特發(fā)性正常壓力腦積水的影像學研究進展

何文杰， 滑炎卿

特發(fā)性正常壓力腦積水(idiopathic normal pressure hydrocephalus，iNPH)是以進行性的步態(tài)障礙、認知功能障礙和膀胱功能障礙三聯(lián)征為臨床表現(xiàn)的一組綜合征，影像表現(xiàn)為腦室擴大，腦脊液壓力測定在正常范圍，通過腦脊液分流術(shù)后臨床癥狀可有不同程度改善[1]。雖然正常壓力腦積水的概念被提出已有五十余年，但在很長一段時間里，臨床對該病認識不深。近十幾年，隨著iNPH指南發(fā)布，該疾病才逐漸被系統(tǒng)熟悉、重視。近年來，國外關(guān)于iNPH發(fā)病機制、影像征象與臨床癥狀關(guān)系以及預后評估等研究有了很大的進展。然而國內(nèi)對該病的研究起步晚，2016年才發(fā)布中國第一版專家共識，iNPH影像學方面的研究更是鮮有報道。故本文對近年來iNPH影像學研究的進展進行梳理，總結(jié)近年來影像學方面的研究熱點，希望能讓大家清晰了解該疾病影像學的研究進展。

腦室容積的評估

1.Evans指數(shù)的應用及局限

腦室擴大是iNPH最重要的影像學表現(xiàn)。iNPH指南推薦在CT或MRI中使用Evans指數(shù)(Evans' index，EI)作為腦室擴大評估參數(shù)，并以EI≥0.3表示腦室擴大，而非直接測量腦室容積。EI是軸位上兩側(cè)側(cè)腦室前角間最大距離與相同層面的最大顱內(nèi)徑的比值，最早由Evans在1942年利用氣腦造影術(shù)測量小兒腦室大小時所使用，并且確立EI≥0.3作為腦室擴大[2]。隨后，EI的測量方法及腦室擴大的界限均直接在CT、MRI沿用，未作修改。盡管EI是最常用的評估腦室大小的指標，但是其準確性及界限一直受到質(zhì)疑。Toma等[3]認為在不同的CT層面測量所得的EI變化很大。Ambarki等[4]認為EI與腦室體積反映出不同的性質(zhì)，EI僅反映所選擇測量層面的局部信息而非整個腦室的信息。日本學者在對14例EI<0.3的臨床可疑iNPH患者進行腦脊液放液試驗后，發(fā)現(xiàn)患者癥狀可有改善，認為EI是表示腦室向兩側(cè)擴大敏感，而不適用于以長軸方向擴大的iNPH[5]。正常老年人中EI的范圍很寬，EI≥0.3并不能區(qū)分腦室容積正常者與擴大者，甚至需要一個>0.3的界限[6-7]。可見EI的準確性及界限存在不少爭議。甚至有學者提議用直接測量的腦室容積代替EI。但現(xiàn)有的研究以及iNPH的指南中均未明確體積具體腦室容積數(shù)值作為腦室擴大的界限，并且直接測量腦室容積仍需較長的時間和相應后處理軟件支持，不利于臨床工作開展。圍繞著EI準確性和界限的質(zhì)疑仍有待進一步研究。

2.胼胝體角的應用

胼胝體角(callosal angle，CA)定義為在前后聯(lián)合平面垂直的冠狀面上，后聯(lián)合層面上側(cè)腦室間的胼胝體角度。不少研究表明，iNPH患者的CA明顯小于正常年齡匹配的老年人群、阿爾茲海默病或者其他有腦萎縮表現(xiàn)患者的CA。但是，CA的界限標準不一，現(xiàn)公認的標準是Ishii等[8]設(shè)定的CA為銳角，可區(qū)別iNPH和正常對照組。CA的大小不僅可以區(qū)別iNPH和其他疾病，還可能對判斷手術(shù)預后有一定價值。有研究發(fā)現(xiàn)腦脊液分流手術(shù)有效者的術(shù)前CA明顯小于無效者的CA，CA越小的iNPH患者術(shù)后越有可能改善癥狀[9]。目前研究多將CA與腦室系統(tǒng)擴大的其他測量指標聯(lián)合進行分析。

