Autor

Harold L. Rekate, MD

Oddělení neurologické chirurgie, Barrow Neurological Institute, Nemocnice a lékařské centrum sv. Josefa, Phoenix, Arizona

Abstrakt

Původně popsaný v polovině šedesátých let je normální tlak hydrocefalus (NPH) stav, který se vyskytuje hlavně u starších pacientů. Rozšíření mozkových komor má za následek zákeřné zhoršení chůze, kontroly močového měchýře a kognitivních funkcí bez zjevných známek zvýšeného intrakraniálního tlaku. Příčina stavu byla předmětem značných spekulací a konsenzus zůstává nepolapitelný. Tento článek hodnotí relevantní klinické informace a základní vědu pro vývoj sjednocující teorie příčiny NPH. Zjištění naznačují, že mechanismem, který je základem NPH, může být dlouhodobé zvýšení a současná prodloužená kompenzace rezistence k průtoku mozkomíšního moku z místa jeho výroby do míst absorpce. Normální proces stárnutí může vést k měknutí mozku nebo ke snížení mozkového turgoru a tento chronický kompenzovaný stav pravděpodobně vede k dekompenzaci a symptomatickému zhoršení.

Klíčová slova: mozkomíšní mok, demence, intrakraniální tlak , matematické modelování, hydrocefalus s normálním tlakem, patofyziologie, pseudotumor cerebri

V roce 1965 Hakim a Adams původně popsali hydrocefalus s normálním tlakem (NPH) jako chirurgicky léčitelnou příčinu demence. Starší pacienti s demencí a zvětšenými komorami na pneumoencefalogramech byli podrobeni zavedení ventrikuloatriálních zkratů. Kognitivní výkon některých z těchto pacientů se dramaticky zlepšil, ale velikost jejich mozkových komor se změnila jen v několika málo případech. V těchto raných studiích žádný z pacientů nevykazoval žádné známky zvýšeného intrakraniálního tlaku (ICP) a název NPH byl vytvořen k popisu tohoto stavu. Od té doby se velké množství literatury pokusilo tento záhadný stav vysvětlit a zlepšit schopnost výběru pacientů pro léčbu. Použitím příslušných informací získaných z matematického modelování, základního vědeckého výzkumu a neurofyziologie, neuropatologie a neuroradiologie navrhuje tento přehled sjednocující teorii o základní příčině nebo příčinách NPH.

Matematické modelování

Ve spolupráci s technickou fakultou na Case Western Reserve University v Clevelandu ve státě Ohio jsem vyvinul matematický model dynamiky mozkomíšního moku (CSF), který vysvětluje různé záhadné stavy související s objemem mozkových komor jako funkce odporu. k odlivu likvoru. Tento model používal matematické rovnice odvozené z technických principů hydrauliky a začlenil metodiky ze systémového a konstrukčního inženýrství. Z těchto rovnic byla vyvinuta počítačová simulace k popisu změn v objemech mozkových komor jako funkce tlaku a průtoku mozkomíšního moku. Tato práce byla podpořena grantem od National Institutes of Neurological Diseases and Stroke (R01-NS22901).
Popsat reakci mozkových komor na zvýšení rezistence k odtoku mozkomíšního moku bez významného zvýšení ICP stavu NPH a vysvětlit nedostatek nárůstu velikosti komor se zvýšením odtokového odporu a zvýšeným ICP u pseudotumor cerebri, bylo nutné zahrnout modifikátor nazývaný „mozkový turgor“ nebo Kb. Původně byl tento termín koncipován jako konstanta pro mozek každého člověka a termín Kb byl použit pro „mozkovou konstantu“. Studie pseudotumor cerebri však ukázaly, že mozkový turgor není vždy konstanta. Může se jednat spíše o rychle se měnící proměnnou, která závisí na objemu mozkové žíly.

