Forfatter

Harold L. Rekate, MD

Afdeling for neurologisk kirurgi, Barrow Neurological Institute, St. Joseph’s Hospital and Medical Center, Phoenix, Arizona

Abstrakt

Oprindeligt beskrevet i midten af 1960’erne, er normalt tryk hydrocephalus (NPH) en tilstand, der hovedsagelig findes hos ældre patienter. Forstørrelse af hjerneventriklerne resulterer i snigende forringelse af gangart, blærekontrol og kognitiv funktion uden åbenlyse tegn på øget intrakranielt tryk. Årsagen til tilstanden har været genstand for betydelig spekulation, og enighed er fortsat vanskelig. Denne artikel evaluerer relevant klinisk information og grundlæggende videnskab for at udvikle en samlende teori om årsagen til NPH. Resultaterne antyder, at en langvarig stigning i og samtidig forlænget kompensation for resistens over for strømmen af cerebrospinalvæske fra dets produktionssted til dets absorptionssteder kan være den mekanisme, der ligger til grund for NPH. Den normale aldringsproces kan føre til blødgøring af hjernen eller til et fald i hjerne turgor, og denne kronisk kompenserede tilstand fører sandsynligvis til dekompensation og symptomatisk forringelse.

Nøgleord: cerebrospinalvæske, demens, intrakranielt tryk , matematisk modellering, normalt tryk hydrocephalus, patofysiologi, pseudotumor cerebri

I 1965 beskrev Hakim og Adams oprindeligt normalt tryk hydrocephalus (NPH) som en kirurgisk behandlingsårsag til demens. Ældre patienter med demens og forstørrede ventrikler på pneumoencefalogrammer blev udsat for placering af ventrikuloatriale shunter. Den kognitive ydeevne hos nogle af disse patienter forbedredes dramatisk, men størrelsen af deres hjerneventrikler ændrede sig kun på få. I disse tidlige undersøgelser viste ingen af patienterne tegn på øget intrakranielt tryk (ICP), og navnet NPH blev opfundet for at beskrive denne tilstand. Siden da har en stor mængde litteratur forsøgt at forklare denne gådefulde tilstand og forbedre evnen til at udvælge patienter til behandling. Ved at anvende relevant information opnået fra matematisk modellering, grundlæggende videnskabelig forskning og neurofysiologi, neuropatologi og neuroradiologi foreslår denne gennemgang en samlende teori om den underliggende årsag eller årsager til NPH.

Matematisk modellering

I samarbejde med ingeniørfakultetet ved Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio, udviklede jeg en matematisk model af dynamikken i cerebrospinalvæske (CSF) for at forklare en række gådefulde forhold relateret til volumenet af cerebrale ventrikler som en funktion af resistens til udstrømning af CSF. Denne model brugte matematiske ligninger afledt af ingeniørprincipperne for hydraulik og indarbejdede metoder fra system- og designteknik. Fra disse ligninger blev en computersimulering udviklet til at beskrive ændringer i volumenet af hjerneventriklerne som en funktion af CSF-tryk og flow. Dette arbejde blev støttet af et tilskud fra National Institutes of Neurological Diseases and Stroke (R01-NS22901).
At beskrive reaktionen fra hjerneventriklerne på en stigning i resistens over for CSF-udstrømning uden en signifikant stigning i ICP i tilstanden af NPH og for at tage højde for manglen på en forøgelse af ventrikulær størrelse med stigninger i udstrømningsmodstand og øget ICP i pseudotumor cerebri, var det nødvendigt at inkludere et modifikator kaldet “hjerne turgor” eller Kb. Oprindeligt blev dette udtryk tænkt som en konstant for hver persons hjerne, og udtrykket Kb blev brugt om “hjernekonstant”. Undersøgelser af pseudotumor cerebri viste imidlertid, at hjerne turgor ikke altid er en konstant. Det kan snarere være en hurtigt skiftende variabel, der afhænger af cerebral venøs volumen.

