第一章　总论

除头皮、颅骨外，脑及脊髓中枢神经系统被严密地包裹在硬脑膜（或称硬膜）、蛛网膜和软脑膜（或称软膜）之内。由硬膜、蛛网膜、软膜及其附属结构形成的腔、池统称为脑的膜性结构。理论上不同质地的结构之间可形成一定的空间，临床上分别称之为硬膜外腔、硬膜下腔（即蛛网膜外腔）和蛛网膜下腔。由于软膜和脑组织之间严密贴合，通常不存在“软膜下腔”的说法。在上述空间中，最为复杂并受到重视的是蛛网膜下腔，其被分隔为形态、生理作用各异的许多腔池，并包含大量进出颅腔的神经、血管，其临床意义重要而复杂，在临床上也是最多描述和应用的膜性结构部分。而硬膜外腔和硬膜下腔（蛛网膜外腔）在生理状态下应该是潜在的腔隙，以至于一些文献甚至质疑硬膜下腔的存在。然而，在临床上经常可以见到硬膜外血肿和硬膜下积液等病症，为了能够安全地进行外科处理，必须要有这样一个“腔池”的概念，因此我们在本书中仍按临床上的一般认识进行阐述。

对人体各种解剖结构的精确认知及应用是医学特别是外科学的基础，人体的每个解剖结构及组织均有其生理作用，而并非为了某种疾病的发生而存在。相对于中枢神经系统其他组织结构而言，对膜性结构的研究深度其实是相当有限的，起码在临床的基础教育中乃至神经外科的基础教育设置中，都没有占据其应有的分量。目前的现状是只有少数神经外科医生在临床应用中对膜性结构有所描述，而大多数只把其当作无关紧要的腔隙，根据自己的认识程度随意处置，这在显微神经外科普及之前更是普遍现象。

首次将膜性结构概念运用于神经外科尤其是颅底病变手术的医生应该是Yasargil，他从手术学角度系统地对脑池进行了分类和简单描述，提出颅底手术应当利用脑的自然腔隙、循序渐进解剖脑池进行手术的理念，不但提高了手术的安全性，同时也提高了手术效率，这是他成为20世纪最伟大的神经外科巨匠的基础 ^［1］。此后，还有少数神经外科医生也注意到了脑的膜性结构并进行了一些相关的描述，但整个神经外科领域并未因此而形成普遍关注和研究 ^［2-4］。在神经外科已发展到微创理念得到广泛应用的今天，要全面提高神经外科的手术质量，提高手术安全性，有必要对中枢神经系统膜性结构这样广泛存在而又认识不全的结构，有崭新的更为全面的认识及应用。

人们对蛛网膜和脑池的认识过程大致可以分为3个阶段：大体解剖学阶段、神经放射学阶段和显微神经解剖学阶段。

1666年，Blasius ^［5］首先发现了位于硬脑膜和软脑膜之间存在另一层膜，并将其命名为“蛛网膜”（arachnoid），该名称一直沿用至今。1697年，Ruysch ^［6］指出“蛛网膜覆盖整个脑组织”，并通过对蛛网膜下腔吹气描述了蛛网膜的解剖形态，首次展示了该膜的蛛网状结构。1747年，Haller ^［7］对蛛网膜进行了精确的描述：“位于硬脑膜和软脑膜之间，透明似水，菲薄，包裹全脑，跨过脑沟并包绕大血管”。1770年，Contugno发现蛛网膜下腔充满脑脊液而非气体。1800年，Bichat ^［8］发现蛛网膜不仅覆盖脑表面，还包裹脑血管和脑神经，且颅底蛛网膜的分布较脑凸面更为复杂。1875年，Key和Retzius ^［9］对脑池做了详细观察，将蛛网膜下腔划分为不同区域，各区域之间填充着脑脊液，既互相交通又互相分隔，并描述了脑血管和蛛网膜小梁的关系，其对脑池的命名被沿用至今。