3.DESH征及DESH評分量表的應用

Kitagaki等[10]首次在iNPH患者中提出蛛網(wǎng)膜下腔不成比例擴張性腦積水征(disproportionately enlarged subarachnoid space hydrocephalus，DESH)，該征象現(xiàn)已被公認為iNPH特征性影像學表現(xiàn)，對診斷iNPH有重要價值。經(jīng)過多個研究的發(fā)展，現(xiàn)DESH影像表現(xiàn)包括腦室擴大、側(cè)裂池擴大、局部腦溝增寬和大腦凸面內(nèi)側(cè)面的蛛網(wǎng)膜下腔變窄[11]。有研究認為DESH征對預測腦脊液分流手術(shù)預后有一定價值[12]。在此基礎(chǔ)上，Shinoda等[13]聯(lián)合神經(jīng)外科、神經(jīng)內(nèi)科及影像科醫(yī)生，在原有的DESH征象中加入CA的評估，對DESH的五個征象進行量化評分，每個征象均分為0～2級，制定了基于MRI的DESH評分量表，認為該評分量表能有效地評估腦脊液分流術(shù)后的預后情況，較高的DESH評分對于術(shù)后神經(jīng)功能癥狀的改善有著重要的預測價值。但是，該研究僅是DESH評分的首個研究，DESH的評分系統(tǒng)預測手術(shù)預后的準確性仍有待進一步研究。

腦脊液流體力學改變的研究

腦脊液(cerebrospinal fluid，CSF)是iNPH影像學研究的熱點，特別是在中腦導水管的腦脊液流速、流動方式等方面。以往的研究認為，CSF的產(chǎn)生、吸收障礙、流速和空間分布改變等均可能是iNPH的發(fā)病機制。Bradley等[14]首次利用相位對比MRI(phase contrast MRI，PC-MRI)報道了導水管CSF流空效應的增加與iNPH的良好的分流效應存在關(guān)系，并且使得CSF流速的定量研究成為現(xiàn)實。隨后，很多學者對中腦導水管多個參數(shù)進行分析，發(fā)現(xiàn)部分參數(shù)可以區(qū)分iNPH與其他疾病，甚至可用于預測手術(shù)預后。其中，導水管每搏量(aqueductal stroke volume，ASV)是最常被研究的參數(shù)之一。部分研究表明ASV有助于iNPH的診斷以及評估分流手術(shù)的選擇[15]。但亦有學者認為ASV不能反映顱內(nèi)腦脊液搏動情況和臨床癥狀，僅反映導水管的面積和側(cè)腦室體積，且相關(guān)性不高[16]。有學者在ASV的基礎(chǔ)上，以顱腦-馬尾方向為正向，以馬尾-顱腦方向為逆向，提出凈導水管每搏量概念(正向每搏量與逆向每搏量之差)，發(fā)現(xiàn)大部分iNPH患者的凈ASV方向為逆向，并且大部分術(shù)后有反應者，術(shù)后逆向的凈ASV減少，甚至轉(zhuǎn)為正向[17]。國內(nèi)學者則分別測量、計算心動周期的收縮期和舒張期的ASV和凈ASV，發(fā)現(xiàn)大部分患者收縮期及舒張期的凈流動方向均為逆向，而正常人多為正向，并發(fā)現(xiàn)iNPH患者在收縮期和舒張期均呈現(xiàn)CSF高動力學改變，CSF速度和容積均增加，并且舒張期上升的幅度大于收縮期[18]。Bradley等[19]對NPH的CSF流體力學進行了總結(jié)，認為CSF是隨著心動周期通過中腦導水管來回流動的，收縮期由于腦實質(zhì)略增大及顱內(nèi)血管擴張壓迫側(cè)腦室和三腦室，使得CSF向頭尾兩側(cè)流動，舒張期反之。當蛛網(wǎng)膜顆粒吸收CSF能力降低，腦室周圍的細胞外間隙和血管周圍的膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)的平行通道吸收腦脊液。而隨著年齡增大，深部腦白質(zhì)會出現(xiàn)缺血、脫髓鞘改變，這種吸收功能會下降、甚至消失。iNPH表現(xiàn)為早期的良性腦外積水，中晚期深部白質(zhì)缺血的雙重打擊的疾病。