V případě pseudotumor cerebri byly předpovědi modelu ověřeny měřením tlaku v žilních dutinách a příčinou pseudotumoru cerebri byl identifikován jako zvýšení tlaku v sagitálním sinu. Ve skutečnosti byly identifikovány dvě různé formy tohoto stavu. V častějším případě pseudotumor cerebri spojeného s obezitou u mladých žen se zvýšený tlak v sagitálním sinu projevil zvýšeným tlakem pravé síně, který reagoval na úbytek hmotnosti. U neobézních pacientů s pseudotumor cerebri byly identifikovány přechody napříč částečně uzavřenými venózními dutinami, dokonce iu pacientů s venografickými studiemi normální magnetické rezonance (MR). V důsledku toho byl v těchto případech pseudotumor cerebri výsledkem zvýšení K a snížení absorpce mozkomíšního moku v důsledku vysokého sagitálního sínusového tlaku přenášeného do parenchymu mozku.

NPH byl modelován pomocí dvou předpokladů. Zaprvé, turgor mozku se zmenšuje v důsledku normálního procesu Zadruhé, jak navrhuje Di Rocco a spolupracovníci ve studii diskutované v části o patologii NPH, odolnost vůči toku mozkomíšního moku mezi spinálním subarachnoidem a kortikálním subarachnoidem mezery musí být zvětšeny. Počítačové simulace účinku na ventrikulární objemy (obr. 1) a tlak (obr. 2) ukazují nárůst objemů mozkových komor, zejména laterálních komor, a velmi mírné zvýšení ICP, které se časem rychle stabilizuje. Model úspěšně předpovídá chování mozku v případě NPH. Stárnutí není jediným stavem, který vede ke snížení mozkového turgoru. Mozkový turgor také klesá po poranění mozku mrtvicí, traumatem (obr. 3) a radiační terapií. NPH má v takových případech odlišnou příčinu a liší se od idiopatického NPH, u kterého není příčina známa.

Pro účely ilustrace a studie byla pro počítačovou simulaci zvolena blokáda mezi spinálním a kortikálním subarachnoidálním prostorem. Podobný výsledek se předpovídá, pokud je bod obstrukce umístěn na výstupním otvoru čtvrté komory nebo na akvaduktu Sylvius. U zvířecích modelů a u lidských subjektů je snadné zvýšit mozkový turgor, a tím vytvořit pseudotumor cerebri tím, že se zabrání žilnímu návratu krčních žil. Simulace NPH je však obtížnější a trvá podstatně déle. Studium NPH proto vyžaduje analýzu přirozeně se vyskytujících příkladů stavu. Zbývající část tohoto přehledu analyzuje dostupné klinické a základní vědecké informace, protože ovlivňuje zde popsaný model.

Zvířecí modely

Od raného díla Dandyho se chronický hydrocefalus vyrábí v různé zvířecí modely. Existuje také řada přirozeně se vyskytujících příkladů vrozeného hydrocefalu u inbredních druhů potkanů a myší. Pokud se u těchto zvířat měří ICP během chronické fáze hydrocefalu, je obvykle v normálním rozmezí. V psím modelu se hydrocefalus vyrábí intracisternální injekcí kaše z jílu zvané kaolin. Během prvních několika dnů po injekci kaolinu se ICP výrazně zvyšuje. ICP se však rychle vrací do normálu s výraznou expanzí komor. Komory přirozeně se vyskytující krysy H-Tx se rozšiřují. Tyto krysy selhaly v testování bludiště bez zjevných známek zvýšeného ICP, čímž simulovaly NPH. U potkanů, jejichž komory si zachovávají schopnost snižovat, se zlepšuje jejich funkce při motorickém testování, dokud není jejich výkon nerozeznatelný od výkonu jejich nehydrocefalických sourozenců.

Patologické studie

Histologický vzhled biopsií z pacienti s NPH nevykazují žádné významné rozdíly ve srovnání s posmrtnými vzorky z kontrol odpovídajících věku. Při MR zobrazování a patologickém vyšetření se periventrikulární vakuolizace jeví jako náhodné zjištění, které se stárnutím zvyšuje a zvyšuje závažnost. Tato zjištění odrážejí houbovitou kvalitu mozku v pozdějších desetiletích života. Tato houbovitá kvalita vede s věkem ke snížení turgoru mozku.

