卒中茶后（88）Burrows 提出脑脊液参与颅内压的调节

Original: John H. Zhang 卒中轶事 2019-07-01

George Burrows（1801-1887，上图）是英国医生，1874年成为皇家 “男爵 – Baronet”。

Burrows 对卒中做出两大贡献：

一是在1846年出版了 “脑循环障碍 - On Disorders of the Cerebral Circulation” 一书，对卒中尤其是卒中与心脏和其他外周器官的关系做出推断和评价。

Burrows 的书：G. Burrows, On Disorders of the Cerebral Circulation and on the Connection between Affections of the Brain and Diseases of the Heart, Lea & Blanchard, Philadelphia, PA, USA, 1846。

二是在 “脑循环障碍” 一书中批判了 “颅内压定律” 的传统概念，首次提出脑脊液参与颅内压的调节。

“颅内压定律” 的概念是由三位苏格兰爱丁堡的学术权威所建立，在 Burrows 之前无人敢于挑战。

首先，苏格兰爱丁堡的 Alexander Monro 二世（1733-1817，见 Monro 一章，上图右）在1783年提出颅内压的概念（上图左）：

"脑在一个不能扩张的颅腔里，脑的组织成份基本不能压缩。因此，脑中的血容量（可变因素）必须恒定，脑静脉血持续外流，腾笼换鸟，才能保证脑动脉血流入，否则会造成颅内压增高"。

在 Monro 的颅内压概念中，脑静脉血是主要的变数：静脉血流出来，动脉血才能灌进去。

Monro 的推论由他的学生 George Kellie（1758-1829，见 Kellie 一章）在1824年用尸检和动物实验证明。不管是绞刑处死的海盗，大雨中衰竭而死亡的流浪汉，还是放血致死的羊，Kellie 发现人和动物死后脑中血容量，尤其是脑静脉血容量，不改变。

Kellie 强调了动-静脉血的相互依属的关系：如果脑动脉血灌不进去，脑静脉血也流不出来。

Monro 的另一个学生 John Abercrombie（1780-1844，见 Abercrombie 一章，上图右）在1818年也用放血致死的动物实验证明了 Monro 和 Kellie 的设想。

因此，Abercrombie 在1828年提出 “Monro-Kellie Doctrine（定律）“ 为 “颅内压定律”（上图左）。

Monro-Kellie-Abercrombie 三个苏格兰爱丁堡师生学者建立的 ”颅内压定律 - Monro-Kellie Doctrine” 随后得到其他人的接受，成为神经科学的金科玉律。

在当时 “颅内压定律” 这个概念不但已经被接受，而且影响了行医治病，大家都同意如果颅骨完整，”放血疗法” 不会影响脑中的血管和血容量。

但是 Monro-Kellie-Abercrombie 三人都忽略了脑脊液的作用。

这个时候 Burrows 出现了，他大概实在不相信当时的 “Monro-Kellie 定律”，于是他在1846年写了 “脑循环障碍” 一书，既引经据典，又离经叛道，挑战了 “Monro-Kellie 定律”，并且提出他自己的观点。

Burrows（上图右）的 “脑循环障碍” 一书（上图左）像是宋江写的那首反诗，震撼了当时的学术界，受到很多学者的攻击：

“心在山东身在吴，飘蓬江海谩嗟吁。

他时若遂凌云志，敢笑黄巢不丈夫”。

Burrows 对 “Monro-Kellie 定律” 的挑战如下。

在 “脑循环障碍” 的第一章，Burrows 集中火力评价和批判了 Kellie 的实验发现，并且做了六只兔子实验来验证 “放血，体位和重力” 对脑血容量的影响。

Burrows 首先引用了 Monro 在1783年出版的 “神经系统的结构与功能 - Observations on the Structure and Functions of the Nervous System” 一书，Monro 宣称 “脑组织几乎不能压缩，所以不论健康与疾病，生与死，脑血容量必定恒定。如果水份或其他物质从脑血管内渗出，同等量的血也必须离开颅腔”。

据说 Monro（下图左）上课时常用一个装满水的玻璃球管（不知道什么样子）给学生演示当球管倒过来时，一滴水也不会流出。

Burrows 又引用了 Abercrombie 在1828年出版的 “脑和脊髓疾病的病理与实践研究 - Pathological and Practical Researches on Diseases of the Brain and Spinal Cord” 一书中记载的放血致死后，动物脑组织颜色如常，脑血容量恒定，甚至脑静脉扩张。

