袁昌巍 王盈進(jìn) 綜述 段鴻洲 審校

(北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)外科，北京 100034)

Chiari畸形又稱小腦扁桃體下疝畸形，是一種以后顱窩容積縮小、小腦扁桃體向下進(jìn)入椎管腔內(nèi)為主要病理學(xué)特征的先天性發(fā)育畸形，常導(dǎo)致顱頸部腦脊液循環(huán)障礙，引起臨床癥狀。近年研究顯示，枕骨大孔區(qū)域腦脊液流體力學(xué)的改變對(duì)Chiari畸形的治療決策及預(yù)后判斷起到重要作用。準(zhǔn)確、量化評(píng)估腦脊液流體力學(xué)改變對(duì)指導(dǎo)該類患者的治療及評(píng)估其預(yù)后有重要意義。磁共振相位對(duì)比電影成像(phase contrast cine magnetic resonance image，PC-MRI)是一種新興、無(wú)創(chuàng)的流體定量技術(shù)，為研究腦脊液循環(huán)流體力學(xué)提供了有效方法。本文對(duì)PC-MRI在Chiari畸形患者中檢測(cè)腦脊液流體力學(xué)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以明確Chiari畸形的腦脊液流體力學(xué)變化，指導(dǎo)治療方式選擇以及預(yù)后評(píng)估。

1 Chiari畸形的發(fā)病機(jī)制

Chiari畸形由奧地利醫(yī)師Hans Chiari于1891年首先提出，之后有學(xué)者稱之為Arnold畸形或Arnold-Chiari畸形(Arnold-Chiari malformation，ACM)。ACM的診斷主要依賴于影像學(xué)檢查，目前認(rèn)為“在MRI正中矢狀位上，小腦扁桃體下疝至枕骨大孔平面以下5 mm”即可診斷為Chiari畸形[1]。根據(jù)病理解剖、臨床表現(xiàn)及MRI特征，Chiari畸形分為4型，其中Chiari畸形I型最常見(jiàn)，其癥狀最輕，治療效果最好[2]。Chiari畸形Ⅰ型小腦扁桃體向下移位進(jìn)入椎管，但延髓、小腦蚓部與第四腦室位置正常，其中50%～70%合并脊髓空洞[3]。常見(jiàn)癥狀包括但不限于頸項(xiàng)部疼痛、肢體感覺(jué)障礙及運(yùn)動(dòng)障礙、吞咽困難、飲水嗆咳、共濟(jì)失調(diào)以及睡眠呼吸暫停綜合征等，大約30%的Chiari畸形Ⅰ型患者無(wú)明顯臨床癥狀[4]。Chiari畸形Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型臨床較少見(jiàn)，常合并脊柱裂、脊髓脊膜膨出、腦積水、小腦發(fā)育不全等，疝入椎管的組織除小腦扁桃體外，還有腦干及第四腦室，腦脊液流體力學(xué)改變、病理生理機(jī)制及臨床表現(xiàn)更加復(fù)雜，本文中不予探討。

目前認(rèn)為，后顱窩和顱頸交界處的形態(tài)學(xué)變化改變了脊髓和腦干區(qū)域的腦脊液流動(dòng)，導(dǎo)致病理性的腦脊液流動(dòng)狀態(tài)，Chiari畸形患者的臨床癥狀與顱頸部腦脊液流動(dòng)障礙程度有關(guān)，而與小腦扁桃體異位程度無(wú)明顯關(guān)系[5]。

對(duì)于有明確癥狀的Chiari畸形Ⅰ型，外科手術(shù)仍為目前唯一推薦的治療方法。手術(shù)方式眾多，包括單純后顱窩減壓、枕骨大孔減壓(成形)、硬腦膜擴(kuò)大修補(bǔ)(成形)、小腦扁桃體切除等，療效差異較大。Deora等[6]報(bào)道，70%以上的Chiari畸形Ⅰ型患者減壓后癥狀和體征有所改善，但多達(dá)20%～30%的患者在手術(shù)后長(zhǎng)期癥狀幾乎沒(méi)有緩解。如何術(shù)前預(yù)判手術(shù)效果，又如何術(shù)后用客觀檢查方式預(yù)測(cè)或判斷長(zhǎng)期療效，目前尚未統(tǒng)一。外科手術(shù)的主要目的是后顱窩和上頸椎減壓，降低腦脊液在枕骨大孔的流動(dòng)阻力，進(jìn)而改善枕骨大孔區(qū)域腦組織的體積和活動(dòng)性[7,8]。因此，圍手術(shù)期對(duì)枕骨大孔區(qū)腦脊液流體力學(xué)的評(píng)估尤為重要。

