著者

Harold L. Rekate、MD

Division of Neurological Surgery、Barrow Neurological Institute、St.Joseph’s Hospital and Medical Center、Phoenix、Arizona

要約

元々1960年代半ばに記述された正常圧水頭症（NPH）は、主に高齢患者に見られる症状です。脳室の拡大は、頭蓋内圧亢進の明白な兆候なしに、歩行、膀胱制御、および認知機能の潜行性の悪化をもたらします。この状態の原因はかなりの憶測の対象となっており、コンセンサスはとらえどころのないままです。この記事では、関連する臨床情報と基礎科学を評価して、NPHの原因の統一理論を開発します。調査結果は、脳脊髄液の生成点から吸収点までの流れに対する抵抗の長期にわたる増加とそれに伴う長期の補償が、NPHの根底にあるメカニズムである可能性があることを示唆しています。正常な老化の過程は、脳の軟化または脳の乱れの減少につながる可能性があり、この慢性的な補償状態は、補償解除および症状の悪化につながる可能性があります。

キーワード：脳脊髄液、認知症、頭蓋内圧、数学的モデリング、正常圧水頭症、病態生理学、偽腫瘍大脳

1965年、ハキムとアダムスは当初、正常圧水頭症（NPH）を外科的に治療可能な認知症の原因として説明しました。肺脳図で認知症と脳室拡大を伴う高齢患者は、脳室心房シャントの配置を受けた。これらの患者の一部の認知能力は劇的に改善しましたが、彼らの脳室のサイズはほんの数人で変化しました。これらの初期の研究では、頭蓋内圧（ICP）の上昇の兆候を示した患者はいませんでした。また、NPHという名前はこの状態を説明するために造られました。それ以来、大量の文献がこの謎めいた状態を説明し、治療のために患者を選択する能力を改善しようと試みてきました。このレビューでは、数学的モデリング、基礎科学研究と神経生理学、神経病理学、神経放射線学から得られた関連情報を適用して、NPHの根本的な原因に関する統一理論を提案します。

数学的モデリング

ケースウエスタンリザーブ大学（オハイオ州クリーブランド）の工学部と共同で、脳脊髄液（CSF）のダイナミクスの数学モデルを開発し、抵抗の関数としての脳室の容積に関連するさまざまな謎めいた状態を説明しました。 CSFの流出に。このモデルでは、水理学の工学原理から導き出された数式と、システムおよび設計工学から組み込まれた方法論を使用しました。これらの方程式から、脳脊髄液の圧力と流量の関数としての脳室の容積の変化を説明するためのコンピューターシミュレーションが開発されました。この研究は、国立神経疾患・脳卒中研究所（R01-NS22901）からの助成金によって支援されました。
この状態でICPを大幅に増加させることなく、CSF流出に対する抵抗性の増加に対する脳室の反応を説明すること。 NPHの増加と、偽腫瘍大脳における流出抵抗の増加とICPの増加に伴う脳室サイズの増加の欠如を説明するために、「脳ターゴール」またはKbと呼ばれる修飾因子を含める必要がありました。元々、この用語は、各人の脳の定数であり、Kbという用語は「脳定数」に使用されました。しかし、偽腫瘍大脳の研究は、脳の膨圧が常に一定であるとは限らないことを示しました。むしろ、それは脳静脈容積に依存する急速に変化する変数である可能性があります。

偽腫瘍大脳の場合、モデルの予測は、静脈洞内の圧力と偽腫瘍の原因を測定することによって検証されました。大脳は矢状静脈洞圧の増加として識別されました。実際、この状態の2つの異なる形態が特定されました。若い女性の肥満に関連する偽腫瘍大脳のより一般的な症例では、矢状静脈洞の圧力の増加は、体重減少に反応した右心房圧の増加を反映していました。偽腫瘍大脳の非肥満患者では、正常な磁気共鳴（MR）静脈造影検査を受けた患者でも、部分的に閉塞した静脈洞全体に勾配が確認されました。その結果、これらの場合、偽腫瘍大脳は、脳の実質に伝達される高い矢状静脈洞圧によるKの増加とCSFの吸収の減少に起因しました。