Abercrombie（上图右）又报道说如果事先在颅骨上打一个小洞（破坏颅腔的完整性）然后再放血致死，动物的脑组织则与其他器官一样苍白无色。

更多相同的实验发现主要是 Kellie 报道的，包括放血或窒息致死后脑中静脉扩张，脑血容量恒定，尤其是他在1824年报道在大雨后衰竭而死亡的两个流浪汉，脑静脉充血。

Kellie 的文章，Kellie G. An Account of the Appearances observed in the Dissection of two of three Individuals presumed to have Perished in the Storm of the 3rd, and whose Bodies were discovered in the Vicinity of Leith on the morning of the 4th, November 1821 : with some reflections on the Pathology of the Brain. Transactions of the Medico-Chirurgical Society of Edinburgh 1824;1:82–169。

Monro-Kellie-Abercrombie 三个巨头观点一致，其他作者纷纷做出类似的评论。

但是 Burrows 仔细的阅读了 Kellie 和 Abercrombie 的实验文章，发现了在3-4个实验中，Kellie 记录了放血致死后动物脑组织失血苍白。

由此可见，Kellie 和 Abercrombie 并没有造假，在他们的观察中多数动物脑血容量似乎维持了，但是少数动物出现了脑失血的表现。

为什么会有这种现象？

Burrows 决定自己用动物实验来证明。

于是不喜欢科研从不做基础研究的 Burrows 居然做了六只兔子实验，只用了六只兔子，Burrows 改变了世界。

在1842年12月28日 Burrows 研究了 “重力”对脑血容量的影响，他用氢氰酸杀了两只兔子。

然后 Burrows 做了一件重要的事，他用绳子扎紧兔子的脖子，这样脑中的血容量就不会在死后出现变化。

Burrows 把一只兔子用耳朵吊了起来，另一只则用腿倒着吊起来。

24小时以后，Burrows 开颅发现第一只兔子，用耳朵吊了起来的，脑子苍白无血（上图左），倒吊的那只兔子则脑组织充血如常（上图右）。

两个脑子，一红一白，皆然相反。

Burrows 推测用绳子扎脖子很重要，防止了外围 "血-液" 与颅内 "血-液" 的交流。他进一步推测 Monro 和 Kellie 当年解剖那两个吊死的海盗时，海盗的尸体尚温，血液可能仍可流动。

针对 “放血和窒息” 致死对脑血容量的影响，在1843年1月11日，Burrows 又杀了两只兔子，一只切开 “颈动-静脉 - Jugular Vein and Carotid Artery” 放血致死。另一只被掐 “窒息而死 – Strangled”。

同样，Burrows 用绳子扎紧兔子的脖子，防止脑中的血容量在死后与外周血液交流。

24小时以后，Burrows 开颅发现放血致死的兔子脑内外皆是苍白无色，所有的血管几乎都空了（上图左）。相反，窒息而死的兔子则脑内充血（上图右）。

两个脑子，又是一红一白，皆然相反。

Burrows 又杀了两只兔子，检查 “体位” 对脑血容量的影响。一只兔子死后用耳朵吊了起来，另一只兔子死后平放在实验台上。24小时之后，他开颅发现吊着的那只兔子脑内外苍白无色（下图左），平放的兔子则脑面充血（下图右）。

两个脑子，还是一红一白，皆然相反。

为什么 Burrows 的观察与 Kellie 的不同？

Burrows 推测 Kellie 使用羊做实验，而羊在血放干之前可能已经因为其他原因死了。兔子则是在血流干后才死的。

Burrows 使用了一个公式，如果 “脑血容量是-B”，B 应该等于 “动脉-A” 加 “静脉-V” 血容量，B=A+V。

按照这个公式，如果放动脉 A 血致死后，脑静脉 V 必须增加相同的血量，这是不可能的（其实这时 Burrows 用了外周动脉血，并不能直接与脑静脉血容量相比）。

Burrows 相信，颅内血容量在不同时间和不同场合应该是有很大变化的。

Burrows 在1846年评价 Monro-Kellie-Abercrombie “颅内压定律” 的发现和理论时，Monro 在1817年，Kellie 在1829年，Abercrombie 在1844年已经分别过世了。