进入20世纪，随着气脑造影和脑室造影技术的发展和应用，人们开始从影像学的角度对脑池进行研究。1937年，Davidoff和Dyke介绍了正常气脑造影中部分脑池的形态和范围。1956年，Liliequist ^［10］通过尸检和气脑造影研究了各部位脑池及蛛网膜，并首次命名Liliequist膜。1966年，Lewtas和Jefferson首次描述了颈动脉池。20世纪70年代，扫描电镜的问世使得人们可以对脑池内蛛网膜及纤维的细微结构进行研究。1974年，Arutiunov等 ^［11］观察了蛛网膜小梁的形态并详细探讨了小梁与脑血管痉挛的关系。

手术显微镜的应用使得人们可以在术中直接观察脑池与蛛网膜结构，这为在活体和接近生理状态下研究蛛网膜下腔提供了条件。1976年，Yasargil等 ^［1］报道了1500例颅内手术中对脑池及其内容物的显微镜下观察结果，并将其应用于显微神经外科手术中。1984年，Yasargil还报道了4200例颅内和椎管手术以及200例尸体解剖中对脑池的观察结果。1988年，Matsuno和Rhoton等 ^［2］观察了后颅凹的脑池，并描述了包裹动眼神经的蛛网膜鞘。后来，Vinas等 ^{［3，12，13］}针对颅内各部位的蛛网膜小梁和脑池又做了进一步的解剖学研究。2009年，Inoue等 ^［4］同时使用显微镜和内镜对幕上蛛网膜和脑池进行了解剖学研究。

脑的膜性结构在胚胎发育早期被称为原始脑膜，由包裹神经管的间充质层发育而来，开始为单层细胞结构，在胚胎24～40天开始向内包绕脑和脊髓的神经管周围，在胚胎第40天左右就形成了混合的所谓原始腔隙。原始脑膜逐渐分化为内外两层，外层最终形成骨膜及硬膜，内层最终形成蛛网膜及软脑膜，在胚胎学中蛛网膜和软脑膜被统称为柔脑膜（leptomeninges） ^［14］。在胚胎第14天出现所谓的硬膜限制层（dural limiting layer） ^［15］，在胚胎第50天，原始脑膜的内外两层逐渐分开，而真正意义上的蛛网膜的形成是最晚的，可能在出生后甚至新生儿早期方能被辨认，亦即明确的蛛网膜要到胚胎晚期或新生儿早期发育成熟。目前，在脑的膜性结构发育过程中仍然存在一些疑问。

Nabeshima等 ^［16］最早于1975年提出了硬膜边界细胞（dural border cell）的概念，认为蛛网膜与硬膜间不存在真实的空间，而是充斥着一层硬膜边界细胞层，该层由一种细长、扁平形态的细胞组成。与硬膜层不同的是，硬膜边界细胞层不但缺乏胶原蛋白，而且存在各种大小、形态不等的细胞外间隙，这成为该层容易被撕裂的结构基础。这一观点不但与临床现象和症状存在矛盾，也与许多解剖观察不符，值得进一步研究。

蛛网膜颗粒是蛛网膜重要生理功能体现的部位之一，是蛛网膜穿越静脉窦，实现脑脊液主动吸收入静脉的结构。蛛网膜颗粒虽然在胎儿出生前后便已开始发育形成，但一直要到3岁左右才能完全发挥吸收脑脊液的功能 ^{［17，18］}。

矢状窦旁静脉丛随着胚胎发育的成熟逐渐变少，最终经过硬膜、蛛网膜间引流到上矢状窦的桥静脉只有8～10根。蛛网膜颗粒在有硬膜内静脉丛的部位与硬膜小梁犬牙交错，相互整合形成一个脑脊液吸收入静脉循环的结构 ^［19］。

蛛网膜颗粒可以分为单叶和多叶型。单叶型通常由蒂部、体部和顶部三个部分构成。多叶型的结构更为复杂，其体部包含一种由致密和疏松结缔组织组成的混合结构。多叶型还含有大量的胶原纤维构成蛛网膜颗粒的框架 ^［20］。蛛网膜颗粒的大小相差甚远，在颅中窝可深入岩尖和岩鼓部的骨质内，被认为可能是部分自发性脑脊液漏或脑膜炎的发病原因 ^［21］。