2 Chiari畸形的腦脊液流體力學(xué)評(píng)估方法

最早曾用腦脊液壓力測(cè)定及電影氣腦造影對(duì)腦脊液流體力學(xué)進(jìn)行研究，后來(lái)也使用過(guò)腦池核素造影等有創(chuàng)性檢查，創(chuàng)傷較大且所獲數(shù)據(jù)十分有限。另外，由于腦脊液流速較慢，流動(dòng)方向不定且流動(dòng)方式復(fù)雜，因此對(duì)腦脊液的流體力學(xué)研究較為困難。近年來(lái)，由于彩色多普勒超聲的發(fā)展與普及，術(shù)中超聲已較多用于腦脊髓手術(shù)中，在幫助術(shù)者進(jìn)行手術(shù)決策以及保證手術(shù)安全方面起到關(guān)鍵作用[9]。在Chiari畸形治療中，多普勒超聲可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)Chiari畸形Ⅰ型患者的腦脊液流速，為手術(shù)方案的選擇提供參考，且可為術(shù)后療效提供間接評(píng)價(jià)指標(biāo)[10,11]。多普勒超聲雖具有簡(jiǎn)便性、實(shí)時(shí)性及費(fèi)用低等特點(diǎn)，但其使用常局限于術(shù)中腦脊液流動(dòng)的檢測(cè)，且缺乏方向性和全景性，對(duì)術(shù)前及術(shù)后腦脊液的變化判斷較為有限。磁共振技術(shù)的快速發(fā)展，顯著改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診療水平。新興的PC-MRI對(duì)慢速流體具有敏感性及無(wú)創(chuàng)性特點(diǎn)，可對(duì)Chiari畸形Ⅰ型患者術(shù)前及術(shù)后進(jìn)行腦脊液流體力學(xué)評(píng)估，在手術(shù)病例選擇及判斷預(yù)后改善程度方面有明顯效果。

3 PC-MRI原理及Chiari畸形Ⅰ型的腦脊液流體力學(xué)特點(diǎn)

PC-MRI技術(shù)是一種可無(wú)創(chuàng)化顯示流體流速及流向的技術(shù)，最初應(yīng)用于血流的研究，20世紀(jì)80年代首次應(yīng)用于腦脊液的研究。其獲得的圖像分為相位圖像和速度圖像，將兩次成像的相位位移進(jìn)行減法處理，即除去背景靜止組織，僅保留流動(dòng)質(zhì)子的相位變化，通過(guò)重建獲得流動(dòng)液體的圖像。速度圖像的信號(hào)強(qiáng)度僅與流速有關(guān)，而相位圖像中像素的信號(hào)強(qiáng)度不僅與流速有關(guān)，還具有流動(dòng)方向信息。相位對(duì)比技術(shù)與心電門(mén)控技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)流動(dòng)分析軟件處理，可以獲得相關(guān)流動(dòng)液體運(yùn)動(dòng)的速率、流量等定量資料，為目前臨床上唯一的無(wú)創(chuàng)、全面的定量研究流體分析的技術(shù)[12]。Haughton等[13]運(yùn)用PC-MRI檢測(cè)正常人腦脊液流動(dòng)，結(jié)果顯示腦脊液流動(dòng)呈雙向搏動(dòng)性，與心臟舒縮活動(dòng)同步，每一時(shí)間的即時(shí)流速和即時(shí)流量不斷發(fā)生變化：心臟收縮時(shí)，腦脊液從顱內(nèi)流向脊髓蛛網(wǎng)膜下腔，即從頭側(cè)向尾側(cè)，其動(dòng)脈壓力是腦脊液流動(dòng)的原始動(dòng)力，腦脊液呈高信號(hào)；心臟舒張時(shí)，腦脊液從脊髓蛛網(wǎng)膜下腔流至顱內(nèi)，即從尾側(cè)向頭側(cè)，腦脊液呈低信號(hào)。Chiari畸形Ⅰ型患者腦脊液流體力學(xué)大體上仍然符合雙向流動(dòng)特點(diǎn)，但流動(dòng)較不均衡，且枕骨大孔雙向流動(dòng)的差異性較大[14]。Chiari畸形Ⅰ型因?yàn)楹箫B窩容積縮小導(dǎo)致腦脊液流出道狹窄，腦脊液經(jīng)過(guò)此狹窄處產(chǎn)生管道效應(yīng)，形成噴射性流動(dòng)，造成枕骨大孔處的腦脊液流速增加，而流速增加難以補(bǔ)償顱頸狹窄部橫截面積的減小，因而腦脊液流量是下降的[15]。