想起宋人陆游的诗：

“斜阳古柳赵家庄，负鼓盲翁正作场。

死后是非谁管得，满村听说蔡中郎”。

Burrows（上图）每组只用了一只兔子，一共六组。他发现放血，窒息和死后的体位都会改变脑中血的容量。

但是按照物理学的理论 “Monro-Kellie 定律” 有关脑总容量的理念应该是正确的，即颅内的总容量恒定。于是 Burrows 想到颅腔里的另一种液体，他称之 “血清 - Serum（脑脊液），Burrows 推论脑脊液的改变 “中和” 了血容量的变化。

Burrows 说 “我承认颅腔的成分，脑，血液和血清的含量应该是一致的 - I admit that the Whole Contents of the Cranium, that is, the Brain, the Blood, and this Serum together, must be at all times a Constant Quantity”。

Burrows 进一步提出 “血清（脑脊液）” 容量是可变的，所以血容量也可变。

在此必须强调，Burrows 提出脑脊液的贡献并不单纯是对 "Monro-Kellie 定律" 的补充，他是在挑战，批判和否定的基础上提出脑脊液调节颅内压这一概念的。

Burrows 打了一场没有硝烟的战争。

同时 Burrows 指出颅腔并不是像 Monro-Kellie 认为是封闭的，大气压应该可以通过进出颅腔的血管影响颅内压。

Burrows 的新发现有现实和长远的临床意义，因为 “Monro-Kellie 定律” 认为放血不会影响颅内的血容量，所以当时 "放血疗法" 泛滥。

有后人评论说，Burrows（上图左）“脑循环障碍” 一书的核心价值是指出了大家已经公认的 Monro-Kellie-Abercrombie “颅内压定律（上图中右）” 传统概念的错误。

"死后是非谁管得"。

”且乐生前一杯酒，何须身后千载名”？

在 “脑循环障碍” 的第二章中 Burrows 进一步讨论了脑血管压力与脑的功能，脑脊液的流动和功能，以及血容量与脑脊液的关系。

当时脑脊液叫做 Cephalo-Rechidian 或者 Cerebro-Spinal Fluid。Burrows 认为每一次心跳都会改变脑的容量，而脑脊液则做出相应的代尝。

Burrows 宣称："脑脊液在压力下可以代偿其他颅内成分 - …. Rapid Changes in the Site of Certain Proportions of the Cerebro-Spinal Fluid, under the Modifications of Pressure, within the Cranium or Vertebral Canal, supplemental to the other Contents of the Cranium”。

Burrows 推论：“脑组织可通过外移脑脊液而暂时代偿脑中血容量的增加，但是如果颅内有异常或不能外移的物质时，颅内压会增高“。

Burrows 的发现也是站在了前人的肩膀上。

古希腊的医生 Herophilos（335-280 BC，上图左）是历史上第一个人体解剖学家，他把发现记载为九本书，但都己失传。Herophilos 与另一个古希腊医生 Erasistratus（304-250 BC，上图右）在希腊的亚力山大建立了解剖学院，他们发现脑中有 “ 四个小胃 - Small Stomach” 即脑室。

Herophilos 和 Erasistratus 认为脑室的功能是转化心脏来的生命元气为动物元气，从而产生思想，知觉和情感。

后来 Nemesius of Emesa（390 AD，现在的叙利亚），著名的基督教哲学家，认为侧脑室掌管所有的感觉功能。

意大利的画家 Leonardo da Vinci（1452-1519，见 da Vinci 一章, 下图右）在1504年用热蜡在牛身上灌注了第一个脑室模型。但是 da Vinci 仍然认为脑室是灵魂深处，与认知，想像和记忆有关。

比利时的 Andreas Vesalius（1514-1564，见 Vesalius 一章, 下图中）首先提出脑室内可能充满脑脊液，但是立即被其他学者批判的体无完肤。

直到1764年意大利的 Domenico Felice Antonio Cotugno（1736-1822，见 Cotugno 一章, 下图左）才最终认识到脑室里装的是脑脊液。然而 Cotugno 错误的认为坐骨神经痛是因为脑脊液压迫所致，导致他的文章发表多年后都无人观注。

