PRACE POGL DOWE. Wprowadzenie: Rezonans magnetyczny. ocenê kierunku oraz prêdkoœci. Celem pracy: jest przedstawienie przydatnoœci badania MR przep³ywu

Transkrypt

1 PRACE POGL DOWE Ma³gorzata SZAFIRSKA 1 Andrzej URBANIK 1 Stanis³aw KWIATKOWSKI 2 Izabela HERMAN-SUCHARSKA 1 Adam ŒWIERCZYNA 1 Przydatnoœæ badania MR przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego w diagnostyce wodog³owia u dzieci Usefulness of MR CSF flow examination in children with hydrocephalus 1 Katedra Radiologii, Uniwersytet Jagielloñski Collegium Medicum, Kraków Kierownik Katedry: Dr hab.n. med. Andrzej Urbanik 2 Oddzia³ Neurochirurgii, Uniwersytecki Szpital Dzieciêcy, Kraków Ordynator Oddzia³u: Dr hab. n. med. Stanis³aw Kwiatkowski Dodatkowe s³owa kluczowe: MR przep³yw p³ynu mózgowo-rdzeniowego wodoci¹g zastawka komorowo-otrzewnowa Additional key words: MRI CSF-fluid flow cerebral aqueduct ventriculo-peritoneal shunt Wprowadzenie: Rezonans magnetyczny pozwala na szybk¹ i nieinwazyjn¹ ocenê kierunku oraz prêdkoœci przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego. Celem pracy: jest przedstawienie przydatnoœci badania MR przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego w diagnostyce wodog³owia u dzieci. Badanie przep³ywu mo na wykonaæ w obrêbie wodoci¹gu Sylviusza oraz w drenie zastawki komorowo-otrzewnowej. Metody: Wykonuje siê klasyczne badanie obrazowe MR w obrazach T1 i T2- zale nych, w przekrojach poprzecznych i strza³kowych. Nastêpnie przeprowadza siê badanie przep³ywu w sekwencji 2D CINE/GR/PC (TR 33, TE 9.1, FA 30 stopni, FOV 12 x 12 cm, gruboœæ warstwy 5 mm, matryca akwizycji 256 x 192) w p³aszczyÿnie prostopad³ej do przebiegu badanej struktury. Sekwencje bramkuje siê zgodnie z akcj¹ serca. W opracowaniu wyznacza siê dwa pola zainteresowania: pole przep³ywu (ROI 1) i pole t³a (ROI 2). Po uzyskaniu danych oblicza siê parametry przep³ywów przy pomocy programu Flow Analysis. Dodatkow¹ opcj¹ przydatn¹ do oceny jakoœciowej przep³ywu jest sekwencja CINE. Wnioski: Badaniem MR przep³ywu pm-r mo na okreœliæ brak lub obecnoœæ przep³ywu pm-r w wodoci¹gu Sylwiusza oraz w drenie zastawki komorowej. Ocenia siê jego kierunek i prêdkoœæ. Ocena przep³ywu pm-r w wodoci¹gu pozwala na podjêcie adekwatnego w konkretnym przypadku leczenia. Przy braku klinicznych objawów niedro noœci zastawki stwierdzenie w badaniu MR przep³ywu pm-r braku przep³ywu przez dren zastawki mo e œwiadczyæ o wodog³owiu zastawko-niezale nym. W przypadku stwierdzenia obecnoœci przep³ywu pm-r w zastawce podczas badania MR mo na stwierdziæ wodog³owie zastawko-zale ne. Background: MR examination allows the determination of the absence or presence of CSF-flow as well as its direction and velocity. The aim of the study: is the presentation of the value of MR examination CSF-flow and its usefulness in diagnosis of hydrocephalus in children. MR CSF-flow examination may be performed in the cerebral aqueduct of Sylvius and in