Качественная и количественная оценка ликвородинамики
https://doi.org/10.23934/2223-9022-2022-11-1-86-95
Аннотация
Нарушения продукции, тока и резорбции спинномозговой жидкости (СМЖ) встречаются при многих заболеваниях и повреждениях нервной системы. В настоящее время магнитно-резонансная томография (МРТ) является ведущим методом исследования ликовородинамики. На сегодняшний день известно несколько методик исследования, которые позволяют оценить качественные и количественные параметры движения спинномозговой жидкости. Оценка ликвородинамики необходима для определения правильной тактики лечения пациентов с различными видами гидроцефалии. В обзоре литературы приведены физические основы, области применения современных МРТ-методов изучения ликвородинамики. Особое внимание уделено современным взглядам на патогенез гидроцефалии, особенностям тока ликвора при различных заболеваниях центральной нервной системы и черепно-мозговой травме.
При поддержке: Исследование не имеет спонсорской поддержки
Об авторах
А. С. Токарев
ГБУЗ Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ
Россия
Россия
Токарев Алексей Сергеевич - кандидат медицинских наук, научный сотрудник отделения неотложной нейрохирургии.
129090, Москва, Б. Сухаревская пл., д. 3
Д. А. Талыпова
ГБУЗ Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ
Россия
Россия
Талыпова Дарья Александровна - клинический ординатор по специальности «рентгенология».
129090, Москва, Б. Сухаревская пл., д. 3
И. А. Терёхин
ГБУЗ Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ
Россия
Россия
Терёхин Иван Андреевич - врач-рентгенолог, «Центр радиохирургии».
129090, Москва, Б. Сухаревская пл., д. 3
А. А. Гринь
ГБУЗ Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ
Россия
Россия
Гринь Андрей Анатольевич - доктор медицинских наук, заведующий научным отделением неотложной нейрохирургии и нейрореанимации.
129090, Москва, Б. Сухаревская пл., д. 3
Список литературы
1. Osborn AG. Essentials of Osborn’s Brain: A Fundamental Guide for Residents and Fellows. Elsevier; 2016.
2. Johanson C, Stopa E Barid A, Sharma H. Traumatic brain injury and recovery mechanisms: peptide modulation of periventricular neurogenic regions by the choroid plexus–CSF nexus. J Neural Transm (Vienna). 2011;118(1):115–133. PMID: 20936524 https://doi.org/10.1007/s00702-010-0498-0
3. Johanson CE, Duncan JA 3rd, Klinge PM, Brinker T, Stopa EG, Silverberg GD. Multiplicity of cerebrospinal fluid functions: New challenges in health and disease. Cerebrospinal Fluid Res. 2008;5:10. PMID: 18479516 https://doi.org/10.1186/1743-8454-5-10
4. Bulat M, Klarica M. Fluid filtration and reabsorption across microvascular walls: control by oncotic or osmotic pressure? (secondary publication). Croat Med J. 2014;55(4):291–298. PMID: 25300098
5. Hladky SB, Barrand MA. Mechanisms of fluid movement into, through and out of the brain: evaluation of the evidence. Fluids Barriers CNS. 2014;11(1):26. PMID: 25678956 https://doi.org/10.1186/2045-8118-11-26 eCollection 2014.
6. Kant S, Stopa EG, Johanson CE, Baird A, Silverberg GD. Choroid plexus genes for CSF production and brain homeostasis are altered in Alzheimer’s disease. Fluids Barriers CNS. 2018;15(1):34. PMID: 30541599 https://doi.org/10.1186/s12987-018-0120-7
7. Stiebel-Kalish H, Eyal S, Steiner I. The role of aquaporin-1 in idiopathic and drug-induced intracranial hypertension. Med Hypotheses. 2013;81(6):1059–1062. PMID: 24169407 https://doi.org/10.1016/j.mehy.2013.10.002
8. Nagelhus EA, Ottersen OP. Physiological roles of aquaporin-4 in brain. Physiol Rev. 2013;93(4):1543–1562. PMID: 24137016 https://doi.org/10.1152/physrev.00011.2013.
9. Brinker T, Stopa E, Morrison J, Klinge P. A new look at cerebrospinal fluid circulation. Fluids Barriers CNS. 2014;11:10. PMID: 24817998 https://doi.org/10.1186/2045-8118-11-10 eCollection 2014.
