Отек головного мозга — патологическое состояние, характеризующееся накоплением жидкости в его паренхиме. Наиболее частыми причинами его развития являются расстройства мозгового кровообращения, опухоли центральной нервной системы, черепно-мозговые травмы, различные гипоксические состояния [1, 2]. Развитие выраженного отека ткани мозга у больных с ишемическим инфарктом и внутримозговым кровоизлиянием повышает показатели летальных исходов до 80% [3]. По данным B. Tucker и соавт. [4], показатели летальности пациентов с черепно-мозговой травмой и установленным отеком головного мозга более чем в 10 раз выше, чем у всей исследуемой популяции, у больных с легкой формой черепно-мозговой травмы уровень смертности повышен в 4,9 раза. У пациентов с острой печеночной недостаточностью отек головного мозга встречается в 20—30% наблюдений, увеличивая смертность до 55% [5].

В связи с этим актуальной проблемой является посмертная диагностика отека головного мозга.

Приступая к анализу посмертных методов выявления и определения выраженности отека головного мозга, следует указать, что на основании механизмов его развития различают два основных вида отека головного мозга: цитотоксический (внутриклеточный) и вазогенный (внеклеточный) [6]. При вазогенном отеке, который в основном возникает в белом веществе, богатая белком плазменная жидкость из кровеносных сосудов накапливается в интерстициальной жидкости вокруг клеток по мере увеличения проницаемости капилляров, тогда как при цитотоксическом отеке, который возникает как в белом, так и в сером веществе, нарушенные натрий-калиевые насосы провоцируют приток ионов и воды в клетки и, следовательно, вызывают увеличение объема внутриклеточной жидкости и объема клеток [7, 8]. В случаях, если внутричерепное давление становится выше перфузионного давления, то кровоснабжение головного мозга закономерно снижается. В большинстве клинических ситуаций отмечается сочетание различных видов отека в зависимости от времени течения заболевания. Например, ранняя ишемия головного мозга связана с внутриклеточным (цитотоксическим) отеком, но как только повреждается эндотелий капилляров, происходит нарушение гематоэнцефалического барьера и развитие вазогенного отека [9].

Соответственно, внутриклеточное накопление жидкости и связывание ее коллоидами цитоплазмы определяются как набухание, внеклеточное накопление жидкости — отек головного мозга. Нередко данные процессы развиваются и определяются вместе, поэтому используются термины «отек» и «набухание», «отек-набухание» [10, 11], или эти термины трактуются как синонимы [12].

Для определения отека головного мозга применяется ряд методов как прямой (непосредственной), так и опосредованной, инвазивной и неинвазивной оценки. В основе прямых методов оценки отека головного мозга лежит определение содержания (количества) воды в его ткани. Опосредованные методы включают морфологические и лучевые исследования.

В патолого-анатомической практике первичная диагностика отека головного мозга основана на макроскопической картине головного мозга при аутопсии. Традиционными макроскопическими признаками отека головного мозга считаются уплощенные извилины, узкие с малой глубиной борозды, наличие отпечатков (вдавления ткани) в области парагиппокамповой извилины, базальной поверхности миндалин мозжечка, ствола мозга, признаки выбухания кортикальных отделов мозга вдоль верхнего края продольного синуса твердой мозговой оболочки [10—12]. На разрезе головного мозга при отеке определяются мягкая консистенция и повышенная обводненность, блестящая влажная поверхность с растеканием «кровяных точек», бледный оттенок серого вещества и повышенное количество цереброспинальной жидкости в просвете желудочков. При преимущественном набухании наружная поверхность мозга суховатая, сама ткань мозга плотнее на ощупь, желудочки с суженным просветом, плоскость ножа прилипает к поверхности разреза [13].

