PC-MRI在Ⅰ型Chiari畸形伴脊髓空洞癥患者枕大池成形術(shù)中的應(yīng)用

陸笑非，舒 建，楊述根，傅家慶

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000)

PC-MRI在Ⅰ型Chiari畸形伴脊髓空洞癥患者枕大池成形術(shù)中的應(yīng)用

陸笑非，舒 建，楊述根*，傅家慶

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000)

目的 采用磁共振相位對(duì)比電影成像技術(shù)(PC-MRI)探討Chiari畸形Ⅰ型伴脊髓空洞癥患者枕大池成形術(shù)前后腦脊液動(dòng)力學(xué)的變化。方法 選取Chiari畸形Ⅰ型伴脊髓空洞癥患者30例，均行枕大池成形術(shù)治療。采用PC-MRI對(duì)所有患者術(shù)前24 h及術(shù)后6個(gè)月行腦脊液動(dòng)力學(xué)檢測(cè)，定量分析其每搏輸出量(SV)、平均流量(MF)、反流分?jǐn)?shù)(RF)和最大峰值流速(Vmax)。結(jié)果 PC-MRI顯示患者術(shù)后腦脊液SV、MF增加，雙向Vmax減小，與術(shù)前比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，以C2～3椎間盤(pán)層面最為明顯。結(jié)論 PC-MRI可定量分析Chiari畸形手術(shù)前后腦脊液動(dòng)力學(xué)變化。

磁共振成像；Chiari畸形；腦脊液；相位對(duì)比

近年來(lái)，與Chiari畸形有關(guān)的腦脊液流體力學(xué)的檢查包括：顱內(nèi)壓檢測(cè)、核素腦池造影、磁共振相位對(duì)比電影成像(phase-contrast magnetic resonance image, PC-MRI)以及體外模擬腦脊液流體力學(xué)模型，其中PC-MRI和其流動(dòng)分析軟件的應(yīng)用因具有無(wú)創(chuàng)性及對(duì)慢速流體的敏感性，且可定性和定量測(cè)定腦脊液流體力學(xué)相關(guān)參數(shù)而被廣泛使用[1-3]。本研究對(duì)Ⅰ型Chiari畸形伴脊髓空洞癥的患者行腦脊液的影像學(xué)檢查，并分析手術(shù)前后腦脊液流量、流速等參數(shù)的變化，為臨床手術(shù)方案的完善和術(shù)后療效的評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2013年1月—2014年12月我院因Chiari畸形Ⅰ型伴脊髓空洞癥就診的患者30例，男14例，女16例，年齡18～65歲，平均(43.4±2.6)歲。主要臨床癥狀為肢體麻木、無(wú)力、頭痛、飲水嗆咳、行走不穩(wěn)等，病程2個(gè)月～10年，平均(2.4±0.7)年。所有患者均經(jīng)MRI確診，納入標(biāo)準(zhǔn)為MRI矢狀位見(jiàn)小腦扁桃體下疝超過(guò)枕骨大孔平面>3 mm并伴脊髓空洞形成。小腦扁桃體下疝深度為3～16 mm，平均(8.5±0.4)mm。排除心律失常、扁平顱底、顱底凹陷、寰樞椎脫位患者。對(duì)所有患者均行枕大池成形術(shù)(后顱窩減壓+小腦扁桃體切除+枕大池硬膜成形)，術(shù)前24 h及術(shù)后6個(gè)月行PC-MRI檢查。

圖1 ROI的放置圖 ROI放置于中腦導(dǎo)水管(A)、橋腦延髓池(B)和C2～3椎間盤(pán)左側(cè)近椎間孔區(qū)(C)；D圖為軸位掃描中腦導(dǎo)水管(A)、橋腦延髓池(B)、C2～3椎間盤(pán)(C)所選位置

