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摘译自:Silverberg ND, Leddy JJ. Progress in Concussion/Traumatic Brain Injury Science and Clinical Care Over the Last 40 Years. J Head Trauma Rehabil. 2025 Aug 25. doi: 10.1097/HTR.0000000000001102. Epub ahead of print. PMID: 40853263
Journal of Head Trauma Rehabilitation(JHTR)第二期聚焦于轻微头部外伤,试图解决其病理生理学、长期影响的可能性以及研究、评估和康复的理想方法的不确定性。专刊将推动我们对轻微头部外伤的认识并有助于制定未来十年的研究规划。“Special Communication”版块将总结近40年的认识和临床实践。
在推动该领域进步的诸多因素中,有3个因素因在近20年里发展迅速而最为值得关注。一是合适的对照组。二是技术进步,如创伤生物力学的测量(如仪器化护齿器)、使用先进的磁共振技术研究脑结构和功能、体液生物标志物、认知和感觉运功能力的计算机化评估。三是数据统一收集的大型多中心研究。2014年,脑震荡评估、研究和教育联盟(CARE)启动了一项关于运动相关性脑震荡(sport-related concussion,SRC)的多中心前瞻性研究,延续至今。这是世界上最大的前瞻性SRC研究,截至2025年,该研究已招募了53000多名赛季前接触性和非接触性体育运动的男女大学生运动员(参加26项大学体育项目)和美国现役军人,追踪其中脑震荡患者(目前超过5500名)的整个恢复过程直至重返运动,至毕业后5年。该研究已经进入一个研究远期(10年以上)预后的新阶段。TBI临床认识和转化研究项目(TRACK-TBI)始于2013年,已招募了来自美国18个一级创伤中心的3000多名不同损伤严重程度的患者,收集的数据包括神经成像、血液生物标记物、神经心理学测试和患者报告的预后。欧洲神经创伤有效性协作研究(CENTER-TBI)是一项在18个国家65个地点开展的平行研究。神经创伤慢性损害联盟(CENC)成立于2013年,并于2019年有了新的扩张,正在对数千名经历过战斗的服役人员和退伍军人进行每年的重新评估。加拿大儿科急诊研究(PERC)项目推动了一项急诊室儿童大型多中心前瞻性队列研究。
术语
近几十年,“轻度头部外伤(Minor head injury)”这个名词逐渐被“轻微创伤性脑损伤(mild traumatic brain injury)”取代,也许是因为相对于(或加之)颅骨和颅外结构,后者能够更准确地代表累及脑实质的创伤性损伤。“轻微(mild)”这一限定词是区分此类损伤与更严重类型损伤的简写,但越来越受到质疑。“轻微”并不一定意味着脑损伤无关紧要,而是创伤引起的颅内异常在CT或MRI上不可见。“轻微”也会误导性地暗示普遍可以得到快速彻底的康复。Alves等报道早期随访结果显示约25%的患者在受伤1年后仍有症状。之后的40年里有数十项研究提供了差异化但基本上可比的评估。
“脑震荡”这个词早在20世纪80年代之前就在用了。“脑震荡”的拉丁语,commotio cerebri(shaken brain),指作用在脑的机械力引起脑的生理紊乱,后者导致临床症状和体征。“脑震荡”反映的是生理功能紊乱,而非宏观结构性脑损伤,因此,常规神经影像学检查无法发现创伤性异常。现代理念认为脑震荡是一种创伤性脑损伤(TBI),神经影像学正常或无临床指证。本文使用“脑震荡/TBI”这一名词泛指脑震荡和传统定义的“轻度”TBI(例如,伤后30分钟内Glasgow评分13-15)。
对于存在长期症状的患者,仍需探索最优的术语。Ruff将这一群体称作“可怜的少数”,Alves建议使用“创伤后综合征”一词。“脑震荡后功能障碍”、尤其“脑震荡后综合征”在之后的30多年里应用比较普遍,但也受到批评,因为“脑震荡后”意味着简单地将症状归因于单一因素(脑震荡),而“综合征”反映基础疾病引起的持续性症候群。“创伤后症状(post-traumatic symptoms)”和“脑震荡/TBI后持续性症状(persisting symptoms after concussion/TBI,PSaC)”被提出作为解决方案并受到关注。争议仍然存在。
