80%以上的脑转移瘤位于大脑半球,特别是位于动脉边缘区以及灰白质交界处。大约15%的脑转移瘤位于小脑。脑转移瘤中不足半数是单病灶，(仅转移到脑)，很少是孤立性转移（即在体内仅检查出脑转移)，颅内转移的其他部位有硬膜和软脑膜;在这些部位的转移中经常是从一个部位扩展到其他部分。多数转移到脊髓的肿瘤从脊椎体或椎旁组织扩展到硬膜外间隙。偶然地CNS的转移瘤是沿着脑室壁种植或转移到垂体、脉络丛或转移到原先就存在的病灶中，如脑膜瘤。结直肠癌、肾癌和盆腔内器官的肿瘤常转移到后颅凹。腺癌、乳腺癌、肺癌和造血组织的恶性肿瘤较常转移到硬脑膜肺癌、乳腺癌、黑色素瘤和造血组织的肿瘤也可转移到软脑膜。腺癌、乳腺癌、肺癌、肾癌、非霍奇金淋巴瘤和多发性骨髓瘤可见硬脊膜外转移。小细胞肺癌可转移到有通能内。
中枢神经系统的转移性肿瘤症状和体征
颅内转移瘤的神经症状和体征通常是由颅内压增高和肿瘤对邻近脑组织的局部影响造成的。症状是逐渐进展的，有头痛、精神障碍、轻瘫、共济失调、视力受损、恶心或感觉障碍。有一些病人很快出现癫痫发作、梗死或出血。许多软脑膜转移的病人在就诊时出现各种各样的神经症状和特征，如头痛、精神异常、共济失调、颅神经障碍和神经根病。大约50%的病例初次脑脊液标本细胞学检查可见肿瘤细胞。若是重复抽取脑脊液检查和抽取足够的脑脊液量（10 mL)则此项检查更有价值，阳性率可到90%。脊髓转移瘤常压迫脊髓和神经根，引起背痛、肢体无力、感觉障碍和大小便失禁。这些症状可在数小时内出现，也可发展数天或数周后出现。
中枢神经系统的转移性肿瘤的病理组织学
CNS转移性肿瘤的病理组织学，超微结构以及免疫组织化学改变同在它们的原发肿瘤中见到的一样是多种多样的。大多数脑实质内的转移瘤在组织学上界限清楚，瘤细胞不是在神经毡内单个浸润，而是在 Virchow-Robin间隙内成堆的生长扩散蔓延，较终损害神经胶质组织并出现各种各样的反应性改变，如胶质增生、炎症性改变以及明显的微血管增生。肿瘤组织坏死范围可以很大，只在病灶的外周以及血管周围残存瘤组织。有一些癌的转移，特别是肺的小细胞癌,亦可显示在神经毡内弥漫（“假胶质瘤样”）浸润。软脑膜的转移瘤中瘤细胞弥散在蛛网膜下腔和 Virchow-Robin间隙内,亦可侵犯邻近的脑脊髓实质和神经根。
中枢神经系统的转移性肿瘤免疫组织化学
CNS转移性肿瘤的免疫组织化学特征通常是和原发灶中见到的相似。免疫组织化学对鉴别原发还是继发的脑脊髓肿瘤经常是有帮助的。在原发灶不明的肿瘤病例中有助于明确肿瘤的特征和转移瘤的来源。
中枢神经系统的转移性肿瘤增生
CNS转移瘤的增生情况是各种各样的，常可见大量核分裂像。其增殖指数比原发瘤要高。
发病机理
在CNS内出现血行转移之前，肿瘤细胞需经过几个步骤:从原发肿瘤内逸出，进入并在血流内存活，在脑、脊髓内停留再外渗，较后在CNS微环境中存活和生长。CNS的继发性肿瘤也可以是由邻近解剖结构上发生的原发性肿瘤直接侵犯而来（例如副鼻窦，骨)，严格地说，这些肿瘤并不是意义上的转移，因为它们和原发肿瘤仍然保持着连续性，仍然是一个瘤体。一旦肿瘤接触到颅腔和椎管内的脑脊液，这些肿瘤的瘤细胞就会沿着脑脊髓播散（“种植”)。
遗传学
比较基因杂交显示在脑转移瘤和原发肿瘤之间存在着高度的一致性，转移过程中具有决定意义的遗传学信息还未用于诊断、预后判断或治疗中。
预后及评估因素
根据肿瘤放射治疗中心检验的资料，脑转移瘤病人评估结果分三级:1级是愈后较好（在全脑放射治疗后中位生存时间是7.1个月)，Karnofsky机能状态评分（ KPS≥70分)患者，70分机能状态是生活可以自理,但不能进行正常活动，年龄小于65岁的病人以及原发肿瘤得到控制和没有颅外转移的病人。3级(中位生存时间2.3个月)，病人 Karnofsky机能状态评分低于70。2级（中位生存时间4.2个月)指全部其余的病人。预后因素还包括肿瘤对治疗的敏感性，CNS内转移瘤的数量和部位。一般而言，单个脑转移瘤的病人有较好的生活质量，转移瘤的外科切除或是放射治疗可能有益于病人的生存。
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