除了對腦脊液流速、流動方向等方面研究外，CSF影像學研究還有其他切入點。DWI的擴散系數(shù)可作為反映水分子溫度的參數(shù)。有學者利用DWI測量iNPH側(cè)腦室的CSF的溫度時，發(fā)現(xiàn)iNPH患者在手術(shù)前后的CSF溫度均較正常人CSF高，說明iNPH患者腦的熱量平衡失調(diào)，認為DWI的熱量定量分析可作為iNPH診斷的輔助生物標志物[20]。國外學者對iNPH的CSF進行了十分廣泛研究，試圖從CSF角度尋找其發(fā)病機制和合適的參數(shù)用于評估病情及預測預后情況。

腦白質(zhì)及神經(jīng)纖維束病變的研究

在首次報道NPH時，Adams等[21]就認為側(cè)腦室擴大壓迫周圍神經(jīng)傳導束可能是導致步態(tài)障礙的原因。隨著磁共振擴散張量成像(DTI)、擴散峰度成像(DKI)等反應腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)技術(shù)的應用，國外不少學者將多項新技術(shù)應用于神經(jīng)纖維束與臨床癥狀關(guān)系的研究。

1.DTI、DKI的應用

DTI能很好地反映神經(jīng)纖維束走向，對纖維束進行量化分析，其中部分各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)最為常用參數(shù)，反映軸突完整性。有研究利用相同方法對iNPH患者術(shù)后一年的腦白質(zhì)變化進行分析，發(fā)現(xiàn)iNPH術(shù)后有反應者的側(cè)腦室和大腦側(cè)裂池之間的輻射冠的白質(zhì)軸突完整性發(fā)生改變，術(shù)后無反應者則無該現(xiàn)象[22]。有學者測量腦脊液放液試驗(CSF tap test)前后的20個不同神經(jīng)纖維束的多個DTI參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)有反應者與無反應者在多個神經(jīng)纖維束的DTI參數(shù)存在明顯差異，這與iNPH的腦白質(zhì)微環(huán)境改變有關(guān)，認為DTI有助于預測臨床可疑iNPH患者的腦脊液放液試驗效果[23]。

DKI是DTI技術(shù)上的延伸，描繪組織內(nèi)水分子擴散偏離正態(tài)分布量，反映細胞膜及細胞內(nèi)復雜結(jié)構(gòu)造成的非高斯特性，在iNPH亦有所應用。平均擴散峰度(mean kurtosis，MK)是DKI最常用的量化指標。相比于FA，MK優(yōu)勢在于不依賴組織結(jié)構(gòu)的空間方位，其大小取決于興趣區(qū)內(nèi)組織的結(jié)構(gòu)復雜程度，結(jié)構(gòu)越復雜，MK越大。有學者測量多個興趣區(qū)的DKI的多個參數(shù)與iNPH認知功能進行比較，發(fā)現(xiàn)多個相同腦室區(qū)域的FA、MK大小與認知功能評估參數(shù)呈正相關(guān)，特別是額葉皮質(zhì)下白質(zhì)區(qū)域，并且MK的相關(guān)性優(yōu)于FA[24]。盡管不少研究表明DTI、DKI對iNPH的診斷及預后評估有價值，但各個研究中所發(fā)現(xiàn)的iNPH患者纖維束病變區(qū)域不一，尚無公認的纖維束病變區(qū)域，有待進一步研究明確。

2.神經(jīng)突方向離散度與密度成像的應用

除DTI、DKI常用的擴散成像之外， 神經(jīng)突方向離散度與密度成像(Neurite orientation dispersion and density imaging，NODDI)作為近年來一種新的擴散磁共振成像技術(shù)，在iNPH中亦有所應用。NODDI相對于傳統(tǒng)的DTI和DKI，能夠區(qū)分細胞內(nèi)、外空間，并且擴散方向上對于髓殼的形成，軸突破壞有獨特評估能力，可以更直接、準確反應腦組織的微結(jié)構(gòu)。有研究利用該項新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)iNPH患者的方向分散指數(shù)(orientation dispersion index，ODI)和細胞內(nèi)體積分數(shù)(intra-cellular volume fraction，Vic)明顯低于正常人群，認為NODDI能對皮質(zhì)脊髓束的突起狀況進行有效的評估，并且ODI對于診斷iNPH有臨床價值[25]。Kamiya等[26]利用NODDI和白質(zhì)纖維束完整性兩個生物學模型，研究iNPH患者的手術(shù)前后皮質(zhì)脊髓束的變化情況，發(fā)現(xiàn)iNPH術(shù)后的皮質(zhì)脊髓束方向一致性增強趨于正常，而軸突密度的降低則保持不變，認為NODDI可以區(qū)分可逆性和不可逆性的腦白質(zhì)微環(huán)境變化。