Řada článků se zaměřila na parenchymální změny v mozku pacientů s diagnostikovanou NPH.Našel jsem však pouze jeden článek, ve kterém byl posmrtný materiál studován ve snaze určit bod překážky toku mozkomíšního moku. Di Rocco a jeho kolegové studovali mozek tří pacientů, u nichž bylo prokázáno, že mají NPH. Tyto vzorky odhalily významnou leptomeningeální fibrózu, což naznačuje, že bodem obstrukce mohou být bazální cisterny mezi spinálním a kortikálním subarachnoidálním prostorem. Tyto nálezy jsou v souladu s asociací NPH s poraněním hlavy nebo aneuryzmatickým subarachnoidálním krvácením.

Souhrnně lze konstatovat, že nálezy z dostupných patologických studií o samotném mozkovém parenchymu naznačují pouze přítomnost znaků senescence. Neexistují žádné nálezy specifické pro NPH. Existuje nějaký patologický základ pro myšlenku, že jak stárneme, naše mozky se stávají měkčími. Nakonec se zdá, že reakce bočníku je spojena s fibrózou, a tedy se zvýšenou odolností proti toku CSF v bazálních cisternách.

Klinické hodnocení

Pohled na původ NPH lze často získat z historie a fyzických údajů vyšetření postižených pacientů. Významný, ale neznámý počet pacientů, u kterých se v pozdním životě vyvinuly klasické nálezy NPH, má v anamnéze vždy vědomí, že jejich hlavy byly větší než obvykle (obr. 4). Vanneste a Hyman prokázali, že významná část pacientů s NPH má překážku na úrovni vodovodu (nekomunikující hydrocefalus). Toto zjištění posiluje argument, že pacienti s NPH mají dlouhodobý chronický kompenzovaný hydrocefalus, ze kterého se pak stárnou dekompenzují.

Klinické fyziologické studie

Chronické sledování ICP ukazuje, že NPH je ve skutečnosti nesprávné pojmenování. Během monitorování ICP vykazují pacienti, kteří nakonec reagují na posun, občasné zvýšení ICP. Jejich základní záznamy ICP jsou normální až vysoké. Tito pacienti mají také plató vlny s vyšší frekvencí a trváním než normální jedinci nebo než pacienti, kteří mají mozkovou atrofii. Tyto studie podporují tvrzení, že tito pacienti mají vyšší ICP, než by bylo normální u pacientů stejného věku se stejnými mozkovými viskoelastickými vlastnostmi.

Jsou uváděny infuzní studie, které měří rezistenci k odtoku mozkomíšního moku (Rout). zlepšit diagnostickou přesnost klinických a radiologických vyšetření těchto pacientů. Tyto studie zahrnují infuzi umělého CSF při záznamu ICP. Tento test lze provést různými způsoby, ale 18 ml / mm Hg / min se zdá být stanovenou prahovou hodnotou pro léčbu. U pacientů, jejichž směr je nižší než tato úroveň, je menší pravděpodobnost, že budou reagovat na léčbu, než u pacientů, jejichž směr je vyšší než tato úroveň. Tento test potvrzuje obstrukční povahu NPH a to, že bod obstrukce je distálně od spinálního subarachnoidálního prostoru. Bod obstrukce proto musí být mezi spinálním a kortikálním subarachnoidálním prostorem nebo na úrovni arachnoidálních klků. Tento test byl také prosazován k rozlišení mezi „komunikujícím“ a „nekomunikujícím“ hydrocefálem. Pacienti s posledně jmenovaným jsou potenciálními kandidáty na endoskopickou třetí ventrikulostomii.

Radiografické studie

Bylo navrženo velké množství rentgenových studií, které pomáhají při výběru pacientů pro posun v kontextu NPH. Existuje obecná shoda, že žádná z těchto studií sama o sobě není dostatečně citlivá nebo konkrétní, aby umožňovala předvídat výsledek posunu s přijatelnou mírou spolehlivosti. Dvě studie však vrhly významné světlo na patofyziologické mechanismy podílející se na NPH. První odráží skutečnost, že stupeň ventrikulární distenze by měl být významně větší než množství CSF v kortikálních subarachnoidálních prostorech. Tento vztah naznačuje, že mozek byl vytlačen ven, aby vyplnil objem subarachnoidálního prostoru. Znamená to, že existuje překážka toku mozkomíšního moku mezi komorovým systémem a kortikálním subarachnoidálním prostorem.