I tilfælde af pseudotumor cerebri blev forudsigelserne af modellen valideret ved at måle tryk i de venøse bihuler og årsagen til pseudotumor cerebri blev identificeret som en stigning i sagittalt sinustryk. Faktisk blev to forskellige former for denne tilstand identificeret. I det mere almindelige tilfælde af pseudotumor cerebri forbundet med fedme hos unge kvinder afspejlede det øgede tryk i den sagittale sinus øget højre atrieltryk, som reagerede på vægttab. Hos ikke-overvægtige patienter med pseudotumor cerebri blev der identificeret gradienter over delvist okkluderede venøse bihuler, selv hos patienter med normal magnetisk resonans (MR) venografiske studier. Derfor, i disse tilfælde, resulterede pseudotumor cerebri fra en stigning i K og et fald i absorptionen af CSF på grund af højt sagittalt sinustryk, der blev transmitteret til parenkymet i hjernen.

NPH blev modelleret ved at tage to antagelser. For det første aftager hjerneens turgor som et resultat af den normale proces med For det andet, som foreslået af Di Rocco og kollegaer i en undersøgelse diskuteret i afsnittet om NPH’s patologi, modstand mod strømmen af CSF mellem den spinal subarachnoid og den kortikale subarachnoid mellemrum skal øges. Computersimuleringer af virkningen på ventrikulære volumener (fig. 1) og tryk (fig. 2) viser en stigning i volumenet af hjerneventriklerne, især de laterale ventrikler, og en meget lille stigning i ICP, der hurtigt stabiliserer sig med tiden. Modellen forudsiger med succes hjernens opførsel i tilfælde af NPH. Aldring er ikke den eneste tilstand, der fører til et fald i hjerne turgor. Hjerneturgor aftager også, efter at hjernen er skadet af slagtilfælde, traumer (figur 3) og strålebehandling. NPH har i sådanne tilfælde en tydelig årsag og adskiller sig fra idiopatisk NPH, hvor årsagen er ukendt.

Med henblik på illustration og undersøgelse blev blokering mellem rygsøjlen og kortikale subaraknoidale rum valgt til computersimuleringen. Et lignende resultat forudsiges, hvis obstruktionspunktet er placeret ved udløbet foramina af den fjerde ventrikel eller ved Sylvius-akvædukten. I dyremodeller og hos mennesker er det let at øge hjerne turgor og dermed skabe pseudotumor cerebri ved at hindre venøs tilbagevenden af halsvenerne. Simulering af NPH er imidlertid vanskeligere og tager betydeligt længere tid. Undersøgelsen af NPH kræver derfor analyse af naturligt forekommende eksempler på tilstanden. Resten af denne gennemgang analyserer den tilgængelige kliniske og grundlæggende videnskabelige information, da den påvirker den model, der er beskrevet her.

Dyremodeller

Siden Dandys tidlige arbejde er der produceret kronisk hydrocephalus i en række dyremodeller. Der er også et antal naturligt forekommende eksempler på medfødt hydrocephalus hos indavlede arter af rotter og mus. Når ICP måles i disse dyr i den kroniske fase af hydrocephalus, er det normalt inden for et normalt interval. I en hundemodel produceres hydrocephalus ved intracistern injektion af en opslæmning af ler kaldet kaolin. I løbet af de første par dage efter, at kaolin er injiceret, øges ICP meget. Imidlertid vender ICP hurtigt tilbage til det normale med den markante udvidelse af ventriklerne. Ventriklerne i den naturligt forekommende H-Tx rotte ekspanderer. Disse rotter fejler labyrintest uden åbenlyse tegn på øget ICP og simulerer således NPH. Hos rotter, hvis ventrikler opretholder evnen til at falde, forbedres deres funktion ved motorisk testning, indtil deres præstation ikke skelnes fra deres ikke-hydrocephaliske kuldkammerater.

Patologiske undersøgelser

Det histologiske udseende af biopsier fra patienter med NPH viser ingen signifikante forskelle sammenlignet med postmortem prøver fra aldersmatchede kontroller. Ved MR-billeddannelse og patologisk undersøgelse synes periventrikulær vakuolisering at være et tilfældigt fund, der øges i sværhedsgrad og omfang med aldring. Disse fund afspejler den svampelignende kvalitet af hjernen i senere årtier af livet. Denne svampelignende kvalitet fører til et fald i hjernens turgor med alderen.