颅底骨折后会出现熊猫眼征、乳突瘀斑、脑脊液耳漏、鼻漏等不同临床表现，严重时还可能出现口鼻大出血和海绵窦动静脉瘘等。其发病机制除与暴力的大小及作用方式相关外，还与发生骨折部位的硬膜质地以及该部位硬膜与骨质附着的紧密度等有关。如前颅窝和中颅窝的骨质与硬膜黏合紧密，骨折后出血不易向颅内方向渗透，而只能向相对组织附着疏松、压力较小的眶周和乳突皮下渗出，从而导致熊猫眼征和乳突瘀斑。

外伤性脑脊液漏常表现为脑脊液鼻漏和耳漏，是闭合性损伤中出现颅底骨折后同时伴发颅底硬膜和外层蛛网膜的破裂而出现脑脊液耳漏、鼻漏的现象。轻微时表现隐匿，只有清醒的患者自己才知道。眶板、筛板、蝶骨嵴甚至蝶骨体均可骨折，虽然可以导致脑脊液漏到达不同的鼻旁窦，但因为各窦的出口均与鼻腔相通，加上各窦之间亦可能各自因为外伤后沟通，故脑脊液鼻漏采用鼻腔填塞，腰穿注入染色剂的方法定脑脊漏的部位的准确性是很有限的。一旦发生脑脊液耳漏，少数来自于口咽相通的咽鼓管，多受暴力较大、伤情较重。因为岩骨是颅底最为粗大和坚强骨性结构，相当于汽车的底梁，只有当暴力导致岩骨骨折移位较为明显，同时其上紧密附着的中、后颅底硬膜和内耳道皮肤及鼓膜均撕裂方能造成较为明显的脑脊液耳漏。

外伤性海绵窦动-静脉瘘亦可视为颅底或岩骨膜性结构被破坏的结果，颈内动脉经岩斜部破裂孔入颅，当外伤导致动脉周围环绕的骨膜、外层硬膜和静脉窦壁等破裂，而致密的硬膜骨膜袖套仍完整时，可出现隐性或典型的颈内动脉-海绵窦瘘综合征（CCF）。

在所有出颅的脑神经中，外层蛛网膜均与神经随行一定距离后才终止于相应的颅骨孔中，甚至可以终止于颅外段 ^［22］。因此，相邻的神经与血管之间都可以有部分内层蛛网膜附着并固定，无论血管本身的硬化、迂曲，抑或内层蛛网膜的增厚、变性，均可导致脑神经周边的局部空间发生改变，从而引起脑神经相关的一些疾病如三叉神经痛、舌咽神经痛、面肌痉挛等。目前广泛接受的理论为局部血管压迫导致的神经功能障碍，但这种压迫可能是血管本身的形态变化，也可能仅仅是内层蛛网膜变性后的一个结果。我们在大量的显微血管减压术中发现：①对于部分未发现明显责任血管的患者，对神经周边的内层蛛网膜进行梳理仍然能有效缓解症状；②在无明确责任血管的病例中，以中青年患者为多；③单纯显微血管减压术，即仅简单地隔离神经与血管，而不对周边蛛网膜结构进行梳理，其远期复发率明显升高；④在显微血管减压术中经常可以观察到蛛网膜有变性或增厚等的改变。因此，进一步观察和研究蛛网膜在三叉神经痛等神经功能性疾病中的作用与机制，对于提高手术治疗成功率、减少远期复发率具有重要意义。

神经垂体在胚胎起源和组织学上属神经组织，我们已证实包裹下丘脑的软膜下行包绕漏斗，穿过蛛网膜袖套，直达鞍内，继续包裹整个神经垂体 ^［23］。这样，神经垂体在鞍内虽与腺垂体紧密相连，但又相对独立，是手术处理鞍内病变，如鞍内型颅咽管瘤、垂体瘤或Rathke囊肿时能完整保留神经垂体的解剖学基础。

在通常情况下，垂体柄穿过鞍膈孔进入鞍内，其周边被鞍膈紧密包围，鞍上蛛网膜不会进入鞍内，因而不存在鞍内蛛网膜腔池。但在部分个体中，由于鞍膈孔较大，甚至鞍膈发育不良，随着年龄增长、垂体的萎缩和脑脊液长期的搏动及冲击，鞍上蛛网膜可以逐步下降至鞍内，甚至包绕部分垂体。在这种情况下，如行经蝶手术切除鞍内病变，可能更易发生蛛网膜的破损而引起脑脊液漏。上述表现严重时可出现空蝶鞍症，部分空蝶鞍症可能引起严重视力障碍，需要外科手术治疗。

