Traumatisk hjerneskade - patofysiologi og klinik set fra et neurokirurgisk synspunkt

Traumatiske hjerneskader inddeles praktisk klinisk i primær og sekundær hjerneskade, og den første vurdering og behandling af stort set alle (hårdt) kvæstede foregår på skadesteder og skadestuer, hvor uhensigtsmæssig håndtering meget let kan forværre tilstanden.

Den primære hjerneskade opstår i traumeøjeblikket, den kliniske effekt ses umiddelbart og kan med den nuværende viden ikke behandles. I modsætning hertil opstår den sekundære hjerneskade minutter, timer eller dage efter traumetidspunktet på grund af patofysiologiske forhold, der ved optimal håndtering vil kunne forhindres eller minimeres. Ideelt set ville prognosen efter traumatisk hjerneskade udelukkende være bestemt af art og omfang af den primære skade. En sekundær hjerneskade forværrer prognosen, fordi den »adderes« til den primære skade (Figur 1 ).

Primær hjerneskade

Ved et hovedtraume opstår der læsioner i hjernevævet i traumeøjeblikket, hvor energi transmitteres og absorberes. Energiafsætningen opstår ved enten direkte kontakt mellem hoved og en fast genstand eller ved de forskellige inertibetingede kræfter såsom acceleration, deceleration med rotation, translation og vinkling. Læsionerne opstår enten fokalt, evt. multifokalt eller diffust.

Den fokale skade omfatter kontusioner, der er afgrænsede læsioner af neuroner og småkar, hyppigst i den grå substans og i overgangszonen til hvid substans. Den diffuse skade omfatter læsioner af nervecellelegemer og aksoner, typisk i den subkorticale hvide substans og mere profundt i corpus callosum, basalganglier, thalamus, hypothalamus eller hjernestamme. Den diffuse skade på aksonerne opstår som en mekanisk betinget læsion af axolemma, hvorved den normale aksonale transport forstyrres eller umuliggøres med ledsagende deafferentiering og denervering. Resultatet af både fokal og diffus skade er neurondød, enten som en hurtigt udviklet nekrose (minutter til timer) eller en langsommere autoprogrammeret (apoptotisk) neurondød (dage til uger).

Den nekrotiske celledød forårsages af mekanisk destrukturering og af energimangel med efterfølgende cellemembransvigt, forstyrrelser i ionbalancen, nedbrydning af cellemembraner og komponenter i cytoplasmaet, specielt mitokondrier.

Den autoprogrammerede død menes forårsaget af neuroexcitation, DNA-skade, dannelse af frie radikaler, mitokondrieabnormiteter og en reduktion i ekspression af genetisk betingede trofiske faktorer [1].

Foruden de cellulære forstyrrelser ledsages den primære hjernepåvirkning ofte af en reduktion i den cerebrale blodgennemstrømning, en reduktion eller ophævelse af den kemisk regulerede og trykregulerede autoregulation og af ændringer i den cerebrale metabolisme. Ved koma efter et hovedtraume reduceres den cerebrale blodgennemstrømning (CBF) i de første 6-12-(24) timer til 50% af det normale hos omkring 35% af patienterne. Glukosemetabolismen øges i de første døgn hos omkring 30-40%. Da glukose er hovedkilden til produktion af enerigirigt fosfat (ATP) i nervevæv, kan den øgede metaboliske aktivitet ses som et forsøg på at reetablere normal funktion i de beskadigede neuroner. Ved samtidig forekomst af lav CBF og høj metabolisme øges risikoen for »sekundær« celledød på grund af oxygenmangel og ledsagende laktatacidose. I et forsøg på at »redde« beskadigede neuroner/ aksoner er der i de seneste årtier udviklet og afprøvet 10-15 neuronprotektive stoffer med forskellige angrebspunkter i de kaskader, der fører til neurondød. Desværre har ingen af stofferne i større kontrollerede forsøg haft effekt på prognosen [2].

Sekundær hjerneskade

På grund af neuroners ekstreme følsomhed for oxygenmangel vil hypoksi og/eller iskæmi i hjernen medføre celledød og dermed sekundær hjerneskade. Cerebral hypoksi/iskæmi efter et traume kan have både systemiske (ekstrakraniale) og intrakraniale årsager (Tabel 1 ). For begge er et enten regionalt eller globalt fald i det cerebrale perfusionstryk (CPP) den hyppigste »fællesnævner« for den sekundære hjerneskade. CPP er forskellen mellem middeltrykket i det ekstrakraniale kredsløb (MAP) og det intrakraniale tryk (ICP): CPP = MAP-ICP [4].

Systemiske årsager

For de systemiske tilstande er det MAP, der sammen med blodets oxygeneringsgrad indgår som den vigtigste variabel. Mange undersøgelser, både neuropatologiske og kliniske, har vist signifikant sammenhæng mellem forekomst af hypoksi/ hypotension og en dårligere prognose efter en samtidig traumatisk hjerneskade [3]. Hypotension (systolisk blodtryk ≤ 90 mmHg) i det allertidligste forløb er forbundet med en fordobling af mortaliteten i forhold til normotension (60% vs. 27%), mens kombinationen hypotension/hypoksi (PaO2 ≤ 8 kPa) øger mortaliteten til omkring 75%.

