Delayed Neurosurgical Consequences and Long-term Mortality After Head Injury

Abstract

Traumaattinen aivovamma on merkittävä terveysongelma ympäri maailman. Aivovammaan liittyvien akuuttien ongelmien lisäksi siihen liittyvät pitkäaikaisongelmat ovat laajoja. Tässä väitöskirjassa tutkittiin kahta pään vammaan liittyvää komplikaatioita – vamman jälkeistä hydrokefalusta ja kroonista kovakalvonalaista verenpurkaumaa - sekä pitkäaikaiskuolleisuutta ja kuolemansyitä pään vamman jälkeen.

Vamman jälkeisen hydrokefaluksen on raportoitu olevan suhteellisen yleinen pään vammaan liittyvä komplikaatio, erityisesti tiettyjen vammatyyppien jälkeen. Sen ilmaantuvuus vaihtelee suuresti aiemmin julkaistuissa tutkimuksissa, mikä johtunee tutkimusväestöjen eroavaisuuksista, käytetyistä diagnostisista kriteereistä ja yksittäisten tutkimusasetelmien eroista. Erityisesti aivokammioiden suurentuminen, eli ventrikulomegalia, joka usein liittyy aivojen surkastumiseen, voidaan virheellisesti tulkita vamman jälkeiseksi hydrokefalukseksi, mikä voi nostaa tutkimuksissa raportoituja ilmaantuvuuslukuja. Todellisen, hoitoa vaativan vamman jälkeisen hydrokefaluksen ilmaantuvuudesta pään vamman saaneilla henkilöillä on vähän tietoa.

Krooninen kovakalvonalainen verenpurkauma on yleinen neurokirurginen sairaus, jonka ilmaantuvuus on suurinta iäkkäillä. Aiemmin tilaa on pidetty erityisesti pään vammasta johtuvana, mutta viime aikoina vanheneminen ja siihen liittyvä aivojen surkastuminen on tunnistettu keskeiseksi taustasyyksi. Samalla käsitys puhtaasti vammaan liittyvästä sairaudesta on kyseenalaistettu. Edeltävää pään vammaa pidetään kuitenkin edelleen merkittävänä riskitekijänä. Kroonisen kovakalvonalaisen verenpurkaman ilmaantuvuudesta pään vamman saaneilla potilailla, joilla päivystyksellisesti tehty pään tietokonetomografiakuvaus (TT) on ollut normaali, on vähän tietoa.

Lisääntynyt kuolleisuus heti aivovamman jälkeen on hyvin tunnistettu ja raportoitu aikaisemmissa tutkimuksissa. Lisäksi on näyttöä siitä, että aivovamman saaneilla myös pitkäaikaiskuolleisuus on lisääntynyt. Vaikka syyt korkeaan kuolleisuuteen aivovamman akuutissa vaiheessa ovat ainakin osin intuitiivisia, pitkäaikaiskuolleisuuteen vaikuttavat tekijät tunnetaan huonosti. On epäselvää, onko lisääntyneen kuolleisuuden taustalla itse vamma vai jotkin potilaaseen liittyvät, vammaan liittymättömät tekijät.

Tutkimuksen ensimmäinen tavoite oli määrittää kirurgisesti hoidetun vamman jälkeisen hydrokefaluksen ilmaantuvuus pään vamman saaneilla aikuispotilailla, jotka kuvattiin päivystyksellisesti pään TT-kuvauksella (n=1 941). Päätulosmuuttujaksi määritettiin kirurgisesti hoidettu vamman jälkeinen hydrokefalus muiden hoitoa vaatimattomien tilojen poissulkemiseksi.

Tutkimuksen toinen tavoite oli määrittää kirurgisesti hoidetun kroonisen kovakalvonalaisen verenpurkauman ilmaantuvuus pään vamman saaneilla aikuispotilailla, joilla päivystyksellisessä pään TT-tutkimuksessa ei todettu akuutteja traumaattisia kallonsisäisiä muutoksia eikä löydöksiä kovakalvonalaisessa tilassa (TT- negatiivinen pään vamma). Kohortin 1 941 potilaasta 1 573 olivat TT-negatiivisia. Potilaita seurattiin takautuvasti sairaalan potilasasiakirjoista vamman jälkeisen hydrokefaluksen ja kroonisen kovakalvonalaisen verenpurkauman havaitsemiseksi kuuteen kuukauteen saakka vammasta.

Kolmas tavoite oli tutkia pään vamman saaneiden potilaiden pitkäaikaiskuolleisuutta. Kuolleisuutta ja kuolemansyitä verrattiin pään vamman saaneiden aikuispotilaiden (n=1 930) ja kaltaistettujen väestöverrokkien (n=9 605) välillä kymmenen vuoden seurannassa. Verrokkikohortti sekä kuolemaa koskevat tiedot potilaille ja verrokeille saatiin kansallisesta kuolemansyytilastosta (Tilastokeskus).

