眩晕学习笔记——BPPV与前庭生理的基本原则

概述：

在19世纪初,人们对内耳的解剖结构认识清楚，但各部分的功能尚不明确。囿于当时科学技术的局限性，那时认为耳蜗用于感知声音本性和音调；球囊和椭圆囊用于感受声音的强度；而半规管用于感知声音骨导的传递和声音定位。

从19世纪20年代开始，人们对前庭生理学的认识取得了重要进展。1824年，Flourens教授最早在试验中损伤鸽子的半规管引起鸽子行为的改变，由此得出结论：半规管参与姿势和平衡的维持。1842年，Flourens教授又提出单个半规管毛细胞兴奋时出现的眼震，其眼震旋转平面与兴奋的半规管平面一致，即为Flourens定律（即Ewald First Law）。1892年，Ewald教授进行了更为精细的试验：他通过在鸽子的半规管插入细管给与正负压力，观察眼震的强度和方向，从而得出Ewald定律。到1954年Wersall教授等人采用电子显微镜观察到内耳感受器的超微结构，从而对Ewald定律进行了科学的解释。

内耳感受器的结构和特性：

理解内耳感受器的超微结构和基本特性是理解前庭生理基本原则的前提：

1. 两侧水平半规管在同一平面上，与水平面成24～30度。

2. 垂直半规管（上、后）与水平面垂直，与矢状面呈45度，一侧的两垂直半规管相垂直。

3. 每个前庭细胞都有一根动纤毛和许多静纤毛（约1：50）。在水平半规管壶腹嵴，动纤毛位于椭圆囊侧，而在后半规管和上半规管，动纤毛位于半规管侧。动纤毛的朝向一致。

4. 半规管壶腹嵴毛细胞静息状态下放电频率约为90-100次/s。兴奋时可达400~500次/s，抑制时可下降为0次/s。

5. 前庭毛细胞在正中位静止时只产生静息电位；当静纤毛压向动纤毛时发生去极化（兴奋），放电率增加；当动纤毛压向静纤毛时发生超极化（抑制），放电率减少。

BPPV与前庭生理的基本原则：

良性阵发性位置性眩晕（BPPV）俗称耳石症，是临床最为常见的周围性眩晕性疾病之一，由椭圆囊耳石脱落并异位至半规管所致。根据耳石最终停留的位置分为两种类型：一种为游离耳石（管石症），静息态下停留于半规管重力最低点，头位改变时耳石沿重力线方向移动，引起内淋巴异常流动，导致眩晕发作；另一种黏附于壶腹嵴嵴帽（嵴帽结石症），此类耳石通过改变壶腹嵴嵴帽对重力的敏感性，引起毛细胞异常信号传入，诱发眩晕发作。由于耳石比重（2.71g/cm³）远高于内淋巴比重（1.003g/cm³），故耳石总是向重力最低的方向运动。无论是直立位还是平卧位，后半规管均位于重力的最低点，而直立位时上半规管开口方向向下，因此脱落的耳石最易进入后半规管，其次是水平半规管，再次才是上半规管。然而即使耳石进入上半规管，在直立位时也极有可能因重力自动返回椭圆囊，临床症状也随之缓解。从理论上讲，直立位时后半规管耳石位于壶腹部、水平半规管耳石位于半规管内，即后半规管耳石比水平半规管耳石更有可能形成嵴帽结石，但实际上在临床实践中水平半规管嵴帽结石比后半规管更为常见。

变位试验是确诊耳石症的首选检查方法，其基本原理就是前文提到的Flourens定律（即Ewald First Law）。不管是最常用的Dix—Hallpike试验还是Roll test试验，亦或是少用的如Side—Lying试验或SHH试验等,其本质都是通过头位的改变达到理论上半规管对应的最大刺激平面，由此诱发出最为典型的耳石症特征性眼震。

由三个半规管的空间结构特点和对应眼肌的关系，得出每条半规管对应的眼震也都具有各自的特点：如一侧后半规管毛细胞兴奋时，同侧上斜肌和对侧下直肌兴奋；一侧水平半规管毛细胞兴奋时，同侧内直肌和对侧外直肌兴奋；一侧前半规管毛细胞兴奋时，则同侧上直肌和对侧下斜肌兴奋。由此可知：后半规管毛细胞兴奋可以引起同侧眼球内旋、向下（上斜肌作用），以及对侧眼球向下、外旋（下直肌作用）运动（即眼震慢相），进而脑干中枢纠正这种慢相偏移，使同侧眼球产生外旋、向上，以及使对侧眼球产生向上、内旋的纠正运动（即眼震快相）。Dix-Hallpike试验所诱发的眼震即为扭转、向上、向地性眼震，与半规管和眼外肌的耦联关系相符。同理，水平半规管毛细胞兴奋时即表现为向兴奋侧的水平眼震；而上半规管毛细胞兴奋则呈现以下跳性为主的眼震，扭转成分常不明显，如果观察到扭转成分，其扭转方向则应为向着毛细胞兴奋侧的上半规管。