По данным M. Bauer и соавт. [14], наиболее частым макроскопическим признаком в случае отека мозга были уплощенные извилины с частотой 93,3%, за которыми следовали выступающие миндалины мозжечка (73,3%) и выпячивания в лобных долях (53,3%). Различия в частоте выявления макроскопических признаков могут быть связаны с последовательностью их развития по мере нарастания внутримозговой гипертензии: сначала диффузная сглаженность извилин и борозд полушарий головного мозга, выбухание миндалин полушарий мозжечка, при нарастании гипертензии появляются странгуляционная борозда на поверхности вышеуказанных выбухающих участков мозга, а также борозды на поверхности бульбарного отдела продолговатого мозга и выбухание прямых извилин лобных долей [15].

В свою очередь, по мнению J.M. Lundesgaard Eidahl [16], на основании трех традиционных макроскопических признаков (уплощение извилин поверхности мозга, сужение просвета желудочков, полоса вдавления на основании мозга) целесообразно выделять степень отека по шкале от 0 до 3, где 0 означает отсутствие отека мозга, а 3 — тяжелый отек мозга.

Необходимо добавить, что фиксация головного мозга в формалине приводит к изменению структуры мозга, включая поверхность мозга, в результате чего борозды и извилины становятся более заметными. В результате обезвоживания ткани формалином белое вещество мозга сморщивается, а серое остается гладким. На фоне уплотненной ткани более отечные области представляются дряблыми с размытыми контурами анатомических структур особенно на границе коры и белого вещества. При этом поверхность разреза с преобладанием набухания не приобретает сморщенного вида, а, наоборот, является гладкой блестящей (как бы полированной), прилипающей к плоскости ножа [15].

Вышеприведенные изменения считаются общепринятым стандартом макроскопической аутопсийной диагностики отека головного мозга. К сожалению, визуальная оценка вышеуказанных изменений носит, как правило, субъективный характер и зависит от опыта работы прозектора. В наибольшей степени это относится к диагностике легкой и умеренной степени отека мозга [17].

В связи с этим заслуживает внимания исследование R. Hausmann и соавт. [18] по количественной оценке макроскопических изменений головного мозга 42 (26 мужчин и 16 женщин) умерших в результате острой сердечно-сосудистой недостаточности (n=24) или насильственных причин (n=18). В головном мозге, промытом водой после предварительной 7-дневной фиксации в формалине, при помощи прецизионного скользящего штангенциркуля измеряли глубину вдавления ткани на базальных поверхностях теменных долей при коронарном разрезе медиальной части гиппокамповой извилины. В результате исследования глубина вдавления варьировала от 0,248 до 2,658 мм на базальной поверхности теменных долей и до 3,294 мм в мозжечке. В большинстве случаев разница между левым и правым полушарием составляла менее 0,5 мм. При этом отсутствовала корреляция между глубиной вдавления и степенью увеличения массы головного мозга, что явилось основанием для заключения авторов о ненадежности значения глубины вдавления в качестве критерия отека головного мозга [18]. Аналогичные выводы высказывали и раньше [19], поскольку глубина вдавления не коррелировала и с клинически оцененными показателями внутричерепного давления. По мнению W. Röthig [20], наличие небольшой полосы вдавления на базальных поверхностях мозжечка может наблюдаться в случае ускоренного развития отека ткани головного мозга и лишь при глубине вдавления на 10 мм и более свидетельствует о патологическом увеличении объема головного мозга.

Другим классическим признаком развития отека считается увеличение массы головного мозга, которая должна быть измерена сразу после его извлечения из полости черепа. Расчет нормативных значений массы головного мозга (М, г) с учетом роста пациента (P, см), рекомендуется проводить по формулам, предложенным W. Röthig и W. Schaarschmidt [21]: М = 554,5+5,03·Р для мужчин и М=464,2+4,95·Р для женщин, стандартное отклонение (SD) составляет 115,3 г для мужчин и 107,5 г для женщин. По заявлению авторов [21], если масса головного мозга превышает среднее нормативное значение более чем на величину одного стандартного отклонения, то речь идет о наличии отека.

