四组。A：对照组；B、C、D组分别为1 mA、5 mA、10 mA电解损伤组，每组6只，均经2%戊巴比妥钠腹腔麻醉，立体定向导入电极，靶点为A：3.5 mm，L：2.5 mm，H：-2 mm。对照组不通电。B、C、D组两侧分别通阳极直流1 mA/2.5 min、5 mA/2.5 min，10 mA/2.5 min造成中脑两侧网状结构损伤。每组两只动物术中、术后经股动脉插管，二道生理记录仪监测动脉血压，心率。肛表测体温，定时观察呼吸节律和意识状态改变，将猫意识状态分5级，1级：清醒、行走、进食、叫声正常；2级：多睡、少动、轻刺激即醒、眼球可随目标移动、不能站立、不进食；3级：浅昏迷、四肢乱动、叫声异常、不能站立、眼不追随目标；4级：中昏迷、无自主运动、对痛刺激有反应、有吞咽和角膜反射；5级：深昏迷、对任何刺激无反应。
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对照组和损伤组各6只(B、C、D组各2只)在手术前及术后24～72小时采静脉血2 ml，荧光光谱法检测去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)和5-羟色胺(5-HT)。实验中还同时监测EEG和SEP及BAEP的变化(资料另发)。
2 结果
2.1 意识变化 A组：术前清醒，麻醉时意识障碍4级，手术后仍为4级，术后12小时有5只为1级，1只为2级。B组：中脑损伤后均为5级，12小时后3只为4级，3只为2级；24小时后3只为1级，3只为2级，48小时后6只均为1级。C组：损伤后均为5级，12小时后5级1只，4级5只；24小时后3级3只，2级3只；48小时后2级3只，1级3只；72小时后1级5只，2级1只。D组：损伤后均为5级；12小时后4级2只，5级4只；24小时后5级2只，4级2只，3级2只；48小时后4级3只，3级2只，2级1只；有5只在4天后仍在3级以下。
2.2 瞳孔变化 麻醉后瞳孔缩小，电解损伤中脑时，双瞳孔散大。伤后瞳孔缩小呈针尖样，以后随意识好转而有所恢复，恢复的快慢及程度与意识障碍的恢复一致。
, 百拇医药
2.3 组织病理改变 A组除针道损伤外无明显的损伤灶；B、C、D组中脑导水管两侧各有一园球形损伤灶，单侧损伤灶直径分别为1.5 mm、3 mm、5 mm。镜下损伤灶病理结构可分4层：中心为空腔，为电极所在位置，内可有血液渗出；周围为凝固坏死层，细胞形态消失，核固缩或溶解；再外为气化液化坏死层，为热损伤所致，有空泡，结构疏松，神经元胶质细胞坏死；再外层为水肿层，细胞肿胀间质水肿。
2.4 生命体征的变化 清醒状态下猫呼吸节律约为20次/分，心率140次/分左右，麻醉后稍慢，电解损伤中脑过程中，呼吸浅快可达60次/分，心率减慢，血压下降。伤后呼吸、心率逐渐变慢，血压、体温下降，7～12小时后到低谷，以后随意识状态改善可逐渐恢复。但损伤严重者难以恢复。生命体征的改变和意识障碍的改变有一致性、同步性，意识障碍加深，心率、呼吸减慢明显，血压、体温下降明显。意识障碍好转时则相反。损伤电流小者对意识及生命体征的影响轻，损伤电流大者对意识及生命体征影响重。
2.5 血中儿茶酚胺及5-HT的变化 损伤前后无明显差异。
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3 讨论
早期实验研究发现中脑损伤可以致意识障碍，且认为与脑干网状结构相关，但中脑网状结构损伤程度与意识障碍之间的关系、中脑损伤后意识障碍是否可以恢复、其机制如何，与之相关的生命体征的变化如何尚未阐明[1～4]，临床经验认为中脑损伤导致持续性昏迷，恢复的可能性不大，CT及MR的出现，使得许多中脑病变得以早期发现，损伤范围小者并未引起意识障碍，提示中脑网状结构损伤与意识障碍之间有“量致关系”。我们采用主体定向电解损毁的方法，造成中脑网状结构损伤模型，尽可能排除了其他因素如开颅、颅压升高对意识及其相关因素的影响，三种不同强度的电流对中脑网状结构损伤范围不同，所造成的神经行为及生命体征改变亦不同。中脑网状结构损伤直径<3 mm时(两侧各一)，猫意识虽然发生一定程度的障碍，但持续时间短，恢复较快，一般48小时后多清醒，但当损伤灶直径达5 mm时，猫意识障碍严重，持续时间长，一般持续1周以上仍不清醒，但可有一定程度的恢复，同时，与之相关的生命体征(包括呼吸、心率、血压、体温)也发生相应的变化，两者之间的变化具有同步性、一致性。实验进一步发现脑电图、脑干听诱发电位、体感诱发电位及皮层超微结构均有相应的改变(资料另发)，这说明中脑网状结构损伤对机体的影响是多方面的，且相互之间有一定的关联，意识障碍只是其中一个重要方面，生命体征的变化与意识障碍发生发展相关。
