Εγκεφαλικό οίδημα

Ενδείξεις και συμπτώματα

Οι περισσότερες αλλαγές στη μορφολογία συσχετίζονται με εγκεφαλικό οίδημα: ο εγκέφαλος γίνεται απαλός και μαλακός και παραγεμίζει τον κρανιακό θόλο, οι εγκεφαλικές έλικες γίνονται επίπεδες, οι αύλακες στενεύουν και οι κοιλιακές κοιλότητες συμπιέζονται.
Τα συμπτώματα περιλαμβάνουν ναυτία, εμετό, θολή όραση, λιποθυμία και σε αρκετές περιπτώσεις, μη επιληπτικές κρίσεις και κώμα. Εάν συμβεί εγκεφαλική κήλη, μπορούν επίσης να εμφανιστούν αναπνευστικά συμπτώματα ή αναπνευστική ανακοπή λόγω της συμπίεσης των αναπνευστικών κέντρων στη γέφυρα και του προμήκους μυελού.

Αιτίες

Εγκεφαλικό οίδημα μπορεί να προκληθεί από εγκεφαλικό τραύμα ή από μη τραυματικές αιτίες όπως ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο, καρκίνος, ή εγκεφαλική φλεγμονή λόγω μηνιγγίτιδας ή εγκεφαλίτιδας.
Το αγγειογενές οίδημα προκαλείται από αγωγές με τροποποιητές αμυλοειδών, όπως μονόκλωνα αντισώματα και είναι γνωστό ως οίδημα ανωμαλιών απεικόνισης σχετικές με τα αμυλοειδή (ARIA-E).
Ο φραγμός αίματος-εγκεφάλου (blood–brain barrier ή BBB), ή  ο φραγμός αίματος–εγκεφαλονωτιαίου (cerebrospinal fluid ή CSF) μπορεί να διακοπεί, επιτρέποντας στο υγρό να συσσωρευτεί στον εξωκυττάριο χώρο του εγκεφάλου. Εκδήλωση αυτού είναι το σύνδρομο οπίσθιας αναστρέψιμης εγκεφαλοπάθειας (P.R.E.S. ή Posterior Reversible Encephalopathy Syndrome).
Τροποποιημένος μεταβολισμός μπορεί να προκαλέσει στα εγκεφαλικά κύτταρα κατακράτηση νερού και αραίωση του πλάσματος του αίματος μπορεί να προκαλέσει μετακίνηση του νερού σε εγκεφαλικά κύτταρα.
Γρήγορη μετάβαση σε μεγάλο υψόμετρο χωρίς κατάλληλο εγκλιματισμό μπορεί να προκαλέσει εγκεφαλικό οίδημα μεγάλου υψομέτρου (High-altitude cerebral edema ή HACE).

Τύποι

Έχουν ταυτοποιηθεί τέσσερις τύποι εγκεφαλικού οιδήματος:

Κυτταροτοξικός

Στο κυτταροτοξικό οίδημα, ο αιματεγκεφαλικός φραγμός παραμένει ανέπαφος, αλλά μια διαταραχή του κυτταρικού μεταβολισμού βλάπτει τη λειτουργία της αντλίας νατρίου και καλίου στην κυτταρονευρογλοιακή μεμβράνη, οδηγώντας σε κυτταρική leading to cellular κατακράτηση του νατρίου και του νερού. Πρησμένα αστροκύτταρα εμφανίζονται στη φαιά και τη λευκή ουσία. Το κυτταροτοξικό οίδημα εμφανίζεται με διάφορες τοξίνες, συμπεριλαμβανομένων της δινιτροφαινόλης,  της τριαιθυλτίνης, του εξαχλωροφαινίου και της ισονιαζίδης. Μπορεί να εμφανιστεί στο σύνδρομο Reye, σε σοβαρή υποθερμία, πρώιμη ισχαιμία, εγκεφαλοπάθεια, πρώιμο εγκεφαλικό επεισόδιο ή υποξία, καρδιακή ανακοπή και εγκεφαλικούς ψευδοόγκους.
Κατά τη διάρκεια εγκεφαλικού επεισοδίου, έλλειψη οξυγόνου και γλυκόζης οδηγούν σε βλάβη των αντλιών νατρίου-ασβεστίου στις κυτταρικές μεμβράνες του εγκεφάλου, που με τη σειρά τους προκαλούν μαζική συσσώρευση ενδοκυτταρικά νατρίου και ασβεστίου. Αυτό προκαλεί γρήγορη πρόσληψη νερού με συνέπεια διόγκωση των κυττάρων. Αυτή η διόγκωση των μεμονωμένων κυττάρων του εγκεφάλου που φαίνεται ως το κύριο διαφοροποιό χαρακτηριστικό του κυτταροτοξικού οιδήματος, επειδή αντιπαρατίθεται με το αγγειογενές οίδημα, όπου η εισροή του υγρού εμφανίζεται τυπικά στον ενδιάμεσο χώρο αντί μέσα στα ίδια τα κύτταρα. Αν και δεν αναπτύσσουν σοβαρό οίδημα όλοι οι ασθενείς που εμφανίζουν εγκεφαλικό επεισόδιο, όσοι το εμφανίζουν έχουν πολύ φτωχή πρόγνωση.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, το κυτταροτοξικό και το αγγειογενές οίδημα εμφανίζονται μαζί. Είναι γενικά αποδεκτό ότι το κυτταροτοξικό οίδημα είναι κυρίαρχο αμέσως μετά από βλάβη ή έμφραγμα, αλλά υποχωρεί στο αγγειογενές οίδημα που μπορεί να επιμένει για αρκετές ημέρες ή περισσότερο.  Η χρήση ειδικών τεχνικών μαγνητικής τομογραφίας (MRI) έχει επιτρέψει κάποια διαφοροποίηση μεταξύ των δύο μηχανισμών και προτείνει ότι στην περίπτωση τραύματος, επικρατεί η κυτταροτοξική απόκριση.