Несомненно, масса мозга зависит не только от роста человека, но и от большого ряда других состояний. Как мы уже указывали, в исследовании [18] отсутствовала корреляция между степенью увеличения массы головного мозга и макроскопически определяемой полосой вдавления на базальной поверхности мозжечка. Поэтому наиболее оптимальным морфологическим критерием отека головного мозга, по мнению R. Hausmann и соавт. [18], является увеличение массы головного мозга относительно рассчитанного нормативного значения по формулам, предложенным W. Röthig и W. Schaarschmidt [21].

Несомненно, наиболее объективный метод оценки отека головного мозга — определение массы содержащейся в нем воды путем сравнения массы так называемого влажного и сухого головного мозга. Для этого образец ткани нативного головного мозга помещают в сушильную печь при определенной температуре до тех пор, пока масса не будет изменяться. Соответственно, разница в массе нативного (влажного) и высушенного (сухого) образца составляет массу содержащейся в нем воды, на основании данных показателей рассчитывают относительное содержание воды и плотность ткани головного мозга. Средние значения плотности ткани отечного головного мозга составляют порядка 1,050 г/л, при этом белое вещество отечного головного мозга содержало на 7% больше воды по сравнению с неотечным мозгом [17].

Справедливости ради, следует отметить, что одни авторы указывают на высокую информативность метода взвешивания «влажный—сухой» [22, 23], в то время как другие не выявили разницы между наблюдениями отечного и неотечного головного мозга [16]. Кроме того, выраженность отека зависела от области взятия образца ткани [17]. По данным M. Bauer и соавт. [14], значимая (p=0,031) разница в содержании воды в наблюдениях с отеком мозга и без него была установлена только в образцах коры головного мозга. Для образцов, взятых из других областей головного мозга, отличия были незначимы.

При этом считается [23, 24], что лучшее место взятия образцов для определения содержания воды методом взвешивания «мокрый—сухой» — это белое вещество, а не кора головного мозга. Соответственно, данный метод относительно прост в исполнении и не зависит от субъективного мнения исследователя, однако не позволяет определить тип отека головного мозга.

Другой способ определения удельной плотности головного мозга основан на погружении фрагментов ткани в емкости с растворами йодистого метила в бензоле (или керосина в бромбензоле) различной плотности, например, 1,006; 1,015; 1,024; 1,038; 1,047; 1,055; 1,061; 1,085; 1,102; 1,111; 1,126; 1,133; 1,145 [17]. Плотность ткани головного мозга будет соответствовать плотности раствора, в который образец ткани погружается, а не тонет и не плавает на поверхности. Данный метод рекомендуется использовать для измерения небольших изменений содержания воды в нескольких различных, в том числе небольших по размеру, фрагментах ткани головного мозга. Так, по данным [25], использование этой методики позволяло определить изменения содержания воды на 1—2% в ткани мозга крыс при моделировании хронического гепатита C.

Говоря о значении показателей массы головного мозга для диагностики его отека, следует указать на способ, разработанный N. Radojevic и соавт. [26], в основе которого лежит определение при аутопсии максимального продольного (ПрР) и поперечного (ПоР) размера (в см) полости черепа и массы мозга (Мм) в граммах. Размеры полости черепа могут быть определены как прозектором на аутопсии при вскрытии полости черепа, так и при посмертном КТ-исследовании. Оценку состояния головного мозга проводят при помощи формулы: Ɛ = 5,79·ПрР·ПоР/Мм. Значения Ɛ меньше 0,9484 указывают на наличие отека головного мозга, а меньше 0,9484 говорят об его отсутствии.

J.M. Lundesgaard Eidahl и соавт. [16] модифицировали вышеуказанную методику оценки отека головного мозга путем расчета отношения массы мозга к длине окружности внутренней поверхности полости черепа, установленной при посмертной КТ. На основании анализа 16 наблюдений с отеком головного мозга и 38 без него авторы рассчитали уравнение регрессии для определения длины окружности полости черепа в наблюдениях отека мозга: y=65,35·2π√(((ПрР)²+(ПоР)²)/2)–1460), и продемонстрировали более высокие значимые различия показателей отношения массы мозга к длине окружности внутренней поверхности полости черепа в случаях с отеком по сравнению с наблюдениями без него: 33,6 (31,3—38,5) и 29,6 (26,3—33,8) г/см соответственно (p<0,001).