Kirurgisesti hoidetun vamman jälkeisen hydrokefaluksen ilmaantuvuus koko kohortissa oli 0,15 % (3 per 1 941) kuuden kuukauden seurannan aikana. Lievän aivovamman saaneiden keskuudessa ilmaantuvuus oli 0,08 % (1 per 1 269) ja keskivaikean tai vaikean aivovamman saaneiden keskuudessa 1,1 % (2 per 187). Kaikki kolme potilasta, joille kehittyi kirurgisesti hoidettava vamman jälkeinen hydrokefalus, tarvitsivat akuuttia neurokirurgista leikkaushoitoa alkuperäisen pään vamman vuoksi. Akuutissa vaiheessa leikattujen potilaiden vamman jälkeisen hydrokefaluksen ilmaantuvuus oli näin ollen 2,7 % (3 per 111). Vamman jälkeisen hydrokefaluksen vuoksi leikattujen kolmen potilaan aikavälit pään vamman ja leikkaushoidon välillä olivat 2, 5 ja 5 kuukautta.

Kaksi 1 573 TT-negatiivisesta potilaasta hoidettiin kirurgisesti kroonisen kovakalvonalaisen verenpurkauman vuoksi. Näin ollen kirurgisesti hoidetun kroonisen kovakalvonalaisen verenpurkauman ilmaantuvuus potilailla, joilla oli normaali TT-kuva, oli 0,13 % kuuden kuukauden seurannan aikana. Toinen potilaista käytti verenhyytymiseen vaikuttavaa lääkitystä vamman aikana, täten ilmaantuvuus verenhyytymiseen vaikuttavaa lääkitystä käyttävillä potilailla (n=376) oli 0,27 %.

Molemmat potilaat olivat yli 70-vuotta vanhoja ja näin ollen ilmaantuvuus yli 70- vuotiailla (n=506) oli 0,40 %. Kroonisen kovakalvonalaisen verenpurkauman vuoksi leikattujen kahden potilaan aikavälit pään vamman ja leikkaushoidon välillä olivat seitsemän ja kahdeksan viikkoa.

Kun suljettiin pois vamman jälkeisen ensimmäisen vuoden aikana kuolleet, kuoleman riskisuhde oli 1,84 verrattaessa potilaita heidän verrokkeihinsa. Kuolleisuus oli suurempaa potilailla viisi vuotta vamman jälkeen tilastollisesti merkitsevällä erolla. Kuolemansyistä tahattomat ja traumaattiset syyt (9,6 vs. 4,4 %) sekä alkoholiperäiset syyt (8,4 vs. 1,9 %) erosivat merkitsevästi potilaiden ja verrokkien välillä, ja potilailla nämä kuolemansyyt olivat yleisempiä. Kun potilaita verrattiin aivovamman vaikeusasteen mukaan heidän omiin verrokkeihinsa, kuolleisuus oli lisääntynyt myös potilailla, joilla ei todettu aivovammaa ja aivovamman vaikeus lisäsi edelleen kuolemanriskiä. Monimuuttujamallissa, joka sisälsi vain potilaita, potilaan ominaisuuksiin liittyvät muuttujat olivat yhteydessä kohonneeseen kuoleman riskiin, mutta vammaan vaikeuteen liittyvät tekijät eivät.

Yhteenvetona voidaan todeta, että hoitoa vaativan vamman jälkeisen hydrokefaluksen ilmaantuvuus pään vamman saaneilla potilailla vaikuttaa olevan pieni, mutta ei mitätön varsinkaan akuutissa vaiheessa pään vamman takia leikattujen potilaiden joukossa. Kirurgisesti hoidetun kroonisen kovakalvonalaisen verenpurkauman ilmaantuvuus potilailla, joilla vamman jälkeisessä TT-kuvassa ei todettu traumaattisia kallonsisäisiä muutoksia, oli erittäin pieni. Tämä tukee käsitystä, ettei näiden potilaiden rutiininomainen seurantakuvantaminen kroonisen kovakalvonalaisen verenpurkauman osalta ole perusteltua. Kuolleisuus oli suurempaa pään vamman saaneilla potilailla kuin heidän verrokeillaan ja vaikutti liittyvän paljolti potilaan ominaisuuksiin eikä vamman vaikeuteen liittyviin tekijöihin. Aivovamman vaikeudella näytti kuitenkin olevan oma kuolemanriskiä lisäävä vaikutus, kun potilaita verrattiin aivovamman vaikeuden mukaan heidän omiin verrokkeihinsa. Tahattomat ja traumaattiset syyt, myös indeksivammojen poissulkemisen jälkeen, sekä alkoholiperäiset syyt olivat yleisempiä potilaiden kuin verrokkien joukossa.

