두부외상에의한미만성축삭손상의임상적병리학적관찰 76 관찰대상및방법 1. 임상적소견. 뇌부검및신경병리학적검색 1. 임상적소견 결 Table 1. Immunohistochemical staining for neurofilament proteinsn-l, N-H Reagent

KISEP Experimental Research J Korean Neurosurg Soc 676-76, 1997 두부외상에의한미만성축삭손상의임상적병리학적관찰 * 신영귀 이민철 이영직 박창수 김재휴 박문선 = Abstract = Clinicopathological Study of Diffuse Axonal Injury in Head Trauma Young-Gwi Shin,.D., in-cheol Lee,.D.,*** Young-Jik Lee,.D.,*** Chang-Soo Park,.D.,*** Jae-Hyoo Kim,.D.,** oon-sun Park,.D. Department of Neurosurgery, Eulji edical College, Department of Neurosurgery** and Pathology,*** Chonnam National University edical School and Research Institute of edical Science KEY WORDS 서론 J Korean Neurosurg SocVolume 6June, 1997 7

두부외상에의한미만성축삭손상의임상적병리학적관찰 76 관찰대상및방법 1. 임상적소견. 뇌부검및신경병리학적검색 1. 임상적소견 결 Table 1. Immunohistochemical staining for neurofilament proteinsn-l, N-H Reagent Primary antibodies Neurofilament-68kDN-L, Zymed, South San rancisco, U.S.A. Neurofilament-160/00kD(N-H) Secondary antibody Biotinylated universal antibodyresearch Genetics, U.S.A. Label Streptavidin-alkaline phosphatase(al) for N-LZymed Streptavidin-horseradish peroxidasehrp for N-H Substrate ast Red TR for streptavidin-al -amino-9 ethylcarbazoleaec for Streptavidin-HRP Procedure 1. Prepare two sets of tissue slides for N-L and N-H immunohistochemical stains and deparaffinize slides and hydrate to distilled water.. Block the endogenous peroxidase activity and nonspecific antibody by normal goat serum containing 0.% HOfor 0 min at room temperature.. Wash three times with tris-buffer(ph7.).. Apply primary antibody to each set of slides for hours at room temperature.. Wash three times with tris-buffer. 6. Apply secondary antibody to each set of slides for 0 min in a oven 7. Wash three times with tris-buffer. 8. Label each set of slides with streptavidin-al and streptavidin-hrp, respectively, for 0 min in a oven. 9. Wash three times with tris buffer. 10. Add ast red and AEC to each set of slides, respectively, for 0 min in a oven. 11. Wash three times with tris buffer. 1. Counterstain with hematoxylin for min at room temperature. 과 J Korean Neurosurg SocVolume 6June, 1997

신영귀 이민철 이영직 박창수 김재휴 박문선 Table. odified Bielschowsky silver stain for neurofibrils Reagents 1. 0% silver nitrate in distilled water. 1% Ammonium hydroxide in distilled water. % sodium thiosulfate in distilled water. Developer consisting of 10% unbuffered formalin0ml, distilled water100ml, nitric acidone drop and citric aid0.g Procedure 1. Deparaffinize slides and hydrate to distilled water.. Wash slides in distilled water for 10min.. Place slides in 0.0ml of pre-warmed 0% silver nitrate solution for 1min in a 7 oven.. Pour silver nitrate solution into clean container and save.. Wash slides in distilled water for 10min. 6. Place slides in the mixture of silver nitrate solution in step and 7.07.ml of ammonium hydroxide solution for 1 min in a 60 oven. 7. Pour the solution into a clean container and save. 8. Place slides in ammonium hydroxide solution for 1 min. 9. To the ammoniacal silver solution saved in step 7, add 810 drops of developer. Place slides in this solution and agitate for min. It is important to check slides micros-copically at this point for proper development of fibers. To do this, remove slides individually and dip in a 1% aqueous ammonium hydroxide solution, which solution stops silver development. If fibers are not dark enough, return slides to the silver nitrate solution. 10. Wash slides in 1% ammonium hydroxide solution for min. 11. Wash slides in distilled water for 1min. 1. Place slides in % solium thiosulfate solution for min. 1. Wash slides in three changes of distilled water, min each. 1. Dehydrate in 9% alcohol, absolute alcohol, and clear in xylene, two changes each. 1. ount coverslip with resinous media. Table. Luxol fast blue-periodic acid ShiffLBPAS staining for myelin ) Reagent 1. 0.1% Luxol fast blue in 9% ethyl alcohol with a few drops of 10% acetic acid. 0.0% Lithium carbonate in distilled water. 0.% Periodic acid in distilled water. Schiff s solution. Harris hematoxylin Procedure 1. Deparaffinize and add sections to 9% alcohol.. Stain overnight16 to hours in filtered solution of 0.1% luxol fast blue.. Immerse in 9% alcohol and wash off excess stain.. Wash in distilled water. Begin differentiation by quick immersion in 0.0% lithium carbonate10 to 0 seconds 6. Continue differentiation in several changes of 70% alcohol until gray and white matter can be distinguishhed. Care should be taken not to overdifferentiate. 7. Wash in distilled water. 8. Steps 6 and 7 may be repeated if further differentiation is necessary. 9. Wash thoroughly in distilled water. 10. Place in 0.% periodic acid solution for min. 11. Rinse in two changes of distilled water. 1. Place in Schiffs solution for 1 to 0 min. 1. Wash in tap water for min. 1. Stain in Harris hematoxylin for 1 min. 1. Wash in tap water for min.if background is not clear, dip once in acid alcohol and wash. If nuclei are not dark blue, briefly dip in dilute ammonium hydroxide and wash. 16. Dehydrate, clear and mount with Canada balsam.. 신경병리학적소견 J Korean Neurosurg SocVolume 6June, 1997 77

