一天晚上，克斯汀·蒂蒙斯正在结冰的立交桥上行驶，这时一辆过路汽车失控打滑，撞上了她的车。当她的汽车停下来时，蒂蒙斯的头部可能绕着自身的轴线猛然转动，当撞到她旁边的安全带固定器时，急剧减速。
这次撞击造成了严重的创伤性脑损伤（TBI），使蒂蒙斯昏迷，并为持久的脑损伤埋下了伏笔。对她来说幸运的是，急救服务在事故发生后一小时内将她送往医院，大大提高了她的生存机会。例如，及时的医疗护理可以防止大脑内危险的压力积聚，清除危险的血凝块，并阻止严重TBI的其他危及生命的后果。
在医学诱导昏迷八天后，蒂蒙斯醒来时，看到一个她认不出来的女儿。今天，事故发生三年后，蒂蒙斯认识了自己的孩子，但难以集中注意力、回忆数字和进行简单的计算——这些障碍结束了她作为执业护士的职业生涯。轻度TBI的受害者也经常遭受类似的问题[参见理查德·J·罗伯茨的“对大脑的影响”]。“我们让人们从[严重TBI]中幸存下来做得还不错，”蒂蒙斯在圣路易斯华盛顿大学的医疗团队成员神经学家大卫·布罗迪说，“但我们在让患者获得良好的认知恢复方面做得更差。”
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改善康复的最大希望既不在于新的药物（迄今为止令人失望），也不在于涉及干细胞和神经再生的奇异疗法（至少还需要十年），研究人员说。相反，最大的进步可能来自于急诊室和重症监护实践的进步，这些进步可以减少TBI造成的继发性损害。这些方法包括使用冷却技术减缓大脑的新陈代谢，移除部分颅骨以减轻颅内压力，以及注射一种实验性聚合物“胶水”来修复受损的脑细胞。
冰敷
在严重的TBI之后，例如蒂蒙斯所遭受的那种，最初损伤中破裂的血管可能会出血到大脑中，从而增加颅骨内的压力。这些血管也可能扩张以供应缺氧的大脑区域，进一步增加大脑体积。如果肿胀不受控制，大脑会向各个方向挤压。这种扩张不仅使氧气输送复杂化，而且还可能将大脑挤出唯一的孔洞（位于颅骨底部），压碎脑干并杀死患者。
预防或减轻这种肿胀的初步治疗包括使用利尿剂等药物，从血液中提取液体，并抬高患者的头部，使血液从大脑流出。此外，医生还可以采用各种技术来减缓新陈代谢，从而降低大脑对富氧血液的需求。
降低脑细胞代谢活动的一种标准方法是给患者注射镇静剂，但一些医生也在尝试通过降低患者的体温来使大脑平静下来，称为低温疗法——例如，注射冰盐水或用循环冷水的毯子覆盖患者。冷却就像细胞代谢的刹车。例如，掉入冰冷湖泊的人通常在长时间不呼吸后也能康复，因为低温会显着降低大脑对氧气的需求。
大脑创伤基金会2007年在《神经创伤杂志》上发表的一项分析表明，尽管低温疗法对TBI患者的生存率几乎没有影响或没有影响，但它确实提高了幸存者的精神能力和反应能力。剑桥大学重症监护专家大卫·梅农说，除了减缓大脑新陈代谢外，低温疗法似乎还可以抑制炎症和其他可能损害脑细胞的化学反应。
当面临持续的压力问题时，医生可能会求助于手术。在一种相对简单的技术中，医生在颅骨底部钻一个小孔以排出过多的脑脊液。但在最棘手的情况下，外科医生可能会从颅骨顶部切除一大块骨瓣，以便大脑可以扩展到更大的空间，有效地为大脑减压并防止其自身挤压。由剑桥大学神经外科医生彼得·哈钦森领导的一个国际医生团队目前正在一项600名患者的试验中比较骨瓣手术与最后手段非手术疗法（例如药物诱导昏迷）的疗效，研究人员的目标是在2012年完成这项试验。