Intrakranialle årsager

Ved sværere traumatisk hjerneskade får 40-50% af patienterne forhøjet ICP. Herved reduceres CPP undertiden til iskæmiske niveauer, enten regionalt eller globalt. Årsagen til ICP-stigninger er ikke den primære hjerneskade per se, men udviklingen af rumopfyldende »processer« - hæmatomer og/eller hævelse (swelling ) af dele af eller hele hjernen. Procesudviklingen, der kan begynde umiddelbart efter traumet eller op til dage senere, vil i begyndelsen kunne kompenseres volumenmæssigt, dvs. uden ledsagende ICP-stigning. Ved fortsat »procesvækst« nås grænsen for yderligere kompensation, hvorefter ICP stiger med ledsagende fald i det cerebrale perfusionstryk.

De traumatiske hæmatomer er lokaliseret epiduralt, subduralt eller intracerebralt (store kontusioner) og har hver især deres kliniske karakteristika. Fælles er imidlertid den rumopfyldende effekt, der ubehandlet kan medføre sekundær hjerneskade.

Hjernehævelse skyldes ødem og/eller øget cerebralt blodvolumen (hyperæmi) på grund af traumatisk betinget vasoparalyse og venøs stase. Ødemet skyldes øgning af vandindholdet i det interstitielle rum, i neuroner og gliaceller og har forskellige mekanismer. Hyppigst er cytotoksisk ødem, der opstår, fordi hypoksi og iskæmi medfører ATP-fald, cellemembransvigt og forstyrret ionbalance, hvorved vand trænger ind i cellerne. Det vasogene ødem forårsages formentlig af defekter i blod-hjerne-barrieren, hvorved store molekyler (proteiner) ledsaget af vand trænger ind i det interstitielle rum. Ødem kan uanset type og årsag udvikle sig inden for timer til dage både regionalt, f.eks. omkring kontusioner, og globalt. I daglig klinik er det i øjeblikket ikke muligt med sikkerhed at vurdere, om en hævelse, som man kan se billeddiagnostisk skyldes ø dem, hyperæmi eller en kombination.

Initial behandling
Skadested eller skadestue

Behandling af traumatisk hjerneskade bør begynde så tidligt som muligt, dvs. allerede på skadestedet, under transport til skadestuen eller på denne. Da hypoksi og hypotension har den største betydning for prognosen, er det vigtigst først at påvise og behandle læsioner, der medfører disse tilstande. Advanced Trauma Life Support (ATLS) er en amerikansk udviklet, men internationalt vidt udbredt traumevurderings- og behandlingsmetode, og med den kan man så hurtigt som muligt og på en standardiseret måde diagnosticere og behandle patienter med livstruende læsioner [5]. ATLS anvender det mnemotekniske ABCDE, der angiver den rækkefølge, som primær vurdering og behandling af enhver traumepatient bør følge:

1. luftveje og samtidig immobilisation af halshvirvelsøjlen

2. respiration

3. kredsløb

4. hjerne

5. forebyggelse af bl.a. hypotermi

Hvis ATLS-principperne følges, reduceres risikoen for sekundære hjerneskader i de første timer efter traumet. D indebærer vurdering af bevidsthedsplan ud fra Glasgow Coma Scale, pupilforhold og motorisk funktion i ekstremiteter, både spontant og på stimulation. Glasgow Coma Score-værdien (GCS) anvendes operationelt, idet alle med GCS 3-13 bør have foretaget computertomografi (CT) af hjernen. Herved opnås en visuel vurdering af mulige kontusioner (primær skade) og hæmatomer/hævelser (mulighed for sekundær skade), der efter påvisning vil kunne behandles »optimalt«. Endvidere bør alle med GCS 3-8, dvs. alle komatøse patienter, intuberes, og der bør påbegyndes kontrolleret ventilation, idet koma uanset årsag er forbundet med risiko for cerebralt betinget respirationsinsufficiens eller aspiration på grund af svækkede svælgreflekser - tilstande, der begge indbærer risiko for hypoksi.

Ikkeneurokirurgisk afdeling

Ved svær traumatisk hjerneskade, GCS 3-8, er der på grund af risikoen for udvikling af forhøjet ICP behov for neurointensiv monitorering. Akut overflytning til en neurokirurgisk afdeling er derfor hovedreglen. Ved GCS 9-13 og ved patienter, hvor CT er normal, er indlæggelse til observation i mindst 12 timer nødvendig, fordi der kan udvikle sig »forsinkede« hæmatomer/hævelser, som efterfølgende nødvendiggør operation eller neurointensiv monitorering, for at man kan undgå sekundære hjerneskader. Ved fald i GCS på ≥ 2, udvikling af pupilabnormiteter og/eller fokale udfald, typisk ekstremitetsparese og afasi, bør der straks foretages CT, fordi den cerebrale forværring i de fleste tilfælde skyldes tilstande, der kan korrigeres (hæmatomer/hævelser).