NPHは、2つの仮定を行うことによってモデル化されました。まず、脳の乱れは、の通常のプロセスの結果として減少します。第二に、NPHの病理学のセクションで議論された研究でDi Roccoと同僚によって示唆されたように、脊髄のくも膜下と皮質のくも膜下の間のCSFの流れに対する抵抗スペースを増やす必要があります。脳室容積（図1）と圧力（図2）への影響のコンピューターシミュレーションは、脳室、特に側脳室の容積の増加と、時間とともに急速に安定するICPのごくわずかな増加を示しています。このモデルは、NPHの場合の脳の行動をうまく予測します。脳の膨圧の低下につながる状態は、加齢だけではありません。脳卒中、外傷（図3）、および放射線療法によって脳が損傷した後も、脳の膨圧は低下します。このような場合のNPHには明確な原因があり、原因が不明な特発性NPHとは異なります。

説明と研究の目的で、脊髄と皮質のくも膜下腔の間の閉塞がコンピューターシミュレーションのために選択されました。閉塞点が第四脳室の出口孔またはシルビウスの水道橋にある場合、同様の結果が予測されます。動物モデルおよびヒト被験者では、脳膨圧を増加させ、頸静脈の静脈還流を妨げることによって偽腫瘍大脳を作成するのは簡単です。ただし、NPHのシミュレーションはより難しく、かなり時間がかかります。したがって、NPHの研究では、自然に発生する状態の例の分析が必要です。このレビューの残りの部分では、ここで説明するモデルに影響を与えるため、利用可能な臨床および基礎科学情報を分析します。

動物モデル

ダンディの初期の研究以来、慢性水頭症はさまざまな動物モデル。ラットとマウスの近交系種における先天性水頭症の自然発生の例もいくつかあります。水頭症の慢性期にこれらの動物でICPを測定すると、通常は正常範囲内にあります。犬のモデルでは、水頭症はカオリンと呼ばれる粘土のスラリーの槽内注射によって生成されます。カオリンが注入された後の最初の数日間、ICPは大幅に増加します。ただし、ICPは急速に正常に戻り、心室が著しく拡張します。自然に発生するH-Txラットの心室が拡張します。これらのラットは、ICPの増加の明白な兆候なしに迷路試験に失敗し、したがってNPHをシミュレートします。心室が減少する能力を維持しているラットのうち、運動検査での機能は、正常圧水頭症の同腹仔のパフォーマンスと区別がつかなくなるまで改善されます。

病理学的研究

からの生検の組織学的外観NPHの患者は、年齢を一致させた対照からの死後のサンプルと比較して有意差を示していません。 MRイメージングと病理学的検査では、脳室周囲の空胞化は、加齢とともに重症度と程度が増加する偶発的所見であるように思われます。これらの発見は、人生の後半の数十年における脳のスポンジのような質を反映しています。このスポンジのような品質は、年齢とともに脳の膨圧を低下させます。

多くの記事が、NPHと診断された患者の脳の実質の変化に焦点を当てています。しかし、CSFの流れの障害点を特定するために、死後の資料が調査された記事は1つしか見つかりませんでした。 Di Roccoらは、NPHがあることが示された3人の患者の脳を研究しました。これらの標本は、重大な軟髄膜線維症を明らかにし、閉塞点が脊髄と皮質のくも膜下腔の間の基底槽である可能性があることを示唆している。これらの所見は、NPHと頭部外傷または動脈瘤性くも膜下出血との関連と一致しています。

要約すると、脳自体の実質に関する利用可能な病理学的研究からの所見は、老化の特徴の存在のみを示唆しています。 NPHに特有の所見はありません。私たちが年をとるにつれて私たちの脳は柔らかくなるという考えには、いくつかの病理学的根拠があります。最後に、シャントの反応性は線維症に関連しているようであり、したがって、基底槽内のCSFの流れに対する抵抗が増加します。

臨床評価

NPHの起源についての洞察は、多くの場合、歴史と身体から得られます。苦しんでいる患者の検査。晩年にNPHの古典的な所見を発症するかなりの数の、しかし未知の数の患者は、彼らの頭が通常よりも大きいことに常に気づいていた歴史があります（図4）。 VannesteとHymanは、NPHの患者のかなりの割合が、水道のレベルで閉塞していることを示しています（非伝達性水頭症）。この発見は、NPHの患者が長年の慢性代償性水頭症を患っており、年齢とともに代償不全になるという議論を強化します。

臨床生理学的研究

ICPの慢性モニタリングは、NPHが実際には誤称です。 ICPモニタリング中、最終的にシャントに反応する患者は、ICPの断続的な上昇を示します。それらのベースラインICP記録は、正常から高正常です。これらの患者はまた、正常な個人または脳萎縮を有する患者よりも高い頻度および持続時間でプラトー波を有する。これらの研究は、これらの患者が同じ脳粘弾性特性を持つ同じ年齢の患者の通常よりも高いICPを持っているという主張を支持しています。

