뇌부종은 뇌경색, 두개내출혈, 외상성 뇌손상, 뇌종양, 뇌염 등과 같이 두개내에서 발생하는 다양한 질환들에 의해서 유발될 수 있다. 또한 간성혼수, 저산소뇌손상, 각종 중독증 등 신경계 증상을 보이는 전신질환에서도 흔하게 동반될 수 있다[3,6,7]. 뇌부종이 경미하거나 뇌의 일부에 국한되어 발생하는 경우 임상적 증상을 나타내지 않는 경우가 대부분이지만, 뇌부종이 심한 경우 전반적 혹은 국소 뇌기능장애가 나타나며 두개내압 상승을 유발하여 다양한 임상 증상을 보일 수 있다. 특히, 중증 신경계 질환에서 발생한 뇌부종과 이로 인한 두개내압 상승은 사망에 이르는 중요한 원인 중의 하나라는데 그 중요성이 있다[8,9].

뇌부종이 두개내압 상승을 유발하는 기전으로는 몬로-켈리가설(Monro-Kellie hypothesis)이 널리 받아들여지고 있다[9-11]. 성인에서 두개강(cranial cavity) 전체 부피는 약 1700 mL인데, 뇌실질이 1200-1400 mL, 뇌척수액이 70-160 mL, 혈액이 150 mL 정도를 차지하고 있다. 두개강은 두개골(cranium)로 싸여 있는 한정된 공간으로 그 용적은 항상 일정하게 유지되고 있는데, 두개강 내에서 공간 점유 병소(space-occupying lesion)가 발생하거나 두개강 구성 성분 중 일부가 증가하면 한정된 공간내의 부피가 증가하게 되고 이로 인해 두개내의 압력이 상승하게 된다. 뇌부종이 발생하면 뇌실질 내의 수분 함량이 증가하여 뇌조직의 부피가 증가하고 이로 인해 두개내압이 상승하게 된다.

뇌부종에 의한 두개내압 상승에서 중요한 것이 두개내순응도(intracranial compliance)의 개념이다[9,12]. 뇌부종 초기에는 뇌 실질의 부피상승에 대한 보상기전으로 뇌척수액과 혈액량이 감소하여 두개내압 상승을 억제한다. 하지만 뇌부종이 진행하면서 보상 범위를 넘어서게 되면 두개내압이 상승하게 되고, 특정 지점을 넘어가게 되면 두개내압의 급격한 상승이 나타난다(Fig. 1). 두개내순응도가 높은 경우 뇌부종이 발생하더라도 두개내압 상승이 크지 않은데 비해 (A → A') 뇌부종의 보상범위를 넘은 경우 두개내순응도가 감소하면서 똑같은 정도의 부피 변화에도 급격한 두개뇌압상승이 발생한다 (B → B'). 뇌부종이 심한 경우 두개내압 상승 외에도 덩이효과(mass effect)를 통해 주변 조직을 압박하여 뇌전위(brain displacement), 뇌탈출(brain herniation)까지 발생할 수 있다.

뇌부종은 발생기전에 따라 수분이 세포 내에 축적되는 세포독성 부종(cytotoxic edema), 세포 사이 공간에 축적되는 혈관성 부종(vasogenic edema)으로 나눌 수 있다(Table 1) [1,13,14]. 그리고 수두증(hydrocephalus)에서 뇌실의 압력이 상승되어 뇌실주변 백색질(white matter)에 수분이 축적되는 사이질 부종(interstitial edema)을 따로 분류하여 크게 세 종류로 나누기도 한다. 뇌부종이 발생하는 원인 질환에 따라 특정 형태의 뇌부종이 잘 동반되는 것으로 알려져 있지만, 대부분의 뇌병변에서 시기에 따라 다양한 형태의 뇌부종이 복합적으로 발생하게 된다[14]. 예를 들어 허혈성 뇌경색에서는 세포독성 부종이 잘 동반된다고 알려져 있지만, 실제로는 시기에 따라 세포독성 부종과 혈관성 부종이 모두 발생하게 된다[15]. 허혈성 뇌경색 초기에는 뇌세포들이 허혈 손상을 받아 세포독성 부종이 주로 발생하지만 이후 뇌허혈이 지속되면 모세혈관의 내피세포 손상이 발생하면서 혈관성 부종이 진행하게 된다. 반대로 혈관성 뇌부종이 심하게 동반된 경우 덩이효과를 통해 주변 뇌혈관을 압박하여 다시 세포독성 부종을 발생시킬 수도 있다.