意识障碍的发生机制

意识障碍与脑复苏重医附一院神内杨军一、所谓意识和意识障碍“意识”或者说“有意识”这种状态，恐怕一万个人也不能将其充分地下出定义，这是因为大脑功能非常复杂，而且与之相关的观点——医学(临床医学，基础医学)的、哲学的、心理学的、认知学的以及与之相关的课题的研究方法千差万别。但对于“意识”和“意识障碍”这个问题，有一个最起码的共同认识是很必要的。也就是说，「有意识」其前提是「存在正常的觉醒状态。且对周围的环境能做出适当的反应」。因此，在研究意识问题时，「觉醒(觉醒状态)」是最基本要素。但需要强调，觉醒并不等于意识，由于大脑皮质功能广泛受损所致的植物状态，似乎也呈觉醒状态，但其对周围则没有反应；癫痫发作后的朦胧状态以及脑震荡同样存在觉醒，但其不能对周围环境做出适合的反应。因此说，意识是由觉醒加上(注意)、(认识)、(知识)、(思考)、(记忆)、(感情)、(意志)等多元的大脑功能要素组成的。另外不仅仅是对周围的环境，还有一个“对自己的认识”问题。一般来说，我们不将生理性睡眠状态定义为“有意识障碍”。但在生理学上与觉醒相对的是「睡眠」。因此，觉醒障碍即为意识障碍这样的提法尽管有问题，但不可否认的是觉醒是意识的基本要素，而且在意识障碍机制中，部分是因维持觉醒的神经组织受损所致。本文虽以「意识障碍的发生机制」为题，但将所有的内容包括进去加以说明是十分困难的。因此，此次仅就觉醒的神经结构及其损害问题，从其研究的历史进程讲起。二、上行网状结构激活系统意识状态最终受到大脑皮质活动水平所左右。激活或抑制这种活动的功能，自古以来就认为是皮质下的结构在发挥作用。即觉醒的关键性的神经结构位于皮质下。几乎所有的医学书籍记载的「上行性激活系统」的体系就是其中之一。上行性网状结构激活系统是1949年由Moruzzi和Magoun两人总结的，他们提出了「脑干激活大脑皮质」的概念。并通过如下动物实验得出了上述结果：①如果给中脑网状结构以电刺激，就会诱发在脑电图上及行动中表现出来觉醒反应；②如果破坏部分网状结构组织，就会陷入昏睡状态而不能醒来。据此，他们提出了网状结构中存在着沿脑干上行的各种各样的特殊感觉神经的侧枝，并通过它们来传导兴奋。三、觉醒状态的神经化学、生理学到了19世纪70年代，由于运用了神经化学的方法推进了神经传导物质的研究，从而揭示了觉醒的结构是位于脑干的起始核团以及由此向大脑皮质的投射系统这一问题。现已知存在以下四种投射系统。即①蓝斑核locuscoeruleus和去甲肾上腺素能投射系统；②背缝核及中缝核和5-羟色胺能投射系统；③背外侧背盖核及脑桥背盖核和乙酰胆碱能投射系统；④乳头体周围核和组胺能投射系统。其中①、②、③在脑干有起始核团，三种投射系统都是经由丘脑非特异核团介导，组成向皮质广泛投射的传导路以及丘脑下部、丘脑基底部介导的投射传导路。前者为古典通路，后者为旁通路。有人认为，通常提古典通路发挥作用，但当某种原因所致的古典通路不能发挥功能时，旁通路则会运行。④的起始核团仅位于丘脑下部，目前关于其功能尚是一个未知数。但从H1受体阻断剂可诱发睡眠这一事实看，该体系与觉醒的结构有关。意识障碍的常见类型——昏迷昏迷是临床上常见又危急的症状，在一般医院中昏迷病人约占住院病人的3-5%，病死率可达20%，病人生命的挽救常常决定于是否能迅速找出病因，作出正确的诊断及时积极地予以合理处理，由于昏迷病人难以提供详细可靠的病史，不能配合检查，加上病情较重，瞬息万变，更增加诊疗工作的难度，因此熟练掌握意识状况的界定，特别是神经系统的检查，显得非常重要。正常保持清醒的意识状态，对外界刺激有充分反应，并经语言及行为显示其具有与检查者相当的对外界及自身的认知能力，从而可进行思想交流。正常的意识状态在一天内可有一定范围的波动，从高度警觉状态到困倦，从精力高度集中到注意力轻度不集中。昏迷是高级神经活动极度抑制的状态，表现为对声音、光线、疼痛以及其他刺激的意识反应均消失。