病理生理学
几个世纪以来,脑震荡是由类似重型TBI(如弥漫性轴突损伤)中所见的轻度结构性损伤引起的还是脑功能的可逆性改变,尚不清楚。随着包括离子流改变、脑血流调节、神经递质释放的神经代谢级联反应的引入,我们对脑震荡病理生理学的理解向前迈进了一步。目前认为脑震荡以神经代谢紊乱为主,可以合并神经元和其他脑细胞(如小胶质细胞)的微结构病理性损害。许多研究已经证明了脑震荡后神经影像学上的组级别改变,如白质完整性、脑血管改变、功能性连接。此外,自主神经系统功能改变目前也被认为会导致或促进脑震荡后的一些症状(如运动或直立不耐受)。
TBI的宏观结构改变可以与上述神经代谢和微观结构改变相叠加。15%的临床表现为“轻微”TBI的患者在CT上由颅内异常,如血肿或挫伤。20世纪90年代就以明确,一些CT扫描正常的患者在MRI上可见脑挫伤和/或轴突剪切伤。先进的神经影像学技术(如,SWI)和血液生物学标志物(如,胶原纤维酸性蛋白)可能确定更多的有客观证据的脑损伤。
尽管脑震荡/TBI常由钝性头部创伤引起,但21世纪阿富汗和伊拉克的大规模军事行动提高了人们对另一种损伤机制的认识:爆炸冲击波的传递(如炸弹爆炸)。这些损伤也可能包含人被抛至地面或其他坚硬表面的钝性冲击。2010年代,亲密伴侣暴力行为造成的脑震荡/TBI增加。此类损伤尤其独特的病理生理学,常包含非致命性窒息引起的缺氧。军事战斗和亲密伴侣造成的损伤通常有心理创伤背景,这加重了临床表现。
迄今描述的病理生理过程主要涉及创伤急性期。永久性症状的潜在机制尚不清楚。从这个意义上说,Alves及其同事曾总结道“没有明确、一致的证据”表明持续存在的症状有特定的神经生物学基础。脑震荡/TBI引起的神经代谢改变的时间尺度和可逆性提示这些病理过程在受伤数月后将不再要紧。颅内宏观结构病变是解释临床不良预后的直观候选因素,但受伤当日CT扫描结果与长期症状报告及认知功能仅存在微弱的相关性,且多数存在长期症状的患者的MRI表现正常。对于急性期后的脑震荡/TBI,先进的神经影像学如DWI、SWI、高分辨率(3T)T2加权像MRI显示的临床-病理相关性并不一致。
Alves等警告不要将特定的症状或患者归因为器质性或心理性因素,而是认为两者的相互作用决定预后。这种生物-心理-社会整合理念在过去40年持续存在并优化。例如,已有研究阐明哪些心理过程似乎对改变脑震荡/TBI预后更为重要,比如对预后过度悲观、对恐惧性回避行为的不恰当的应对。
例如,研究已经阐明哪些心理过程对改善脑震荡/创伤性脑损伤的康复尤为重要,比如对康复过程过度悲观的预期74,75以及采用恐惧回避行为这种适应不良的应对方式。生物-心理-社会-经济模型的发展促进了对系统性因素的思考,包括健康的社会影响因素。
诊断与严重程度分级
Ruff等认识到脑震荡/TBI的统一定义对于研究进步至关重要。经过数十年的研究,研究人员和临床医生采用多种独特的方法识别脑震荡/TBI患者,随着1993年美国康复医学会(ACRM)提出“轻微(mild)”TBI的诊断标准,该领域取得了重大进展。该标准突破了只有存在明确意识丧失(LOC)的情况下才能诊断脑震荡/TBI的理念。然而,ACRM的定义发表1年后,《精神疾病诊断和统计手册》(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders)第四版在脑震荡/TBI诊断标准中只推荐了5分钟的意识丧失。因此,定义存在争议。在过去的30年里,人们提出了许多定义,同时也带来了许多其他争议。2023年,通过一个国际性多学科专家小组对证据进行回顾并形成共识,ACRM诊断标准得以更新,旨在统一方法。尽管LOC等可见的征象支持明确诊断,2023年的ACRM诊断标准认识到,在排除干扰因素的情况下,只有急性症状可以用于检测最轻微的脑震荡/TBI,符合SRC的现代定义。