Более эффективным методом оценки оказалось определение так называемого показателя нормализованной массы мозга [27], позволившего установить значимую разницу между наблюдениями с отеком и без него. Нормализованная масса головного мозга — это отношение массы мозга, измеренной при аутопсии, к его объему, установленному при посмертной КТ.

Указывая на высокую эффективность приведенных в статье комбинированных методов определения отека головного мозга, следует учитывать, что увеличение массы головного мозга и, соответственно, соотношения массы мозга к внутренней окружности полости черепа может быть связано с другими причинами, например, с агональным застойным полнокровием или наличием опухоли головного мозга. При этом ложноотрицательные результаты могут быть обусловлены уменьшением массы мозга вследствие атрофии после травмы или развития более поздней стадии выраженного отека с гибелью клеток. Кроме того, более низкие значения соотношения массы мозга и внутренней окружности полости наблюдались у больных со смертельным отеком мозга, которые более 5 дней находились на аппаратах искусственной вентиляции легких и искусственного кровообращения [16].

Тем не менее необходимо указать на роль посмертных лучевых (КТ и МРТ) исследований, которые все шире используются в качестве предварительного этапа патолого-анатомического и судебно-медицинского вскрытия, позволяя в электронном виде сохранять томограммы и проводить в последующем неоднократный их анализ, в том числе с количественной оценкой [28, 29]. По мнению ряда исследователей [30], современные аппаратура и режимы проведения МРТ, включая диффузионно-взвешенный вариант, позволяют визуализировать изменение содержания воды в головном мозге на 1%.

Внедрение посмертных лучевых исследований закономерно сопровождалось определением их эффективности для выявления патологических процессов и заболеваний, включая и отек головного мозга. Так, в Израиле, стране с большим количеством отказов от вскрытия по религиозным соображениям, была показана высокая эффективность посмертной КТ для выявления отека головного мозга: среди 68 наблюдений отек мозга был диагностирован при вскрытии только в 4 случаях, в то время как при посмертной КТ в 37 и обоими методами в 27 случаях [31].

Для посмертной визуализации отека головного мозга используются практически все методы лучевой диагностики: КТ, включая количественное определение плотности в единицах Хаунсфилда (ед. H) различных областей мозга, МРТ, включая диффузионно-взвешенную [12, 32].

В качестве критериев отека головного мозга используются следующие критерии [12, 33, 34]:

— оценка выраженности борозд головного мозга по 3-балльной шкале: выражены (1 балл), сглажены (2), отсутствуют (3);

— размеры боковых желудочков: максимальная ширина (в мм) левого и правого боковых желудочков в аксиальной проекции, а также расчет коэффициента Эванса путем деления поперечного диаметра передних рогов боковых желудочков к внутреннему диаметру черепа;

— состояние полости височного (нижнего) рога боковых желудочков в аксиальной проекции по 3-балльной шкале Likert: не определяется (1 балл), определяется (2), широкое (3);

— состояние внешнего ликворного пространства в аксиальной проекции чуть выше боковых желудочков по 3-балльной шкале: узкое (1 балл), обычных размеров (2), расширенное (3);

— визуальная оценка градиента плотности (интенсивности сигнала) серого и белого вещества по 5-балльной шкале: отсутствует (1 балл); слабый (2), умеренный (3), хороший (4), четкий (5);

— определение плотности (интенсивности сигнала) ткани серого и белого вещества (СВ и БВ соответственно): СВ в лобной доле, БВ в центральной части полушария на 5 мм выше боковых желудочков с последующим расчетом соотношения (СВ/БВ) и разницы (СВ—БВ) плотности ткани серого и белого вещества;

— определение размеров миндалин мозжечка (так называемой грыжи мозжечка): длина линии (в мм) от наиболее базально-расположенной границы миндалины мозжечка до так называемой линии Макрея (McRae) в сагиттальной проекции;

— сравнение плотности (интенсивности сигнала) ликвора с серым и белым веществом или воды с серым и белым веществом головного мозга.

