hjärnödem är en viktig bidragsgivare till dåligt resultat vid många neurologiska tillstånd (t.ex. hemorragisk stroke, ischemisk stroke, traumatisk hjärnskada och hjärntumörer). Historiskt sett har ödem kvantifierats i djursjukdomsmodeller genom att jämföra vatteninnehållet i den drabbade vävnaden med normal hjärna. Vatteninnehållet har uttryckts som % hjärnvatten, bestämt utifrån skillnaden i våta och torra vikter (dvs. vattenvikten) dividerat med våtvikten (1-3). Som beskrivs nedan är detta olyckligt eftersom det kan leda till en felaktig tolkning av effekterna av ’små’ förändringar i % hjärnvatten.
för att undersöka denna fråga används olika exempel på hjärnskada från litteraturen och tre parametrar beräknas av ekvationerna.
för att demonstrera dessa termer, data från Betz et al. 4) används. Råttor genomgick 6 timmars permanent mellanhjärnartär ocklusion (MCAO) och sedan provades vävnad från den ipsilaterala (ischemiska) och kontralaterala cortexen. För ett 100 mg prov av den ipsilaterala cortexen var torrvikten 17,6 mg och vattenvikten 82,4 mg. För den kontralaterala cortexen hade samma våtvikt av provet en torrvikt på 21,4 mg och en vattenvikt på 78,6 mg. Från ekvation 1 hade ipsi-och kontralaterala cortexprover % vatteninnehåll på 82,4 respektive 78,6%, en skillnad på 3,8%. Men med hjälp av ekvation 2 är vatteninnehållet i ipsilateral cortex 4,68 g vatten/g torrvikt, medan det för ipsilateral cortex är 3,67 g vatten/g torrvikt. Om man antar att torrvävnadsvikten inte förändras under 6 timmars MCAO, betyder det att det finns en 27.5% ökning av vatteninnehållet. Med hjälp av den kontralaterala kortikala provvattenhalten och den slutliga ipsilaterala torrvikten är det möjligt att beräkna en initial våtvikt för det ipsilaterala provet (3,67+1)*17,6 = 82,2 mg och därmed använda ekvation 3 vävnadssvullnaden som 21,6%. Detta exempel visar att en ganska liten förändring i % vatteninnehåll faktiskt återspeglar stora förändringar i vävnadsvatten och vävnadsvullnad.
Tabell 1 ger fem exempel från litteraturen för att omfatta olika neurologiska tillstånd. Wagner et al. (5) rapporterade att för perihematomal vit substans i grisen var vattenhalten 86%, jämfört med 73% i den kontralaterala halvklotet. När det gäller vatteninnehåll (g/g torrvikt) representerar detta en förändring på 127%, medan vävnadssvullnad var 93%. Dessa resultat visar storleken på förändringarna i vatteninnehåll och svullnad som kan bero på hjärnödem. Det bör också noteras att förhållandet mellan % vatteninnehåll och antingen vatteninnehåll (g/g torrvikt) eller hjärnsvullnad inte är linjär. Detta betonas i Figur 1 som plottar förändringar i % vatteninnehåll med de andra två parametrarna för en hypotetisk vävnad, med en initial 77% vatteninnehåll. En förändring i % vatteninnehåll av 1% resultat (till 78%) i en 6 och 4,5% ökning av vatteninnehållet (g/g torrvikt) respektive hjärnsvullnad, men en 10% ökning av % vatteninnehåll (till 87%) resulterar i en 100 och 77% förändring i dessa två parametrar.
diagram som visar förhållandet mellan % vatteninnehåll och antingen procentuella förändringar i vatteninnehållet (g/g torrvikt) eller svullnad. Den % vattenhalten i en hypotetisk bit av hjärnvävnad ökas i 1% ökning från en baslinje på 77%. För varje steg beräknas procentuell förändring av vatteninnehållet (g/g torrvikt) liksom graden av svullnad i vävnaden.