두부외상에 의한 미만성 축삭손상의 임상적 병리학적 관찰 Table. Clinical and neuropathologic features of the diffuse cerebral injury Serial Age Sex Types of Glasgow coma score CT or RI abnormality Duration of coma/ DAI Other neuropathologic number (years) accident at admission within first seven days Survival period(days) grade* findings 1 6 () 7 Not available 1 / 1 0. / 0. 1 DCE, Cont DCE / Cont, ICH 8 / DE, ICH, UH 6 D Not available 1/1 DCE, ICH 6 9 6 CB / DCE, Cont 7 9 D CC, BS / DCE, SAH 8 7 7 1. / 1 DCE, ICH, UH DCE 9 18 () BS / 10 67 (P) CB, CC, BS / Cont 11 () BS 1/1 SAH, DCE 1 1 (P) 6 / 1 SAH, Cont, DCE 1 BS 1/1 SAH, DCE 1 9 7 CB 8 / 8 HII, PTD 1 7 8 CC 6 / 180 SAH, HII, PTD 16 1 D CC, BS / DCE 17 18 () 6 CB 17 / 17 Cont, SAH, HII, OB traffic acident, () motor cycle accident, (P) pedestrian traffic accident, D allen down, CB cerebral white matter, CC corpus callosum, BS brain stem DAI grade diffuse axonal injury, graded by Adams JH et al., Cont contusion, DCE diffuse cerebral edema, HII hypoxic-ischemic injury, ICH intracerebral hemorrhage, OB olfactory bulb damage, PTD pyramidal tract degeneration, SAH subarachnoid hemorrhage, SCI spinal cord injury, UH uncal herniation *Grading system based on both gross and microscopical examination by Adams JH et a l9). ig. 1. Gross features of diffuse cerebral injury show thin, atrophic change of the olfactory bulb and tract in case 17(A), diffuse cerebral edema in the gray and white matter, hemorrhage in the septum pellucidum, and minute contusions along the cerebral gray matter in case 1(B), injury of the corpus callosum in case 7(C), and focal hemorrhage in the posterolateral quadrant of the pons in case 10(D). 78 J Korean Neurosurg Soc/ Volume 6 / June, 1997

