ОСОБЕННОСТИ ЛИКВОРОТОКА НА ВЕРХНЕШЕЙНОМ УРОВНЕ В НОРМЕ И У БОЛЬНЫХ С МАЛЬФОРМАЦИЕЙ КИАРИ I Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

Особенности ликворотока

на верхнешейном уровне в норме и у больных

с мальформацией Киари I

Арутюнов Н.В., Корниенко В.Н., Реутов А.А., Фадеева Л.М.

НИИ нейрохирургии им. акад. Н. Н. Бурденко РАМН, Москва

Cerebrospinal fluid flow at the upper cervical spinal level

in health and Chiari I malformation

Arutyunov N.V., Korniyenko V.N., Reutov A.A., Fadeyeva L.M.

Acad. N.N. Burdenko Research Institute of Neurosurgery, Russian

Academy of Medical Sciences, Moscow

Оценить ликвороток на уровне большого затылочного отверстия и на верхнешейном уровне стало возможным с появлением метода фазо-контрастной МРТ (ФК МРТ) с кар-диосинхронизацией. Этот метод позволяет оценить такие ликвородинамические показатели как средняя линейная и объемная скорости, размах амплитуды средней линейной и максимальной линейной скоростей, размах амплитуды объемной скорости, ударный объем. В статье представлены результаты исследования ликвородинамических характеристик у 36 больных с мальформацией Киари I до и после хирургического лечения на основе метода ФК МРТ с кардио-синхронизацией. Дооперационная ФК МРТ у больных с мальформацией Киари выявила уменьшение значений лик-вородинамических характеристик по сравнению с группой здоровых добровольцев. Результаты послеоперационной ФК МРТ показали увеличение значений характеристик лик-воротока до уровня нормальных значений как следствие проведенной краниоцервикальной декомпрессии.

Evaluation of cerebrospinal fluid (CSF) flow at the level of the foramen magnum and upper cervical spine has become possible since the advent of phase-contrast magnetic resonance imaging (PC-MRI) with cardiosynchronization. This method estimates CSF dynamic indices, such as average linear and volume velocities, the amplitude of average linear and maximum linear velocities, and that of volume velocity, and stroke volume. The paper gives the results of studying the pre-and postoperative CSF dynamic characteristics in 36 patients with Chiari I malformation, by applying PC-MRI with cardio-synchronization. Preoperative PC MRI revealed lower CSF dynamic values in patients with Chiari malformation than in a group of healthy volunteers. Postoperative PC-MRI showed an increase in CSF flow indices to the normal values as a result of craniocervical decompression.

Введение

Мальформация Киари I -аномалия развития мозга, характеризующаяся опущением миндалин мозжечка (более, чем на 4 мм) ниже уровня большого затылочного отверстия (БЗО). Опущение миндалин, как правило, не определяет степени нарушения неврологического статуса и у 30% пациентов с патологией Киари I какие-либо симптомы отсутствуют. Степень (или величина) опущения миндалин также слабо корелирует с тяжестью неврологических нарушений. В связи с тем, что в последнее время увеличивается доступность

МРТ-исследований, наблюдается увеличение числа пациентов с рентгенологически выявляемыми мальформациями Киари I.

Оценить ликвороток на уровне БЗО и верхнешейном уровне стало возможным с появлением метода фазо-контрастной МРТ (ФК МРТ) с кардиосинхрониза-цией [2-9].

Изучение ликворотока на уровне БЗО и верхнешейном уровне с помощью метода ФК МРТ позволяет предположить, что движение спинномозговой жидкости при патологии Киари I сильно отличается от такового у здоровых людей. Это объясняется

тем, что при патологии Киари I образуется анатомический блок для нормального движения ликвора на этом уровне. Полученные многими авторами данные по показателям ликворотока на уровне кра-ниоцервикального перехода весьма противоречивы. В исследованиях, в основном, измерялась только максимальная линейная

Ключевые слова: мальформация Киари I, ликвороток, фазоконтрастная МРТ Index terms: Chiari I malformation, cerebrospinal fluid flow, phase-contrast magnetic resonance imaging

скорость ликворотока, другие лик-ворные характеристики - ударный объем, объемная скорость, средняя линейная скорость, исследовались не в полном объеме.

Целью нашей работы явилось определение характеристики ликворотока на уровне С2-С3 позвонков у здоровых добровольцев и больных с мальформа-цией Киари I до и после хирургического лечения на основе метода фазо-контрастной МРТ с кар-диосинхронизацией для оценки эффективности лечения пациентов с данной патологией.