Zadruhé, pro mnoho pro diagnostiku NPH se doporučuje radionuklidová cisternografie. Byly použity různé stopové látky vázané na bílkoviny, včetně RI131SA a indium-111.Technika je stejná pro oba indikátory. Provede se lumbální punkce a indikátor se vstříkne do spinálního subarachnoidálního prostoru. Scintigrafické skeny se získávají v intervalech od 3 hodin do 72 hodin po injekci indikátoru. V pozitivní studii (obr. 5) barvivo rychle putuje do komorového systému, zůstává tam po delší dobu a pomalu se vylučuje. Negativní studie naznačuje, že je nepravděpodobné, že by pacient reagoval na posun. V tomto případě barvivo vstupuje do komory poměrně rychle a rychle proudí do kortikálního subarachnoidálního prostoru přes konvexitu mozku, ale do 48 až 72 hodin se vyčistí. Pozitivní test naznačuje, že mezi spinálním a kortikálním subarachnoidálním prostorem je přítomen částečný blok toku CSF. Tato studie je v souladu s patologickými nálezy výše popsané studie Di Rocco. Tento test pomáhá osvětlit stav jako formu překážky toku CSF. Od jeho používání se však téměř upustilo, protože se nezdá, že by zlepšoval výběr pacientů k léčbě nad rámec toho, co poskytuje kombinace klinického obrazu a zobrazovacích studií.

Závěr

Na základě výše diskutovaných studií lze NPH chápat jako problém, který se vyskytuje ve dvou fázích. V první fázi se vyvíjí patologický stav, který zhoršuje absorpci mozkomíšního moku v určitém bodě mezi jeho počátkem v komorovém systému a jeho absorpčním bodem na úrovni arachnoidálních klků. Během této fáze se komory mohou nebo nemusí zvětšovat. Pokud se patologie vyvine dříve, než se lebeční stehy spojí, může dojít k významné makrocefalii. Pacient plně kompenzuje tento absorpční problém mozkomíšního moku a zůstává bez zjevných příznaků po dlouhou dobu, možná mnoho desetiletí. Bod obstrukce může být na úrovni akvaduktu Sylvius, výstupního otvoru čtvrté komory nebo bazálních cisteren.

V určitém okamžiku se pacienti začínají zhoršovat. U mladých nebo středního věku dospěje zhoršení často k malému poranění hlavy. Tito pacienti se obvykle stávají symptomatickými se smíšeným obrazem vysokého ICP a charakteristických nálezů NPH. V projevech na konvence asociace Hydrocephalus se Williams zmínil o tomto stavu jako o SHYMA (symptomatický hydrocefalus dospělých a středního věku; Williams MA, osobní komunikace, 1999, 2001). Pokud ke zhoršení v této fázi nedojde, začnou pacienti po dosažení stárnutí vykazovat jemné známky zhoršení. Tato fáze může začít již ve věku 60 let. Tato fáze je výsledkem nové expanze komor, když mozek změkne, což je nevyhnutelná součást normálního procesu stárnutí.