前已述脑干上升性网状激活系统的构成主要是位于延脑——桥脑——中脑直到丘脑底部的网状结构内，其生理功能主要与肌肉运动调节、植物神经系统的活动、内分泌、生物钟及清醒状态的维持有关；其功能行使与乙酰胆碱、单胺类，GABA等神经递质有关。所以凡损伤累及上述两个部位之一，就可产生昏迷。一、昏迷常见原因A．天幕上、下占位性病变：如脑肿瘤、出血+水肿、外伤、脓肿、静脉窦血栓形成——颅内压升高。B．天幕下破坏性病变：脑干梗塞、脑干脑炎、脱髓鞘、服镇静药等。C．弥漫性大脑皮层的损伤：CO中毒、缺血、缺氧、低糖血症、酮症酸中毒、电解质紊乱、病毒、细胞感染及脱髓鞘、SAH、血管痉挛等。二、昏迷病人病史采集：1．昏迷发生的形式：①发生早而持久：颅脑损伤、脑血管意外、急性中毒、急性脑缺氧②急而短：TIA、高血压脑病、轻度脑外伤、痛性昏迷③起于病程晚期：各种急性感染、颅内疾病及全身代谢性疾病所引起2、昏迷的伴发症状：①伴有惊厥：癫痫：②外伤史：作用类型、部位、损伤与意识丧失的时间关系等，如颅脑外伤后立即发生昏迷者—脑震荡或挫裂伤。引起颅内血肿者—隔一段时间逐渐昏迷，且可伴有偏瘫等症状。③呕血、便血或呼咯血→失血性休克→昏迷④CO→煤气中毒→皮肤、粘膜，嘴唇→樱桃红⑤高热→中暑⑥突发颅高压→CVD⑦妊娠后期：惊厥呕吐伴昏迷→妊娠毒血症⑧服药史→药物中毒⑨癔病3、过去史过去曾否发生昏迷，其异同和可能的联系，即昏迷是首发症状，或其前有症状而提示系在某些疾病基础上演变的。有无外伤，服用药物，毒物或接触煤气等化学物有无EP、高血压、严重的肝、肾、肺、糖尿病、心脏病等病史。三、昏迷病人的一般性检查1、体温；昏迷伴发热常常见于感染疾病(脑炎、肺炎或败血症)也可见于中暑或急性脑干、下丘脑疾病—中枢性高热脑出血、SAH—吸收热(中度发热)体温过低→休克，G‾败血症，低血糖症，CO中毒，甲状腺、垂体、肾上腺皮质功能减退等，另寒冷及下丘脑疾病。2、皮肤：①潮红：感染与酒精中毒者②樱红：CO中毒③发绀：缺氧性心肺疾病及硝基苯、亚硝酸盐中毒④苍白：贫血、失血性休克。⑤黄染：肝性疾病或溶血⑥瘀点：败血症、流脑、感染性心内膜炎⑦湿冷：休克、低血糖症⑧干燥：糖尿病高渗性昏迷、失水及中枢性高热3、呼吸①陈一斯呼吸(Chegne—Stokesbreathing)——中枢性呼吸异常机理：机体对CO2刺激的换气反应异常增加引起呼吸增强，而大脑自身换气反应异常地减弱，导致过度换气后的呼吸暂停，血气：CO2分压及O2分压均下降，自大脑半球、内囊、基底节，间脑至上桥脑沿途任何水平的病损。天幕上占位病变患者出现阵—斯式呼吸→天幕疝早期体征后颅凹病变(如小脑出血)及颅内压增高者→阵—斯式呼吸→脑干间歇性缺血。②中枢神经源性过度换气：表现为中枢呼吸阀值降低，呼吸幅度大增及频率加速，呈持久、快而深的节律性过度换气(40-70次/分),血气分析:PaO2正常或↑,而PaCO2↓,PH＞7.48,呈呼吸性碱中毒,见于下中脑至桥脑中段以上及导水管内脑室腹侧旁正中网状结构的破坏.③长吸气性呼吸：于吸气末持续2-3秒，呼气后有呼吸暂停，长吸气与呼吸暂停交替发生—病变位于桥脑中下部，临床上常见于基底A闭塞所致的桥脑梗塞。④共济失调性呼吸：呼吸深浅不匀，节律不规则，因呼吸中枢对内源性化学刺激的敏感性降低，但随意呼吸尚保留，病损位于延髓内侧网状结构。临床上后颅凹病变，急性小脑广泛损害或延髓中央梗塞等均可出现。⑤桥脑下段或延髓上段损害时其他呼吸异常，喘气样呼吸：二次呼吸停顿之间有串集的呼吸，呈喘气状，齿轮样呼吸：呼气后有急跳式无换气的呼吸动作，此种呼吸暂停约6-10秒。4、心跳脉搏：①增快—感染性昏迷②细速或不规则—中毒与休克③脉缓而强—急性颅内压增高④严重过缓、过速或节律不齐—心源性因素5、血压：显著↑：脑出血，高血压脑病、脑血栓形成、尿毒症或SAHSBP↑：急性颅内压增高及脑干缺血时BP↓：休克、镇静剂或安眠药中毒等6、其他注意头、面部有无伤痕及头颅骨折、心脏杂音、心律、心率、肺部啰音、肝脾肿大、腹水征、腹肌紧张、浮肿等，并注意检查眼、耳、鼻、口腔及咽部。