1.2儀器與方法 采用Philips Achieva 3.0T超導(dǎo)型MR機(jī)，行常規(guī)頭頸部T1WI、T2WI矢狀位掃描以確定病變范圍。后在外周脈搏門(mén)控下行PC-MRI正中矢狀位掃描(冠狀位定位，平行于大腦縱裂的4腦室正中層面)用于觀察腦脊液流動(dòng)的動(dòng)態(tài)變化，TR 21 ms，TE 8 ms，層厚1 mm，翻轉(zhuǎn)角10°，矩陣256×128，流速編碼5 cm/s；軸位掃描用于測(cè)量腦脊液流速，選取中腦導(dǎo)水管、橋腦延髓池和C2～3椎間盤(pán)的中心層面；掃描線選擇在可見(jiàn)腦脊液流動(dòng)信號(hào)且與其方向垂直的位置，TR 11 ms，TE 7 ms，層厚1 mm，翻轉(zhuǎn)角15°，矩陣256×128，流速編碼15 cm/s。

1.3圖像分析 將所有圖像傳至Philips Workspace 2.63工作站，使用Q-flow軟件進(jìn)行腦脊液流體力學(xué)分析，因蛛網(wǎng)膜下腔及椎管內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響腦脊液流動(dòng)的因素較多，為反映腦脊液整體的流動(dòng)情況和包含較多的腦脊液信號(hào)區(qū)段，ROI分別置于3個(gè)不同層面的腦脊液流動(dòng)區(qū)域(圖1)。①中腦導(dǎo)水管層面：中腦導(dǎo)水管中心；②橋腦延髓池層面：腦干前方的蛛網(wǎng)膜下腔；③頸椎間盤(pán)層面：C2～3椎間盤(pán)脊髓旁左側(cè)近椎間孔區(qū)。在1個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)每個(gè)層面采集重建的相位數(shù)為12，獲得與心臟舒縮相關(guān)的不同信號(hào)腦脊液雙向流動(dòng)圖，高信號(hào)為正值，表示足向頭側(cè)運(yùn)動(dòng)(頭向)，低信號(hào)為負(fù)值，表示頭向足側(cè)運(yùn)動(dòng)(足向)，信號(hào)強(qiáng)弱代表流速。定量分析指標(biāo)包括：①每搏輸出量(stroke volume, SV)，向頭側(cè)和足側(cè)之間流量的絕對(duì)值差別；②平均流量(mean flux, MF)，1個(gè)心動(dòng)周期流經(jīng)ROI的腦脊液平均流量；③反流分?jǐn)?shù)(regurgitant fraction, RF)，頭足向流動(dòng)的比例分?jǐn)?shù)；④最大峰值流速(Vmax)，分為頭向Vumax和足向Vdmax。由2名具有5年以上神經(jīng)放射學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師共同分析、觀察圖像并測(cè)量數(shù)據(jù)，并最終達(dá)成一致意見(jiàn)。

2 結(jié)果

30例患者術(shù)后6個(gè)月無(wú)神經(jīng)功能惡化或死亡，24例癥狀不同程度好轉(zhuǎn)，6例自覺(jué)癥狀未見(jiàn)明顯變化；常規(guī)MRI示24例脊髓空洞顯著縮小，4例脊髓空洞稍有縮小，2例脊髓空洞未見(jiàn)明顯改變；術(shù)后所有患者枕大池成形良好，小腦下疝堵塞情況減輕，4腦室出口通暢，蛛網(wǎng)膜下腔的腦脊液與術(shù)前相比增多(圖2)。

表1 患者術(shù)前24 h及術(shù)后6個(gè)月各測(cè)量層面腦脊液的定量參數(shù)±s)

圖2 患者女，42歲，手術(shù)前后跟蹤隨訪MRI影像表現(xiàn) A、B.術(shù)前患者枕大池消失(細(xì)箭)，小腦扁桃體下疝堵塞腦脊液(粗箭)，形成脊髓空洞(短箭); C、D.術(shù)前PC-MRI示僅脊髓前方見(jiàn)少許腦脊液信號(hào)(箭); E、F.術(shù)后6個(gè)月隨訪，可見(jiàn)枕大池成形(細(xì)箭)，腦干受壓解除(粗箭)，脊髓空洞(短箭)較術(shù)前明顯縮小; G、H.術(shù)后PC-MRI示脊髓前后方腦脊液流動(dòng)信號(hào)明顯增加(箭)

患者術(shù)前24 h及術(shù)后6個(gè)月腦脊液定量指標(biāo)分析見(jiàn)表1。3個(gè)測(cè)量層面的SV和MF較術(shù)前均有增加，Vumax和Vdmax均明顯減緩，尤其C2～3椎間盤(pán)層面較為明顯。手術(shù)前后各測(cè)量層面SV、MF、Vumax和Vdmax的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，而RF差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