多年来,人们提出了多种关于严重程度分级的方法。例如,Gennarelli建议将脑震荡分为从“轻微”(不伴有LOC的短暂的神经系统功能改变)到“典型”(不超过6小时的LOC伴有伤后逆行性遗忘)的一个系列。关于SRC的文献中出现了几种替代方案。1998年,JHTR一篇文章建议按照症状持续时间将SRC严重程度分级。2004年第二届体育运动相关脑震荡国际会议上提出了类似的方案。1997年美国神经病学学会提出的标准也是以LOC、伤后失忆持续时间、神经系统症状将SRC分级。这些严重程度分级系统均未得到足够的经验支持或广泛应用而被SRC领域放弃,后者支持对个体损伤情况进行多方面的评估。按照美国科学、工程、医学院的建议,应用更精确的多模态特征取代关于轻微、中度、重度TBI的传统的三分法,美国神经疾病和中风研究所(NINDS)的TBI分类和命名计划在2022年启动。该计划的初步报告在2025年发表,提出的"CBI-M"系统通过临床指标、血液生物标志物、影像学检查、调节因素等多个维度来描述TBI严重程度。该系统旨在摒弃“轻微TBI”,代之以更具体的信息,如“Glasgow Coma Scale score = 14(eyes = 4;verbal = 4;motor = 6), 胶质纤维酸性蛋白(GFAP) =340 pg/mL, CT 未见急性结构性异常,无家可归者”。
紧急处理
脑震荡/TBI的紧急处理措施在过去40年发生了很大的变化。或许最值得关注的是处方“建议休息”的漫长曲折的历史。至1986年,二战后大多医疗领域对"休息即治疗"这一理念的抵制已渗透至脑震荡/TBI的诊治。最佳可行的证据支持脑震荡/TBI后早期活动比延长休息时间更有益。但是,进入21世纪后,发生了重大转变,国际体育运动脑震荡小组(CISG)第一个共识推荐“制动、完全休息”直到症状完全消失。这一建议对于那些被认为一般只需几天症状就可以完全缓解的运动员来说是合理的,但是被扩展到所有情况,甚至卧床休息可能会超过一个月。完全休息的原理最初可能是为了过早重返体育运动以及再次受伤的风险,但被扩大至包含任何“可能加重症状或延迟康复”的体力或认知行为。这与上述神经代谢级联反应和动物模型研究结果一致,后者显示TBI后在神经代谢异常依然存在的情况下进行剧烈运动是有害的。另外,脑震荡痊愈前在运动中再次发生脑震荡会引起弥漫性脑肿胀导致致命后果,即“二次打击综合征”,后者仍有争议。
至2010年代中期,趋势开始回转。循证临床实践指南目前一致认为休息是“相对的”(减少而非停止所有日常活动)、限时的(最多2-3天),之后逐步增加活动量和/或进入主动康复训练。因对过早重返运动和再次损伤的担心而最初将休息作为治疗方式,如今已能恰当地区分,代之以规范地、阶梯式地“重返学习”和“重返运动”路径管理。
记录脑震荡/TBI急性症状的评估工具变得更加复杂、敏感、高效。1998年JHTR一篇文章提出了“脑震荡标准化评估”方案用于非神经心理学专业对运动员心理状态的快速现场评估,包括脑震荡/TBI后的定向障碍、注意力受损、注意/记忆困难。它最终被纳入21世纪第一个体育运动脑震荡评估工具(SCAT),后者是一个更全面、多维度的工具,用于脑震荡运动员的即时评估。SCAT逐年不断地被改良和丰富以适应SRC评估的日益复杂化和多模态性质。2022年第六届CISG会议介绍了SCAT6和儿童SCAT6,包含了协调能力和眼/运动筛查新模块。SCAT能区分伤后7天内的脑震荡和非脑震荡运动员,但72小时后临床价值降低。
多个研究团队开发了脑震荡相关的体格检查方案,整合了前庭、眼和平衡功能测试。Pittsburgh大学开发了前庭动眼筛查方案(VOMS)以评价前庭动眼功能测试异常及其导致的症状加重。VOMS对青少年和大学生运动员的SRC有临床实用的诊断准确性。修正版VOMS包含四项(水平平滑追踪眼动、扫视、前庭-眼反射、视运动敏感度),与完整版(包括垂直和水平两部分)效果相当。其他团队将VOMS的内容与其他相关评估内容合并,如直立耐受不能、颈椎、平衡测试,以评价脑震荡/TBI对多种生理功能的影响和常伴的颈椎损伤。尽管已经整合入SRC的常规处理并在其他场景(如急诊室)对于脑震荡/TBI的诊断有同等价值,其在运动医学领域以外的应用仍是有限的。
急性期处理的另一进展是通过多参数模型改进预后评估,支持对存在持续性症状风险的人群进行早期识别和干预。5P法则是一种合并人口统计学、健康史、现有症状和检查结果的临床风险评分,被证明可以识别儿童永久性症状的风险且在门诊同样有效。关于成年人脑震荡/TBI预后模型的研究更复杂,但强调早期症状严重程度对于预测永久性症状的重要性。