Et antal artikler har fokuseret på de parenkymale ændringer i hjernen hos patienter diagnosticeret med NPH.Imidlertid fandt jeg kun en artikel, hvori postmortem materiale blev undersøgt i et forsøg på at bestemme punktet for blokering af strømmen af CSF. Di Rocco og kolleger studerede hjernen hos tre patienter, der viste sig at have NPH. Disse prøver afslørede signifikant leptomeningeal fibrose, hvilket tyder på, at obstruktionspunktet kunne være de basale cisterner mellem rygmarv og kortikale subarachnoidrum. Disse fund er i overensstemmelse med sammenhængen mellem NPH og hovedskader eller aneurysmal subaraknoid blødning.

Sammenfattende antyder resultaterne fra de tilgængelige patologiske undersøgelser af selve hjernens parenkym kun tilstedeværelsen af kendetegnene ved ældning. Der er ingen fund, der er specifikke for NPH. Der er noget patologisk grundlag for tanken om, at når vi bliver ældre, bliver vores hjerner blødere. Endelig synes shunt-respons at være forbundet med fibrose og derfor øget modstand mod strømmen af CSF i basale cisterner.

Klinisk evaluering

Indsigt i NPHs oprindelse kan ofte fås fra historien og det fysiske undersøgelse af ramte patienter. Et signifikant, men ukendt antal patienter, der udvikler de klassiske fund af NPH sent i livet, har en historie om, at de altid har været opmærksomme på, at deres hoveder var større end normalt (fig. 4). Vanneste og Hyman har vist, at en betydelig andel af patienter med NPH har en forhindring på niveau med akvedukten (ikke-kommunikerende hydrocephalus). Dette fund styrker argumentet om, at patienter med NPH har langvarig kronisk kompenseret hydrocephalus, hvorfra de derefter kompenserer, når de bliver ældre.

Kliniske fysiologiske studier

Kronisk overvågning af ICP afslører, at NPH er faktisk en misvisende betegnelse. Under ICP-overvågning viser patienter, der til sidst reagerer på shunting, intermitterende forhøjelser af ICP. Deres baseline ICP-optagelser er normale til høje normale. Disse patienter har også plateaubølger i større frekvens og varighed end normale individer eller patienter, der har hjerneatrofi. Disse undersøgelser understøtter påstanden om, at disse patienter har højere ICP, end det ville være normalt for patienter i samme alder med de samme hjerne viskoelastiske egenskaber.

Infusionsundersøgelser, der måler modstanden mod udstrømning af CSF (Rout), påstås for at forbedre den diagnostiske nøjagtighed af de kliniske og radiologiske undersøgelser af disse patienter. Disse undersøgelser involverer infusion af kunstig CSF under optagelse af ICP. Denne test kan udføres på forskellige måder, men 18 ml / mm Hg / min. Synes at være en etableret tærskel for behandling. Patienter, hvis Rout er lavere end dette niveau, er mindre tilbøjelige til at reagere på behandling end patienter med en Rout, der er højere end dette niveau. Denne test bekræfter den obstruktive karakter af NPH, og at obstruktionspunktet er distalt i forhold til det spinal subaraknoidale rum. Punktet for obstruktion skal derfor være mellem spinal og kortikale subarachnoide rum eller på niveauet af arachnoid villi. Denne test er også blevet anbefalet at skelne mellem “kommunikation” og “ikke-kommunikerende” hydrocephalus. Patienter med sidstnævnte er potentielle kandidater til endoskopisk tredje ventrikulostomi.

Radiografiske studier

Et stort antal radiografiske studier er blevet påstået at hjælpe med at udvælge patienter til shunt i forbindelse med NPH. Der er generel enighed om, at ingen af disse undersøgelser alene er følsomme eller specifikke nok til at forudsige resultatet af skift med et acceptabelt niveau af tillid. To undersøgelser kaster imidlertid markant lys over de patofysiologiske mekanismer, der er involveret i NPH. Den første afspejler, at graden af ventrikulær udspilning skal være signifikant større end mængden af CSF i de kortikale subaraknoidale rum. Dette forhold antyder, at hjernen er skubbet udad for at fylde volumenet af det subaraknoidale rum. Det antyder, at der er en hindring for CSF-strømning mellem det ventrikulære system og det kortikale subaraknoidale rum.