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脑干是生命中枢，它对呼吸和心血管功能的控制是十分重要的，但早期实验证实这些部位主要集中在延髓和桥脑下段，本实验则说明中脑损伤对呼吸循环及体温的影响是显著的，而且是以心率、呼吸减慢，血压、体温下降等交感神经活动抑制的形式为特征的，说明中脑网状结构也是交感神经调节中枢。体温、血压下降，呼吸、心率减慢，一方面是中脑网状结构损伤的结果，另一方面也促使意识障碍发展。
中脑网状结构损伤致意识障碍的机理尚不十分清楚，一种意见认为是破坏了中脑的觉醒中枢，另一种意见认为是阻断了脑干网状上行激活系统的上行性传导，但确切的意识中枢定位尚不明确，脑干网状结构的完整性受到严重损害是造成意识障碍的主要原因。中脑网状结构损伤引起的意识障碍及与之相关的生命体征改变可以有一定程度的恢复，并与损伤程度相关，其可能机制是：①48小时后损伤灶周围变性水肿带开始逐步减轻，神经功能得以恢复。②维持觉醒和意识的中枢不仅在中脑，下丘脑后部、丘脑、前基脑等也对维持意识觉醒起重要作用，中脑损伤后，这些结构可发生代偿作用。
, http://www.100md.com
综上所述，本实验中，中脑损伤后猫血清中NE、DA和5HT没有明显变化，这说明立体定向中脑损伤的手术本身不足以构成严重创伤，未引起应激反应，另一方面也与交感中枢受损有关。■
基金来源：国家自然科学基金资助项目(批准号 39600151)
参考文献：
[1]A.布劳德著，岳凤竺译.临床神经解剖学[M].北京：科学出版社，1989.
[2]Monier M.Functions of the nervous system ,Volume 4.Psycho-nuerobiology[M].Elseviier ,Amsterdam -New York -Oxford,1983.
[3]Maeda T.Neural mechanism of sleep .Advances in neurological science[J],1995,39:7-15.
, 百拇医药
[4]Denoyer M,Sallanon M,Buda C,et al .neurotoxic lesion of the mesencephalamus does not alter making in the cat[J].Brain Research ,1991,539:278-303.
[5]张赛，杨树源，王明璐，等.重型脑损伤急性期血儿茶酚胺与血糖变化及意义[J].中华神经外科杂志，1994，10(5)：255.
本文编辑：檀桥
收稿日期：1999-01-12
修回日期：1999-10-20, http://www.100md.com
单位：常鹏飞(大连医科大学附属第一医院，116011)；王忠诚(北京市神经外科研究所，100050)；张颖(北京市神经外科研究所，100050)；闫丽(北京市神经外科研究所，100050)
关键词：中脑网状结构；意识障碍；生命体征；实验研究
中国急救医学000106 摘 要：目的 研究中脑网状结构损伤对意识和生命体征的影响以及它们之间的关系了解中脑损伤后意识障碍及其恢复机制。方法：用立体定向电解的方法造成不同程度的中脑网状结构损伤，观察猫意识及生命体征的变化并对照病理改变，了解中脑损伤程度与意识障碍及生命体征变化的关系，及其恢复的可能性。结果 中脑网状结构损伤造成猫意识障碍及生命体征的明显变化，两者间有一致性，同步性，且与中脑损伤程度密切相关。结论 中脑网状结构损伤可致意识障碍及生命体征的明显改变，且与损伤程度正相关，这种变化具有可恢复性。中脑网状结构也是交感受神经的调节中枢。
, 百拇医药
中图分类号：R 651.15 文献标识码：A
文章编号：1002-1949(2000)01-0016-02
Experimental studies on the conscious status and vital signs influenced by midbrain reticular formation injury
CHANG Peng-fei
(Neurosurgical Department ,First Hospital ,Dalian Medical University,Dalian 116011.)