4 Chiari畸形I型患者手術(shù)前后腦脊液流體力學(xué)變化及意義

4.1 腦脊液流體力學(xué)變化與臨床癥狀的關(guān)系

PC-MRI能對(duì)腦脊液流體力學(xué)進(jìn)行定性及定量測(cè)定，可直接觀察Chiari畸形相關(guān)的病理生理改變，判斷梗阻程度，有助于判斷腦脊液流體力學(xué)異常與臨床癥狀的關(guān)系。Armonda等[16]對(duì)正常受試者以及17例Chiari畸形患者(均存在不同神經(jīng)功能缺損的臨床癥狀)進(jìn)行腦脊液流體力學(xué)分析，結(jié)果顯示，小腦扁桃體下疝在枕骨大孔開(kāi)口下方5 mm以上者，腦脊液流動(dòng)受阻，表現(xiàn)為第四腦室正中孔和枕骨大孔處的腦脊液流速下降，尾側(cè)腦脊液流動(dòng)時(shí)間縮短；在心臟周期的最初100 ms，與正常受試者相比，枕骨大孔和第四腦室正中孔的腦脊液流速明顯降低。Ventureyra等[17]報(bào)道24例Chiari畸形Ⅰ型，PC-MRI顯示腦脊液流動(dòng)正常的8例中僅1例有癥狀，16例腦脊液流動(dòng)異常者均有臨床癥狀(P<0.05)；小腦扁桃體下疝>5 mm與<5 mm各12例，2組臨床表現(xiàn)無(wú)明顯差異(P>0.05)。以上結(jié)果提示臨床癥狀與顱頸交界區(qū)腦脊液流動(dòng)變化有關(guān)，而與小腦扁桃體下疝程度關(guān)系不密切。該研究中無(wú)癥狀小腦扁桃體異位在顱頸交界處幾乎均為正常的腦脊液循環(huán)，因此認(rèn)為此處腦脊液循環(huán)保持在正常范圍則不產(chǎn)生臨床癥狀。

4.2 PC-MRI檢測(cè)腦脊液流體力學(xué)變化對(duì)手術(shù)效果及預(yù)后的評(píng)估

1995年，Bhadelia等[18]應(yīng)用PC-MRI研究與心動(dòng)周期相關(guān)的Chiari畸形腦脊液流動(dòng)特點(diǎn)，顯示Chiari畸形Ⅰ型患者心臟收縮期顱頸處腦脊液流動(dòng)受損，行減壓手術(shù)后顱頸部腦脊液流動(dòng)得到改善，與臨床癥狀緩解具有明顯相關(guān)性。之后，PC-MRI廣泛應(yīng)用于評(píng)估Chiari畸形治療前后腦脊液流體力學(xué)變化與治療效果的關(guān)系。Dolar等[19]采用PC-MRI測(cè)定Chiari畸形Ⅰ型患者手術(shù)前后枕骨大孔上下腦脊液流動(dòng)變化，結(jié)果顯示術(shù)后枕骨大孔處尾側(cè)、頭側(cè)腦脊液流速均顯著下降(峰值流速平均值，尾側(cè)術(shù)前3.4 cm/s，術(shù)后2.4 cm/s；頭側(cè)術(shù)前6.9 cm/s，術(shù)后3.9 cm/s)。Wang等[20]的研究顯示，Chiari畸形Ⅰ型患者術(shù)前C2～C3水平頸髓腹側(cè)(頭側(cè)3.6 cm/s，尾側(cè)3.21 cm/s)、背側(cè)(頭側(cè)3.06 cm/s，尾側(cè)3.09 cm/s)及導(dǎo)水管(頭側(cè)2.52 cm/s)腦脊液峰值流速低于健康對(duì)照組相應(yīng)位置流速，枕骨大孔減壓術(shù)后C2～C3水平頸髓腹側(cè)(頭側(cè)3.88 cm/s，尾側(cè)3.71 cm/s)、背側(cè)(頭側(cè)3.51 cm/s，尾側(cè)3.44 cm/s)及導(dǎo)水管(頭側(cè)2.89 cm/s)腦脊液峰值流速較術(shù)前明顯增加；而Chiari畸形Ⅰ型患者術(shù)前導(dǎo)水管尾側(cè)腦脊液流速峰值(3.19 cm/s)高于健康對(duì)照組，術(shù)后腦脊液流速明顯降低(2.79 cm/s)。該研究結(jié)果提示：術(shù)前C2～C3水平腦脊液流速峰值>2.63 cm/s、導(dǎo)水管頭側(cè)峰值流速>2.13 cm/s者，術(shù)后臨床癥狀改善明顯[20]。這一結(jié)果與Mauer等[21]、Sakas等[22]的結(jié)果相似。

