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特发性正常压力脑积水磁共振技术研究进展
发布时间发布时间:2020-10-11 20:54

  正常压力脑积水(normal pressure hydrocephalus,NPH)是一种以脑室扩大并伴随步态障碍、认知障碍和尿失禁为三联症表现的脑积水综合征,脑脊液压力70~200 mm H2O范围内。NPH可以分为继发性NPH (secondary NPH,sNPH)及特发性NPH (idiopathic NPH,iNPH),前者常继发于有明确病因的颅脑创伤、蛛网膜下腔出血、颅内感染等疾病,而iNPH常无明确病因,多见于成年人。

  随着我国进入老龄化社会,iNPH的发病率不断增长。iNPH流行病学及现状与阿尔茨海默病(Alzheimers disease,AD)、帕金森病(Parkinson disease,PD)等神经系统退行性疾病类似,给社会及家庭带来沉重负担。目前,NPH被认为是第一位的可治性痴呆,脑脊液分流术是公认的有效治疗方法,术后可使50%~90%的患者症状得到不同程度的改善,但国内对此病的研究尚处于起步阶段。

  MRI是公认的评估脑积水的方法,出现三联症中的一种症状时,首次诊断通常使用MRI寻找脑室扩大的证据,有证据显示,脑室肿大是神经退行性变的早期征象。在结构成像方面,iNPH通常表现为幕上脑室扩张(两侧脑室最大横径与同一水平颅腔横径之比,即Evans指数>0.3),通常有相关的深部白质缺血(diffuse white matter lesion,DWMI)的证据。iNPH组主要在双侧侧脑室上段见明显的表面扩张,与额顶叶高凸部相邻;双侧侧脑室下段受影响较小;双侧侧脑室额角内侧明显向周围脑区(包括额叶内侧)扩张;外侧脑室位于内侧颞叶结构附近的颞角也有所扩张;第三脑室壁较正常平行甚至弯向外侧(正常时第三脑室壁通常弯向内侧形成一个腰部)。

  iNPH组也可出现明显的CSF流空现象向下通过中脑水管扩展至第四脑室。不成比例的蛛网膜下腔增宽性脑积水(disproportionately enlargedsubarachnoid-space hydrocephalus,DESH)表现为两侧外侧裂池扩大(与脑室扩张相关),外侧裂蛛网膜下腔增宽,大脑上凸、顶部(高凸面)与颅骨间隙变窄,内侧蛛网膜下腔变窄,该现象是iNPH中评估分流手术效果的相对良好的预测因子之一。脑室表面扩张(尤其是上半部)与双侧眶额叶皮质和双侧扣带回膝部前皮质变薄有关。

  另外通过鞘内注射对比剂示踪脑脊液,多次进行淋巴组织MRI,结果提示颅内搏动对淋巴组织功能起着关键作用;并且脑室内示踪剂经室管膜从侧脑室向脑实质迁移。由此考虑鞘内注射对比剂后,对比剂能够进入脑血管外间隙,淋巴系统MRI可能有评估脑代谢功能的潜力。在扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)中,与AD和健康受试者的对照组相比,iNPH患者的脑室周与深部脑实质的ADC比值显著更高。脑室周和深部脑实质的ADC值不相称的比例在脑室扩大患者中可能是重要的标志物,可用以区分iNPH与其他原因导致的脑室扩大。

  脑脊液成像可以用来区分交通性脑积水和非交通性脑积水,确定梗阻性脑积水的梗阻程度,ag真人线上平台,也可为iNPH患者提供腹腔-脑室分流术前后脑脊液相关信息。CSF流空反映了脑脊液的高速流动,有发现在传统的SE回波图像上CSF流空的程度与脑室—腹膜腔分流成功的反应有关。现多用新技术相位对比(PC)MRI成像技术评估CSF流动,进而选择适合的有症状病人进行VPS分流。CSF的流速、流量是常用的CSF定量测量的指标,Bradley研究发现,iNPH中对分流有反应的患者的中脑水管CSF每搏量(ACSV)是正常老年人的至少两倍,这可能是由于iNPH脑室扩大,而脑萎缩并不明显。