如上所述，尸检中甚高的蛛网膜颗粒和鼓室盖贯通率，与临床上发现的自发性脑脊液耳漏的发生率不吻合，这是医生的误诊、漏诊，还是疾病的自限性发展导致的，目前尚不清楚。因此，在日后的临床实践中，加强对相关部位的薄层CT扫描和MRI T2像的观察研究，应当是可以提高这类疾病的检出率并采取针对性的治疗措施的。另外，值得注意的是，临床上存在一些脑炎，特别是隐匿性的蛛网膜下腔感染，对这种不明原因的反复颅内感染或脑膜炎，应进行动态影像学甚至脑池造影检查，尤其是重点观察岩尖、鼓室处的骨质周边是否存在蛛网膜颗粒的异常增大或贯通，对于明确这类脑炎的发病机制及指导治疗具有重要意义。

如前所述，蛛网膜颗粒不但与静脉和静脉窦毗邻，在CT上甚至可见57.5%的蛛网膜颗粒侵入静脉窦，而在尸检中这一比例可达72.7% ^{［18，24］}。当外伤、炎症等因素导致蛛网膜颗粒蒂部的毛细血管损伤和破裂，使得动脉性血液直接流入压力低的静脉系统，在局部微环境差或早期凝血功能不良的情况下，进入静脉窦的血流持续保持高流量，由于局部血管分布和血流动力学的差异，相应部位的静脉压力也会增高，从而逐渐出现典型的硬脑膜动静脉瘘的血流动力学特点和临床表现，其发病机制与外伤性动静脉瘘相似。

在脑室系统中，脉络丛分泌的脑脊液从四脑室正中孔及侧孔流出后，要通过复杂的蛛网膜腔池运行，最终到达大脑凸面通过矢状窦吸收入血，其生理作用除供应脑细胞一定的营养、运走脑组织的代谢产物、调节中枢神经系统的酸碱平衡等，也起到缓冲压力、保护大脑和脊髓的作用。

内层蛛网膜可以分成丝、索、带、膜四种不同的形态 ^［25］，将整个蛛网膜腔分为成对及不成对的脑池，这些脑池既相互交通，又相对独立。脑池互相交通，是指脑池之间有孔道相通，在不同部位和个体之间差异甚大，有的呈较大的自然通道，有的只是内层蛛网膜上的网眼或小孔，在正常情况下畅通无阻。脑池的相对独立，是指除各脑池除解剖形态和内容物有所区别外，脑脊液的流动是呈现有方向性的潮汐样运动的，反向流动少且有一定阻力；脑池间的膜性通道具有类似静脉瓣样的作用，可阻挡反向流动，尽管这种瓣膜作用并不完全。然而，这种瓣膜作用在有些部位十分明显，成为脑脊液循环途径中的流动限制性节点。在出血、炎症、肿瘤等病理情况下，由于膜性结构的破坏、变性和堵塞，除形成脑池占位外，还可能影响脑脊液的循环，引起脑积水。随着部位和范围的不同，这种脑积水可以是局部的腔池扩大，也可以形成全脑室系统扩大，可以是急性，也可以是亚急性脑积水，如听神经瘤患者并发的蛛网膜囊肿、动脉瘤出血后形成的亚急性脑积水等。

此类脑积水的特点为：①去除原发病后，脑积水可以很快缓解，因此如外伤及脑出血后部分患者呈局限性脑积水，有自愈可能；②对于侧裂池尤其是脚间池以前的脑池病变引起的脑积水，三脑室底或终板造瘘有效，其原因是脑脊液通过造瘘形成的旁路直接回流至鞍上池，最终通过侧裂池到大脑凸面并吸收入血液循环。蛛网膜腔池的形态构成以及脑脊液的循环特点，在不同类型的脑积水中作用迴异，是一个值得深入观察和研究的问题，对合理治疗不同类型的脑积水具有重要意义。