10. Redzic ZB, Preston JE, Duncan JA, Chodobski A, Szmydynger-Chodobska J. The choroid plexus-cerebrospinal fluid system: from development to aging. Curr Top Dev Biol. 2005;71:1–52. PMID: 16344101 https://doi.org/10.1016/S0070-2153(05)71001-2
11. Sakka L, Coll G, Chazal J. Anatomy and physiology of cerebrospinal fluid. Eur Ann Otorhinolaryngol Head Neck Dis. 2011;128(6):309–316. PMID: 22100360 https://doi.org/10.1016/j.anorl.2011.03.002
12. Johanson C, Stopa E, McMillan P, Roth D, Funk J, Krinke G. The distributional nexus of choroid plexus to cerebrospinal fluid, ependyma and brain: toxicologic/pathologic phenomena, periventricular destabilization, and lesion spread. Toxicol Pathol. 2011;39(1):186–212. PMID: 21189316 https://doi.org/10.1177/0192623310394214
13. Bairamian D, Johanson CE, Parmelee JT, Epstein MH. Potassium cotransport with sodium and chloride in the choroid plexus. J Neurochem. 1991;56(5):1623–1629. PMID: 2013757 https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.1991.tb02060.x
14. Matsumae M, Kuroda K, Yatsushiro S, Hirayama A, Hayashi N, Takizawaet K, et al. Changing the Currently Held Concept of Cerebrospinal Fluid Dynamics Based on Shared Findings of Cerebrospinal Fluid Motion in the Cranial Cavity Using Various Types of Magnetic Resonance Imaging Techniques. Neurol Med Chir (Tokyo). 2019;59(4):133–146. PMID: 30814424 https://doi.org/10.2176/nmc.ra.2018-0272
15. Takizawa K, Matsumae M, Hayashi N, Hirayama A, Sano F, Yatsushiro S, et al. The Choroid Plexus of the Lateral Ventricle as the Origin of CSF Pulsation Is Questionable. Neurol Med Chir (Tokyo). 2018;58(1):23–31. PMID: 29142154 https://doi.org/10.2176/nmc.oa.2017-0117
16. O’Connell JE. The vascular factor in intracranial pressure and the maintenace of the cerebrospinal fluid circulation. Brain. 1943;66(3):204–228. https://doi.org/10.1093/brain/66.3.204
17. Коршунов А.Е. Физиология ликворной системы и патофизиология гидроцефалии (обзор литературы). Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2010;(4):45–50.
18. Abbott NJ. Evidence for bulk flow of brain interstitial fluid: significance for physiology and pathology. Neurochem Int. 2004;45(4):545–552. PMID: 15186921 https://doi.org/10.1016/j.neuint.2003.11.006
19. Mestre H, Mori Y, Nedergaard M. The Brain’s Glymphatic System: Current Controversies. Trends Neurosci. 2020;43(7):458–466. PMID: 32423764 https://doi.org/10.1016/j.tins.2020.04.003
20. Chen K-H, Lee C-P, Yang Y-H, Yang Y-H, Chen C-M, Lu M-L et al. Incidence of hydrocephalus in traumatic brain injury: A nationwide population-based cohort study. Medicine (Baltimore). 2019;98(42):e17568. PMID: 31626123 https://doi.org/10.1097/MD.0000000000017568
21. Damkier HH, Brown PD, Praetorius J. Cerebrospinal fluid secretion by the choroid plexus. Physiol Rev. 2013;93(4):1847–1892. PMID: 24137023 https://doi.org/10.1152/physrev.00004.2013
22. Long J, Lin H, Cao G, Wang M-Z, Huang X-J, Xia J, et al. Relationship between intracranial pressure and phase-contrast cine MRI-derived measures of cerebrospinal fluid parameters in communicating hydrocephalus. Quant Imaging Med Surg. 2019;9(8):1413–1420. PMID: 31559170 https://doi.org/10.21037/qims.2019.08.04