無(wú)論術(shù)式怎樣選擇，改善腦脊液流動(dòng)是治療的關(guān)鍵[23～25]。Fakhri等[14]的研究顯示，有癥狀的Chiari畸形Ⅰ型患者減壓手術(shù)后，可在PC-MRI上看到腦脊液流動(dòng)參數(shù)正?；X脊液流量參數(shù)正?；c臨床癥狀改善有關(guān)。術(shù)前腦脊液流動(dòng)異常越大的患者對(duì)減壓手術(shù)的臨床反應(yīng)越好。McGirt等[26]應(yīng)用PC-MRI進(jìn)行130例Chiari畸形Ⅰ型手術(shù)前后腦脊液流體力學(xué)檢測(cè)，闡明腦脊液流體力學(xué)的變化與預(yù)后的關(guān)系：術(shù)前顱頸部腦脊液流動(dòng)接近正常者(19%)，術(shù)后臨床癥狀改善不明顯；而術(shù)前顱頸部腦脊液流動(dòng)異常者(81%)，術(shù)后臨床癥狀消失，同時(shí)腦脊液流體力學(xué)恢復(fù)正常。術(shù)前腦脊液流體力學(xué)參數(shù)正常的Chiari畸形Ⅰ型患者術(shù)后癥狀不緩解的可能性是術(shù)前腦脊液流體力學(xué)參數(shù)異常患者的4.8倍；術(shù)前腦脊液流體力學(xué)異常而術(shù)后沒(méi)有恢復(fù)者，術(shù)后癥狀復(fù)發(fā)的可能性是腦脊液流體力學(xué)得到改善患者的2倍。不論小腦扁桃體異位的程度如何，術(shù)前PC-MRI上顯示后顱窩腦脊液流體力學(xué)參數(shù)正常是Chiari畸形Ⅰ型患者減壓術(shù)后治療失敗的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(P=0.001)；而術(shù)前腦脊液流體力學(xué)存在障礙者減壓術(shù)后常可獲得長(zhǎng)期的癥狀緩解。以上研究結(jié)果提示，術(shù)前枕骨大孔區(qū)腦脊液流體力學(xué)參數(shù)正常可能是Chiari畸形Ⅰ型減壓失敗的危險(xiǎn)因素；而術(shù)前腦脊液流體力學(xué)參數(shù)異常者，術(shù)后若顱頸部腦脊液流量和流速改善明顯，常提示預(yù)后良好。