Tabell 1
% Hjärnvatteninnehåll, vatteninnehåll (g / g torrvikt) och % hjärnsvullnad i fem studier om hjärnskada från litteraturen (se ekvationer 1-3 för hur dessa beräknades). Observera att % – förändringarna i de senare två parametrarna med skada var 4 till 7 gånger större än för % hjärnvatteninnehåll. ICH = Intracerebral blödning, TBI = traumatisk hjärnskada.
| Modell | % vattenhalt i hjärnan | vattenhalt (g / g torrvikt) | hjärnsvullnad | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| icke-skadade | skadade | % förändring | icke-skadade | skadade | % förändring | % förändring | |
| råtta global ischemi (7) | 77.16% | 78.2% | 1.3% | 3.38 | 3.59 | 6.2% | 4.8% |
| Råttfokal ischemi (4) | 78.6% | 82.4% | 4.8% | 3.67 | 4.68 | 27.5% | 21.6% |
| Rat ICH (referens) | 78.0% | 81.9% | 5.0% | 3.54 | 4.52 | 27.6% | 21.5% |
| Rat TBI (8) | 78.6% | 84.2% | 7.1% | 3.67 | 5.33 | 45.1% | 35.4 |
| gris ICH-vit materia (5) | 73% | 86% | 17.8% | 2.70 | 6.14 | 127% | 93% |
Gerriets et al. gjorda mätningar av % vatteninnehåll (våt/torr viktmetod) och hemisfärisk svullnad (med magnetisk resonansavbildning) i samma råttor 24 timmar efter permanent MCAO (6). De rapporterade % vatteninnehåll på 80,08 och 75,89% i ipsi – respektive kontralaterala halvkärmar, en ökning med 4,19%. Detta åtföljdes av en 18,34% svullnad av den ipsilaterala halvklotet som bedömts av Mr. Dessa direkta mätningar indikerar också att relativt små förändringar i % vatteninnehåll faktiskt återspeglar stor förändring i vävnadssvullnad.
effekten av hjärnödem kan vara lokal, genom förändring i rumsliga relationer mellan celler och lokalt blodflöde, eller globalt, på grund av förändringar intrakraniellt tryck, blodflöde och potentiell herniation. I detta avseende listar Tabell 1 fyra råttstudier, varav en är från en modell av global ischemi med reperfusion (7) och de andra tre är från mer fokala skador (MCAO, intracerebral blödning och traumatisk hjärnskada med mer lokal vävnadsprovtagning; (4, 8, 9)). Den globala ischemistudien rapporterade en ökning av % hjärnvatteninnehåll från 77.16 till 78.2%, en mindre ökning än rapporterad för de tre fokalmodellerna. Det bör dock noteras att dessa små globala ökningar kan ha en djupgående effekt på intrakraniellt tryck (och potentiell herniation). Hjärnsvullnad kan initialt kompenseras av CSF (och blod) förskjutning. CSF står emellertid endast för ~15% av kranialvolymen (intrakraniell CSF-volym på ~200 ml (10) och hjärnvikt på 1350 g) och, som avbildat i Figur 1, skulle en ökning av hjärnvatteninnehållet från 77 till 80% orsaka 15% hjärnsvullnad, utmattande eventuell förskjutning.
som en mätning har % hjärnvatteninnehåll nackdelen att ödem (en ökning av vatten) påverkar både täljaren och nämnaren, vattenmassan och våtvikten. Det är tyvärr ingrodd i det vetenskapliga samfundet. Det är därför viktigt att inse att relativt små förändringar i % hjärnvatteninnehåll faktiskt kan återspegla stora förändringar i hjärnans absoluta vatteninnehåll och hjärnsvullnad. Dessa kan potentiellt orsaka stora lokala störningar av struktur och / eller globala effekter på intrakraniellt tryck och blodflöde.