23. Forsting M, Jansen O. MR Neueroimaging: Brain, Spine, Peripheral Nerves. Stuttgart: New York: Thieme; 2017.
24. Kartal MG, Algin O. Evaluation of hydrocephalus and other cerebrospinal fluid disorders with MRI: An update. Insights Imaging. 2014;5(4):531–541. PMID: 24903254 https://doi.org/10.1007/s13244-014-0333-5
25. Tanaka N, Yamaguchi S, Ishikawa H, Ishii H, Meguro K. Prevalence of possible idiopathic normal-pressure hydrocephalus in Japan: the Osaki-Tajiri project. Neuroepidemiology. 2009;32(3):171–175. PMID: 19096225 https://doi.org/10.1159/000186501
26. Ooi LY, Walker BR, Bodkin PA, Whittle IR Idiopathic intracranial hypertension: can studies of obesity provide the key to understanding pathogenesis? Br J Neurosurg. 2008;22(2):187–194. PMID: 18348012 https://doi.org/10.1080/02688690701827340
27. Odéen H, Uppman M, Markl M, Spottiswoode BS. Assessing cerebrospinal fluid flow connectivity using 3D gradient echo phase contrast velocity encoded MRI. Physiol Meas. 2011;32(4):407–421. PMID: 21343652 https://doi.org/10.1088/0967-3334/32/4/003
28. Korbecki A, Zimny A, Podgórski P, Sąsiadek M, Bladowska J. Imaging of cerebrospinal fluid flow: fundamentals, techniques, and clinical applications of phase-contrast magnetic resonance imaging. Pol J Radiol. 2019;84:e240–e250. PMID: 31481996 https://doi.org/10.5114/pjr.2019.86881
29. Saloner D. The AAPM/RSNA physics tutorial for residents. An introduction to MR angiography. RadioGraphics. 1995;15(2):453–465. https://doi.org/10.1148/radiographics.15.2.7761648
30. McDonnell CH 3rd, Herfkens RJ, Norbash AM, Rubin GD. Magnetic resonance imaging and measurement of blood flow. West J Med. 1994;160(3):237–242. PMID: 8191756
31. Ohno N, Miyati T, Noda T, Alperin N, Hamaguchi T, Ohno M, et al. Fast Phase-Contrast Cine MRI for Assessing Intracranial Hemodynamics and Cerebrospinal Fluid Dynamics. Diagnostics (Basel). 2020;10(4):241. PMID: 32326291 https://doi.org/10.3390/diagnostics10040241
32. Unal O, Kartum A, Avcu S, Etlik O, Arslan H, Bora A. Cine phasecontrast MRI evaluation of normal aqueductal cerebrospinal fl uid fl ow according to sex and age. Diagn Interv Radiol. 2009;15(4):227–231. PMID: 19862673 https://doi.org/10.4261/1305-3825.DIR.2321-08.1
33. Xu Q, Yu S-B, Zheng N, Yuan X-Y, Chi Y-Y, Liu C, et al. Head movement, an important contributor to human cerebrospinal fluid circulation. Sci Rep. 2016;6:31787. PMID: 27538827 https://doi.org/10.1038/srep31787
34. Gorucu Y, Albayram S, Balci B, Hasiloglu ZI, Yenigul K, Yargic F, et al. Cerebrospinal fluid flow dynamics in patients with multiple sclerosis: a phase contrast magnetic resonance study. Funct Neurol. 2011;26(4):215–222. PMID: 22364942
35. Glockner J, Hu HH, Stanley DW, Angelos L, King K. Parallel MR imaging: a user’s guide. Radiographics. 2005;25(5):1279–1297. PMID: 16160112 https://doi.org/10.1148/rg.255045202
36. Alperin N. MR–Intracranial Compliance and Pressure: A Method for Noninvasive Measurement of Important Neurophysiologic Parameters. Methods Enzymol. 2004;386:323–349. PMID: 15120260 https://doi.org/10.1016/S0076-6879(04)86016-6
37. Bradley WG Jr, Scalzo D, Queralt J, Nitz WN, Atkinson DJ, Wong P. Normal-pressure hydrocephalus: evaluation with cerebrospinal fluid flow measurements at MR imaging. Radiology. 1996;198(2):523–529. PMID: 8596861 https://doi.org/10.1148/radiology.198.2.8596861
38. Mase M, Yamada K, Banno T, Miyachi T, Ohara S, Matsumoto T. Quantitative analysis of CSF flow dynamics using MRI in normal pressure hydrocephalus. Acta Neurochir Suppl. 1998;71:350-353. PMID: 9779227 https://doi.org/10.1007/978-3-7091-6475-4_101
39. Пашкова А.А. Магнитно-резонансная томография в качественной и количественной оценке ликовородинамики и состояния вещества головного мозга у больных с гидроцефалией: Автореферат дис. … канд. мед. наук. Санкт-Петербург; 2014.
40. Арутюнов Н. В., Корниенко В.Н., Мельникова-Пицхелаури Т.В., Фадеева Л.Н. Современные методы исследования патологии ликворной системы. Лучевая диагностика и терапия. 2012;3(3):117–126.