1. Adams RD, Fisher CM „Hakim S a kol .: Symptomatický okultní hydrocefalus s„ normálním “tlakem mozkomíšního moku. Léčitelný syndrom. N Eng J Med 273: 117-126, 1965
2. Awad IA, Spetzler RF, Hodak JA, et al: Náhodné léze zaznamenané na zobrazování mozku magnetickou rezonancí: Prevalence a klinický význam v různých věkových skupinách. Neurosurgery 20: 222-227, 1987
3. Bech RA, Juhler M, Waldemar G a kol: Frontal vzorky mozkové a leptomeningeální biopsie korelovaly s odporem odtoku mozkomíšního moku a aktivitou vln B u pacientů s podezřením na hydrocefalus normálního tlaku. Neurosurgery 40: 497-502, 1997
4. Boon AJ, Tans JT, Delwel EJ, et al: Předpovídá odpor výtoku mozkomíšního moku odpověď na posun u pacientů s hydrocefalem s normálním tlakem? Acta Neurochir Suppl (Wien) 71: 331-333, 1998
5. Borgesen SE: Vodivost k odtoku mozkomíšního moku v hydrocefalu za normálního tlaku. Acta Neurochir (Wien) 71: 1-45, 1984
6. Borgesen SE, Gjerris F: Prediktivní hodnota vodivosti k odtoku mozkomíšního moku v hydrocefalu za normálního tlaku. Brain 105: 65-86, 1982
7. Borgesen SE, Gjerris F: Vztahy mezi intrakraniálním tlakem, velikostí komor a odolností vůči odtoku mozkomíšního moku. J Neurosurg 67: 535-539, 1987
8. Borgesen SE, Westergard L, Gjerris F: Izotopová cisternografie a vodivost k odtoku CSF při normálním tlaku hydrocefalus. Acta Neurochir (Wien) 57: 67-73, 1981
9. Casmiro M, Cacciatore FM, D’Alessandro R: Patogeneze idiopatického normálního tlaku hydrocefalus: Otevřený problém. Funct Neurol 4: 403-410, 1989
10. Dandy WE, Blackfan KD: Experimentální a klinická studie vnitřního hydrocefalu. JAMA 61: 2216-2217, 1913
11. Dandy WE, Blackfan KD: Internal hydrocephalus. Experimentální, klinická a patologická studie. Am J Dis Child 8: 406-482, 1914
12. Del Bigio MR, Cardoso ER, Halliday WC: Neuropatologické změny u chronického dospělého hydrocefalu: kortikální biopsie a nálezy pitvy. Can J Neurol Sci 24: 121-126, 1997
13. Di Rocco C, Di Trapani G, Maira G a kol: Anatomo-klinické korelace v normotenzním hydrocefalu. Zprávy o třech případech.J Neurol Sci 33: 437-452, 1977
14. Gjerris F, Borgesen SE, Sorensen PS a kol .: Odolnost proti odtoku mozkomíšního moku a intrakraniálnímu tlaku u pacientů s hydrocefalem po subarachnoidálním krvácení. Acta Neurochir (Wien) 88: 79-86, 1987
15. Gucer G, Viernstein L, Walker AE: Kontinuální záznam intrakraniálního tlaku u dospělých hydrocefalů. Surg Neurol 13: 323-328, 1980
16. Hakim S, Adams RD: Speciální klinický problém symptomatického hydrocefalu s normálním tlakem v mozkomíšním moku. Pozorování hydrodynamiky mozkomíšního moku. J Neurol Sci 2: 307-327, 1965
17. Harbert JC, McCullough DC, Schellinger D: Počítačová lebeční tomografie a radionuklidová cisternografie v hydrocefalu. Semin Nucl Med 7: 197-200, 1977
18. Harris NG, McAllister JP 2nd, Conaughty JM, et al: The effect of inherited hydrocephalus and shunt treatment on cortical pyramidal cell dendrites in the infant H-Tx rat . Exp Neurol 141: 269-279, 1996
19. Karahalios DG, Rekate HL, Khayata MH, et al: Zvýšený intrakraniální venózní tlak jako univerzální mechanismus v pseudotumor cerebri různé etiologie. Neurology 46: 198-202, 1996
20. Kosteljanetz M, Nehen AM, Kaalund J: Měření odporu odtoku mozkomíšního moku při výběru pacientů pro zkratovou operaci u syndromu normálního tlaku hydrocefalus. Řízená studie. Acta Neurochir (Wien) 104: 48-53, 1990