the drain of the ventriculo-peritoneal shunt. Methods: The examination bigin classical MR examination: axial and sagittal T1-weighted scans (TR 500, TE 12) and T2-weighted scans (TR 5000, TE 100). The CSF flow examination is performed in 2D CINE/GR/PC (TR 33, TE 9.1, FA 30 degrees, FOV 12 x 12 cm, slice thickness 5 mm, acquisition matrix 256 x 192) in the plane perpendicular to the examined structure. The gating sequence is compatible with the patient's heart rate. Two regions of interest is established : area of flow (ROI 1) and the area of background (ROI 2). CSF flow is calculated using Flow Analysis software. CSF-flow in CINE phase-contrast technique is used to qualitative assessment of flow. Conclusions: MR examination allows the determination of the absence or presence of CSF-flow and its direction and velocity in the cerebral aqueduct of Sylvius and in the drain of the ventriculo-peritoneal shunt. This examination enables the differentiation between the shunt-dependent and shunt-independent type of hydrocephalus, which is of great significance in clinical management of patients after a shunt implantation. Adres do korespondencji: Lek. med. Ma³gorzata Szafirska Katedra Radiologii UJ CM Kraków, ul. Kopernika 19 Tel./Fax: malgorzata.szafirska@uj.edu.pl Wstêp Wodog³owie to stan patologiczny, w którym zaburzenie równowagi miêdzy wytwarzaniem i wch³anianiem p³ynu mózgowordzeniowego (pm-r) doprowadza do poszerzenia wewn¹trzczaszkowych przestrzeni p³ynowych, przede wszystkim uk³adu komorowego. Mo e wyst¹piæ jako izolowana patologia mózgu lub jako jeden z objawów w ró nych chorobach centralnego systemu nerwowego. Najczêstszym mechanizmem powstawania wodog³owia jest niedro noœæ 968 Przegl¹d Lekarski 2007 / 64 / 11 M. Szafirska i wsp.

2 Rycina 1 MR. Ustalenie na przekroju strza³kowym w obrazach T1-zale nych p³aszczyzny prostopad³ej do wodoci¹gu Sylwiusza. MRI. The plane perpendicular to the cerebral aqueduct of Sylvius fixed on sagittal T1weighted scans. Rycina 2 MR. Planowanie badania przep³ywu. Ustalanie pól zainteresownia ROI 1 i ROI 2. MRI. Planning of CSF-flow examination. Selection of area of flow (ROI 1) and the area of background (ROI 2). Rycina 3 MR. Nadmierny przep³yw przez wodoci¹g mierzony w badaniu MR przep³ywu pm-r. MRI. Excessive CSF-flow through the cerebral aqueduct of Sylvius measured in MR CSF-flow examination. (obturacja) dróg p³ynowych, która mo e wyst¹piæ na ró nych poziomach. Inne mechanizmy to nadprodukcja p³ynu mózgowordzeniowego lub upo ledzony odp³yw krwi ylnej z jamy czaszki. Wybór metody leczenia wodog³owia ma bardzo du e znaczenie dla dalszego postêpowania z chorym i rokowania; mo liwo ci w tym wzglêdzie s¹ nastêpuj¹ce: usuniêcie przyczyny wodog³owia, wykonanie zabiegu endoskopowego, najczê ciej wentrikulostomii komory III, wszczepienie zastawki. Leczenie przyczynowe jest metod¹ z wyboru w przypadkach wodog³owia towarzysz¹cego guzom mózgu (guzy