俗称：杀猪杀屁股，各有各的杀法。

Cotugno 本来是研究坐骨神经痛，谁知道反而确立了脑脊液的概念。

在1846年 Burrows 发现了脑脊液的一个重大功能，脑脊液与脑血容量，你增我降，此起彼伏，共同调节颅内压。

Burrows 的推论后来成为更完整的 “Monro-Kellie 定律”。

“脑循环障碍” 的第三章描述了卒中性昏迷和病因，”简单卒中 - Simple Apoplexy”，“非出血性卒中 - Serous Apoplexy”，”出血性卒中 - Sanguineous Apoplexy” 及脑出血。

“脑循环障碍” 剩余的四章是前三章的延伸，重点是脑与心脏的关系。

第四章是卒中和偏瘫与心脏病的关系，心脏疾病对脑循环的影响，心脏疾病对卒中和偏瘫的影响，心脏疾病对脑输出的影响，以及心源性卒中和年龄的因素。

可以看出在 “脑循环障碍” 一书中，卒中和偏瘫仍然是两个疾病，但是已经属于因果关系。

Burrows 指出文献对 “心脏病对其他器官，尤其是脑功能和结构的影响，几无描述 - The Full Extent of the Influence of Diseases of the Heart in Disturbing the Functions, or Producing Actual Structural Changes in Other Organs, and especially of the Brain, has not been thoroughly Estimated by Writers”。

于是 Burrows 决定研究 "心 - 脑"（上图）的关系。

Burrows 引用和评论了前人的工作，包括 Theophili Bonetus（1620-1689，见 Bonet 一章），Giovanni Morgagni（1682-1771，见 Morgagni 一章），William Gullen（1710-1790，见 Gullen 一章），John Cooke（1756-1838，见 Cooke 一章），James Copland（1791-1870，见 Copland 一章），Jean Andre Rochoux（1787-1852，见 Rochoux 一章）和 Claude Francois Lallemand（1790-1854，见 Lallemand 一章）。

Burrows 对卒中的另一大贡献是他指出 “周围器官对脑循环，卒中，偏瘫及癫痫都有影响 - Lungs, Kidneys, Liver have a Similar though less Frequent and Direct Influence in Disordering the Cerebral Circulation, and Producing Apoplexy, Hemiplegia, and Epilepsy”。

Burrows 大胆的宣称 “大多数卒中和偏瘫病人，原发疾病并不在脑 - In many, perhaps the Majority of Cases of Apoplexy and Hemiplegia, the Primary Disease is not Situated within the Cranium”。

俗称，摸着石头过河。

在黑暗中行走，心中自有明灯。

没有实验研究，从临床观察和其他人的报道中，Burrows 做出上述 "心-脑" 推论，实属不易。

第五章是关于卒中和偏瘫的治疗，心脏病对卒中治疗和对脑兴奋的影响，卒中后偏瘫的治疗，对偏瘫的电刺激和其他刺激疗法。

在这里 Burrows 做出了另一个贡献。

当时卒中治疗仍以 “放血和促泻为主 - Bloodletting and Purgative”。

因为兔子实验提示放血会影响脑的血容量，Burrows 反对放血疗法（上图），他认为 “大量放血来治疗卒中和偏瘫属于偏见 - … Profuse Expenditure of the Vital Fluid in the Treatment of Apoplexy and Hemiplegia to be highly Prejudicial”。

第六章讨论了心脏疾病对脑的兴奋功能，对脑血液淤积，对神经过度兴奋和对精神失常的影响。慢性心衰对头痛和精神障碍的影响。

第七章是心脏疾病对脑和脊髓，心膜炎与脑的炎症，心脏疾病对神经过度兴奋，谵妄，痉挛，痴呆和癫狂的影响。

在 “脑循环障碍” 一书中 Burrows 引用了大量的病例，前人的文献，并且做了对比和评价，他甚至做了几个表格来比较。

其实 Burrows（上图）不爱写作，更不喜欢科研，他享受日常生活，寻规蹈矩，按步就班。他一生只写了这一本书，内容主要来自他1843-1844年的 Lumleian 讲座。