Материал и методы

Исследовано 8 здоровых добровольцев - 4 женщины и 4 мужчины, в возрасте от 22 до 49 лет и 36 больных с патологией Киари I -20 женщин и 16 мужчин, в возрасте от 21 до 56 лет, из них 9 больных - до и после хирургического лечения.

Исследования проводились на МР-томографе с напряженностью магнитного поля 1,5 Т «Signa», «General Electric Medical Systems». Всем испытуемым проводили:

- стандартную МРТ с получением Т1- и Т2 МР изображений в аксиальной и саггитальной проекциях; для их получения использовались импульсные последовательности спинового эха -SE TR 600/TE 20 и Fast SE TR 4500/ТЕ 84 соответственно;

- МР-миелоцистерновент-рикулографию (МРМГ-ЦГ), реализованную на последовательности SSFP/PSIF с параметрами TR 18/TE 28/FA 80, матрицей изображения 256/192, количеством повторов (NEX) - 1,5, FOV -220 мм c толщиной слаба - 60 мм. Длительность исследования составила 5,3 минуты;

- фазо-контрастную МРТ (ФКМРТ) с привязкой к сердечному циклу, основанную на импульсной последовательности PC MRA (по сути фазоконтрасная МР-ангиография) с параметрами TR 26/TE 11/FA 20, матрицей изображения 256/160, 2 повторами. Срез выставлялся на верхне-

Рис. 1. Фазо-контрастная МРТ здорового добровольца:

а - F1 - интрадуральное пространство, B1 - спинной мозг;б - зависимость максимальной линейной скорости от фазы кардиоцикла.

шейном уровне (С2-С3), FOV -240 для сагиттального среза толщиной 3 мм. Среднее время сканирования составило в 4-5 минут. Синхронизация с кардиоциклом осуществлялась с помощью периферического плетизмографа. За кардиоцикл регистрировалось 16 изображений, соответствующих различным фазам кардиоцикла. Максимальная скорость потока (VENC-Velocity ENCncoding) составляла от 10 до 15 см/с. В случае появления артефактов -VENC могла быть увеличена до 20 см/с. Сбор данных на основе ФК МРТ осуществлялся в плоскости перпендикулярной спинномозговому каналу на верхнешейном уровне. Данные обрабатывались в режиме off-line на основе программных пакетов «Flow Analysis» и «ReportCard». Мы получали зависимости линейной и объемной скоростей ликворотока от фракции кардиоцикла, по которым вычислялся ударный объем ликвора за кардиоцикл. Области интереса выбирали в интраду-ральном пространстве (рис. 1а), ударный объем рассчитывался по графикам линейной/объемной скорости ликворотока от фракции кардиоцикла (рис. 1б).

Для сравнения группы пациентов и здоровых добровольцев использовался двусторонний критерий Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Диагностика мальформаций Киари I возможна с помощью как КТ, так и МРТ. Однако для

точной диагностики предпочтительна МРТ, поскольку не требует контрастирования ликворных пространств и точно выявляет низкое расположение миндалин мозжечка относительно foramen magnum (рис. 2).

Использованный для всех обследуемых нами пациентов с мальформацией Киари I метод МРМГ-ЦГ с максимально высоким контрастом от ликвора, в настоящее время стал рутинным методом в исследовании больных с нарушением ликвородина-мики при различных патологиях мозга.

Одними из первых Armon-da R. et al [1] проводили исследования по изучению ликворотока на уровне С2-С3 позвонков у здоровых добровольцев и пациентов с мальформацией Киари I до и после оперативного лечения. Исследования выявили увеличение абсолютных значений и длительности каудальных скоростей ликворотока после проведения операции декомпрессии в четырех областях интереса на уровнях БЗО, отверстиях Мажанди, вентрального и дорсального суб-арахноидального пространства спинного мозга. На рис. 3 приведено схематическое изображение пульсаций ликвора в разные фазы кардиоцикла до и после оперативного лечения (по Ar-monda R.A., 1994).

Из приведенной схемы видно, что направление движения ликвора на момент середины систолы имеет преимущественно

щ j j VH| |Гг V ь tgfl

''-ЛЙ

—и

ffi rf-V u.