自然史
近20年所谓的“正常”恢复时间有所延长。一项近期研究的荟萃分析显示,运动员通常在SRC后约2周症状消失。与单用症状评估相比,应用多模态评估的研究显示更长的恢复时间。进一步的神经影像学研究提示,当运动员感觉良好的时候,神经功能康复可能并不彻底。在非运动场合受伤的人常需14天以上才能达到症状缓解。脑震荡/TBI的症状甚至可以持续多年。现已明确,症状发展轨迹可能是非线性的,并受多种合并的健康状况和社会心理因素影响。除了阐明脑震荡/TBI的自然史,过去数十年的研究还强调了性别及伤前心理健康等预后影响因素的重要性。
功能预后也显示了同样的审慎乐观的趋势。与早期较乐观的估计相比,运动员常需两周以上的时间才能恢复运动。大多数成年人在6个月内恢复工作,尽管对某些人而言,这种恢复可能是不完全和/或不稳定的。有些因素可能会延缓恢复运动或工作,如更敏感的评估方式、更保守的临床处理方式。脑震荡/TBI作为一种符合残疾福利政策、值得民事诉讼赔偿的可赔偿的伤害,可能也起到一定作用。
康复监测
神经心理学测试可以作为追踪康复和评估脑震荡/TBI长期影响的方法。为探索客观敏感的康复指标,Gronwall将节奏听觉串行加法任务(Paced Auditory Serial Addition Task,PASAT)作为Auckland医院脑震荡/TBI早期康复计划的主要结局指标。Ruff等主张采用一套简要的专项测试组合用于预测脑震荡/TBI对认知的影响:注意力、信息处理速度以及学习/记忆能力。1998年JHTR一篇文章提出一组测试内容用于职业橄榄球运动员作为SRC后和季前评估。数十项研究已证实,临床医师实施的神经心理测试能够检测急性认知损害,但发生率在伤后数月内逐渐降低。关于伤后3个月神经心理行为正常是否提示预后良好或不易发生永久性神经生物学影响尚有争议。纸笔神经心理测试仍被广泛用于脑震荡/TBI研究。
进入21世纪,得益于计算机的应用,运动员的基线认知测试广泛应用。第一个计算机化的神经认知测试(Immediate Post-Concussion Assessment and Cognitive Testing)出现在20世纪90年代末,在21世纪早期广泛应用于美国中学、大学、职业联赛,至21世纪10年代后期已成为最常用的运动场景脑震荡评估工具。伤后计算机化神经认知测试广泛应用的同时,尤其对于SRC,关于常规基线测试(季前或行动前)的必要性尚有争议,越来越多的证据显示,对于大多数检测对象,相对于正常参考值的基线测试的价值有限。
2022年阿姆斯特丹会议发布的第六版CISG声明推出了“运动相关脑震荡办公室评估工具-6”(SCAT-6),作为受伤72小时后SRC康复系列评估的系统性多维度工具,包含个体化临床应用的推荐项目和可选项目,但其整合的工具尚需前瞻性验证。其中一个可选项目是通过全身运动负荷测试(Buffalo Concussion Treadmill Test)来评估SRC后运动能力,具有诊断和预后价值。
康复
Gronwall描述了脑震荡/TBI康复计划的最佳组成:⑴ 安抚患者症状以及运动相关的症状加重是常见的且随时间推移而减轻;⑵关于自我管理症状和避免再受伤风险高的活动的指导;⑶康复期间可以获得对有压力的日常活动的支持性压力管理和评估工具性支持;⑷ 有规律的监测。现代脑震荡/TBI康复方案基本保留了这些要素。
除了Gronwall提到了核心内容,还出现了靶向治疗的证据。例如,前庭康复可能对改善头晕/平衡障碍有效;对颈痛和颈源性疼痛采取手法治疗;代偿策略训练用于认知障碍。早期识别和治疗颈椎损伤有助于促进康复并降低症状持续的风险。心理干预(如,认知行为治疗)可缓解情绪困扰并且/或改善对认知与躯体症状的不良应对。鉴于心理状态对脑震荡/TBI的影响是普遍性的,而非例外,这些治疗应作为常规治疗,而非辅助手段。评估药物和医疗器械的临床试验至今相对缺乏,且缺乏重复性。