Ωσμωτικός

Κανονικά, η ωσμογραμμομοριακότητα (osmolality) του εγκεφαλονωτιαίου υγρού (cerebral-spinal fluid ή CSF) και του εξωκυτταρικού υγρού (extracellular fluid ή ECF) στον εγκέφαλο είναι ελαφρώς μικρότερη από αυτή του πλάσματος. Το πλάσμα μπορεί να αραιωθεί με πολλούς μηχανισμούς, που συμπεριλαμβάνουν λήψη πλεονάζοντος ύδατος (ή υπονατριαιμία), το σύνδρομο έκκρισης ακατάλληλης αντιδιουρητικής ορμόνης (syndrome of inappropriate antidiuretic hormone secretion ή SIADH), αιμοκάθαρση, ή γρήγορη μείωση της γλυκόζης του αίματος στην υπερωσμογραμμομοριακή υπεργλυκαιμική κατάσταση (hyperosmolar hyperglycemic state ή HHS), παλιότερα γνωστή ως υπερωσμογραμμομοριακή μη κετωτική οξείδωση (hyperosmolar non-ketotic acidosis ή HONK). Η αραίωση του πλάσματος μειώνει την ωσμογραμμομοριακότητα του ορού, με αποτέλεσμα υψηλότερη ωσμογραμμομοριακότητα στον εγκέφαλο συγκρινόμενη με τον ορό. Αυτό δημιουργεί βαθμίδα ανώμαλης πίεσης και κίνησης του νερού στον εγκέφαλο, που μπορεί να προκαλέσει προοδευτικό εγκεφαλικό οίδημα, με αποτέλεσμα φάσμα ενδείξεων και συμπτωμάτων από κεφαλαλγία και αταξία μέχρι επιληπτικές κρίσεις και κώμα.

Διάμεσος

Διάμεσο οίδημα (Interstitial edema) εμφανίζεται σε αποφρακτικό υδροκέφαλο λόγω της ρήξης του φραγμού εγκεφαλονωτιαίου υγρού (CSF) – εγκεφάλου. Αυτή καταλήγει σε διεπενδυματική ροή του CSF, προκαλώντας τη διείσδυση του CSF στην εγκέφαλο και την εξάπλωσή του σε εξωκυττάριους χώρους και τη λευκή ουσία. Το διάμεσο εγκεφαλικό οίδημα διαφέρει από το αγγειογενές οίδημα επειδή το CSF δεν περιέχει σχεδόν καθόλου πρωτεΐνη.

Θεραπείες

Οι θεραπευτικές προσεγγίσεις μπορεί να περιλαμβάνουν οσμοθεραπεία (osmotherapy) χρησιμοποιώντας μαννιτόλη, διουρητικά για να μειωθεί ο όγκος του υγρού, κορτικοστεροειδή για να αναστείλουν το ανοσοποιητικό σύστημα, υπερτονικό αλατούχο διάλυμα και χειρουργική αποσυμπίεση για να επιτρέψει στον χώρο του εγκεφαλικό ιστού να διογκωθεί χωρίς συμπιεστικό τραυματισμό.

Έρευνα

Πολλές μελέτες των μηχανικών ιδιοτήτων του εγκεφαλικού οιδήματος διεξήχθησαν τη δεκαετία του 2010, οι περισσότερες με βάση την ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (finite element analysis ή FEA), μια πλατιά χρησιμοποιούμενη αριθμητική μέθοδο στη μηχανική στερεών. Παραδείγματος χάρη, οι Gao και Ang χρησιμοποίησαν τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων για τη μελέτη των αλλαγών στην ενδοκρανιακή πίεση κατά τις διεργασίες κρανιοτομής. Μια δεύτερη γραμμή έρευνας στις συνθήκες εξετάζει τη θερμική αγωγιμότητα, που σχετίζεται με το περιεχόμενο νερό των ιστών.