Neurokirurgisk/neurointensiv behandling

Den neurokirurgiske behandling ved traumatisk hjerneskade omfatter operativ fjernelse af intrakraniale hæmatomer og neurointensiv monitorering af den cerebrale patofysiologi. Som et minimum foretages monitorering af ICP og CPP. De seneste år er nye monitoreringsmetoder taget i anvendelse, f.eks. mikrodialyse, måling af oxygens partialtryk i hjernen og oxygensaturationen i veneblod fra hjernen (SjO2 ) [6, 7].

Ved ICP ≥ 20-25 mmHg eller CPP ≤ 60-70 mmHg, og hvor årsagen ikke er et rumopfyldende hæmatom/kontusion, er reduktion af intrakraniale volumina nødvendig for at minimere risikoen for iskæmi. Dette opnås ved sedation/analgesi, drænage af cerebrospinalvæske via indlagt kateter i ventrikelsystemet, mannitol/hyperton NaCl, hyperventilation og barbitursyrecoma. Desværre foreligger der ingen stærkere videnskabelig evidens for de enkelte behandlingers rækkefølge, kombination og varighed, hvorfor der internationalt er en vis variation i både behandlingsmål og behandlingsmetoder. I nogle centre anvendes ICP ≥ 20 mmHg uanset CPP-niveau som behandlingsgrænse, mens den amerikanske Brain Trauma Foundation i 2000 efter en kritisk litteraturgennemgang anbefalede CPP ≥ 60 mmHg som monitorerings- og behandlingsmål med den tilføjelse, at aggressive forsøg på at opretholde CPP over 70 mmHg med væske og pressorstoffer burde undgås på grund af risikoen for adult respiratory distress syndrome [8, 9]. Lund-konceptet (udviklet i Lund i Sverige), er en tredje anvendt behandling (og forebyggelse) af forhøjet ICP. Metoden, hvorefter man tillader CPP-værdier under 60 mmHg, indebærer fysiologisk regulation af intrakraniale volumina ved hjælp af en række farmaka (benzodiazepin, thiopental, metoprolol, clonidin og dihydroergotamin) samt plasmaindgift af albumin og blodtransfusioner [10].

Uanset metode forekommer der behandlingsrefraktære ICP-stigninger/CPP-fald. I disse tilfælde forsøges i nogle centre dekompressiv kraniektomi, dvs. fjernelse af dele af kraniet for at få plads til »den hævede« hjerne. For denne behandling er der heller ingen stærk videnskabelig evidens.

Når der i den akutte fase (dage til uger) efter traumet ikke længere er sandsynlig risiko for cerebral hypoksi/iskæmi, og respiratorbehandling ikke længere er nødvendig, kan den neurointensive monitorering og behandling ophøre. Uanset bevidsthedsniveau kan man overgå til en rehabiliteringsfase.

Vagn Nørgaard Eskesen , Goldschmidtsvej 9,
DK-2000 Frederiksberg. E-mail: eske@dadlnet.dk

Antaget: 24. maj 2006

Interessekonflikter: Ingen angivet

1. Povlishock JT, Katz DI. Update of neuropathology and neurological recovery after traumatic brain injury. J Head Trauma Rehabil 2005;20:76-94.
2. Narayan RK, Michel ME, Ansell B et al. Clinical trials in head injury. J Neurotrauma 2002;19:503-57.
3. Teasdale GM, Graham DI. Craniocerebral trauma: Protection and retrieval of the neuronal population after injury. Neurosurg 1998;43:723-38.
4. Ling GSF, Neal CJ. Maintaining cerebral perfusion pressure is a worthy clinical goal. Neurocritical Care 2005;2:75-82.
5. Advanced Trauma Life Support for Doctors. Student course manual. American College of Surgeons. Chicago: 2004:7th edition.
6. Mulvey JM, Dorsch NWC, Mudaliar Y et al. Multimodality monitoring in severe traumatic brain injury. Neurocritical Care 2004;4:391-402.
7. Bellander BM, Cantaius E, Enblad P et al. Consensus meeting on microdialysis in neurointensive care. Intensive Care Med 2004;30:2166-9.
8. Guidelines for the management of severe head injury. Brain Trauma Foundation, American Association of Neurological Surgeons, Joint Section on Neurotrauma and Critical Care. J Neurotrauma 1996;13:641-734.
9. Guidelines for the management of severe head injury. Brain Trauma Foundation, American Association of Neurological Surgeons, Joint Section on Neurotrauma and Critical Care. Cerebral perfusion pressure. J Neurotrauma 2000;17:507-11.
10. Nordström C-H. Physiological and biochemical principles underlying volume-targeted theraphy - the "Lund Concept". Neurocritical Care 2005;5:83-96.