真像是元代高明在《琵琶记》中所说的：

“十年窗下无人问，一举成名天下知”。

Burrows 生于伦敦，入学 St. Bartholomew 医院学医，然后在1820年去了剑桥的 Caius 学院，1825年学士毕业。

Burrows 继续在 Bartholomew 医院学医。1832年成为法医讲师，1834年成为助理医生和兼职医学讲师。1841年升为 “主任医师 - Full Physician”，成为唯一的医学 “讲师 – Lecturer”，Burrows 在此职位一气工作了22年。

在1832年 Burrows 当选为皇家医师学院成员，成为大咖，做了1834年的 Goulstonian 讲座，1835-1836年的 Croonian 讲座和1843-1844年的 Lumleian 讲座。1871-1876成为 “皇家医生学院 - Royal College of Physicians” 的主席。1862年成为英国医学会的主席。

有人说 Burrows 有强大的内心力量，不管干什么都要干好，是一个好老师，好医生，他欢迎新鲜事物，从不钓名沽誉。

除了 “脑循环障碍” 一书，Burrows 只发表了两篇文章，一篇发表在 “Medico-Chirurgical Transactions” 上，与癌症和心包膜炎有关。另一篇文章在 “Library of Medicine” 上，讨论了多个临床疾病。

在 Burrows 之后，美国的神外之父 Harvey Cushing（1869-1939，见 Cushing 一章，上图）在1926年再次修改了 “Monro-Kellie 定律”：一个完整的颅腔，脑，血和脑脊液容量恒定。一种成份的增加会导致另一种或两种成分的减少。

Cushing 的文章，H. Cushing. The Third Circulation in Studies in Intracranial Physiology and Surgery, Oxford University Press, London, UK, 1926。

Cushing 和他的助手 Lewis Weed（1886-1952）认为：”Monro-Kellie 定律” “基本正确 - in Every Way Monro-Kellie Doctrine must be considered Essentially Correct”。

针对 Burrows 对 “Monro-Kellie-Abercrombie 颅内压定律” 的挑战，Weed 指出 “定律的正确或相对的不正确取决于颅脑手术的操作过程 - Truth or relative Untruth, depend many of the Critical Procedures in the Surgery of the Central Nervous System”。

再次强调：理论的正确与否往往依赖于当时的技术和操作的人，天势地利人和，缺一不可。

当时很多学者联合起来捍卫 “Monro-Kellie 定律”，认为 Burrows 夸大了脑脊液在颅内压中的作用。Cushing 的定论也帮助 Burrows 奠定了他在历史上的地位。

颅内压的空间代偿与年龄有关，年轻人是60-80毫升，老年人脑萎缩可以到100-140毫升。

近年来英国的 Mark H. Wilson 强调了脑静脉在颅内压中的作用（上图），尤其是人脑每分钟产生0.35毫升脑脊液，而同时每分钟有700毫升血液通过人脑。如果脑静脉外流不畅，会迅速发生脑肿胀。

Wilson 认为现在的颅内压只强调动脉而忽略了脑静脉，导致临床误解。脑静脉外流受阻会立即增加颅内压，而颅内和颅外（包括胸腹部）多种原因都可以造成脑静脉回流障碍。

中国暨南大学华侨医院神经外科主任王向宇教授说人们对脑脊液和颅内压的认识已经在 Burrows 的基础上大幅度提高了。

王教授说脑脊液的性状和压力受多种因素的影响。若神经细胞代谢紊乱，脑脊液的成分和形状会发生改变；若脑脊液的循环路径受阻，颅内压力将增高。

王教授（上图）尤其指出脑缺血时缺血区和缺血周围区谷胺酸大量聚集，并激活突触后膜的兴奋性氨基酸受体，使钠离子和钙离子大量内流，造成神经细胞急性渗透性损害和迟发性神经元坏死，而脑脊液监测可以发现谷胺酸的改变。

中国西南医科大学附属医院副院长江涌教授指出，如今看似理所当然的观点，却是前人不断探索与挑战的成果。

江教授说颅内压一直是神经外科的关注重点。Burrows 顶着众多学者的攻击，敢于挑战 “颅内压定律” 的传统概念，颇有 “世人笑我太疯癫，我笑他人看不穿” 的风范！

回顾神经外科手术控制颅内压的历史，从最初的术前腰穿，再到现在显微镜下操作从脑池、终板及脑室等释放脑脊液，以期降低颅内压，松弛脑组织，从而获得足够的解剖空间。

“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。