另一个重大进展是将有氧运动作为治疗方法。始于2010年代早期,Buffalo Concussion Treadmill Test基于脑震荡症状加重时个体心率阈值的有氧运动非对照临床试验显示其可以促进有持续症状的患者康复。后续的青少年运动员安慰剂对照研究证实,SRC后2-10日内开始亚症状阈值有氧训练有助于康复并显著减少永久性症状的发生率。这种干预措施对存在持续症状的非运动员成人群体可能同样有效。针对个体心率制定的不同强度有氧运动已被纳入2022年CISG的治疗策略,旨在帮助运动员重返体育赛事。
反复脑震荡、重复头部打击和慢性创伤性脑病
20世纪90年代后期,针对大学生运动员的第一项前瞻性研究发现,若运动员在SRC后早期重返接触性体育运动,再次遭受脑震荡的风险更高:92%的重复性脑震荡发生在伤后10日内。既往遭受过脑震荡的运动员比为遭受过脑震荡者更容易再次发生脑震荡,且既往脑震荡与新发SRC恢复更慢存在关联。随着对脑震荡临床管理的认识深入,脑震荡后重返运动的时间中位数从1999-2001年间认为的3天增加到2014-2017年间的12天,随之反复脑震荡的风险显著降低。CARE联盟发表的研究还确定了个体化SRC易感性阈值,且脑震荡风险不仅与单次暴力强度有关,还与既往头部外伤的累积相关。这些资料表明,绝大多数头部打击和SRC发生在大学橄榄球训练中而非比赛中,这提示我们有可能通过改良训练方案降低SRC风险。规则变更(例如,限制高中美式橄榄球训练中的身体接触)、改良设计的头盔、循证医疗方案以及青少年体育改革(例如,在大部分青少年冰球比赛中取消身体冲撞)已经降低了SRC的发生率。
20世纪80年代后期至90年代的研究提示,反复脑震荡和/或重复性头部打击(RHI)与晚年脑健康之间可能存在关联。1998年JHTR的一篇文章探讨了足球运动中反复头球造成的多次“亚震荡”级打击的累积效应。自从Bennet Omalu 博士在2005年发表了他在2002年对前职业足球运动员Mike Webster尸检中发现的慢性创伤性脑病(CTE),媒体对脑震荡及其可能导致的远期后果更加关注。之后公布的CTE病例绝大多数发生在有过接触性体育运动的人群。亲密伴侣暴力的幸存者也往往反复遭受神经创伤,并被研究是否存在CTE。2016年发布了CTE的神经病理学诊断标准共识,并于2021年进行了改良。Boston大学的研究者提出RHI的累积负荷,是导致一些接触性体育运动的职业运动员退役后出现长期脑损害和临床症状(认知和心理健康改变)的原因,而非脑震荡次数。及时没有SRC,影像学研究已证明了RHI相关的脑的改变。近期对重复性低强度爆炸伤(如军事武器使用和爆破训练)的关注发现,神经炎症可能是职业生涯中遭受过爆炸冲击的工作人员的脑的一个关键特征。但截至目前,关于RHI和低强度爆炸冲击可能造成的长期后果,未知多于已知。尚不清楚CTE的总体发生率、如何在生前诊断、其他神经退行性病变或认知障碍风险因素(如血管病、睡眠呼吸暂停、慢性疼痛、童年早期不良事件、社会经济因素)有什么影响以及CTE的神经病理改变是否必然进展或在这些运动员生前引起临床综合征。
挑战与展望
我们要感谢脑震荡/TBI领域的先驱们。对于脑震荡/TBI后存在永久性症状的患者,该领域的进展尚嫌不足,关键问题尚未解答。例如,关于脑脊液生物标志物的早期研究是有前景的,但是,严格验证、正常对照、用于诊断、预后、监测、康复的性价比高的实验室检测尚未达到。RHI必须更好地定义,需要前瞻性队列研究阐明脑震荡和RHI的远期影响。“精准”康复尚未可及。对于有特定症状或损害的患者按亚型给予靶向治疗目前更多地仍是艺术而非科学。
具有临床影响力的发现可能不远。脑震荡/TBI的动物模型有进步且有很大的转化潜力。人工智能方法用于统计学建模可以提升对高维数据的分析能力,从脑电图到电子病历,从诊断到预后。智能手机的普及和可穿戴传感技术的发展为监测患者日常生活中的生理和行为提供了新手段。新冠疫情加速了远程医疗和视频会议技术的成熟和应用,后者可以促进患者加入临床试验和治疗的机会。患者深入参与研究可以保证临床问题优先、影响力最大化。或许最重要的是,支持脑震荡/TBI预防策略的研究证据正在增加。
总之,近40年我们对脑震荡/TBI的认识有了很大进步,尤其SRC的紧急处理。但是,理论体系在改良而非颠覆,康复领域的发展是渐进的,而非革命性的。该领域仍有许多工作要做。
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