WANG Zhong-cheng(Beijing Neurosurgical Instisute,Beijing 100050,China)
, 百拇医药
ZHANG yin(Beijing Neurosurgical Instisute,Beijing 100050,China)
Abstract：Objective To investigate the effects of midbrain reticular formation injury on the conscious status and vital signs of cats,and reveal the mechanism of unconsciousness caused by midbrain injury .Methods Three kinds of different severe damage (slight, moderate and severe) in MRF were made by means of stereotaxical electrolytic lesions .Conscious status and vital signs of cats were observed ,investigated in comparison with histopathological findings in order to know the correlation between the changes of conscious status and vital signs ,as well as the possibility of consciousness recovery .Results The electrolytic injury of MRF can cause significant and specific changes of conscious status and vital signs. These changes are in unison and synchronized and closely related to the severity of MRF injury.Conclusions Significant and specific changes of vital signs and unconsciousness can be caused by MRF injury, which are positively related to the severity of injury of MRF. These changes are recoverable in most cases even with severe damage in MRF.
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Key words：Midbrain reticular formation； Unconsciousness； Vital signs； Experimental studies▲
脑干是生命中枢，对意识的维持和呼吸及心血管功能的调节具有十分重要的作用，一般认为这些均与脑干网状结构相关，但中脑网状结构损伤程度和意识障碍关系以及这种意识障碍是否可以恢复尚不明确。另外中脑网状结构损伤后生命体征的变化规律及与意识障碍的关系尚不十分清楚。就此我们进行了研究，报告如下。
1 材料与方法
健康成年家猫24只(2.2～4.3 kg)雌雄不限，随机分四组。A：对照组；B、C、D组分别为1 mA、5 mA、10 mA电解损伤组，每组6只，均经2%戊巴比妥钠腹腔麻醉，立体定向导入电极，靶点为A：3.5 mm，L：2.5 mm，H：-2 mm。对照组不通电。B、C、D组两侧分别通阳极直流1 mA/2.5 min、5 mA/2.5 min，10 mA/2.5 min造成中脑两侧网状结构损伤。每组两只动物术中、术后经股动脉插管，二道生理记录仪监测动脉血压，心率。肛表测体温，定时观察呼吸节律和意识状态改变，将猫意识状态分5级，1级：清醒、行走、进食、叫声正常；2级：多睡、少动、轻刺激即醒、眼球可随目标移动、不能站立、不进食；3级：浅昏迷、四肢乱动、叫声异常、不能站立、眼不追随目标；4级：中昏迷、无自主运动、对痛刺激有反应、有吞咽和角膜反射；5级：深昏迷、对任何刺激无反应。
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对照组和损伤组各6只(B、C、D组各2只)在手术前及术后24～72小时采静脉血2 ml，荧光光谱法检测去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)和5-羟色胺(5-HT)。实验中还同时监测EEG和SEP及BAEP的变化(资料另发)。
2 结果
2.1 意识变化 A组：术前清醒，麻醉时意识障碍4级，手术后仍为4级，术后12小时有5只为1级，1只为2级。B组：中脑损伤后均为5级，12小时后3只为4级，3只为2级；24小时后3只为1级，3只为2级，48小时后6只均为1级。C组：损伤后均为5级，12小时后5级1只，4级5只；24小时后3级3只，2级3只；48小时后2级3只，1级3只；72小时后1级5只，2级1只。D组：损伤后均为5级；12小时后4级2只，5级4只；24小时后5级2只，4级2只，3级2只；48小时后4级3只，3级2只，2级1只；有5只在4天后仍在3级以下。