國(guó)內(nèi)相關(guān)研究也得到類似的結(jié)果。包長(zhǎng)順等[27]采用PC-MRI對(duì)40例Chiari畸形Ⅰ型手術(shù)前后腦脊液流體力學(xué)變化進(jìn)行定量分析，結(jié)果顯示術(shù)前枕骨大孔區(qū)蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液的峰值流速較高(腦橋腹側(cè)：頭端6.84 cm/s，尾端9.49 cm/s；C3腹側(cè)：頭端4.19 cm/s，尾端7.33 cm/s)，術(shù)后明顯降低(腦橋腹側(cè)：頭端3.77 cm/s，尾端5.87 cm/s；C3腹側(cè)：頭端2.51 cm/s，尾端4.13 cm/s)；而術(shù)后枕骨大孔區(qū)腦脊液平均流量(腦橋腹側(cè)0.067 ml/s，C3腹側(cè)0.034 ml/s)較術(shù)前(腦橋腹側(cè)0.05 ml/s，C3腹側(cè)0.021 ml/s)升高。該研究提示，枕骨大孔區(qū)腦脊液流速降低，流量增加的患者，減壓手術(shù)后獲益明顯，其癥狀可獲得緩解。陸笑非[28]及程誠(chéng)[29]的研究顯示，當(dāng)減壓手術(shù)解除枕骨大孔區(qū)腦脊液流動(dòng)梗阻，重建腦脊液流體力學(xué)循環(huán)，使腦脊液流動(dòng)恢復(fù)后，臨床癥狀和體征常得以改善。因此，PC-MRI能夠良好檢測(cè)腦脊液流體力學(xué)，判斷患者是否能夠從減壓手術(shù)中獲益，并且通過(guò)手術(shù)前后的變化預(yù)測(cè)手術(shù)效果，評(píng)估預(yù)后。

4.3 PC-MRI檢測(cè)對(duì)Chiari畸形診斷的挑戰(zhàn)

由于PC-MRI對(duì)腦脊液流體力學(xué)有良好的定性及定量評(píng)估能力，其作為替代靜態(tài)形態(tài)測(cè)量分析的方法對(duì)Chiari畸形Ⅰ型的診療提供了新的方法。既往Chiari畸形Ⅰ型多以小腦扁桃體下疝低于枕骨大孔平面5 mm作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，隨著影像技術(shù)的發(fā)展，下移5 mm或更多不再是診斷的唯一標(biāo)準(zhǔn)[30]。Lawrence等[8]認(rèn)為利用PC-MRI研究與心臟搏動(dòng)相關(guān)的顱尾脊髓組織移位，可以作為判斷Chiari畸形Ⅰ型是否存在的準(zhǔn)確指標(biāo)，并判斷組織移位能否因減壓手術(shù)而改變。Radmanesh等[31]利用MRI真實(shí)穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)快速成像(trueFISP)和PC-MRI對(duì)22例Chiari畸形Ⅰ型小腦扁桃體搏動(dòng)性進(jìn)行定量評(píng)估，結(jié)果顯示Chiari畸形Ⅰ型減壓術(shù)后小腦扁桃體的節(jié)律性異常運(yùn)動(dòng)有明顯改善，減壓術(shù)后小腦扁桃體搏動(dòng)度明顯下降，提示小腦扁桃體的運(yùn)動(dòng)變化可能用于評(píng)估手術(shù)效果。Alperin等[32]的研究顯示上頸段脊髓的最大位移也可能是Chiari畸形Ⅰ型減壓手術(shù)結(jié)果的預(yù)測(cè)指標(biāo)(P<0.05)。因此，未來(lái)對(duì)Chiari畸形Ⅰ型的診斷將從單純影像學(xué)變化向功能性變化轉(zhuǎn)變，綜合動(dòng)態(tài)病理變化與臨床表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估。

4.4 PC-MRI的局限性

PC-MRI作為一項(xiàng)客觀評(píng)價(jià)腦脊液流動(dòng)的檢查，對(duì)腦脊液循環(huán)障礙性疾病選擇手術(shù)適應(yīng)證及判斷手術(shù)療效有重要價(jià)值，但其也存在局限性：①受檢查體位限制，不能了解直立情況下腦脊液循環(huán)的情況；②僅能了解檢查當(dāng)時(shí)腦脊液的循環(huán)情況，不能了解不同時(shí)間段腦脊液的變化；③需要指出的是，20歲之前腦脊液流速隨年齡的增加而減慢，之后隨年齡的增長(zhǎng)，流速變化不大，因此選擇與年齡相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值也是獲得可靠實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵[33]。

5 小結(jié)

PC-MRI是一種新型無(wú)創(chuàng)評(píng)估腦脊液流體力學(xué)的方法，雖然目前存在一些缺陷，但其在臨床上的初步應(yīng)用已顯示其能夠良好地評(píng)估Chiari畸形患者枕骨大孔區(qū)腦脊液流動(dòng)的變化，評(píng)估減壓手術(shù)的效果，預(yù)測(cè)預(yù)后。其進(jìn)一步的推廣尚需大規(guī)模的臨床應(yīng)用以及隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的深入研究。