nadsiod³owe, guzy okolicy tylnej czê ci komory III i szyszynki, guzy tylnego do³u czaszkowego i inne guzy wewn¹trzkomorowe i przykomoprzegl¹d Lekarski 2007 / 64 / 11 rowe) i niektórym wadom wrodzonym (torbiele pajêczynówki linii rodkowej mózgu, torbiele koloidowe komory III). W przypadkach gdy leczenie przyczynowe nie jest mo liwe wykonuje siê endoskopow¹ wentrikulostomiê komory III, polegaj¹c¹ na po³¹czeniu uk³adu komorowego na poziomie komory III z przestrzeni¹ podpajêczynówkow¹ podstawy mózgu [7,9]. Gdy powy sze metody nie mog¹ byæ zastosowane pozostaje odprowadzenie nadmiaru pm-r przy pomocy drena u zastawkowego, poza jamê czaszki, do ró nych okolic cia³a, najczê ciej do jamy otrzewnowej. W praktyce jest to najczê ciej stosowana metoda leczenia neurochirurgicznego u dzieci. Pozwala na zatrzymanie postêpuj¹cego wodog³owia, cofniêcie siê istniej¹cych objawów neurologicznych, zapobiega powstawaniu nowych objawów neurologicznych, stwarza szansê pra- wid³owego rozwoju dziecka. Niestety leczenie przy pomocy zastawek stwarza wiele problemów zwi¹zanych z powstaniem populacji chorych, których ycie zale y od sprawnego funkcjonowania uk³adów zastawkowych powoduje zastawkozale no æ. Istnieje u tych pacjentów sta³e zagro enie zwi¹zane z dysfunkcj¹ uk³adu zastawkowego, a zw³aszcza z jej niedro no ci¹ [6]. Inne powik³ania drena u zewnêtrznego to zaka enia zastawkowe, zespo³y przedrenowania, krwawienia komorowe i ródmózgowe oraz objawy brzuszne. W przebiegu d³ugotrwa³ego leczenia przy pomocy zastawki u czê ci pacjentów wytwarzaj¹ siê wewnêtrzne mechanizmy przep³ywu pm-r, tak e system zastawkowy nie odprowadza ju nadmiaru p³ynu zastawka przestaje byæ potrzebna wytwarza siê zastawko-niezale no æ. W³a nie te 969

3 Rycina 4 MR w opcji CINE widoczny nadmierny przep³yw jako pasmo hyperintensywne w obrêbie wodoci¹gu. MRI CINE phase-contrast technique. Excessive CSF-flow as a high intensity jet in the cerebral aqueduct of Sylvius. Rycina 5a Odcinkowe zwê enie wodoci¹gu Sylwiusza. MR, SE T1, przekrój strza³kowy. Segmental stenosis of the cerebral aqueduct of Sylvius. MRI, SE T1, sagittal plane. Rycina 5b Odcinkowe zwê enie wodoci¹gu Sylwiusza. MR, obraz w sekwencji CINE w badaniu przep³ywu. Segmental stenosis of the cerebral aqueduct of Sylvius. MRI, CSF-flow in CINE phase-contrast technique. mechanizmy w przypadkach wodog³owia komunikuj¹cego mog¹ sprawiæ, e w przebiegu d³ugoletniego leczenia, zastawka przestaje spe³niaæ swoj¹ odbarczaj¹c¹ rolê pomimo wszczepionej zastawki pacjent nie jest od niej zale ny [14]. przep³ywu pm-r w wodoci¹gu mózgu wykazuje wahania cykliczne, zale ne od fazy cyklu serca. W czasie skurczu obserwuje siê przep³yw doogonowy, w okresie rozkurczu przep³yw zmienia kierunek na dog³owowy. Zwrócono uwagê na to, e ruch p³ynu mózgowo-rdzeniowego modyfikowany jest tak e przez fazê oddechu. Na zmiany przep³ywu pm-r zwi¹zane z prac¹ serca nak³adaj¹ siê niewielkie wahania kierunku przep³ywu we