2.2 瞳孔变化 麻醉后瞳孔缩小，电解损伤中脑时，双瞳孔散大。伤后瞳孔缩小呈针尖样，以后随意识好转而有所恢复，恢复的快慢及程度与意识障碍的恢复一致。
, 百拇医药
2.3 组织病理改变 A组除针道损伤外无明显的损伤灶；B、C、D组中脑导水管两侧各有一园球形损伤灶，单侧损伤灶直径分别为1.5 mm、3 mm、5 mm。镜下损伤灶病理结构可分4层：中心为空腔，为电极所在位置，内可有血液渗出；周围为凝固坏死层，细胞形态消失，核固缩或溶解；再外为气化液化坏死层，为热损伤所致，有空泡，结构疏松，神经元胶质细胞坏死；再外层为水肿层，细胞肿胀间质水肿。
2.4 生命体征的变化 清醒状态下猫呼吸节律约为20次/分，心率140次/分左右，麻醉后稍慢，电解损伤中脑过程中，呼吸浅快可达60次/分，心率减慢，血压下降。伤后呼吸、心率逐渐变慢，血压、体温下降，7～12小时后到低谷，以后随意识状态改善可逐渐恢复。但损伤严重者难以恢复。生命体征的改变和意识障碍的改变有一致性、同步性，意识障碍加深，心率、呼吸减慢明显，血压、体温下降明显。意识障碍好转时则相反。损伤电流小者对意识及生命体征的影响轻，损伤电流大者对意识及生命体征影响重。
2.5 血中儿茶酚胺及5-HT的变化 损伤前后无明显差异。
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3 讨论
早期实验研究发现中脑损伤可以致意识障碍，且认为与脑干网状结构相关，但中脑网状结构损伤程度与意识障碍之间的关系、中脑损伤后意识障碍是否可以恢复、其机制如何，与之相关的生命体征的变化如何尚未阐明[1～4]，临床经验认为中脑损伤导致持续性昏迷，恢复的可能性不大，CT及MR的出现，使得许多中脑病变得以早期发现，损伤范围小者并未引起意识障碍，提示中脑网状结构损伤与意识障碍之间有“量致关系”。我们采用主体定向电解损毁的方法，造成中脑网状结构损伤模型，尽可能排除了其他因素如开颅、颅压升高对意识及其相关因素的影响，三种不同强度的电流对中脑网状结构损伤范围不同，所造成的神经行为及生命体征改变亦不同。中脑网状结构损伤直径<3 mm时(两侧各一)，猫意识虽然发生一定程度的障碍，但持续时间短，恢复较快，一般48小时后多清醒，但当损伤灶直径达5 mm时，猫意识障碍严重，持续时间长，一般持续1周以上仍不清醒，但可有一定程度的恢复，同时，与之相关的生命体征(包括呼吸、心率、血压、体温)也发生相应的变化，两者之间的变化具有同步性、一致性。实验进一步发现脑电图、脑干听诱发电位、体感诱发电位及皮层超微结构均有相应的改变(资料另发)，这说明中脑网状结构损伤对机体的影响是多方面的，且相互之间有一定的关联，意识障碍只是其中一个重要方面，生命体征的变化与意识障碍发生发展相关。
, http://www.100md.com
脑干是生命中枢，它对呼吸和心血管功能的控制是十分重要的，但早期实验证实这些部位主要集中在延髓和桥脑下段，本实验则说明中脑损伤对呼吸循环及体温的影响是显著的，而且是以心率、呼吸减慢，血压、体温下降等交感神经活动抑制的形式为特征的，说明中脑网状结构也是交感神经调节中枢。体温、血压下降，呼吸、心率减慢，一方面是中脑网状结构损伤的结果，另一方面也促使意识障碍发展。
中脑网状结构损伤致意识障碍的机理尚不十分清楚，一种意见认为是破坏了中脑的觉醒中枢，另一种意见认为是阻断了脑干网状上行激活系统的上行性传导，但确切的意识中枢定位尚不明确，脑干网状结构的完整性受到严重损害是造成意识障碍的主要原因。中脑网状结构损伤引起的意识障碍及与之相关的生命体征改变可以有一定程度的恢复，并与损伤程度相关，其可能机制是：①48小时后损伤灶周围变性水肿带开始逐步减轻，神经功能得以恢复。②维持觉醒和意识的中枢不仅在中脑，下丘脑后部、丘脑、前基脑等也对维持意识觉醒起重要作用，中脑损伤后，这些结构可发生代偿作用。
, http://www.100md.com
综上所述，本实验中，中脑损伤后猫血清中NE、DA和5HT没有明显变化，这说明立体定向中脑损伤的手术本身不足以构成严重创伤，未引起应激反应，另一方面也与交感中枢受损有关。■
基金来源：国家自然科学基金资助项目(批准号 39600151)
参考文献：
[1]A.布劳德著，岳凤竺译.临床神经解剖学[M].北京：科学出版社，1989.
[2]Monier M.Functions of the nervous system ,Volume 4.Psycho-nuerobiology[M].Elseviier ,Amsterdam -New York -Oxford,1983.
[3]Maeda T.Neural mechanism of sleep .Advances in neurological science[J],1995,39:7-15.
, 百拇医药
[4]Denoyer M,Sallanon M,Buda C,et al .neurotoxic lesion of the mesencephalamus does not alter making in the cat[J].Brain Research ,1991,539:278-303.
[5]张赛，杨树源，王明璐，等.重型脑损伤急性期血儿茶酚胺与血糖变化及意义[J].中华神经外科杂志，1994，10(5)：255.
本文编辑：檀桥
收稿日期：1999-01-12
修回日期：1999-10-20, http://www.100md.com