Traumatic brain injury (TBI) is a major health problem throughout the world. In addition to the acute effects of TBI, the long-term consequences of TBI are vast. This thesis focuses on two distinct complications of head injury—post-traumatic hydrocephalus (PTH) and chronic subdural hematoma (cSDH)—and on long-term survival and causes of death after head injury.

PTH has been acknowledged as a relatively common complication of head injury, especially for certain types of injuries. The incidence of PTH has varied greatly in prior studies, which is likely explained by differences in the study populations, applied diagnostic criteria, and individual study designs. Especially ventriculomegaly related to brain atrophy is a condition that can be incorrectly interpreted as PTH and thus can raise the incidence of PTH reported. The current literature is lacking research about the incidence of PTH requiring treatment.

cSDH is a frequent neurosurgical condition. The incidence is greatest among the elderly. Priorly, the condition has been considered directly trauma-related, but aging and brain degeneration have recently been highlighted as principal causative factors underlying the condition, and its purely traumatic etiology has been questioned. Although prior trauma is still widely accepted as a risk factor for this condition, little is known about the incidence of cSDH in individuals who have had normal initial head computed tomography (CT) after head injury.

Increased mortality in the acute phase of TBI is well established, and there is good evidence suggesting long-term mortality to be increased as well. While the reasons behind increased acute phase mortality are at least mostly intuitive, factors affecting long-term mortality are not well understood. It is not clear whether the reduced long-term survival of patients with head and brain injuries is due to trauma or some pre-existing factors of these patients. The first objective of this study was to determine the incidence of surgically treated PTH in a consecutive series of adult patients undergoing acute head CT following head injury (n=1,941). The main outcome variable was specified as surgically treated post-traumatic hydrocephalus to rule out other conditions not requiring treatment.

The second objective was to determine the incidence of surgically treated cSDH in a consecutive series of adult patients with head injuries and normal initial head CTs. Of the 1,941 patients, 1,573 had normal initial head CTs. Patients were retrospectively followed from the hospital’s patient medical records up to six months post-injury for the detection of PTH and cSDH.

The third objective was to compare survival and causes of death among patients with head injuries and matched population controls. Ten-year survival and causes of death were compared between a cohort of consecutive adult patients with head injuries (n=1,930) and matched population controls (n=9,605). Controls and mortality data for both patients and controls were obtained from a national registry (Statistics Finland, Tilastokeskus).

The incidence of surgically treated PTH was 0.15% (3 per 1,941) in the whole cohort during the six-month follow-up. The incidence was 0.08% (1 per 1,269) among patients with mild TBI and 1.1% (2 per 187) among those with moderate-to- severe TBI. All the patients who developed PTH were operated on during the initial hospitalization due to the head injury, and hence the incidence of PTH among patients who underwent neurosurgery for acute traumatic intracranial lesions was 2.7% (3 per 111). The three patients with surgically treated PTH had 2-, 5-, and 5- month delays between index injury and shunt surgery.

Two of the 1,573 patients with normal initial head CTs received surgical treatment for cSDH. Consequently, the incidence of surgically treated cSDH after normal initial head CT during the six-month follow-up was 0.13%. Both these patients had initially sustained mild TBIs. One of the two patients was on antithrombotic medication at the time of trauma; hence, the incidence of surgically treated cSDH among patients with antithrombotic medication in patients with normal initial head CT (n=376) was 0.27%. Both patients who developed surgically treated cSDH were elderly women (>70 years); hence, the incidence of cSDH in the age group of over 70 years old (n=506) was 0.40%. The time intervals from trauma to surgical treatment for the cSDH were seven and eight weeks.

After excluding those who died during the first year post-injury, the hazard ratio for death was 1.84 when comparing patients to controls. Death rates were higher among patients for up to five years following injury with a statistically significant difference. Analyses of specific causes of death revealed that unintentional and traumatic causes (9.6 versus 4.4%) and alcohol-related causes (8.4 versus 1.9%) differed significantly between groups, with predominance among patients. When comparing patients with different TBI severities to their matched controls, patients with no documented TBI also had reduced survival and TBI severity was associated with additional increase in mortality risk. Patient characteristics, and not injury- related factors, were associated with elevated risk for death in a multivariate model containing only patients.

In conclusion, the incidence of surgically treated PTH among patients with traumatic head injuries of all severities was very low but not negligible, especially among patients who had undergone surgery because of the index head injury. The incidence of cSDH requiring treatment after head injury with normal initial head CT was extremely low, even in patients on antithrombotic medication, supporting the notion that routine follow-up imaging after an initial normal head CT is not indicated to exclude the development of cSDH. Long-term survival was reduced in patients with head injuries. A large part of the reduced survival was associated with patient characteristics rather than injury severity-related factors, but TBI severity seemed to have its own additional effect on mortality. Unintentional and traumatic causes, even after excluding the index injuries, and alcohol-related causes of death were more common among patients with head injuries compared to controls.