脑的膜性结构与脑组织及进出颅腔的脑神经和血管均有密切关系，不但成为不同部位起源肿瘤的屏障和限制性结构，其自身的细胞组织结构也是肿瘤的起源和发生部位，因此膜性结构与肿瘤可以形成复杂的关系。按照硬膜、蛛网膜、蛛网膜腔和软脑膜肿瘤的起源可以分成：①硬膜外肿瘤；②蛛网膜外起源的肿瘤，包括蛛网膜起源的颅底、凹面的脑膜瘤；③蛛网膜下腔内肿瘤，其中又包括单一脑池和多个脑池内肿瘤，软膜内或脑实质内肿瘤。

主要是指来源于颅骨或颅外组织的肿瘤，侵袭破坏颅骨，主要在硬膜外生长，可以累及和破坏硬膜结构，甚至硬膜来源的血液可以供应部分肿瘤，但硬膜仍是主要边界和屏障，在肿瘤的发生发展和手术治疗中可起到保护重要颅内结构的作用。这一类肿瘤主要分布于颅底和侧颅底，如脊索瘤、鼻咽癌、颈静脉孔区的副神经瘤、骨源性肿瘤等。

蛛网膜绒毛和帽状细胞是脑膜瘤的好发部位，虽然其起源于蛛网膜的附属结构，但与硬膜关系密切，且大部分由硬膜和颈外动脉系统供血，好发的部位又以凹面及颅底与硬脑膜接触的部位为主，多数为附着于硬膜面的宽基底，加之手术的重点往往是针对硬膜面的处理，因此不少医生对脑膜瘤的起源有错误的观点和认识，以为脑膜瘤是起源于硬脑膜的肿瘤，而对位于发生于脑室内的脑膜瘤不得其解，甚至误认为是异位脑膜瘤。

在神经外科手术中，当肿瘤基底部位于颅底、大脑凸面、小脑幕和大脑镰时，应归类于蛛网膜外肿瘤。这类肿瘤在较小时可以看到完整的蛛网膜界面，在影像学上甚至可以见到肿瘤与脑实质间有蛛网膜下腔池存在，这层界面成为术中保护正常脑组织的重要屏障，需予以充分利用；在肿瘤较大的情况下，作为边界的外层蛛网膜被极度推挤和牵拉，可能变得菲薄甚至缺如，使得肿瘤和脑组织之间的分离变得困难；另一方面，肿瘤与脑实质之间始终存在丝、索状的内层蛛网膜，原先脑池内被这些蛛网膜固定的神经和血管可与肿瘤形成推挤、移位甚至嵌顿关系，使得手术治疗更为困难，甚至手术风险大幅增加，这也是许多作者认为部分肿瘤不能全切除或者切除困难的实际原因。

另外，脑室系统、松果体区（非小脑幕部位）等均可有脑膜瘤的发生，这些脑膜瘤从起源上是蛛网膜来源的肿瘤，但从手术学的角度出发，这些肿瘤则属于脑实质内肿瘤或蛛网膜脑内起源的肿瘤。

蛛网膜下腔内理论上除内层蛛网膜外，只有神经和血管走行，因此蛛网膜下腔内的病变种类并不复杂，常见的有Willis环的动脉瘤、部分三叉神经鞘瘤和舌咽神经鞘瘤、面肌痉挛等功能性疾病，再如起源于蛛网膜下腔的听神经瘤，起源于视神经、下丘脑-垂体柄蛛网膜下腔段的胶质瘤，起源于脑池内的胆脂瘤、皮样囊肿，其余还有少部分的起源于蛛网膜下腔段垂体柄的颅咽管瘤和Rathke囊肿。

蛛网膜下腔内肿瘤除可向外推挤外层蛛网膜，使之更紧贴于硬膜，向内亦推挤软膜及脑实质，当肿瘤较小时可以占据单个脑池，当肿瘤增大时可占据两个或多个脑池。随着肿瘤的增大，脑池间的内层蛛网膜束带会被推挤变形，随之出现变薄或网孔增大，难以约束肿瘤的生长，部分内层蛛网膜由于肿瘤推挤聚集成片状或反应性增厚，形成膜性阻挡，这也是为何有些肿瘤呈分叶状生长的原因之一。此外，当阻挡肿瘤的蛛网膜束带将血管或神经限制、固定并形成这种分叶状的隔蒂时，就会造成肿瘤嵌顿、夹持血管或神经。

