硫化氫中毒腦損傷的影像學表現

唐代迪，王春燕，戴應俊，馬錦琳，張洪濤，盛復庚

（中國人民解放軍總醫院第五醫學中心，北京 100071）

硫化氫是具有致死性的環境和工業毒物，在我國職業性急性中毒中僅次于一氧化碳中毒。其為劇毒無色易燃的有害氣體，低濃度時有臭雞蛋氣味，廣泛存在于地勢低的地方，如地下管道、礦井、糞坑、沼氣池中，特殊情況在夏季魚艙內魚類死亡會很快分解釋放出硫化氫等有害氣體[1]，同時降低氧含量，可引起急性中毒。呼吸道吸入是急性中毒的主要途徑，可累及中樞神經系統、呼吸系統、心臟及肝臟等多器官[2]。因中樞神經系統對缺氧最為敏感，將首先受到損害，其中以缺氧性腦病表現最為顯著[3]。中毒患者的病情發展迅猛，致死率極高，國內報道職業性急性硫化氫中毒的致死率為23.1%～50%[4]。頭顱CT 和MRI 檢查對硫化氫氣體中毒腦損傷病變的診斷具有重要的意義，文獻報道不多，本文的目的就是總結硫化氫中毒腦損傷的CT 和MRI 征象，提高對其的認識。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2016 年1 月1 日—2018 年11 月1 日期間我院硫化氫氣體中毒患者12 例，其中男11 例，女1 例，年齡24～54 歲，中位年齡34 歲。9 例成功行頭顱CT 和MRI 檢查，2 例僅行CT 檢查，1 例僅行MRI 檢查。12 例患者均不同程度接觸硫化氫氣體，主要臨床表現：惡心、嘔吐，意識不清，嚴重者出現昏迷、呼吸和心跳暫停。12 例既往均體健，無心、肝、肺、腎等器官疾病。

1.2 診斷標準

根據職業性硫化氫急性中毒診斷標準（GBZ31-2002）[5]，共分為輕度、中度和重度中毒。

1.2.1 輕度中毒

具有下列情況之一者判定為輕度中毒：①明顯的頭痛、頭暈、乏力等癥狀并出現輕-中度意識障礙；②急性氣管-支氣管炎或支氣管周圍炎。

1.2.2 中度中毒

具有下列情況之一者判定為中度中毒：①意識障礙表現為淺-中度昏迷；②急性支氣管肺炎。

1.2.3 重度中毒

具有下列情況之一者判定為重度中毒：①意識障礙程度達深昏迷或呈植物狀態；②肺水腫；③猝死；④多臟器功能衰竭。

根據中毒標準分類，本組輕度中毒3 例，中度中毒2 例，重度中毒7 例。

1.3 檢查設備

CT 掃描儀器為GE 64 排螺旋CT，GE Light-Speed VCT。患者仰臥位，掃描范圍從顱頂至顱底，管電壓140 kV，管電流335 mA，層厚為5 mm，層間隔5 mm，矩陣512×512，FOV 320。

采用美國GE 公司HD1.5T 超導磁共振掃描儀或德國Siemens 公司Espree 1.5T 超導磁共振掃描儀。使用頭專用線圈。固定層厚為5.0 mm，層間距1.5 mm。

HD 1.5T 掃描序列：平掃為橫軸位T2WI、T1WI、擴散加權成像（DWI）、矢狀位T1-Flair-FS、冠狀位T2-Flair。Espree 1.5T 超導磁共振掃描儀掃描序列：平掃為橫軸位T2WI、T1WI、DWI；矢狀位T1Flair-FS、冠狀位T2-水抑制像。

1.4 圖像分析

由2 名從事中樞影像診斷的高年資主治醫師閱片，分析CT 病灶的密度改變，病灶是局灶、多發還是彌漫分布；病灶在T2WI、T1WI、DWI 及T2-水抑制像信號特點，多次檢查的病例還要分析病變隨時間的變化特點。最后的結果由兩名醫師協商取得一致意見。

2 結果

2.1 CT 表現

12 例中有11 例行CT 檢查，其中3 例CT 無異常（包括2 例輕度中毒患者）。2 例CT 表現為廣泛性腦實質密度減低，皮髓質分界不清，腦皮層的CT 值分別為20 HU（圖1a，1b）和27 HU（圖2a～2e），較正常腦皮層密度明顯減低。其中1 例腦實質密度減低明顯，表現出假性蛛網膜下腔出血的征象，本例患者預后差，未行影像學檢查復查。余6 例CT 表現為腦內對稱性的低密度影，主要分布在基底節、側腦室周圍和半卵圓中心的位置，基底節受累為主，基底節核團對稱性密度減低。