Так, по данным S. Panzer и соавт. [35], специфичность посмертной КТ-диагностики отека головного мозга составила 67%, чувствительность — 82%, положительная прогностическая значимость — 94%. В результате посмертной КТ признаки отека головного мозга были визуализированы в 77,8% наблюдений от всех случаев, где он был диагностирован при аутопсии. В случае очагового развития отека, например, при опухолях головного мозга, такие участки характеризуются пониженной КТ-плотностью [36]. Наиболее значимые критерии диффузного отека головного мозга — наличие двустороннего выпячивания миндалин мозжечка и отсутствие видимой полости в височных рогах боковых желудочков [33]. Уменьшение градиента КТ-визуализации (ухудшение дифференцировки) серого и белого вещества отмечалось в 98,4% наблюдений, при этом сглаженность борозд головного мозга была незначительной в 45,3% и умеренной в 13,3% случаев [34].

Во всех наблюдениях отека головного мозга на МР-томограммах в Т1-ВИ отмечались более высокие показатели интенсивности сигнала в области базальных ядер (чечевицеобразного и хвостатого ядра) и таламуса, однако в гиппокампе, парацентральных извилинах и стволе мозга такие изменения отсутствовали [37]. На основании собственного опыта проведения посмертных лучевых исследований считаем целесообразным использовать МРТ в Т1- и Т2-режимах, позволяющую более эффективно визуализировать отек головного мозга, а также количественно оценить интенсивность МРТ- сигнала и рассчитать показатель гидратации ткани в различных его анатомических областях [38, 39].

Констатируя достаточно высокую чувствительность лучевых методов исследования для визуализации признаков отека головного мозга, необходимо отметить все-таки относительно низкую их специфичность в отношении причины развития и вида отека. Именно поэтому в большинстве проведенных посмертных лучевых исследований критерием наличия отека головного мозга являлись результаты патолого-анатомического исследования: макроскопического (вышеприведенного) и/или микроскопического.

Действительно, исторически сложилось, что окончательное заключение о наличии и виде патологического процесса при аутопсии делается при микроскопическом исследовании гистологических препаратов. Данный тезис применим и в отношении отека головного мозга, для диагностики которого необходимо изучение образцов ткани из различных областей мозга.

Общепринятыми микроскопическими критериями при окраске препаратов гематоксилином и эозином считаются расширение периваскулярных (пространств Гиса—Оберштейнера) и перицеллюлярных пространств, бледность (снижение интенсивности окрашивания) и набухание миелина, «отечное набухание олигодендроглии» (увеличение количества олигодендроцитов с утратой отростков и наличием множественных вакуолей), разрежение субпиальных пространств и в целом губчатый вид ткани [11, 40].

Однако ряд исследователей указывают, что визуальная оценка гистологических препаратов в корне субъективна, качество гистологических препаратов, включая интенсивность окрашивания, трудно стандартизировать, даже несмотря на автоматическое окрашивание [14]. Так, при изучении двумя специалистами наличия и степени выраженности основных гистологических признаков отека в образцах из 6 областей (коры, белого вещества под корой, внутренней капсулы, таламуса, мозжечка и мезенцефалона) головного мозга не было выявлено существенных различий между наблюдениями с отеком головного мозга, диагностированным при макроскопическом исследовании, и без него [14].