3 討論

3.1PC-MRI對(duì)Chiari畸形患者腦脊液流體力學(xué)研究進(jìn)展 腦脊液存在于人的顱腔和椎管內(nèi)，具有持續(xù)流動(dòng)性，其正常循環(huán)流動(dòng)是發(fā)揮人體生理功能的前提條件之一。Chiari畸形是一種由小腦扁桃體下疝引起的一系列神經(jīng)功能障礙的先天性頭頸交界區(qū)畸形，其發(fā)生發(fā)展機(jī)制尚不完全清楚，可能與遺傳性疾病、后顱窩發(fā)育畸形、脊髓栓系等多種因素有關(guān)[4]。

近年來(lái)，隨著MRI新技術(shù)和后處理軟件的發(fā)展和應(yīng)用，PC-MRI因其無(wú)創(chuàng)、多參數(shù)成像和對(duì)慢速流動(dòng)敏感的特點(diǎn)，為無(wú)創(chuàng)性研究腦脊液流動(dòng)提供了新的方法。因小腦扁桃體下疝阻塞枕骨大孔，對(duì)腦脊液的流動(dòng)性影響很大，通過(guò)PC-MRI測(cè)定枕大孔和頸椎內(nèi)腦脊液流向、流速、波形的流體力學(xué)參數(shù)，其病理生理改變、臨床癥狀和腦脊液動(dòng)力學(xué)的改變密切相關(guān)，尤其對(duì)于合并脊髓空洞癥的患者[5]。目前Chiari畸形伴脊髓空洞癥形成機(jī)制及臨床癥狀的發(fā)生有多種假說(shuō)，Oldfield腦脊液滲入學(xué)說(shuō)被廣泛認(rèn)可[6]，認(rèn)為脊髓蛛網(wǎng)膜下腔的狹窄與梗阻縮短了蛛網(wǎng)膜下腔的有效長(zhǎng)度，減少了脊髓蛛網(wǎng)膜下腔對(duì)壓力梯度的緩解能力，壓力成為推動(dòng)腦脊液沿脊髓表面微血管間隙進(jìn)入中央管形成空洞的動(dòng)力；具體機(jī)制可能與腦脊液壓力緩解機(jī)制被削弱后，引起腦脊液流速剖面的不均衡有關(guān)；空洞形成后，這種壓力梯度又推動(dòng)空洞擴(kuò)大[7]，在枕骨大孔區(qū)該壓力梯度的異常已經(jīng)被得到證實(shí)[8]。

本研究結(jié)果也支持以上Oldfield理論，主要原因有：①試驗(yàn)對(duì)象均存在不同程度脊髓蛛網(wǎng)膜下腔狹窄及枕大池未成形。顱內(nèi)尤其是枕骨大孔區(qū)及高位脊髓蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液流速及流量異常多數(shù)腦脊液流速增快，流量卻減少[9]。推測(cè)與脊髓蛛網(wǎng)膜下腔梗阻與狹窄有關(guān)，呈“管道效應(yīng)”，由于腦搏動(dòng)動(dòng)能幾乎固定，為泵出相同體積的腦脊液，當(dāng)出口狹窄時(shí)，呈噴射樣流動(dòng)，流速必然增快；但當(dāng)出口狹窄到一定程度后腦脊液流動(dòng)又減慢甚至停止，造成腦積水[10]。②脊髓空洞為腦脊液流動(dòng)異常導(dǎo)致的繼發(fā)性病理生理改變，嚴(yán)重患者脊髓空洞內(nèi)液體隨心臟搏動(dòng)與脊髓蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液信號(hào)同步改變，證實(shí)空洞腔與脊髓蛛網(wǎng)膜下腔相通，但未明確見(jiàn)瘺口(脊髓中央管未見(jiàn)開(kāi)放)。

