Korean Journal of Cerebrovascular Surgery 2006;8(1):63-65.
Published online March 1, 2006.
Pathophysiology of Spontaneous Intracerebral Hemorrhage.
Kim, Bum Tae , Lee, Chul Woo , Hwang, Sun Chul , Im, Soo Bin , Shin, Won Han
Department of Neurosurgery, Soonchunhyang University Buchon Hospital, Korea. bumtkim@sch.ac.kr
Abstract
Chronic hypertension causes pathologic changes within the tunica media, termed lipohyalinosis. The most prominent changes were seen at bifurcation point within the vessels and middle and distal portion of the vessels. The role of microaneursyms in spontaneous intracerebral hemorrhage (ICH) secondary to hypertension is not well understood. A cerebral amyloid angiopathy is associated with fibrinoid necrosis and affects the small to medium sized vessels and it may account for a higher percentage of spontaneous ICH in the elderly. Neurologic dysfunction secondary to ICH is caused by initial hemorrhage with its associated mass effect, and tissue destruction with hematoma enlargement. Consequently, the further deterioration may be due to cerebral edema. The exact role of CBF changes is not unproved in the pathogenesis of neuronal injury. However, much has been learned about the mechanisms involved the brain edema formation after ICH. A number of components of blood are capable of inducing brain injury and brain edema formation. The hematoma exerts its effects not only by mechanical but also by chemical influences.
Key Words: Pathophysiology, Spontaneous intracerabral hemorrhage

서     론


  
뇌실질내 출혈(Intracerebral hemorrhage, ICH)는 전체 뇌졸중의 약 10
~15%를 차지하고 있으며, 발병후 30일 사망률은 30~40%에 이르고 있어 중요한 사망 원인의 하나로 인식되고 있다.2)4)
   이러한 뇌실질내 출혈는 원인에 따라서 일차성과 이차성으로 나누어진다. 일차성 뇌실질내 출혈은 고혈압이나 아밀로이드 혈관병증(amyloid angiopathy)으로 인해서 자발적으로 일어나며, 이차성 뇌실질내출혈은 항지혈제나 혈전용해제의 사용, 종양, 뇌동맥류나 혈관 이상 등이 흔한 원인으로 알려져있다.6)

본     론


   뇌실질내 출혈의 병태생리(pathophysiology)는 초기 뇌출혈을 일으키는 원인이 되는 혈관자체의 병리학적인 변화와 뇌출혈후의 이차적인 신경학적 이상을 유발하는 혈종의 종괴효과, 조직 손상, 뇌혈류(cerebral blood flow)의 변화, 혈종의 증대10) 등으로 인한 저관류(hypoperfusion), 그리고 뇌부종(cerebral edema)으로 요약할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 병태생리를 출혈의 형성과 뇌실질내 출혈에 인한 뇌손상의 두 가지 관점에서 논하고자 한다.

1. 뇌실질내 출혈의 형성
   우선 초기의 뇌출혈발생의 병태생리를 이해하기 위해 일반적인 뇌의 자동조절 기전(autoregulatory mechanism)을 이해하여야 하며, 이러한 자동조절 기전은 안정적인 관류압을 유지하도록 하고 있다. 이러한 과정에서 만성적인 고혈압이 있는 경우 이 관류압을 유지하기 위한 혈관변화가 일어나게 되며 이러한 혈관 중막(tunica media)의 병리학적 변화를 초자양 변성(lipohyalinosis)이라고 부른다. 이것은 뇌출혈이 있는 상태의 뇌조직에서 평활근(smooth muscle)의 위축(atrophy), 분절(fragmentation)로 관찰되고 있다.6) 초자양 변성은 주로 혈관의 중간부위나 원위부에서 더욱 잘 관찰되고 있으며, 정상혈압상태의 혈관과 비교해 볼 때 고혈압성 혈관에서 '좀먹은 모양(moth eaten)'양상으로 보인다. 
   뇌출혈이 있는 상태의 뇌조직에서 발견되는 미세 동맥류(microaneurysm)는 고혈압성 뇌출혈에 이은 또 다른 원인으로 그 중요성이 인식되고 있다. 그러나 미세동맥류의 형성에 대해서는 아직 이해도가 낮다. 가설로 주장되고 있는 것은 혈관의 초자양 변성의 진행이 동맥류 모양의 혈관확장(aneurysmal dilatation)을 유발하여 생긴다는 것이고 다른 주장은 혈관벽의 박리가 이러한 미세동맥류를 유발한다는 것이나 미세동맥류 자체가 뇌실질내 출혈과 얼마나 연관이 있는지도 아직 불분명하다.7)
   아밀로이드 혈관병증(cerebral amyloid angiopathy)은 미세혈관이나 중간크기의 혈관의 중벽이나 바깥벽내에 아밀로이드가 축적되어 나타나는 병리학적인 변화로 뇌표면의 관통성 혈관(penetrating vessel)이 나 연수막 혈관(leptomeningeal vessel)에 영향을 미치게 되어 주로 노인들에서 뇌실질내 출혈을 유발하는 원인으로 생각된다. 