  脑脊液流量MRI研究显示,iNPH患者的动脉血流量减少35%,中脑水管每搏量(ACSV)与正常相比升高,而其他痴呆患者的结果与此相似。新近一项被称为“time-SLIP”时间滑脱技术是一种类似于动脉自旋标记的CSF标记技术,可以显示NPH患者中通过中脑水管CSF增加的位移,而在中脑水管狭窄的患者中没有位移。当time-SLIP应用于通过Monro孔的冠状面时,在正常情况下可以看到舒张期的CSF反流到侧脑室中,然而,iNPH中的反流很少。

  研究显示,各向异性分数(fractionalanisotropy,FA)值的增加提示白质纤维压迫,如脑室的扩大。低FA值意味着白质的崩解,这可导致运动和认知功能的障碍。平均扩散系数(mean diffusivity,MD)是水分子平均运动的定量测量,其随着神经元、轴突和树突的丢失而增加。高MD值理论上反映了特定区域中细胞外水含量的增加。NPH患者中,具有MD值增高的区域可以提示脑室周围白质区域中存在间质性水肿。

  与正常对照组相比,NPH患者胼胝体的FA值显著降低,皮质脊髓束的FA值显著升高。临床表现的严重程度与皮质脊髓束扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)之间存在显著相关性,支持了假说“iNPH患者至少患有的步态紊乱可能可以用皮质脊髓束的慢性损伤解释”。皮质脊髓束的示踪特异性分析和示踪视觉评价进一步支持这一理论(在AD患者中也是明显的)。这些结果表明iNPH患者皮质脊髓束微观结构的改变(脑室内压力的增加,皮质脊髓束纤维数量的减少)。

  iNPH中的慢性压力变化在前角附近的纤维束(例如,内囊前肢)中最突出。这些纤维束最初具有高FA值,可能是由于机械压缩,但是随后的退行性变化使得FA减少、MD增加。由于内囊的后肢位于相对远离前角的位置,暴露于机械损伤的机会较少,从而保持正常的FA和MD值。

  内囊后肢的FA值可以单独区分分流响应型iNPH与其他痴呆,具有95%的特异性;当内囊后肢的FA值与Evans指数结合时,诊断特异性达到100%。iNPH患者的大脑半球平均MD显著高于AD或其他痴呆患者;iNPH患者的大脑半球平均FA值显著低于其他组。在脑室周围白质中,iNPH患者的MD明显高于AD和其他痴呆组。Kim等假设继发退化性变化可降低FA和增加MD。在iNPH 患者中左侧额上回的皮质下白质中较AD组有显著较低的MD值,这可以解释AD患者中更多表达的认知损伤。内囊前肢纤维支配腿、脚部区域运动和感觉,其FA值在iNPH组中显著较低,这很可能解释了步态失调。此外,胼胝体中 FA值明显更低,特别是在后部区域和压部,其损伤可引起非特异性缺陷和轻度的注意力与执行功能损伤。

  iNPH患者与健康对照组相比,AD患者在海马中具有明显更低的FA值和更高的MD值。这些结果可能代表了AD患者该区域的白质及灰质受到了更明显的损害。其他几项研究已经证明AD和轻度认知障碍的海马中FA值降低和MD值升高。总之,海马中的FA和MD可作为敏感的生物标志物,可用于区分AD和iNPH。

  穹窿是对正常认知功能至关重要的结构。当胼胝体变形时,穹窿可以直接受到机械压力的影响,也可以继发于AD中的海马损伤。AD主要导致海马的严重变性,导致其传出纤维的继发性变性,包括穹窿。iNPH患者的胼胝体被来自扩大的侧脑室的机械压力拉伸、变窄和移位。iNPH和AD不同的病因学导致穹窿不同模式的损伤:穹窿的长度在iNPH患者中比在AD和健康受试者的对照中更长;在iNPH患者中穹窿的FA显著低于健康对照。将上丘脑辐射MD的增加与脑室容积的增加相结合,可区分iNPH与AD。