41. Miyazaki M, Isoda H. Non-contrast-enhanced MR angiography of the abdomen. Eur J Radiol. 2011;80(1):9–23. PMID: 21330081 10.1016/j.ejrad.2011.01.093
42. Yamada S. Cerebrospinal fluid physiology: visualization of cerebrospinal fluid dynamics using the magnetic resonance imaging Time-Spatial Inversion Pulse method. Croat Med J. 2014;55(4):337–346. PMID: 25165048 https://doi.org/10.3325/cmj.2014.55.337
43. Shibukawa S, Miyati T, Niwa T, Matsumae M, Ogino T, Horie T, et al. Time-spatial Labeling Inversion Pulse (Time-SLIP) with Pencil Beam Pulse: A Selective Labeling Technique for Observing Cerebrospinal Fluid Flow Dynamics. Magn Reson Med Sci. 2018;17(3):259–264. PMID: 28835572 https://doi.org/10.2463/mrms.tn.2017-0032
44. Takeuchi K, Ono A, Hashiguchi Y, Misawa H, Takahata T, Teramoto A, et al. Visualization of cerebrospinal fluid flow in syringomyelia through noninvasive magnetic resonance imaging with a time-spatial labeling inversion pulse (Time-SLIP). J Spinal Cord Med. 2017;40(3):368–371. PMID: 26864698 https://doi.org/10.1080/10790268.2016.1140391
45. Matsumae M, Hirayama A, Atsumi H, Yatsushiro S, Kuroda K. Velocity and pressure gradients of cerebrospinal fluid assessed with magnetic resonance imaging. J Neurosurg. 2014;120(1):218–227. PMID: 23930855 https://doi.org/10.3171/2013.7.JNS121859
46. Hirayama A, Matsumae M, Yatsushiro S, Abdulla A, Atsumi H, Kuroda K. Visualization of pulsatile CSF motion around membrane-like structures with both 4D velocity mapping and time-slip technique. Magn Reson Med Sci. 2015;14(4):263–273. PMID: 25994034 https://doi.org/10.2463/mrms.2014-0089
47. Yatsushiro S, Hirayama A, Matsumae M, Kajiwara N, Abdullah A, Kuroda K Correlation mapping for visualizing propagation of pulsatile CSF motion in intracranial space based on magnetic resonance phase contrast velocity images: preliminary results. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2014;2014:3300–3303. PMID: 25570696 https://doi.org/10.1109/EMBC.2014.6944328
48. Hayashi N, Matsumae M, Yatsushiro S, Hirayama A, Abdullah A, Kuroda K. Quantitative analysis of cerebrospinal fluid pressure gradients in healthy volunteers and patients with normal pressure hydrocephalus. Neurol Med Chir (Tokyo). 2015;55(8):657–662. PMID: 26226976 https://doi.org/10.2176/nmc.oa.2014-0339
49. Yavuz Ilik S, Otani T, Yamada S, Watanabe Y, Wada S. A subject-specific assessment of measurement errors and their correction in cerebrospinal fluid velocity maps using 4D flow MRI. Magn Reson Med. 2021 Dec 6. PMID: 34866235 https://doi.org/10.1002/mrm.29111 Online ahead of print.
50. Ha H, Kim GB, Kweon J, Lee SJ, Kim Y-H, Lee DH, et al. Hemodynamic Measurement Using Four-Dimensional Phase-Contrast MRI: Quantification of Hemodynamic Parameters and Clinical Applications. Korean J Radiol. 2016;17(4):445–462. PMID: 27390537 https://doi.org/10.3348/kjr.2016.17.4.445
51. Yiallourou TI, Kröger JR, Stergiopulos N, Maintz D, Martin BA, Bunck AC. Comparison of 4D phase-contrast MRI flow measurements to computational fluid dynamics simulations of cerebrospinal fluid motion in the cervical spine. PLoS One. 2012;7(12):e52284. PMID: 23284970 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0052284
52. Foo TKF, Ho VB, Marcos HB, Hood MN, Choyke PL. MR angiography using steady-state free precession. Magn Reson Med. 2002;48(4):699–706. PMID: 12353288 https://doi.org/10.1002/mrm.10278
53. Potthast S, Maki JH. Non-Contrast-Enhanced MR Imaging of the Renal Arteries. Magn Reson Imaging Clin N Am. 2008;16(4):573–584. PMID: 18926423 https://doi.org/10.1016/j.mric.2008.07.007
54. Богомякова О.Б., Станкевич Ю.А., Шрайбман Л.А., Тулупов А.А. Половые, возрастные и топографические особенности параметров ликвородинамики у пациентов с синдромом доброкачественной внутричерепной гипертензии. Вестник Новосибирского государственного университета. 2015;(4):57–63.
Рецензия
Для цитирования:
Токарев А.С., Талыпова Д.А., Терёхин И.А., Гринь А.А. Качественная и количественная оценка ликвородинамики. Журнал им. Н.В. Склифосовского «Неотложная медицинская помощь». 2022;11(1):86-95. https://doi.org/10.23934/2223-9022-2022-11-1-86-95
For citation:
Tokarev A.S., Talypova D.A., Terekhin I.A., Grin A.A. Quantitative and Qualitative Analysis of CSF Flow Dynamics. Russian Sklifosovsky Journal "Emergency Medical Care". 2022;11(1):86-95. https://doi.org/10.23934/2223-9022-2022-11-1-86-95
Просмотров:
45312
Послать статью по эл. почте 