2. 뇌실질내 출혈로 인한 뇌손상
   뇌실질내 출혈 이후에는 종괴효과, 조직 손상, 혈종의 증대가 발생하면서 뇌혈류량(cerebral blood flow, CBF)의 변화가 발생하여 이차적 손상이 생기며, 뇌부종(cerebral edema)은 이를 더욱 가속화시킨다. 
   뇌실질내 출혈과 연관되어 발생하는 뇌혈류량의 변화와 이로 인한 신경세포 손상의 기전은 완전히 규명되지는 않았지만, 이러한 변화에 관련된 요소로는 다음과 같은 것들이 포함되어 있는 것으로 알려져 있다. 즉, 혈종에 의한 주변의 미세혈관 압박, 뇌압 상승으로 인한 뇌관류압의 감소, 비정상적인 뇌자동조절 기전으로 인한 혈관기능이상(vasoparalysis), 혈종으로부터의 혈관작용물질(vasoactive substance)의 분비, 그리고 염증세포(inflammatory cell)들로 부터의 혈관작용 요소(vasoactive factor)의 분비 등이다
   이 러한 일련의 반응으로 인한 이차적 허혈손상(secondary ischemic injury)이 결국 초기의 신경학적 악화(neurologic deterioration)와 손상에 관여하는 기전중의 하나로써 제안되고 있다. 뇌실질내 출혈과 연관된 뇌혈류량의 변화는 세 단계를 거친다(Fig. 1). 제 1단계는 동면기(hibernation phase)로써, 뇌실질내 출혈의 급성기(48시간 이내)동안 혈종의 주변부에서 저관류(hypoperfusion)가 발생하게 되고, 또한 뇌대사량의 감소와 산소량의 감소를 보이며 주변 조직에 영향을 미치게 된다. 그러나 뇌대사량의 감소가 있으므로 뇌조직의 허혈성 변화는 보이지 않는다. 제 2단계는 재관류기(reperfusion phase)로 뇌실질내 출혈후 48시간이 경과되면서 지속적인 관류저하, 재관류, 국소적인 과관류를 보이면서 감소되어 있던 뇌대사가 같이 회복되는 시기이다. 제3단계는 정상화기(normalization phase)로, 약 14일이 경과되면서 뇌혈류량이 거의 정상화되는 시기로 혈종은 점차 용해된다. 이와 같은 뇌혈류량의 변화는 뇌실질내 출혈 환자에서 매우 중요한 변화로 생각된다. 
   또한 뇌실질내 출혈 환자에서 혈종 주위 부종은 흔히 급성기 또는 아급성기에서 발견되며, 이것은 뇌실질내 출혈후의 이차적인 뇌손상에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.8) 뇌부종은 기본적으로 두가지 형태로 나눌 수 있다. 혈류-뇌 장벽(blood-brain barrier, BBB)의 투과율이 증가되어 발생하는 혈관성 부종(vasogenic edema)과 뇌세포의 손상으로 인한 세포독성부종(cytotoxic edema)이 그것이다.1) 이들 외에 뇌수두증 등에서 보이는 뇌실주위로 물이 빠져나가면서 보이는 간질성 부종(interstitial edema)이 따로 분류되기도 한다. 뇌실질내 출혈의 경우에는 세포독성부종이 존재하기는 하나, 주로 혈관성 부종이 주를 이루며 혈종의 용해에 따른 간질성부종(interstitial edema)도 발견된다. 뇌실질내출혈로 혈종주변부는 수시간 후부터 부종이 생기기 시작하여 4일
~5일 사이 최고조에 달하며 이후 2주이내에 점차 감소한다. 뇌부종은 혈종에 가까운 부위에서 심하고 그 정도는 혈종의 양과 위치에 따라 다르다.9) 첫째는 초기 단계로 처음 수 시간 이내에 나타나는 정수압(hydrostatic pressure)과 혈병수축(clot retraction) 이다. 이 단계에서는 혈병(clot)이 형성되면서 주변 조직과의 정수압차이(hydrostatic pressure gradient)가 형성되면서 초기에 혈종주변으로 부종이 생긴다. 둘째는 2일째까지 주로 나타나는 단계로 혈액응고반응(coagulation cascade)과 트롬빈 생성(thrombin production)이 활성화되는 단계이다.5) 트롬빈(thrombin)은 프로트롬빈(prothrombin)으로부터 나오는 세린 프로테아제(serine protease)로 혈류-뇌 장벽을 파괴시키며 세포독성부종(cytotoxic edema)을 조장하는 역할을 한다. 따라서 이 단계는 뇌실질내 출혈후에 초기 부종의 형성에 가장 중요한 역할을 하게 된다. 셋째는 3일 이후에 주로 나타나며 그동안 발생했던 혈병수축과 트롬빈에 의해서 적혈구 용해와 헤모글로빈 유도성 신경독성작용(hemoglobin-induced neuronal toxicity)이 유발되어 지연성 부종(delayed edema)이 발생하게 되는 시기이다. 