신영귀 이민철 이영직 박창수 김재휴 박문선 뇌좌상은 6례에서 관찰되었으며, 주로 뇌의 변연부, 특히 C)를 6개월이상 생존하였던 례에서는 회백질에서 분자층 대뇌의 회백질부에 미만성으로 출현하였다(ig. 1B). 이러 을 포함한 전체 신경원세포층에 걸쳐 심한 판상괴사를(ig. 한 병변은 서로 중복되어 관찰되기도 하였고, 육안적으로 병 D), 그리고 백질에서는 포말성 세포질을 갖는 대식세포의 변이 관찰되지 않았던 경우가 례 이었다. 그외에 소뇌천막 침윤과 신경교증(ig. E)을 관찰할 수 있었다. 을 통한 구상돌기 탈출이 례에서 관찰되었으며(ig. A), 신경세사 단백질에 대한 면역조직화학적 염색은 축삭종 6일 이상 혼수상태가 지속된 례에서는 대뇌의 저산소성, 창을 관찰하는데에 있어서 가장 예민한 방법으로써, 사고 허혈성 손상으로 인한 대뇌피질의 미만성 층상괴사와 백질부 후 1시간에 사망하였던 증례를 포함하여 사고 후 1년 6개 연화(ig. B) 또는 국소성 경색과 이에 따른 신경로의 위축 월 생존하였던 1례를 제외한 모든 증례에서 이러한 소견을 이(ig. C, D) 관찰되었다. 확인할 수 있었다. 68kD의 신경세사단백질에 대한 면역조 H & E, 신경세사 단백질에 대한 면역조직화학적 염색 및 직화학적 염색상 사고 후 1시간부터 1일 까지의 손상초기 Bielschowsky은(silver)염색법을 시행한 조직표본을 광학 에도 축삭종창을 비교적 잘 관찰할 수 있었으며(ig. A), 현미경으로 검색한 결과는 다음과 같다. 통상의 H & E 염 특히 사고 후 일 이상 경과된 경우에는 수많은 축삭종창을 색에서는 일반적으로 사고 후 일 이상 경과된 경우에 관찰 용이하게 관찰할 수 있었고(ig. B), 또한 육안적 검사상 되었다(ig. A). 사고 후 약 개월과 1년 6개월이 경과되 병변을 인지하기 어려웠던 부위에서도 축삭종창을 확인할 어 사망했던 례에서는 H & E 염색상 축삭종창을 관찰하 수 있었다. 00kD의 신경세사단백질에 대한 면역조직화학 기 어려웠다. 국소적인 소교세포 증식증은 사고 후 일 이 적 염색에서는 정상 신경원세포의 세포체와 수지상 돌기에 상 경과된 경우에 뚜렷이 관찰되었으며(ig. B), 특히 사고 서 부분적으로 양성반응을 보였으며(ig. C), 사고후 1시 후 17일 동안 생존하였던 증례에서는 전두엽 분수령 부위의 간 이상 경과된 증례 전체에서 축삭종창을 관찰 할 수 있었 회백질부에서 외측 피라미드 신경원 세포의 층상괴사(ig. 다. 염색에서도 사고 후 1시간부터 17일이 경과된 증례들 ig.. Other gross features are seen including uncal herniation with necrotic softening of the parahippocampal gyrus in case 8(A), diffuse laminar necrosis along the gray matter of the occipital lobe in case 1(B), and focal infarct of the base of the temporooccipital lobe(c) with secondary atrophy along the pyramidal tract of the midbrain, pons and medulla in case 1(D). J Korean Neurosurg Soc/ Volume 6 / June, 1997 79

두부외상에 의한 미만성 축삭손상의 임상적 병리학적 관찰 ig.. Light microscopic features of diffuse axonal injury by H & E staining two axonal retraction balls are seen in the midbrain(a, 00), as well as focal infiltration of reactive microglia(b, 00), laminar necrosis of the external pyramidal layer(c, 0), extensive loss of neurons of the cerebral gray matter are replacement by reactive gliosis(d, 0), and limited scattered infiltration of foamy macrophages associated with reactive gliosis(e, 100). ig.. Axonal retraction balls examined by neurofilament protein-l(68kd A, B) and /H(160/00 kd C, D and E) immunohistochemical staining necklace-like appearance of the swollen axon is noted in case (A, 160). In case 9, there are many axonal balls in the white matter of the frontal lobe(b, 80). A few intact cell bodies and axial dendrites of the pyramidal neurons(c, X10) as well as retraction balls(d, 10) are stained. In case 1, only a few retraction balls are identified(e, 100). 760 J Korean Neurosurg Soc/ Volume 6 / June, 1997