2.2 MRI 表現

12 例中有10 例行MRI 檢查，其中3 例輕度中毒患者頭顱MRI 檢查為陰性。

7 例MRI 檢查有明顯的病變。1 例病變局限在基底節（CT 未發現病變），表現為尾狀核頭和豆狀核對稱性稍長T1長T2信號，T2-水抑制像為高信號，DWI 呈高信號。其余6 例病變比較廣泛，病變為對稱性分布，雙側額頂葉白質、半卵圓中心、側腦室周圍、基底節核團對稱性長T1長T2信號，DWI 及T2-Flair 像呈對稱性高信號，2 例廣泛累及皮層。其中5例經治療后行MRI 復查腦內病變變化較前不顯著；1 例治療過程中患者癥狀加重，復查核磁和CT 出現廣泛腦水腫（圖3a～3f）；另外1 例未復查MRI 檢查。

圖1a，1b 男，33 歲，吸入硫化氫氣體重度中毒（硫化氫車間），意識不清27 天行CT 檢查。可見腦水腫明顯，腦實質密度減低，皮髓質分界不清，出現假性蛛網膜下腔出血征象。Figure 1a,1b.Male,33 years old,severe hydrogen sulfide gas poisoning (in the hydrogen sulfide workshop).After 27 days of unconsciousness,CT showed obvious brain edema,decreased density of brain parenchyma,unclear boundary between cortex and medulla,and false subarachnoid hemorrhage.

圖2a～2e 男，54 歲，井下疏通下水道時暈倒，意識不清7 h 入院，入院后5 天第一次CT 檢查，當時患者仍處于昏迷狀態。圖2a：CT 顯示額頂葉腦實質密度減低，皮髓質分界不清，診斷腦水腫；入院后24 天復查CT，當時病情穩定，可間斷出現無意識睜眼。圖2b：腦水腫好轉，局部皮層下白質可見少許低密度，往下層面CT 顯示基底節核團對稱性的密度減低；入院后28 天頭顱磁共振，病情穩定，呼之可出現無意識的睜眼。圖2c：T2WI，尾狀核頭和豆狀核對稱性長T2 信號。圖2d：Cor T2 Flair 顯示皮層及皮層下白質有異常高信號。圖2e：DWI 顯示病變呈稍高信號。Figure 2a～2e.Male,54 years old,fainted when dredging the sewers underground and was unconscious for 7 hours.CT was performed for the first time 5 days after admission.At that time,the patient was still in a coma.Figure 2a:CT showed decreased parenchyma density of frontal and parietal lobe,unclear boundary between cortex and medulla,and diagnosis of brain edema.24 days after admission,the patient’s condition was stable and unconsciously opened his eyes intermittently.Figure 2b:CT showed improvement of brain edema and a little low density in the local subcortical white matter.At the lower level,CT showed a decrease in the symmetrical density of the nuclei in the basal ganglia.28 days after admission,the patient was in a stable condition and could open his eyes unconsciously.Figure 2c:T2WI showed long T2 signal in the head of caudate nucleus and lenticular nucleus.Figure 2d:Cor T2 Flair showed abnormal high signal intensity in cortex and subcortical white matter.Figure 2e:DWI showed slightly high signal intensity of the lesion.

圖3a～3f 男，41 歲，吸入硫化氫后意識不清45 天，外院CT 提示腦水腫。圖3a：中毒后45 天，CT 顯示雙側半卵圓中心、側腦室周圍及基底節對稱性的低密度影。圖3b：中毒后60 天癥狀加重，CT 顯示腦實質密度減低，皮髓質分界不清，出現腦水腫。圖3c～3e：中毒后4 月，頭顱MRI T2WI 顯示腦內彌漫性長T2 信號，廣泛累計皮層和白質（圖3c）。Cor T2 Flair 顯示病變呈彌漫性高信號，基底節及小腦病變較輕（圖3d）。DWI 顯示病變呈彌漫性高信號，擴散不受限（圖3e）。圖3f：中毒后5 月復查頭顱MRI，DWI 顯示病變仍呈彌漫性高信號，擴散不受限，信號強度較前略減低。Figure 3a～3f.Male,41 years old,the patients were unconscious for 45 days after inhaling hydrogen sulfide(septic tank).CT suggested brain edema in the outer hospital.Figure 3a:45 days after poisoning,cranial CT showed symmetrical low density shadow in the center of bilateral semiovale,lateral ventricle and basal ganglia.Figure 3b:The symptoms were aggravated 60 days after poisoning.CT showed decreased density of brain parenchyma,unclear boundary between cortex and medulla and brain edema.Figure 3c～3e:4 months after poisoning,T2WI of the head showed diffuse long T2 signal in the brain,extensively accumulating cortex and white matter (Figure 3c).Cor T2 Flair showed diffuse high signal intensity,but mild lesions in basal ganglia and cerebellum(Figure 3d).DWI showed diffuse high signal intensity and unrestricted diffusion (Figure 3e).Figure 3f:5 months after poisoning,DWI showed diffuse high signal intensity and unrestricted diffusion on lesion,but signal intensity was slightly lower than before.