四、意识障碍的神经系统检查意识障碍程度：意识清晰度一般是根据给予刺激(言语或疼痛)所引起的醒觉反应的容易程度，醒觉程度及维持醒觉时间来判断的。1、意识状态的判定：A、意识模糊：意识水平轻度下降，觉醒水平的降低和意识内容减少(轻度)；表现为基本的反应，简单的精神活动仍保持，但病人对环境的认识能力明显下降，注意力涣散，记忆力减退，定向力可出现障碍，时间、地点、人物定向力是全部或部分发生障碍。谵妄：意识模糊伴知觉障碍(幻觉、错觉)，精神运动性兴奋(烦燥不安、活动增强、辗转不安，对所有st反应均增强。B、①清醒：②嗜睡：意识障碍的早期表现，主要是意识清晰度水平的降低，精神萎靡，动作减少，持续地处于睡眠状态，能被唤醒，醒后能基本正确地交谈，尚能配合检查。③昏睡：意识清晰度水平较前者降低，患者对较响的言语或较重的痛觉刺激方可唤醒，能作简短、模糊且不完全地答话，自发性言语少，不能配合检查，当外界刺激停止后立即进入熟睡。C、昏迷：不能被唤醒的无反应的状态，意识完全丧失，不能被唤醒，对外在环境刺激及内在要求无任何意识反应，随意运动消失，许多反射活动可被累及。临床上常以反射被累及的程度作为判定昏迷的指标。①浅昏迷：意识丧失。对强烈刺激(如压迫眶上缘)可有痛苦表情，及躲避反应，无语言应对，不能执行简单的命令，可有较少的无意识自发性动作；腹壁反射消失，但角膜反射、光反射、咳嗽反射、吞咽反射、腱反射存在，生命体征无明显改变。抑制达到皮层。②中度昏迷：对疼痛反应消失，四肢完全处于瘫痪状态，角膜反射、光反射，咳嗽反射和吞咽反射减弱，腱反射亢进，病理征阳性，呼吸和循环功能尚稳定。抑制达到皮层下。③深昏迷：对外界刺激均无反应，自发性动作完全消失，眼球固定，瞳孔散大，深浅反射均消失，病理反射阳性或消失。体温、呼吸和循环调节功能障碍。抑制达到脑干。D、持续植物状态：当双侧大脑半球的功能被广泛损伤或暂时抑制而脑干功能已恢复时，患者出现的认知功能完全消失而觉醒、睡眠周期仍存在的一种状态。具体表现为a)病人不能感知自身或周围环境，他们不能与人们相互交流沟通；b)对视、听、触觉或有害刺激无持续性、重复性、目的性或随意性的行为反应。c)对语言不能理解，也不能表达d)存有睡眠一觉醒周期e)在医疗与护理下，完全保存有下丘脑与脑干的自主功能f)大、小便失禁g)不同程度地保存有颅脑神经(瞳孔、眼一角膜、前庭一眼、呕吐)和脊髓反射E．无动性缄默：由于双侧额叶或中一间脑的损伤所导致上行网状激活系统不全性损伤→患者不语不动的四肢瘫痪，但无锥体束及下运动神经元损伤的任何证据。意识障碍可完全或不完全，如在三脑室类上皮样瘤伴囊肿。闭锁综合征：桥脑腹侧损伤导致双侧皮质脊髓索及桥脑以下皮质脑干索的完全损伤，患者不语不动，四肢完全瘫痪，仅有眼睑、眼球上、下运动与外界交流，意识完整无损。F．脑死亡：不可逆性脑损伤，导致脑功能的完全丧失，但心、肺功能可通过人工手段继续维持的状态，深昏迷，脑干反应消失，自主呼吸消失，脑电图呈直线，此时由于脑死亡，可宣布个体生命的完结。脑死亡的判定：凡符合下列六条者，可诊断脑死亡：1)自主呼吸停止，需不停地维持人工呼吸；2)对外界刺激毫无反应(深昏迷)；3)无自主性肌肉活动；4)各种脑干反射均消失；5)脑电图长时间呈现平直线；6)上述状况持续12小时以上；7)凡5岁以下及怀疑中毒，代谢性疾病暂不诊断脑死亡。G．去皮质综合征患者对外界刺激不能产生有意识的反应，能无意识地睁眼闭眼，眼球能活动，瞳孔对光反射、角膜反射存在；吸吮反射、强握反射、紧张性颈反射可出现，甚至喂食也可引起无意识的吞咽；四肢肌张力增高，无自发动作，病理反射阳性；大小便失禁，存在觉醒与睡眠周期。身体姿势为上肢屈曲，下肢伸性强直，称去皮强直。与去大脑强直的区别为后者四肢均伸性强直。去皮质综合征和无动性缄默的区别在德语圈内提出了去皮层综合征，在英语圈内则相继提出了无动性缄默。此后，两者经常被混乱使用。因为很难将两者明确地区分开