:/a A'-

V i

Рис. 2. Больной с мальформацией Киари I до хирургического лечения: МРТ в стандартных режимах Т1-ВИ в сагиттальной (а) и Т2-ВИ в аксиальной проекциях (б), а также в режиме МРМГ-ЦГ на основе импульсной последовательности SSPF/PSIF (в, г). Определяется окклюзия большой затылочной цистерны и субарахноидальных пространств верхнешейного отдела. Имеется расширение 4-го желудочка и сужение отверстий Мажанди и Люшка.

каудальное направление. В конце систолы движение ликвора у дооперационных больных направлено вверх, тогда как после операции направление ликворо-тока меняется на противоположное и приобретает более выраженный характер во все фазы кардиоцикла.

В нашем материале для анализа и сопоставления ликводи-намических характеристик больных с мальформациями Киари I была исследована группа здоровых добровольцев.

В группе здоровых добровольцев получены следующие параметры ликворотока на уровне краниоцервикального перехода в различные фазы кардиоцикла:

- ударный объем (УО) = = 1,06 ± 0,47 мл;

- размах амплитуды средней линейной скорости =

= 2,28 ± 0,77 см/с;

- размах амплитуды максимальной линейной скорости = 7,10 ± 0,87 см/с;

- размах амплитуды объемной скорости = 326,03 ±

± 135,95 см/с;

- V средняя линейная = = 0,61 ± 0,27 см/с;

- V среднее максимальной линейной = 2,41 ± 0,67 см/с;

- V средняя объемная = = 87,09±44,18 мл/мин.

Проведение ликвородинами-ческих исследований в группе больных c мальформациями Киари I на основе миелографичес-ких протоколов (МРЦГ-МГ), обеспечивающих высокий контраст ликворных пространств (режимы SSPF/PSIF) позволило выявить возможную окклюзию или же визуализировать достаточно быстрые пульсирующие перемещения ликвора, связанные с наполнением кровью мозга. В наблюдениях после хирургического вмешательства эта методика совместно с методом ФК МРТ позволили выявить возобновление пульсаций ликвора на верхнешейном уровне, при этом только визуально увидеть ликво-роток, но и произвести его количественную оценку (рис. 4, 5).

Рис. 3. Схематическое изображение пульсаций ликвора на верхнешейном уровне при мальформации Киари I до и после хирургического лечения (по Агшопаа Я.Л., 1994).

г

Рис. 4. Больной с мальформацией Киари I после хирургического лечения (тот же больной, что на рис. 3):

МРТ в стандартных режимах Т1-ВИ в сагиттальной (а) и Т2 в аксиальной проекциях (б) и режиме МРМГ-ЦГ на основе импульсной последовательности SSPF/PSIF (в, г); в - визуализируются пульсации ликвора в большой затылочной цистерне (стрелка), передней цистерне моста и субарахноидальном пространстве верхнешейного отдела спинного мозга; г - визуализируется просвет большой затылочной цистерны, четко определяется выход из IV-го желудочка, который увеличился в размерах (стрелка).

Рис. 5. Фазо-контрастная МРТ в акси альной проекции больного с мальформацией Киари I до (а) и после (б) хирургического лечения. Отмечается усиление МР-сигнала от ликворных пространств на уровне позвонков C2-C3 (стрелка).

В таблице 1 сопоставлены средние значения параметров ликворотока во всех группах, приведены значения ^критерия и доверительной вероятности. Таким образом, исходя из полученных данных следует, что у больных с мальформацией Киа-

ри I средняя линейная и объемная скорости, размах амплитуды средней линейной и максимальной линейной скоростей, размах амплитуды объемной скорости, ударный объем, измеряемые на верхнешейном уровне достоверно ниже, чем в норме (таблица 1).

После проведенного оперативного лечения отмечается достоверное повышение всех параметров ликворотока до нормального уровня (таблица 2).

Сравнение кривых зависимости линейных скоростей ликво-ротока от фазы кардиоцикла в норме, до и после оперативного лечения больных с мальформа-цией Киари I представлено на рис. 6. На графике отчетливо видно увеличение амплитуды средней линейной скорости у больных с мальформацией Киа-ри I после оперативного лечения. Кроме указанных изменений количественных характеристик ликворотока, у всех больных после хирургического лечения наблюдался регресс неврологической симптоматики.

На рис. 7 представлены графики, отображающие значения ликвородинамических показателей в норме и у больных с маль-формациями Киари I до и после операции. Из графиков видно, что ликвородинамические параметры после хирургического лечения приближаются к нормативным показателям.