3 討論

3.1 硫化氫中毒致腦損傷的毒作用機制及病理改變

硫化氫是一種刺激性有毒氣體，在較高濃度下，可產生神經和呼吸抑制而迅速導致意識喪失，發生“閃電樣”死亡[6]；其濃度、暴露時間決定損傷的程度，對其毒作用最敏感的組織是需氧較多的腦組織。所以根據本組病例的分析結果來看，腦內最常見的受累部位為雙側基底節的核團，因為這些核團需氧量大。一般來說，濃度越高中樞神經抑制作用越明顯。其作用機制為：硫化氫吸收后與呼吸鏈中細胞色素氧化酶及二硫鍵作用，使細胞的氧化還原過程發生障礙，引起組織內細胞“內窒息”，造成組織缺氧，腦組織耗氧量大，因此，對缺氧最為敏感，所以中毒早期就出現腦功能障礙[7]；缺氧不僅可以引起生物氧化過程受阻、能量生成障礙、細胞內水鈉潴留、酸中毒，細胞內H+增加；還會通過強化H+-Na+交換而將Na-Ca 交換機制激活，引起細胞內鈣超載，誘使黃嘌呤脫氫酶變構為黃嘌呤氧化酶，使機體在代謝嘌呤類化合物生成尿酸的過程中產生大量超氧陰離子，誘發脂質過氧化損傷，這可能是缺氧性損傷最重要的分子機制[5]；此外，還有文獻指出硫化氫引起的急性中毒性腦病先出現細胞毒性腦水腫（細胞內水腫），繼之出現血管源性腦水腫（細胞外水腫），其發生機制涉及腦的能量代謝障礙、腦細胞內外離子異常分布、血腦屏障功能障礙及游離花生四烯酸和自由基的損害作用[8]。

3.2 輕、中重度硫化氫中毒患者預后

3 例輕度中毒，出院時一般情況良好。9 例中重度中毒，出院時一般情況差；其中1 例較重患者為硫化氫車間工人，完全暴露在硫化氫環境下，患者臨床癥狀重，預后差，出院時患者深昏迷，瞳孔散大固定，對光反射消失，經口氣管插管呼吸機輔助呼吸，無自主呼吸觸發。此外，在本組病例中發現硫化氫中毒腦損害有反復、遲發加重的表現，部分重度中毒患者可以發生不可逆性腦損傷。部分文獻報道硫化氫中毒還可引起小腦萎縮[9]，應引起足夠重視，本組病例沒有發現小腦萎縮，原因可能是隨訪時間不夠長。

3.3 硫化氫中毒腦損害影像學表現

從本組病例來看，輕度中毒，雖然患者有癥狀，但腦內在CT 和MRI 檢查中可以無明顯異常。這樣的病例治療效果好，不容易出現并發癥。對于中重度中毒患者來說，CT 和MRI 的表現多種多樣，總體來說兩側大腦半球基本對稱，累及范圍大小不一，但主要累及基底節核團為主。急性期中毒主要表現為不同程度腦水腫，CT 表現為腦實質密度彌漫性減低，皮髓質分界不清，嚴重者可出現假性蛛網膜下腔出血的征象。隨著時間的延長，水腫減輕，腦內呈對稱性的低密度影，主要分布在基底節、側腦室周圍和半卵圓中心為主，皮層及皮層下白質也可出現密度減低。

MRI 顯示病變比CT 效果好，CT 顯示不明確的病變，MRI 能夠發現腦內病變，本組就有1 例，病變局限在基底節（CT 未發現病變），表現為尾狀核頭和豆狀核對稱性稍長T1長T2信號，T2-水抑制像為高信號，DWI 呈高信號。MRI 顯示病變比較廣泛，病變為對稱性分布，雙側額頂葉白質、半卵圓中心、側腦室周圍、基底節核團對稱性長T1長T2信號，DWI 及T2-Flair 像呈對稱性高信號，部分病例廣泛累及皮層，T2-Flair 像呈高信號。本組中5 例經治療后行MRI 復查腦內病變變化較前不顯著；1 例患者治療過程中癥狀加重，復查核磁和CT 出現廣泛腦水腫，另外1 例未復查MRI 檢查。

總之，CT 及MRI 檢查能夠敏感地發現腦部的異常表現，腦內范圍不等的對稱性低密度影及異常信號，主要累及基底節核團。影像檢查可對其進行動態觀察，對確定治療方案、用藥、高壓氧療程及判斷預后有重要價值。但是不足之處在于其特異性較差，文獻提示腦電圖（出現廣泛彌漫性慢性活動及陣發性尖、棘波，尖慢、棘慢綜合波）[10]、腦血流灌注成像[11]（CBF 灌注減低）及波譜可能對硫化氫中毒腦損傷有特異性改變，希望今后能夠進行功能成像研究[12]。