CSF（Rout）の流出に対する抵抗を測定する注入研究が主張されていますこれらの患者の臨床的および放射線学的検査の診断精度を向上させるため。これらの研究には、ICPの記録中に人工CSFを注入することが含まれます。このテストはさまざまな方法で実行できますが、18 ml / mm Hg / minが治療の確立されたしきい値のようです。 Routがそのレベルよりも低い患者は、Routがそのレベルよりも高い患者よりも治療に反応する可能性が低くなります。このテストは、NPHの閉塞性を確認し、閉塞点が脊髄くも膜下腔の遠位にあることを確認します。したがって、閉塞点は、脊髄と皮質のくも膜下腔の間、またはくも膜下絨毛のレベルでなければなりません。このテストは、「コミュニケーション」と「非コミュニケーション」の水頭症を区別するためにも提唱されています。後者の患者は、内視鏡的第3脳室吻合の潜在的な候補者です。

X線検査

多くのX線検査は、以下の状況でシャントする患者の選択を支援するとされています。 NPH。これらの研究だけでは、シャントの結果を許容可能なレベルの信頼性で予測するのに十分な感度や特異性はないという一般的な合意があります。しかし、2つの研究は、NPHに関与する病態生理学的メカニズムに大きな光を当てています。 1つ目は、心室膨満の程度が皮質くも膜下腔のCSFの量よりも大幅に大きいはずであることを反映しています。この関係は、脳がくも膜下腔の容積を満たすために外側に押し出されたことを示唆しています。これは、脳室系と皮質くも膜下腔の間のCSFの流れが妨げられていることを意味します。

何年もの間、放射性核種槽造影法がNPHの診断に推奨されてきました。 RI131SAやインジウム-111など、さまざまなタンパク質結合トレーサーが使用されています。テクニックは両方のトレーサーで同じです。腰椎穿刺が行われ、トレーサーが脊髄くも膜下腔に注入されます。シンチグラフィースキャンは、トレーサーの注入後3時間から72時間の間隔で取得されます。肯定的な研究（図5）では、色素は脳室系にすばやく移動し、長期間そこに留まり、ゆっくりと透明になります。否定的な研究は、患者がシャントに反応する可能性が低いことを示唆しています。この場合、染料はかなり速く心室に入り、脳の凸面上の皮質くも膜下腔に流れ込みますが、48〜72時間以内に透明になります。陽性のテストは、CSFの流れに対する部分的な遮断が脊髄と皮質のくも膜下腔の間に存在することを意味します。この研究は、前述のディロッコ研究の病理学的所見と一致しています。このテストは、CSFの流れを妨げる形として状態を明らかにするのに役立ちます。しかし、その使用は、患者の臨床像と画像研究の組み合わせによって提供されるものを超えて治療のための患者の選択を強化するようには見えないため、ほとんど放棄されています。

結論

上記の調査に基づくと、NPHは2つのフェーズで発生する問題として理解できます。最初の段階では、脳室系内の起点とくも膜絨毛のレベルでの吸収点との間のある点でCSFの吸収を損なう病的状態が発生します。この段階では、心室が拡大する場合と拡大しない場合があります。頭蓋縫合が融合する前に病状が進行した場合、重大な巨頭症が生じる可能性があります。患者はこのCSF吸収の問題を完全に補償し、長期間、場合によっては何十年もの間、明白な症状がないままです。閉塞点は、シルビウスの水道橋、第4脳室の出口孔、または基底槽のレベルである可能性があります。

ある時点で、患者は悪化し始めます。若年または中年の成人では、悪化はしばしば軽度の頭部外傷に続きます。そのような患者は通常、高いICPとNPHの特徴的な所見の混合像で症候性になります。水頭症協会の大会への演説で、ウィリアムズはこの状態をSHYMA（若年および中年の成人の症候性水頭症;ウィリアムズMA、私信、1999、2001）と呼んでいます。この段階で悪化が起こらなければ、患者は老化に達するにつれて悪化の微妙な兆候を示し始めます。この段階は早くも60歳で始まる可能性があります。この段階は、脳が軟化するにつれて心室が新たに拡張することから生じます。これは、通常の老化プロセスの必然的な部分です。

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