3. 재출혈
   뇌실질내 출혈환자에서 임상적 악화되는 다른 하나의 요인은 재출혈이다. 재출혈은 대부분 첫 출혈의 주변부(periphery)에서 발생하며 이는 첫 출혈 후 발생한 혈종이 주변의 나약해진 모세혈관이나 소동맥을 압박하여 파열을 일으키게 되어 초래된다.3)11) 혈종이 주변으로 파급되면 이에 따른 뇌압상승이 발생하며 결국 주변뇌조직의 압력에 의해 출혈이 멎는다. 발생시기는 대체로 2일 이후부터 3주까지 보고 되어있으며 재출혈의 발생을 야기시키는 인자로는 지속적이고 조절되지 않는 고혈압, 젊은 환자, 심부혈종(deep hemorrhage)을 갖는 경우 그리고 출혈성 소인을 갖는 경우로 알려져 있다.4)

결     론


   뇌실질내 출혈은 초자양 변성의 병리학적 변화를 갖는 미세 혹은 중간크기의 원위부 혈관의 파열에 의하여 초래된다. 뇌실질내 출혈에 의한 신경학적 결손은 뇌혈류량의 변화, 혈종의 증대, 뇌부종 형성에 의해 뇌손상 뿐 아니라 재출혈, 혈종내의 혈병의 독성작용이 관여하여 복합적인 요인으로 조장된다. 


REFERENCES


  1. Betz AL, Iannotti F, Hoff JT. Brain edema. A classification based on blood-brain barrier intergrity. Cereb Brain Metab Rev 1:133-54, 1989

  2. Broderick J, Brott T, Tomsick T, Tew J, Duldner J, Huster G. Management of intracerebral hemorrhage in a large metropolitan population. Neurosurg 34:882-7, 1994

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  5. Foulkes MA, Wolf PA, Price TR, Mohr JP, Hier DB. The Stroke Data Bank: design, methods, and baseline characteristics. Stroke 19:547-54, 1988

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  7. Skidmore CT, Andrefsky J. Spontanerous intracerebral hemorrhage: epidemiology, pathophysiology, and management. Neurosurg Clin N Am 13:281-28, 2002

  8. Takebayashi S, Kaneko M. Electron microscopic studies of ruptured arteries in hypertensive intracerebral hemorrhage. Stroke 14:28-36, 1983

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  10. Xi G, Keep RF, Hoff JT. Pathophysiology of brain edema formation. Neurosurg Clin N Am 13:371-83, 2002

  11. Zazulia AR, Diringer MN, Derdeyn CP, Powers WJ. Progression of mass effect after intracerebral hemorrhage. Stroke 30:1167-73, 1999



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