从解剖学结构上看，一侧内耳的三条半规管与另一侧内耳的三条半规管形成三个相互垂直的耦联平面，其中一侧的后半规管与另一侧的上半规管在同一平面，两侧水平半规管也处于同一平面。头部在任意角度的加速度运动中，若引起一侧半规管毛细胞兴奋则必然导致其耦联的对侧半规管毛细胞抑制，这样的兴奋-抑制作用方式亦称为“推-拉”作用方式。这种“推-拉”的方向是一致的，即当一侧半规管毛细胞兴奋时，其所引起的眼动与该侧半规管耦联的对侧半规管毛细胞抑制是一致的，如一侧后半规管毛细胞兴奋引起的眼震与对侧上半规管毛细胞抑制引起的眼震是一致的；反之，一侧后半规管毛细胞抑制引起的眼震与对侧上半规管毛细胞兴奋引起的眼震是一致的。前文提到半规管壶腹嵴毛细胞静息状态下放电频率约为90-100次/s，兴奋时可达400~500次/s，抑制时可下降为0次/s。这种“推拉效应”加上毛细胞放电的兴奋不饱和现象和抑制饱和现象，共同构成了Ewald Second Law的理论基础：即头部旋转运动总是引起一侧半规管兴奋而对侧同平面耦联半规管抑制。相同的刺激下，兴奋反应>抑制反应，兴奋：抑制=2：1或3：2。

当游离耳石移动时，可牵拉半规管壶腹嵴毛细胞，其牵拉作用力与耳石所在半规管的横截面积成反比。半规管壶腹部半径为680μm、管腔半径为160μm，二者面积之比约为18∶1；相同的耳石移动，若在壶腹部对壶腹嵴嵴帽的作用力为1N，而一旦进入狭窄的半规管管腔则作用力即增至18N，当耳石返回面积更大的椭圆囊时，即使耳石仍然移动亦不会对半规管毛细胞产生任何作用力，这即是手法复位能够缓解眩晕症状的原理。同时耳石在半规管中不同位置的力学变化，也可以解释不同耳石症潜伏期的差异：直立位时后半规管的重力最低点是膨大的壶腹部，而水平半规管则是其后臂，耳石在壶腹移动时对毛细胞几乎不产生牵拉作用，直到移动至狭窄的半规管管腔方才产生明显的牵拉作用；而水平半规管耳石始终处于狭窄的管腔内，一旦移动即可对毛细胞产生明显的牵拉作用。因此可以用耳石移动引起的内淋巴动力学变化来解释不同半规管耳石症眼震及眩晕症状潜伏期的差异。

在前篇《前庭眼反射》一文中提到了中枢速度储存机制（VSI），其具有保存和延长外周前庭信息（即半规管和耳石器感受到的信息）的能力。动物实验显示，半规管毛细胞被施以一定的偏斜作用力后，在其壶腹嵴嵴帽的弹性作用下毛细胞恢复至正中位的时间常数约为5 s，而同时记录到的眼震时间常数为15 s，即当半规管毛细胞恢复至正中位时，放电频率已恢复至基础水平，两侧外周前庭信息一致时仍存在眼震，此时无法用外周前庭系统毛细胞放电频率改变来解释，仅能以中枢速度储存机制解释。而在日常生活中，头部水平旋转运动远多于前后翻滚动作，因此水平半规管的中枢速度储存远高于垂直半规管。这就解释了为什么水平半规管耳石的患者其临床症状往往比后半规管耳石的患者更严重。

耳石复位是耳石症最有效的治疗手段，其原理是通过一系列头位改变，使异位的耳石在重力作用下不断移动，最终返回至椭圆囊。复位过程中耳石总是向着椭圆囊的方向运动，即背离半规管壶腹方向，每次头位改变引起的耳石移动对该侧半规管壶腹嵴毛细胞的作用方向都是一致的，复位过程中常出现眼震发作，如出现与变位试验诱发的眼震类型一致，则表明耳石继续向椭圆囊方向移动，提示手法复位成功；若出现与变位试验诱发的眼震类型不一致，则提示耳石向半规管壶腹方向移动或临床受累半规管判断有误；复位过程中未出现眼震，则提示耳石不再继续移动、耳石移动速度缓慢或耳石所处管腔较大而不引起眼震发作。