wdechu przep³yw wzrasta doogonowo, w wydechu dog³owowo [8]. Dlatego wykres obrazuj¹cy charakter przep³ywu pm-r nie ma kszta³tu regularnej sinusoidy. W przypadkach wodog³owia przep³yw przez fizjologiczne drogi odp³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego jest zaburzony. Aktywne wodog³owie powoduje postêpuj¹cy wzrost ci nienia wewn¹trzczaszkowego i stopniowe wyczerpanie mechanizmów adaptacyjnych mózgu, prowadz¹c do zagro enia ró nymi formami wg³obieñ, których konsekwencj¹ jest uszkodzenie pnia mózgu lub Cel pracy Celem pracy jest przedstawienie przydatno ci badania MR przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego w diagnostyce wodog³owia u dzieci. Technika badania przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego w MR Rezonans magnetyczny pozwala na szybk¹ i nieinwazyjn¹ ocenê kierunku oraz prêdko ci przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego. Ju w latach dziewiêædziesi¹tych XX wieku wielu autorów bada³o charakter przep³ywu pm-r w wodoci¹gu mózgu [1,2,3,5,10-13]. We wszystkich tych badaniach wykazano, e kierunek i prêdko æ 970 Przegl¹d Lekarski 2007 / 64 / 11 zaburzenia mózgowego przep³ywu krwi. Leczenie wodog³owia przy pomocy drena u zastawkowego powoduje normalizacjê podwy szonego ci nienia wewn¹trzczaszkowego i przywraca funkcjonowanie mechanizmów adaptacyjnych. W celu prawid³owego zaplanowania badania przep³ywu pm-r w obrêbie wodoci¹gu Sylwiusza oraz okre lenia stanu mózgowia w pierwszym etapie wykonuje siê klasyczne badanie obrazowe MR w obrazach T1 i T2-zale nych, w przekrojach poprzecznych i strza³kowych. Nastêpnie przeprowadza siê badanie przep³ywu w sekwencji 2D CINE/GR/PC (TR 33, TE 9.1, FA 30 stopni, FOV 12 x 12 cm, grubo æ warstwy 5 mm, matryca akwizycji 256 x 192) w p³aszczy nie prostopad³ej do przebiegu wodoci¹gu Sylwiusza (rycina 1). Sekwencje bramkuje siê zgodnie z akcj¹ serca. W opracowaniu wyznacza siê dwa pola zainteresowania: pole przep³ywu (ROI 1) zaznaczone tak aby dok³adnie pokrywa³o siê ze rednic¹ drenu komorowego i pole t³a (ROI 2) zaznaczone jako obszar pó³koli cie otaczaj¹cy ROI 1, zawieraj¹cy tkankê statyczn¹ (rycina 2). Po uzyskaniu danych oblicza siê parametry przep³ywów przy pomocy programu Flow Analysis. Dodatkow¹ opcj¹ przydatn¹ do oceny jako ciowej przep³ywu jest sekwencja CINE, w której poprzez zmianê intensywno ci sygna³u obserwuje siê dynamiczne wahania przep³ywu pm-r przemieszczaj¹cego siê przez wodoci¹g. W zwi¹zku z zale nymi od fazy cyklu serca wahaniami kierunku przep³ywu pm-r, podczas ilo ciowej oceny przep³ywu pm-r wyznacza siê objêto æ przep³ywu p³ynu w jednostce czasu (w ml/min). Daje to mo liwo æ oceny ilo ci pm-r wyp³ywaj¹cej przez wodoci¹g z nadnamiotowego uk³adu komorowego. Podczas przeprowadzania badania przep³ywu pm-r warto zwróciæ szczególn¹ uwagê na staranne dobranie jego warunków, zw³aszcza okre lenie kierunku prostopad³ego do przebiegu wodoci¹gu i zaznam. Szafirska i wsp.