Отсутствие значимых корреляций между расширением периваскулярных пространств (микроскопический признак) и значениями массы головного мозга и глубины борозды вдавления на базальной поверхности (макроскопический признак) установлено R. Hausmann и соавт. [18]. Примечательно, что результаты данного исследования были основаны на морфометрическом анализе выраженности периваскулярных пространств, рассчитанной как отношение диаметра сосуда к радиусу периваскулярного пространства. При этом выраженность периваскулярных пространств варьировала от 0,106 до 0,404, отличалась в различных областях головного мозга, максимальные ее значения зарегистрированы на препаратах головного мозга с массой на 5% меньше стандартизованного минимального значения [18]. К аналогичному результату пришли A.J. Yates и соавт. [23], поскольку они не наблюдали корреляции между содержанием воды и гистологической оценкой отека головного мозга. Тем не менее, по мнению большинства исследователей [14, 16], гистологическое исследование позволяет определить выраженный отек, а также его тип и основную патологию, вызвавшую его развитие.

Важным моментом при посмертной оценке отека головного мозга, заслуживающим проведения отдельного специального анализа, является проблема дифференциальной диагностики прижизненно развившегося отека и проявлений посмертных (трупных) изменений.

Так, по мнению ряда исследователей [41, 42], отсутствие значимых различий КТ-плотности серого и белого вещества головного мозга с исчезновением физиологического градиента, считающихся одним из признаков прижизненного отека мозга, могут быть обусловлены посмертным аутолизом и обводнением его структур. Подтверждением такого заключения являются результаты иммуногистохимического исследования содержания воды и ионов в ткани головного мозга в первые часы после наступления смерти [43]. Характерным МРТ-признаком посмертных изменений головного мозга также является снижение контрастности его структур и градиента между серым и белым веществом на Т1-ВИ и Т2-ВИ. При этом соотношение интенсивности сигнала на Т1-ВИ и Т2-ВИ к «шуму» при посмертном МРТ-исследовании различных областей головного мозга имеет более низкие значения по сравнению с аналогичными прижизненными показателями [44].

Более того, вид и выраженность лучевых характеристик неспецифических посмертных изменений зависят от анализируемого органа и длительности посмертного периода [45]. Ранее при посмертной МРТ тел умерших новорожденных было установлено, что выраженное уплощение борозд и извилин головного мозга визуализируется через 24—36 ч после наступления смерти. В специальном исследовании, основанном на сравнительном анализе данных повторной МРТ головного мозга новорожденной девочки, выявлено уменьшение выраженности борозд и извилин вплоть до их полного нивелирования, снижение четкости границ внутримозговых структур и исчезновение градиента сигнала между серым и белым веществом, а также уменьшение индекса боковых желудочков при увеличении посмертного периода [46].

В этой связи врач-рентгенолог, проводящий анализ посмертных томограмм, в обязательном порядке должен обладать специальными знаниями о видах, особенностях развития и лучевой семиотике неспецифических посмертных изменений [47, 48]. К сожалению, строгое использование правил клинического рентгенологического анализа при посмертных лучевых исследованиях чревато получением как ложноотрицатальных, так и ложноположительных выводов о наличии патологических процессов и заболеваний. Окончательное заключение о первоначальной и непосредственной причине смерти следует формулировать путем сопоставления и совместного с патологоанатомом и рентгенологом анализа данных посмертных лучевых исследований и результатов патолого-анатомического вскрытия.

Заключение

Таким образом, отек головного мозга относится к частым и грозным осложнениям как внутримозговых поражений, так и заболеваний других органов. Посмертная диагностика отека мозга необходима как для выяснения патогенеза заболевания, так и определения непосредственной причины смерти. В основе посмертной диагностики отека головного мозга лежат методы прямой и опосредованной оценки. Проведение прямого метода определения содержания воды в ткани мозга требует наличия сушильного шкафа. Традиционными критериями диагностики при патолого-анатомическом вскрытии служат макроскопические и микроскопические изменения, визуализация которых носит субъективный характер и зависит от опыта исследователя. В основе прямых методов оценки отека головного мозга лежит определение содержания (количества) воды в его ткани. Опосредованные методы включают морфологические и лучевые исследования. Традиционно наиболее доказательными критериями диагностики отека головного мозга считаются определяемые при аутопсии макроскопические и микроскопические изменения. Указаны также методы определения содержания в ткани мозга воды путем сравнения массы влажного и сухого головного мозга, а также оценки удельной плотности ткани мозга.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.