3.2PC-MRI對(duì)Chiari畸形手術(shù)患者的臨床意義 Ⅰ型Chiari畸形特征性改變是小腦扁桃體下緣疝入椎管內(nèi)，但有研究[11-13]發(fā)現(xiàn)其病理生理改變和臨床癥狀與小腦扁桃體下疝的程度無(wú)明顯相關(guān)性，而與阻塞導(dǎo)致的腦脊液動(dòng)力學(xué)改變密切相關(guān)。目前，手術(shù)是唯一有效的治療方式，目的是解除枕大孔區(qū)梗阻，恢復(fù)腦脊液正常循環(huán)，進(jìn)而恢復(fù)腦、脊髓功能。本研究對(duì)比Ⅰ型Chiari畸形患者手術(shù)前后的腦脊液定量分析結(jié)果提示，由于枕大池成形術(shù)解除了腦干的骨性束縛和因下疝導(dǎo)致的硬膜壓迫，改善了腦脊液循環(huán)通路；患者腦脊液流體力學(xué)向正常狀態(tài)恢復(fù)，蛛網(wǎng)膜下腔通暢，枕大池成形良好，4腦室出口顯示清楚，脊髓空洞也明顯縮小。術(shù)前腦脊液的流量減少、流速加快，呈噴射樣流動(dòng)，而術(shù)后流量增加、流速降低，尤其是C2～3椎間盤(pán)層面流速降低明顯，使腦脊液流動(dòng)較術(shù)前更通暢；而患者脊髓空洞的改變也與Linge等[14]的研究相符合，其認(rèn)為C2～3及C3～4層面腦脊液壓力梯度差距最大，推測(cè)是形成脊髓空洞的主要原因，與臨床常見(jiàn)脊髓空洞患者多位于此相段符合；枕大池成形術(shù)解除了患者脊髓蛛網(wǎng)膜下腔梗阻，增加了蛛網(wǎng)膜下腔有效長(zhǎng)度，重建枕大池及附近區(qū)域的腦脊液流動(dòng)，恢復(fù)了腦脊液壓力梯度緩解機(jī)制，從而可阻止空洞的繼續(xù)發(fā)展甚至縮小。且患者術(shù)后PC-MRI的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)變化，均與臨床癥狀改善同步，提示PC-MRI參數(shù)可作為術(shù)后評(píng)估預(yù)后的判斷指標(biāo)。

總之，通過(guò)PC-MRI對(duì)Ⅰ型Chiari畸形患者手術(shù)前后腦脊液流體力學(xué)變化的定量分析，發(fā)現(xiàn)Ⅰ型Chiari畸形合并脊髓空洞的主要病因是由于枕大孔區(qū)存在不全梗阻，導(dǎo)致腦脊液的循環(huán)異常，也是脊髓空洞發(fā)生和進(jìn)展的主要因素；當(dāng)手術(shù)解除枕大孔區(qū)的梗阻，使腦脊液流動(dòng)恢復(fù)后，患者病理癥狀和體征得以改善。

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Application of phase-contrast MRI in patients with Chiari malformation type Ⅰ with syringomyelia

LUXiaofei,SHUJian,YANGShugen*,FUJiaqing

(DepartmentofRadiology,theAffiliatedHospitalofSouthwestMedicalUniversity,Luzhou646000,China)

Objective To evaluate the changes of cerebrospinal fluid dynamics of Chiari malformation type Ⅰ associated syringomyelia patients with phase-contrast MRI (PC-MRI). Methods Thirty cases diagnosed with Chiari malformation type Ⅰ associated with syringomyelia clinically underwent cisterna plasty treatment. Cerebrospinal fluid dynamics changes were measured before 24 h and 6 months after operation with PC-MRI. The stroke volume (SV), mean flow (MF), regurgitation fractions (RF) and the maximum peak flow velocity (Vmax) were analyzed. Results After operation, PC-MRI showed SV and MF increased, the bidirectional Vmaxdecreased, which had statistical difference compared with those of preoperation (allP<0.05), and the C2-3level was the most obvious. Conclusion PC-MRI can quantitative analysis of preoperative and postoperative changes of cerebrospinal fluid flow and peak velocity.

Magnetic resonance imaging; Chiari malformation; Cerebrospinal fluid; Phase-contrast

陸笑非(1984—)，男，四川瀘州人，本科，技師。研究方向：醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。E-mail: 772925110@qq.com

楊述根，西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，646000。

E-mail: MRIYSG@126.com

2016-09-29

2017-03-21

10.13929/j.1003-3289.201609145

R742; R445.2

A

1003-3289(2017)05-0688-05