3.磁共振彈性成像應用

磁共振彈性成像(magnetic resonance elastography，MRE)是通過機械波在組織中的傳播，從而提供關(guān)于組織彈性的信息。以往常應用于腹部疾病研究中，近年來在腦部疾病研究有所應用。Freimann等[27]發(fā)現(xiàn)在iNPH患者中，反映MRE硬度的μ值和組織的機械屬性的α值均較對照組明顯降低，術(shù)后癥狀改善者α值逐漸升高趨于正常，這與腦組織間的空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜性逐漸恢復有關(guān)系，但μ值仍處于有癥狀的低值，意味著腦實質(zhì)的退行性改變不能恢復。有研究利用MRE技術(shù)測量腦實質(zhì)多個興趣區(qū)的剛度值，發(fā)現(xiàn)大腦、枕部、頂葉的腦實質(zhì)的剛度在iNPH患者中明顯增高，而腦室周圍的剛度則顯著性降低，且這種腦實質(zhì)的彈性特征的改變可能與臨床癥狀有關(guān)；同時，時間剛度增加可能預示著手術(shù)的預后不佳[28]。iNPH病因可能與腦白質(zhì)變性、彈性改變有關(guān)，MRE恰好能反映腦實質(zhì)的硬度情況，預示著MRE在iNPH研究中有一定的前景。

腦血流灌注改變的研究

局部腦缺血與iNPH癥狀有著一定聯(lián)系。以往國外常用SPECT和PET顯示腦血流灌注，發(fā)現(xiàn)iNPH的臨床癥狀與額、顳葉腦血流量下降存在關(guān)系，并且分流有效的患者局部腦血流量升高。隨著MR灌注成像逐漸成熟，因其無輻射，可短期重復檢查，在iNPH研究中亦有所應用。以枕葉皮質(zhì)作為內(nèi)參，計算iNPH的MR動態(tài)磁敏感對比增強掃描中腦實質(zhì)的相對腦血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)發(fā)現(xiàn)，iNPH患者的基底節(jié)區(qū)、海馬、腦室周圍白質(zhì)等部位rCBF明顯低于對照組，分流有反應的患者的內(nèi)側(cè)額葉皮質(zhì)rCBF較無反應患者高[29]。有研究利用非侵襲性的MRI動脈質(zhì)子自旋標記(arterial spin-labeling，ASL)灌注成像，同樣發(fā)現(xiàn)iNPH患者的腦室周圍白質(zhì)、基底節(jié)區(qū)腦血流量灌注減少，認知功能障礙與腦室周圍白質(zhì)、腦橋、小腦的CBF存在關(guān)系[30]。

近年來，影像學在iNPH中的應用已不局限于顯示腦室擴大和排除腦萎縮及其他腦部疾病，而是進展為對發(fā)病機制、預測手術(shù)預后等方面研究。其中腦脊液流體力學、神經(jīng)束的定量分析等方面逐漸成為iNPH影像學研究的熱點。并且越來越多研究表明iNPH在這些方面的改變有助于臨床對該疾病的診斷、治療和預后評價。盡管如此，這些影像學的檢查手段及結(jié)論尚未達成共識，大部分研究仍處于科研階段，尚未能在臨床廣泛應用，很多方面仍有待進一步深入研究。iNPH的形態(tài)學研究中DESH的影像表現(xiàn)不斷完善，特別是簡易的DESH評分量表有助于手術(shù)預后評價，可能更容易被臨床所采用。目前對于iNPH，無論是病因、發(fā)病機制，還是診斷、治療在我國都仍處于起步階段，相信通過對iNPH影像進展不斷深入了解，影像新技術(shù)將在臨床中得到廣泛應用，必將有助于iNPH的準確診斷和治療。