糟糕的化学反应
在TBI发生后，生物毒素的释放也威胁着大脑功能：毒素从破裂的神经元中渗出，对邻近细胞造成严重破坏。一些诊所监测脑细胞之间空间中这些微小的化学失衡。在一种这样的技术中，重症监护专家将一根毫米厚的管子插入颅骨。该管子收集大脑中微量的化学物质，并将它们输送到附近的微透析机进行分析。
密切关注脑化学物质，例如从垂死细胞中渗出的神经递质谷氨酸，可以帮助医生微调他们的治疗方法。例如，异常高水平的谷氨酸通常表明细胞损伤速度很快。这种迹象可能会促使医生更积极地尝试通过冷却大脑以减少氧气需求或提高通气率以改善氧气输送来挽救细胞。或者，如果微透析表明血凝块附近的细胞正在迅速衰退，医生可能会去除血凝块以阻止
破坏。
因此，许多专家认为，跟踪TBI患者的脑化学物质可以促进良好的认知恢复。在英国剑桥的阿登布鲁克医院，引入了一个专门的脑损伤重症监护病房，医生在其中常规进行微透析，这使保持独立的TBI幸存者的比例从40%提高到60%。但没有人真正知道微透析是否是造成这种差异的原因。“对于[微透析]是否应该用于常规护理，以及如果应该使用，它增加了什么价值，目前还没有共识，”布罗迪说。（该技术更常用于基础科学实验。）
除了对化学警告做出反应外，ICU医生理想情况下还希望首先防止有毒化合物从受损细胞中释放出来。普渡大学的生物医学工程师理查德·博根斯和他的同事们正在开发一种技术，该技术将在损伤后不久使用聚合物（如聚乙二醇）修复细胞膜。正如自行车内胎密封剂填充自行车轮胎中的孔洞一样，聚合物密封穿孔的膜，恢复其容纳有害化学物质的能力。
2001年，博根斯的研究小组在脊髓组织中证实，聚乙二醇可以机械地修复破裂的细胞膜。最近，在2008年6月出版的《生物工程杂志》上发表的一项研究中，研究人员在脑损伤大鼠身上测试了该技术。他们在损伤后的不同时间点给动物注射了聚乙二醇。在四小时内接受注射的大鼠比未接受治疗的大鼠更熟练地通过了迷宫，迷宫测试了它们的空间学习和记忆能力。没有人知道聚合物疗法是否会在人类身上产生类似的结果，但科学家们希望有一天救护人员可以在事故现场注射聚合物，甚至在患者到达医院之前就开始启动修复。
新的连接
目前，提高TBI患者的生活质量通常意味着广泛的职业、言语和物理治疗。这些疗法可以帮助在大脑中形成新的神经元连接，以绕过受损的通路，重建支持重要技能和思维模式的连接。“我们认为在大脑中从A到B有很多种方法，”布罗迪说。“你有从A到C和C到B的[神经元]线路，你用的不多——但通过练习它会变得更强。”
对于蒂蒙斯来说，这些干预措施只取得了部分成功。这位前护士现在可以进行正常的对话并照顾她的女儿，但她的损伤使她无法应对重返工作岗位所需的压力大的多任务处理。她仍然难以进行数字的加减运算，她称这种缺陷为“重大的现实检验”，因为她在事故发生前很擅长进行此类计算。蒂蒙斯将她的生活描述为独立和残疾的令人沮丧的混合体。
医生们希望，TBI患者重症监护方面的进展将减少像蒂蒙斯这样的患者每天的烦恼。指向最佳低技术TBI治疗方法以及评估预防继发性脑损伤的新技术的相关研究应该有助于重症监护专家制定一个治疗标准，这将改善每年成千上万脑损伤患者的生活。
注：本文最初印刷时的标题为“大脑的管道胶带”。