4 Rycina 6a Niedro no æ wodoci¹gu. MR, SE T1, przekrój strza³kowy. Obliteration of the cerebral aqueduct. MRI, SE T1, sagittal plane. Rycina 6b Niedro no æ wodoci¹gu. MR, obraz w sekwencji CINE w badaniu przep³ywu. Obliteration of the cerebral aqueduct. MRI, CSF-flow in CINE phase-contrast technique. Rycina 7 MR. Przekroje poprzeczne i strza³kowe w obrazach T1-zale nych wykonane w celu precyzyjnego okre lenia po³o enia drenu komorowego i ustalenia p³aszczyzny badania przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego. MRI. Axial and sagittal T1-weighted scans obtained in order to precisely determine the position of the ventricular drain and find the examination plane for the CSF flow. czenie pól zainteresowania (ROI 1 i ROI 2) eby unikn¹æ b³êdnego obliczenia warto ci przep³ywu. Zbyt du e pole przep³ywu pm-r Przegl¹d Lekarski 2007 / 64 / 11 (ROI 1) powoduje zani enie warto ci rzeczywistego przep³ywu, zbyt ma³e zawy a uzyskane dane. W przypadkach wodog³owia spowodowanego nadprodukcj¹ pm-r stwierdza siê nadmierny przep³yw p³ynu przez wodoci¹g. U tych pacjentów w opcji CINE nadmierny przep³yw widoczny jest jako pasmo hyperintensywne w obrêbie wodoci¹gu. Ilo ciowa ocena przep³ywu pm-r pokazuje rzeczywist¹ warto æ objêto ci wyp³ywu pm-r przez wodoci¹g z nadnamiotowego uk³adu komorowego (ryciny 3 i 4). U chorych ze zwê eniem wodoci¹gu przep³yw pm-r jest niewielki. Warto ci przep³ywu pm-r uzyskane podczas opracowania badania oscyluj¹ blisko zera (rycina 5). W niedro no ci wodoci¹gu nie stwierdza siê cech przep³ywu pm-r. W opcji CINE pasmo hyperintensywne w obrêbie wodoci¹gu wiadcz¹ce o przep³ywie nie jest widoczne (rycina 6). W przypadkach po implantacji zastawki komorowej oprócz pomiarów w wodoci¹gu, wykonuje siê równie pomiary przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego w obrêbie drenu komorowego [4]. Korzystaj¹c z klasycznego badania obrazowego MR okre la siê precyzyjnie po³o enie drenu komorowego i ustala p³aszczyznê badania przep³ywu pm-r przebiega ona prostopadle do drenu komorowego (ryciny 7 i 8). U pacjentów po implantacji zastawki, przep³yw pm-r w drenie komorowym wykazuje podobne wahania cykliczne jakie stwierdza siê fizjologicznie w obrêbie wodoci¹gu. Ilo ciowa ocena objêto ci przep³ywaj¹cego pm-r w jednostce czasu (w ml/min) oraz okre lenie dominuj¹cego kierunku przep³ywu (warto ci dodatnie przep³yw domózgowy, warto ci ujemne - doogonowy) s¹ pomocne w podejmowaniu decyzji o przebiegu dalszego leczenia. Przy braku klinicznych objawów niedro no ci zastawki stwierdzenie w badaniu MR przep³ywu p³ynu mózgowo-rdzeniowego braku przep³ywu przez dren zastawki mo e wiadczyæ o wodog³owiu zastawko-niezale nym (rycina 9). 971

5 Rycina 8 MR. Pole przep³ywu (ROI 1 - F1) - zaznaczano tak aby dok³adnie pokrywa³o siê ze œrednic¹ drenu komorowego i pole t³a (ROI 2 - B1) - zaznaczano jako obszar pó³koliœcie otaczaj¹cy ROI 1, zawieraj¹cy tkankê statyczn¹. MRI. Area of flow (ROI 1 - F1) was established so that it could precisely cover the diameter of the ventricular canal, whereas the area of background (ROI 2 - B1) was established as an area that semicircularly surrounded the ROI 1 and contained static tissue. Rycina 9 MR. Brak doogonowego przep³ywu p³ynu mózgowordzeniowego przez dren zastawki. Na wykresie widoczne cykliczne wahania, zale ne od fazy cyklu serca. MRI. The absence of caudad CSF flow through the shunt canal. Periodic oscillations depending on the cardiac cycle phase can be seen on the graph. Rycina 10 MR. Obecny doogonowy przep³yw p³ynu mózgowordzeniowego przez dren zastawki, o œredniej objêtoœci 0,9 ml/min. MRI. The presence of caudad CSF flow through the shunt canal with the mean volume of 0.9 ml/min. 972 Przegl¹d Lekarski 2007 / 64 / 11 M. Szafirska i wsp.