신영귀 이민철 이영직 박창수 김재휴 박문선 에서는 손상 부위에 따라 차이는 있으나 비교적 다수의 축 있었다. 이상의 신경병리학적 소견을 종합하면 다음과 같다 삭종창을 용이하게 관찰할 수 있었고(ig. D), 약 6개월이 (Table ). 경과된 1례에서는 아주 드물게 축삭종창이 관찰되었다(ig. 고 E). Bielschowsky 은 염색을 시행한 조직표본에서는 사 찰 고 후 일부터 17일 사이에 사망했던 증례들에서 축삭종창 을 용이하게 관찰할 수 있었으며(ig. A), 6개월이상 경과 Strich는 심한 두부외상후 초래된 치매환자들에서 대뇌 후 사망했던 례에서는 축삭종창을 관찰하기 어려웠다. 이 백질의 미만성 변성을 처음으로 기술하였고19), 그 후 전단 상 관찰된 축삭종창은 손상의 호발부위인 대뇌의 백질부, 뇌 손상16), 급성충격에 의한 미만성 손상6), 미만성 백질 전단 량 및 뇌간부 등에서 특히 잘 관찰되었으며, 그외에 해마, 소 손상0)이라는 용어가 사용되기도 하였다. 이러한 병변은 외 뇌, 내섬유막, 뇌실주위의 백질부에서도 관찰되었다. 력에 의한 두부 충격시에 신경섬유가 비틀림을 받아 축삭손 한편 이번 증례의 상당수에서는 미만성 축삭손상 이외에도 상이 발생하기 때문에 초래된다고 하였으며19), 어떤 학자들 대뇌 부종, 뇌좌상, 지주막하 또는 뇌실질내 출혈, 소뇌 천막 은 이 병변이 저산소성 손상이나 외상성부종 또는 소뇌천막 을 통한 구상돌기의 탈출, 뇌간부 출혈, 저산소성 허혈성 손 을 통한 탈출현상으로 인해 뇌간부가 압박을 받음에 의해 상, 운동신경로의 변성, 척수 손상 등이 관찰되었다. 대뇌부 이차적으로 나타난다고 하였다1). Gennarelli등10)11)은 뇌압 종은 LBPAS 염색상 쉽게 관찰할 수 있었으며, 또한 사고 상승이나 저산소증을 유발시키지 않은 상태에서 두부에 가 후 6개월 이상 생존하였던 례에서는 뇌량, 뇌간부 등의 신 속력을 가했을 때 일차적으로 미만성 축삭손상이 초래됨을 경로에서 다수의 유전분체(amyloid body)가 관찰됨으로써 실험적으로 증명하였다. 이번 연구에서 손상 후 1시간에 (ig. B) 이 부위에서 퇴행성 변화가 진행되었음을 알 수 사망한 증례에서 신경세사단백질에 대한 면역조직화학적 염 색상 염주목걸이 처럼 종창된 소견은 두부충격시 축삭돌기 가 여러부위에서 비틀려져 축삭손상이 초래됨을 뒷받침하는 소견이라고 생각된다. Adams 등7)은 신경병리학적 검색 결과 미만성 축삭손상 의 특징적인 병변을 뇌량과 문측 뇌간부의 후측방에 국소적 손상과 미만성 축삭손상의 두가지로 요약하였다. 그 후 보 다 많은 증례들에 대한 임상적 및 신경병리학적 연구를 통 하여 미만성 축삭손상에 대한 등급분류를 시도하였으며, 그 결과 1등급은 대뇌백질, 뇌량, 뇌간부, 드물게는 소뇌의 축 삭손상에 대한 병리조직학적 소견이 관찰되는 경우, 등급 은 뇌량에 국소성 병변이 존재하는 경우, 등급은 뇌량과 문측 뇌간부의 국소성 병변이 존재하는 경우라고 하였다9). 이상과 같은 연구보고들은 폐쇄성 두부손상에 의한 미만성 축삭손상을 진단하는데 있어서 임상적 소견과 더불어 병리 조직학적 검색이 필수적임을 시사하고 있다. 이번 연구는 두부외상에 의한 미만성 축삭손상을 분석하 기 위하여 부검 후 각종 신경병리학적 검색을 시행하여 진 단이 확정된 17예를 대상으로 하여 후향적으로 임상적 소 견과 비교하였다. 모든 증례에서 신경병리학적 검색을 통하 여 미만성 축삭손상을 관찰할 수 있었는데, 이것은 두부외 상과 관련되어 부검이 시행되었던 예의 8.7%에 해당하였다. ig.. Axonal retraction balls examined by modified Bielschowsky silver stain retraction balls with fragmented axons are seen in the corpus callosum(a, 00), and Luxol fast blue-pas staining reveals a compactly arranged myelin sheath associated with many amyloid bodies(b, 0). J Korean Neurosurg Soc/ Volume 6 / June, 1997 이러한 성적은 뇌손상 환자의 임상적 분석을 시행하였던 전 등)의.% 보다는 높은 빈도이었고, 김 등)의 CT 소견에 의해 진단된 약 9%와 비슷하였다. 또한 전 등1)의 분석에서 뇌진탕이 0.%이었던 점을 감안하면 미만성 축삭손상은 761

두부외상에의한미만성축삭손상의임상적병리학적관찰 76 결 론 J Korean Neurosurg SocVolume 6June, 1997

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