For det andet for mange år, er radionuklid cisternografi blevet anbefalet til diagnosen NPH. Forskellige proteinbundne sporstoffer er blevet anvendt, herunder RI131SA og indium-111.Teknikken er den samme for begge sporere. En lændepunktur udføres, og sporstoffet injiceres i det spinal subaraknoidale rum. Scintigrafiske scanninger opnås med intervaller fra 3 timer til 72 timer efter injektion af sporstof. I en positiv undersøgelse (fig. 5) bevæger farvestoffet sig hurtigt ind i det ventrikulære system, forbliver der i længere perioder og rydder langsomt. En negativ undersøgelse antyder, at det er usandsynligt, at patienten reagerer på shunting. I dette tilfælde kommer farvestoffet ret hurtigt ind i ventriklen og flyder hurtigt ind i det kortikale subaraknoidale rum over hjernens konveksitet, men det rydder inden for 48 til 72 timer. En positiv test indebærer, at der er en delvis blokering af CSF-strøm mellem de spinalale og kortikale subaraknoidale rum. Denne undersøgelse er i overensstemmelse med de patologiske fund fra Di Rocco-undersøgelsen beskrevet tidligere. Denne test hjælper med at belyse tilstanden som en form for forhindring af CSF-flow. Imidlertid er brugen næsten blevet opgivet, fordi det ikke ser ud til at forbedre udvælgelsen af patienter til behandling ud over det, der er tilvejebragt ved kombinationen af patientens kliniske billede og billeddannelsesundersøgelser. > Baseret på ovennævnte undersøgelser kan NPH forstås som et problem, der opstår i to faser. I den første fase udvikles en patologisk tilstand, der forringer absorptionen af CSF på et eller andet tidspunkt mellem dets oprindelsessted i det ventrikulære system og dets absorptionspunkt på niveauet af arachnoid villi. I denne fase forstørres ventriklerne eller ikke. Hvis patologien udvikler sig inden kraniesuturerne smelter sammen, kan der opstå betydelig makrocephali. Patienten kompenserer fuldt ud for dette CSF-absorberende problem og forbliver uden åbenlyse symptomer i en lang periode, muligvis i mange årtier. Punktet for obstruktion kan være på niveau med vandledningen af Sylvius, udløb foramen af den fjerde ventrikel eller basale cisterner.

På et tidspunkt begynder patienterne at blive forværrede. Hos unge eller middelaldrende voksne følger forværringen ofte en mindre hovedskade. Sådanne patienter bliver normalt symptomatiske med et blandet billede af høj ICP og de karakteristiske fund af NPH. I adresser til konventioner fra Hydrocephalus Association har Williams henvist til denne tilstand som SHYMA (symptomatisk hydrocephalus hos unge og middelaldrende voksne; Williams MA, personlig kommunikation, 1999, 2001). Hvis forværring ikke forekommer på dette stadium, vil patienter begynde at vise subtile tegn på forværring, når de når aldring. Denne fase kan begynde så tidligt som 60 år. Denne fase skyldes den nye ekspansion af ventriklerne, når hjernen blødgør, en uundgåelig del af den normale aldringsproces.