Данные по параметрам ликво-ротока, измеряемые на верхнешейном уровне позвоночника и спинного мозга, полученные нами в результате исследований у здоровых добровольцев и больных с патологией Киари I до и после оперативного лечения имеют расхождения с данными других авторов [1-7]. Однако следует отметить, что в других работах авторами были произведены вычисления выборочных параметров ликворотока. Обращает внимание, что измерения при исследованиях проводились в разных местах у больных с патологией Киари I.

Heiss J. et al. [7] изучали здоровых добровольцев и пациентов с Киари I до и после оперативного лечения. В БЗО ФК МРТ выявила, что максимальная скорость ликворотока снижается в кау-дальном направлении (пациенты до декомпрессии 11,7 ± 6 мм/с; добровольцы 4.9 ± 2.8 мм/с;

Таблица 1

Сравнение параметров ликворотока на верхнешейном уровне среди здоровых добровольцев и среди больных мальформацией Киари I до оперативного лечения

Параметры ликворотока

Норма

Киари I (до операции)

í-критерий Р-значение

УО, мл 1,06±0,47 0,31±0,248 2,88 0,021

Размах амплитуды средней линейной

скорости, см/с 2,28±0,77 0,72±0,34 3,77 0,005

Размах амплитуды максим, линейной

скорости, см/с 7,10±0,87 5,13±1,20 2,80 0,083

Размах амплитуды объемной

скорости, мл/мин 326,03±135,95 91,40±38,96 3,30 0,011

Среднее |Усред линейной| см/с 0,61±0,27 0,20±0,13 2,77 0,024

Среднее |Умакс линейной| см/с 2,41±0,67 1,99±0,35 0,94 0,399

Среднее |Уобъемной| мл/мин 87,09±44,18 23,97±13,33 2,73 0,026

Таблица 2

Сравнение параметров ликворотока на верхнешейном уровне среди здоровых добровольцев и среди больных мальформацией Киари I после оперативного лечения

Параметры ликворотока

Норма

Киари I (после операции) í-критерий Р-значение

УО, мл 1,06±0,47 0,64±0,29 -1,72 0,12

Размах амплитуды средней линейной

скорости, см/с 2,28±0,77 1,66±1,07 -1,37 0,21

Размах амплитуды максим, линейной

скорости, см/с 7,10±0,87 9,88±7,78 -1,70 0,12

Размах амплитуды объемной

скорости, мл/мин 326,03±135,95 201,18±100,11 0,60 0,58

Среднее |Усред линейной| см/с 0,61±0,27 0,47±0,20 -0,95 0,37

Среднее |Умакс линейной| см/с 2,41±0,67 3,82±3,28 -1,38 0,20

Среднее |Уобъемной| мл/мин 87,09±44,18 56,46±10,74 0,72 0,51

р = 0,0005) и в краниальном (пациенты до декомпрессии - 11,5 ± ± 5,9 мм/с; добровольцы - 5,9 ± ± 4,3 мм/с; р = 0,008). У пациентов исследуемых через 6 месяцев после оперативного лечения ФК МРТ выявило, что средняя скорость не изменилась по сравнению с дооперационными показателями, а вот объемная скорость увеличилась в каудальном направлении (до операции 1,5 ± 0,9 мл/с; после 2,4 ± 0,9 мл/с; р = 0,03) и уменьшилась в краниальном (до операции - 1,5 ± 1,0 мл/с; после -2,2 ± 2,2 мл/с; р = 0,82).

Haughton V. et al. [6] измеряли максимальные пиковые скорости в большом затылочном отверстии у пациентов с Киари I до оперативного лечения и здоровыми добровольцами. Они определили достоверное увеличение максимальной систолической скорости в БЗО у пациентов с Киари I. В этой работе сравнения с послеоперационными результатами проведено не было.

Dolar M. et al. [5] сравнивали ликвороток в БЗО у пациентов с

Киари I до и после оперативного лечения. Измерения выявили снижение максимальных скоростей ликворотока после оперативного лечения. Средняя максимальная каудальная скорость снизилась после краниоцерви-кальной декомпрессии с 3,4 см/с до операции до 2,4 см/с после операции (р = 0,01). Средняя максимальная краниальная скорость снизилась после краниоцерви-кальной декомпрессии с 6,9 см/с перед операцией до 3,9 см/с после операции (р = 0,0055).