6 Gdy przep³yw pm-r w drenie zastawki podczas badania MR jest obecny mo na stwierdziæ wodog³owie zastawko-zale ne. Podsumowanie 1. Badaniem MR przep³ywu pm-r mo - na okreœliæ brak lub obecnoœæ przep³ywu pm-r w wodoci¹gu Sylwiusza oraz w drenie zastawki komorowej. Ocenia siê jego kierunek i prêdkoœæ. 2. Ocena przep³ywu pm-r w wodoci¹gu pozwala na podjêcie adekwatnego w konkretnym przypadku leczenia. 3. Przy braku klinicznych objawów niedro noœci zastawki stwierdzenie w badaniu MR przep³ywu pm-r braku przep³ywu przez dren zastawki mo e œwiadczyæ o wodog³owiu zastawko-niezale nym. 4. W przypadku stwierdzenia obecnoœci przep³ywu pm-r w zastawce podczas badania MR mo na stwierdziæ wodog³owie zastawko-zale ne. Piœmiennictwo 1. Baledent O., Gondry-Jouet C. et al.: Value of phase contrast magnetic resonance imaging for investigation of cerebral hydrodynamics. J. Neuroradiol. 2006, 33, Bhadelia R.A., Bogdan A.R., Kaplan R.F., Wolpert S.M.: Cerebrospinal fluid pulsation amplitude and its quantitative relationship to cerebral blood flow pulsations: a phase-contrast MR flow imaging study. Neuroradiology 1997, 39, Bhadelia R.A., Bogdan A.R., Wolpert S.M.: Cerebrospinal fluid flow waveforms: effect of altered cranial venous outflow. A phase-contrast MR flow imaging study. Neuroradiol. 1998, 40, Chang H.S.: Detection of CSF flow in the ventriculoperitoneal shunt using MRI. J. Comput. Assist. Tomogr. 1996, 20, Florez Y.N., Moratal D., Forner J. et al.: Semiautomatic analyssis of phase contrast magnetic resonance imaging of cerebrospinal fluid flow through the aqueduct of Sylvius. MAGMA 2006, 19, Gilkes C.E., Steers A.J.W., Minns R.A.: Pressure compensation in shunt-dependent hydrocephalus with CSF shunt malfunction. Child's Nerv. Syst. 2001, 17, Jones R.F.C., Stening W.A., Kwok B.C.T., Sands T.M.: Third ventriculostmy for shunt infections in children. Neurosurg. 1993, 32, Klose U., Strik C., Kiefer C., Grodd W.: Detection of a relation between respiration and CSF pulsation with an echoplanar technique. Journal of Magnetic Resonance Imaging 2000, 11, Komotar R.J., Olivi A., Rigamonti D. at al.: Microsurgical fenestration of the lamina termianlis reduces the incidence of shunt-dependent hydrocephalus after aneurismal subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery 2002, 51, Luetmer P.H., Huston J., Friedman J.A. et al.: Measurement of cerebrospinal fluid flow at the cerebral aqueduct by use of phase-contrast magnetic resonance imaging: technique validation and utility in diagnosing idiopathic normal pressure hydrocephalus. Neurosurgery 2002, 50, Nitz W.R., Bradley W.G., Watanabe A.S. et al.: Flow dynamics of cerebrospinal fluid: assessment with phase-contrast velocity MR imaging performed with retrospective cardiac gating. Radiology 1992, 183, Quencer R.M.: Intracranial CSF flow in pediatric hydrocephalus: evaluation with cine-mr imaging. AJNR Am. J. Neuroradiol. 1992, 13, Strik C., Klose U., Erb M. at al.: Intracranial oscillations of cerebrospinal fluid and blood flows: analysis with magnetic resonance imaging. J. Mag. Res. Imag. 2002, 15, Takahashi Y.: Withdrawal of shunt systems - clinical use of the programmable shunt system and its effect on hydrocephalus in children. Child's Nerv. Syst. 2001, 10, 381. Przegl¹d Lekarski 2007 / 64 /