1. Adams RD, Fisher CM , Hakim S, et al: Symptomatisk okkult hydrocephalus med “normalt” cerebrospinalvæsketryk. Et behandlingsbart syndrom. N Eng J Med 273: 117-126, 1965
2. Awad IA, Spetzler RF, Hodak JA, et al: Tilfældige læsioner bemærket ved magnetisk resonansbilleddannelse af hjernen: Prevalens og klinisk betydning i forskellige aldersgrupper Neurokirurgi 20: 222-227, 1987
3. Bech RA, Juhler M, Waldemar G, et al: Frontal hjerne- og leptomeningeal biopsiprøver korreleret med cerebrospinalvæskeudstrømningsresistens og B-bølge-aktivitet hos patienter, der mistænkes for hydrocephalus med normalt tryk. Neurokirurgi 40: 497-502, 1997
4. Boon AJ, Tans JT, Delwel EJ, et al: Forudsiger CSF-udstrømningsmodstand svaret på shunting hos patienter med normalt trykhydrocephalus? Acta Neurochir Suppl (Wien) 71: 331-333, 1998
5. Borgesen SE: Ledning til udstrømning af CSF i normalt tryk hydrocephalus. Acta Neurochir (Wien) 71: 1-45, 1984
6. Borgesen SE, Gjerris F: Den forudsigelige værdi af ledningsevne til udstrømning af CSF i hydrocephalus med normalt tryk. Brain 105: 65-86, 1982
7. Borgesen SE, Gjerris F: Forholdet mellem intrakranielt tryk, ventrikulær størrelse og modstand mod CSF-udstrømning. J Neurosurg 67: 535-539, 1987
8. Borgesen SE, Westergard L, Gjerris F: Isotop cisternografi og ledning til udstrømning af CSF i hydrocephalus med normalt tryk. Acta Neurochir (Wien) 57: 67-73, 1981
9. Casmiro M, Cacciatore FM, D’Alessandro R: Patogenesen af idiopatisk normaltryk hydrocephalus: Et åbent problem. Funct Neurol 4: 403-410, 1989
10. Dandy WE, Blackfan KD: En eksperimentel og klinisk undersøgelse af intern hydrocephalus. JAMA 61: 2216-2217, 1913
11. Dandy WE, Blackfan KD: Intern hydrocephalus. En eksperimentel, klinisk og patologisk undersøgelse. Am J Dis Child 8: 406-482, 1914
12. Del Bigio MR, Cardoso ER, Halliday WC: Neuropatologiske ændringer i kronisk hydrocephalus hos voksne: Kortikale biopsier og obduktionsresultater. Can J Neurol Sci 24: 121-126, 1997
13. Di Rocco C, Di Trapani G, Maira G, et al: Anatomokliniske korrelationer i normotensiv hydrocephalus. Rapporter om tre sager.J Neurol Sci 33: 437-452, 1977
14. Gjerris F, Borgesen SE, Sorensen PS, et al: Resistens mod cerebrospinalvæskeudstrømning og intrakranielt tryk hos patienter med hydrocephalus efter subaraknoid blødning. Acta Neurochir (Wien) 88: 79-86, 1987
15. Gucer G, Viernstein L, Walker AE: Kontinuerlig intrakraniel trykregistrering i hydrocephalus hos voksne. Surg Neurol 13: 323-328, 1980
16. Hakim S, Adams RD: Det specielle kliniske problem med symptomatisk hydrocephalus med normalt cerebrospinalvæsketryk. Observationer af cerebrospinalvæske hydrodynamik. J Neurol Sci 2: 307-327, 1965
17. Harbert JC, McCullough DC, Schellinger D: Beregnet kranietomografi og radionuklid cisternografi i hydrocephalus. Semin Nucl Med 7: 197-200, 1977
18. Harris NG, McAllister JP 2nd, Conaughty JM, et al: Effekten af nedarvet hydrocephalus og shuntbehandling på kortikale pyramidecelle dendritter i spædbarnet H-Tx rotte . Exp Neurol 141: 269-279, 1996
19. Karahalios DG, Rekate HL, Khayata MH, et al: Forhøjet intrakranielt venetryk som en universel mekanisme i pseudotumor cerebri af forskellige etiologier. Neurologi 46: 198-202, 1996
20. Kosteljanetz M, Nehen AM, Kaalund J: Målinger af cerebrospinalvæskeudstrømningsmodstand ved udvælgelse af patienter til shuntkirurgi i det normale tryk hydrocephalus syndrom. En kontrolleret retssag. Acta Neurochir (Wien) 104: 48-53, 1990