21. Krauss JK, Regel JP, Vach W a kol: Léze bílé hmoty u pacientů s idiopatickým hydrocefalem s normálním tlakem a v kontrolní skupině odpovídající věku: Srovnávací studie. Neurosurgery 40: 491-496, 1997
22. Kristensen B, Malm J, Fagerland M a kol: Regionální průtok krve mozkem, abnormality bílé hmoty a hydrodynamika mozkomíšního moku u pacientů s idiopatickým syndromem dospělého hydrocefalu. J Neurol Neurosurg Psychiatry 60: 282-288, 1996
23. Long DM: Stárnutí v nervovém systému. Neurosurgery 17: 348-354, 1985
24. Lovely TJ, McAllister JP 2nd, Miller DW, et al: Účinky hydrocefalu a chirurgické dekomprese na hladiny kortikálního norepinefrinu u novorozených koček. Neurosurgery 24: 43-52, 1989
25. Matsumae M, Kikinis R, Morocz I, et al: Objemy intrakraniálního kompartmentu u pacientů se zvětšenými komorami hodnocené zpracováním obrazu na základě magnetické rezonance. J Neurosurg 84: 972-981, 1996
26. McCormick JM, Yamada K, Rekate HL a kol .: Časový průběh změny intraventrikulárního tlaku v psím modelu hydrocefalus: jeho vztah k sagitální sinusové pružnosti. Pediatr Neurosurg 18: 127-133, 1992
27. Meier U, Zeilinger FS, Schonherr B: Endoskopická ventrikulostomická operace versus zkrat v normálním tlakovém hydrocefalu: Diagnostika a indikace. Minim Invasive Neurosurg 43: 87-90, 2000
28. Miyajima M, Sato K, Arai H: Cholin acetyltransferáza, nervový růstový faktor a hladiny cytokinů se u kongenitálně hydrocefalických HTX krys mění. Pediatr Neurosurg 24: 1-4, 1996
29. Miyazawa T, Sato K: Porucha učení a narušení synaptogeneze u HTX potkanů se zatčeným hydrocefalem závislým na zkratu. Childs Nerv Syst 7: 121-128, 1991
30. Miyazawa T, Sato K, Ikeda Y, et al: Model krysy spontánně zadrženého hydrocefalu. Studie chování. Childs Nerv Syst 13: 189-193, 1997
31. Oi S, Shimoda M, Shibata M a kol: Patofyziologie dlouhodobé zjevné ventrikulomegalie u dospělých. J Neurosurg 92: 933-940, 2000
32. Poca MA, Sahuquillo J, Busto M, et al: Shoda mezi dynamikou toku CSF v MRI a ICP monitorováním v diagnostice normálního tlaku hydrocefalus. Citlivost a specificita dynamiky mozkomíšního moku k předpovědi výsledku. Acta Neurochir Suppl 81: 7-10, 2002
33. Raftopoulos C, Chaskis C, Delecluse F a kol .: Morfologická kvantitativní analýza intrakraniálních tlakových vln v hydrocefalu za normálního tlaku. Neurol Res 14: 389-396, 1992
34. Raftopoulos C, Deleval J, Chaskis C a kol .: Kognitivní zotavení u idiopatického normálního tlaku hydrocefalus: prospektivní studie. Neurosurgery 35: 397-405, 1994
35. Rekate HL, Brodkey JA, Chizeck HJ a kol .: Regulace komorového objemu: Matematický model a počítačová simulace. Pediatr Neurosci 14: 77-84, 1988
36. Sahuquillo J, Rubio E, Codina A a kol .: Přehodnocení intrakraniálního tlaku a dynamiky mozkomíšního moku u pacientů se syndromem takzvaného „hydrocefalusu normálního tlaku“ Acta Neurochir (Wien) 112: 50-61, 1991
37. Suda K, Sato K, Takeda N a kol: Časný ventriculoperitoneální zkrat – účinky na schopnost učení a synaptogenezi mozku u vrozeně hydrocefalických HTX potkanů Childs Nerv Syst 10: 19-23, 1994
38. Vanneste J, Augustijn P, Davies GA a kol: Hydrocefalus s normálním tlakem. Je cisternografie stále užitečná při výběru pacientů pro zkrat? Arch Neurol 49: 366 -370, 1992
39. Vanneste J, Hyman R: Nestumorová stenóza akvaduktu a normální tlak hydrocefalus u starších osob.J Neurol Neurosurg Psychiatry 49: 529-535, 1986
40. Williams MA, Razumovsky AY, Hanley DF: Porovnání monitorování Pcsf a řízeného odtoku mozkomíšního moru diagnostikuje normální tlak hydrocefalus. Acta Neurochir Suppl (Wien) 71: 328-330, 1998