Таким образом, параметры ликворотока на краниоцерви-кальном уровне по данным разных авторов отличаются друг от друга и единого мнения на этот счет еще не сформулировано. По нашему мнению это связано как с техническими особенностями проведения исследований, так и с тем, что сопоставление данных проводилось в разных возрастных группах больных с мальфор-мациями Киари I. При проведении исследований не учитывались анатомические особенности

Рис. 6. График зависимости средней линейной скорости движения ликвора от фазы кардиоцикла на уровне верхнешейного отдела в норме, при патологии Киари I до и после хирургического лечения.

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

100 80 60 40 20 0

О Норма ■ До операции С! После операции

U

УО

Среднее IV сред. линейной!

H

Норма До операции После операции

Объемная скорость, мл/мин

0

12 10

Норма До операции После операции

Размах амплитуды средней линейной скорости, см/с

Размах амплитуды максимальной

линейной скорости, см/с

Рис. 7. Сравнение ударного объема и средней линейной скорости (а), размаха амплитуды линейной скорости и размаха амплитуды максимальной линейной скорости (б), объемной скорости (в) на верхнешейном уровне в норме и при мальформации Киари I до и после операции.

8

6

4

2

0

ликворных пространств и сопутствующие дегенеративно-дистрофические изменения позвоночника. В связи с этим, необходимы дальнейшие исследования в этой области для более точного определения критериев отбора больных c мальформацией Киа-ри I для оперативного лечения и оценки его эффективности.

Заключение

Изучение ликворотока на уровне БЗО и верхнешейном уровне с помощью метода ФК МРТ позволяет проводить количественный анализ ликворотока (ударный объем, объемная скорость, средняя линейная скорость) при патологии Киари I. Дооперационная ФК МРТ у больных с мальформацией Киа-ри выявила уменьшение значений ликвородинамических характеристик вследствие компрессии ликворопроводящих пространств на уровне кранио-вертебрального перехода по сравнению с группой здоровых добровольцев. Результаты послеоперационной ФК МРТ показали увеличение значений количественных характеристик ликво-ротока до уровня нормальных

значений как следствие проведенной краниоцервикальной декомпрессии с высвобождением просвета базальных цистерн.

Литература

1. Quantitative cine-mode magnetic resonance imaging of Chiari I malformations: an analysis of cerebrospinal fluid dynamics / R. A. Armonda, C.M. Citrin, K.T. Foley et al. // Neurosurgery. - 1994. - Vol. 35. - P. 214-224.

2. Bhadelia R.A, Wolpert S.M. Analysis of cerebrospinal fluid flow waveworms with gated phase-contrast MR velocity measurements // AJNR. - 1995. -Vol.16. - P. 389-400.

3. Cerebrospinal fluid flow waveforms: analysis in patients with Chiari I malformation by means of gated phase-contrast MR velocity measurements /R. A. Bhadelia, A. R. Bogdan, S. M. Wol-pert et al. // Radiology. - 1995. -Vol. 196. - P. 195-202.

4. CSF flow measurement in syringomyelia /P. Brugieres, I. Idy-Peretti, C. Iffenecker et al. // AJNR - 2000. - Vol. 21, № 10. -P. 1785-1792.

5. Effect of craniocervical decompression on peak CSF velocities

in symptomatic patients with Chiari I malformation/M.T. Dolar, V.M. Haughton, B.J. Iscan-dar et al. // AJNR. - 2004. -Vol. 25. - P. 142-145.

6. Peak systolic and diastolic CSF velocity in the foramen magnum in adult patients with Chiari I malformations and in normal control participants / V. M. Haughton, F.R. Korosec, J.E. Medow et al. //AJNR. - 2003. - Vol. 24. -P. 169-176.

7. Elucidating the pathophysiology of syringomyelia. /J. D. Heiss, N. Patronas, H. L. DeVroom et al.// J. Neurosurg.- 1999. - Vol. 91. -P. 553-562.

8. Phase-contrast MR imaging of the cervical CSF and spinal cord volumetric motion analysis in patients with Chiari I Malformation / E. Hofman, M. War-muth-Metz, M. Bendszus et al. // AJNR. - 2000. - Vol. 21. -P. 151-158.

9. Asymptomatic Chiari type I malformations identified on magnetic resonance imaging / J. Meadows, M. Kraut, M. Guarnieri et al. // J. Neu-rosurg - 2000. - Vol. 92. -P. 920-926.