21. Krauss JK, Regel JP, Vach W, et al: Hvide substanslæsioner hos patienter med idiopatisk normalt tryk hydrocephalus og i en aldersmatchet kontrolgruppe: En sammenlignende undersøgelse. Neurokirurgi 40: 491-496, 1997
22. Kristensen B, Malm J, Fagerland M, et al: Regional cerebral blodgennemstrømning, abnormiteter i hvidt stof og cerebrospinalvæskehydrodynamik hos patienter med idiopatisk voksen hydrocephalus syndrom. J Neurol Neurosurg Psychiatry 60: 282-288, 1996
23. Lang DM: Aldring i nervesystemet. Neurokirurgi 17: 348-354, 1985
24. Lovely TJ, McAllister JP 2nd, Miller DW, et al: Effekter af hydrocephalus og kirurgisk dekompression på kortikal norepinephrinniveauer hos nyfødte katte. Neurokirurgi 24: 43-52, 1989
25. Matsumae M, Kikinis R, Morocz I, et al: Intrakranielt rumvolumen hos patienter med forstørrede ventrikler vurderet ved magnetisk resonansbaseret billedbehandling. J Neurosurg 84: 972-981, 1996
26. McCormick JM, Yamada K, Rekate HL, et al: Tidsforløb for intraventrikulært trykændring i en hundemodel af hydrocephalus: Dens forhold til sagittal sinuselastans. Pediatr Neurosurg 18: 127-133, 1992
27. Meier U, Zeilinger FS, Schonherr B: Endoskopisk ventrikulostomi versus shuntoperation i hydrocephalus med normalt tryk: Diagnostik og indikation. Minim Invasive Neurosurg 43: 87-90, 2000
28. Miyajima M, Sato K, Arai H: Cholinacetyltransferase, nervevækstfaktor og cytokinniveauer ændres i medfødte hydrocephaliske HTX-rotter. Pediatr Neurosurg 24: 1-4, 1996
29. Miyazawa T, Sato K: Læringsvanskeligheder og svækkelse af synaptogenese i HTX-rotter med arresteret shuntafhængig hydrocephalus. Childs Nerv Syst 7: 121-128, 1991
30. Miyazawa T, Sato K, Ikeda Y, et al: En rotte-model af spontant arresteret hydrocephalus. En adfærdsmæssig undersøgelse. Childs Nerv Syst 13: 189-193, 1997
31. Oi S, Shimoda M, Shibata M, et al: Patofysiologi af langvarig åben ventriculomegali hos voksne. J Neurosurg 92: 933-940, 2000
32. Poca MA, Sahuquillo J, Busto M, et al: Overensstemmelse mellem CSF-flowdynamik i MR og ICP-overvågning i diagnosen af normalt trykhydrocephalus. Følsomhed og specificitet af CSF-dynamik for at forudsige resultatet. Acta Neurochir Suppl 81: 7-10, 2002
33. Raftopoulos C, Chaskis C, Delecluse F, et al: Morfologisk kvantitativ analyse af intrakraniale trykbølger i normalt tryk hydrocephalus. Neurol Res 14: 389-396, 1992
34. Raftopoulos C, Deleval J, Chaskis C, et al: Kognitiv restitution i idiopatisk normalt tryk hydrocephalus: En prospektiv undersøgelse. Neurokirurgi 35: 397-405, 1994
35. Rekate HL, Brodkey JA, Chizeck HJ, et al: Ventrikulær volumenregulering: En matematisk model og computersimulering. Pediatr Neurosci 14: 77-84, 1988
36. Sahuquillo J, Rubio E, Codina A, et al: Revaluering af det intrakranielle tryk og cerebrospinalvæskedynamik hos patienter med det såkaldte “normale tryk hydrocephalus” syndrom Acta Neurochir (Wien) 112: 50-61, 1991
37. Suda K, Sato K, Takeda N, et al: Tidlig ventrikuloperitoneal shunt – effekter på læringsevne og synaptogenese af hjernen i medfødte hydrocephaliske HTX-rotter Childs Nerv Syst 10: 19-23, 1994
38. Vanneste J, Augustijn P, Davies GA, et al: Hydrocephalus med normalt tryk. Er cisternografi stadig nyttig til at vælge patienter til en shunt? Arch Neurol 49: 366 -370, 1992
39. Vanneste J, Hyman R: Ikke-tumoral akveduktstenose og normalt trykhydrocephalus hos ældre.J Neurol Neurosurg Psychiatry 49: 529-535, 1986
40. Williams MA, Razumovsky AY, Hanley DF: Sammenligning af Pcsf-overvågning og kontrolleret CSF-dræning diagnosticerer normalt trykhydrocephalus. Acta Neurochir Suppl (Wien) 71: 328-330, 1998