  iNPH患者的脑组织代谢发生异常改变,而磁共振波谱技术是可以用于检测参与神经元代谢化合物的定量分析方法,可以于协助诊断和评价治疗效果。Kizu的研究表明,在所有的NPH患者的侧脑室中观察到乳酸峰(乳酸/肌酸,0.23±0.14),但其他类型的痴呆或对照组的受试者脑室中没有观察到乳酸峰。其机制可能是由于iNPH的脑室周围缺血导致无氧代谢增加,局部乳酸生成增多,且CSF流体力学的改变使其CSF保持相对静止,二者相辅相成最终导致脑室内乳酸增多。

  另外,因为神经元中的NAA不可再生,故NAA的降低提示神经元的不可逆性损伤,NAA相对较高的患者的神经损伤较少,预后相对更好,所以iNPH患者大脑半球白质中NAA/Cr和NAA/Cho 比值可以用于预测 iNPH 患者的分流效果,术前NAA/Cr和NAA/Cho比值相对较高的患者分流术后症状的改善更加明显。

  有研究发现,与健康个体相比,特发性正常压力脑积水(iNPH)患者的丘脑中NAA和总N-乙酰基(tNA)显著降低,表明这些区域中代谢神经元功能受损。因此,丘脑可能在iNPH的发病机理中具有重要作用。但是在额叶深部白质中上述物质没有发现组间的显著差异。该研究还显示,分流术后3个月,丘脑的tNA或NAA并没有发现显著的变化,反而在额叶深部白质中,tCho显著增加(P=0.01),边界的肌醇显著减少(P=0.06)。

  在分流反应型患者(运动功能改善)中,术后不能检测到丘脑tNA和NAA的正常化,而术后额叶深部白质增加的tCho和减少的肌醇可能与临床改善有关。

  磁共振弹性成像(magnetic resonance elastography,MRE)已用于评估NPH。在一项研究中,使用MRE评估原发性和继发性NPH分流前、后20例患者脑的黏弹性性质。黏弹性参数从根据流变弹簧缓冲模型的复数模量导出。该模型提供了两个独立的参数μ和α,其与脑组织机械网络的固有刚度和拓扑相关。与年龄匹配的对照相比,发现黏弹性参数μ和α分别降低了-25%和~10%(P<0.001)。置入分流后,α增加(P<0.001)到几乎正常值,而μ保持较低。结果表明μ值的降低说明组织在慢性压力作用下的退行性改变,并且在持续CSF引流后μ值不发生改变,该现象提示NPH的组织退行性变化不可逆;而α值可以在持续CSF引流后逐渐升高并接近正常,说明组织间的空间网络结构可以恢复,换句话说,NPH患者脑组织间的微小机械连接可以在分流治疗后得以重建。因此,α值的变化可以用来评价iNPH的治疗效果,反映治疗前后的组织恢复情况。

  近年来,在脑血管疾病的研究中,BOLD功能成像已成为具有临床价值的生物标志物。各种类型的认知障碍患者均会出现脑网络的异常,而且疾病的早期会有部分脑区的活动增强以代偿。静息态功能磁共振成像是一种较敏感的辅助检查手段,甚至可以在临床认知障碍出现前监测出高危人群。目前已有Lag mapping技术可用于检测iNPH患者Tap测试前后大脑血液循环状态的差异。

  本文分别从常规磁共振、脑脊液流动成像、扩散张量成像、波谱成像、弹性成像及BOLD功能成像六个方面分析了磁共振多模态技术在特发性正常压力脑积水方面的研究现状。iNPH的脑功能损害模式尚未明确;MRI影像学形态及功能评估对术后分流反应、患者的预后评估存在不同程度的不足;发病及治疗前后的监测缺乏大脑结构、功能方面的影像学标记。如何在现有技术的基础上进一步分析iNPH治疗前后脑功能情况,对于iNPH的诊断和治疗均有重要意义。

  来源:黄文君,方旭昊,李仕红,毛仁玲,林光武.特发性正常压力脑积水磁共振技术研究进展[J].磁共振成像,2020,11(01):71-73.

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