胆脂瘤等少数质软的肿瘤可以通过脑池间通道扩展到多个脑池内，而内层蛛网膜本身推挤破坏并不严重，有时还有增厚的情况，此时在影像上和术中均大致可以辨别出各正常脑池，故所谓的胆脂瘤具有钻孔生长的特征，实际上是由于肿瘤质地柔软，内层蛛网膜无法全面发挥阻挡肿瘤生长的作用，这类手术也是最有利于观察和了解肿瘤多脑池生长方式的手术。

动脉瘤主要发生于Willis动脉环，多以单个脑池或邻近脑池的受累为特征。在动脉瘤较小时，周边的内层蛛网膜被向外推挤；当动脉瘤较大时，较薄弱部位的蛛网膜对动脉瘤壁的扩张限制较小，可能是动脉瘤形成的原因之一，而相对完整、结实部位的蛛网膜会对动脉瘤的扩张造成限制，相应瘤壁亦受到周边蛛网膜的加强，从而不易破裂。颈内动脉颅内段、后交通动脉起始段位于相应的颈动脉池和后交通动脉池内，池内的蛛网膜可以紧贴在血管壁上加强动脉壁的强度；另一方面，池内的动脉均有几个内层蛛网膜的附着点或部位，当存在动脉硬化时，由于这些膜性结构的厚、薄、粗、细均不同，随着牵张力的改变，相应血管及其分叉部出现变形或成角，从而使血管内的血流动力学发生改变，这也可能是部分动脉瘤发生、发展的原因之一。另外，在动脉瘤手术中，载瘤动脉或动脉瘤体尤其是瘤顶处可能有相应的蛛网膜束带附着、固定，如在处理动脉瘤前未将其锐性离断，则可能会造成意外的动脉瘤牵拉破裂，给手术带来极大的困难，甚至可能出现死亡等灾难性结果 ^［2］。因此，蛛网膜不但与动脉瘤的发生、发展相关，而且还与是否容易破裂和手术的难易度相关。

听神经瘤与其他脑神经起源的肿瘤的明显区别是只有听神经瘤全部属于蛛网膜内的肿瘤，而三叉神经鞘瘤、舌下神经鞘瘤等均可能出现蛛网膜内-外甚至蛛网膜外肿瘤。听神经瘤起源于前庭神经鞘的中枢与外周部移行处，此处多在内听道口附近，而外层蛛网膜随面、听神经直达内听道底，绝大部分听神经瘤由来自于颅内动脉的面、听动脉供血。肿瘤与脑干、小脑之间无外层蛛网膜分隔，直接推挤蛛网膜腔内的神经与血管，并与小脑、脑干的软膜相毗邻。因此，面神经在蛛网膜下腔内有较大的游离度，而内听道口又有各自的神经束膜相隔离，这为术中面神经的保留提供了坚实而确切的解剖学基础。以往观点认为在部分病例中面听神经被肿瘤包裹，其实并非如此，主要与术中的解剖不清或目的不明的双极电凝烧灼有关，这也是许多病例面听神经保留失败的原因。

明确听神经瘤为蛛网膜内肿瘤，对于外科手术治疗有以下意义：①迷路入路在被用于听神经瘤切除时，其实并不是颅外入路，该入路同样需要侵入蛛网膜下腔方能切除肿瘤；②手术操作应尽量在脑池内操作，对不同形态的内层蛛网膜的辨识及锐性分离，是避免神经功能损伤的关键；③由于听神经瘤为蛛网膜内肿瘤，故除手术视野或器械导致的原因之外，部分听神经瘤可以不磨除内听道口后壁而被完整切除；④听神经瘤手术属于蛛网膜下腔内肿瘤的切除范畴，并不应该像其他颅底手术那样费时、耗力。

综上所述，以蛛网膜为核心内容的脑的膜性结构复杂且具有重要的解剖和生理功能，其在炎症的扩散、肿瘤的生长方式、脑脊液循环、蛛网膜下腔出血后的症状与转归中发挥着重要作用。可以预见，对蛛网膜结构和生理功能的进一步深入了解和正确应用，在显微神经外科向微创神经外科技术的转变过程中会起到决定性的作用。

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