分析正常小儿中脑导水管处脑脊液磁共振流动成像表现，并进一步了解脑脊液的循环过程及原理。
使用3T超导磁共振机器(西门子verio)对正常小儿中脑导水管进行磁共振脑脊液流动成像检查。按其年龄分为<1.5岁(14例)和1.5～14岁(25例)两组。磁共振检查序列包括经过中脑导水管的横断位、矢状位和冠状位T2WI像，经过中脑导水管的矢状位3D-CISS序列和相位对比-电影序列(PC-Cine)，以及垂直中脑导水管截面的相位对比-电影序列。观察各组的影像学改变和脑脊液电影循环情况，并测定每组小儿中脑导水管的截面积、脑脊液不同方向峰流速及净流量，比较两组数据有无统计学差异。
在经过中脑导水管矢状位和垂直中脑导水管截面的PC-Cine序列上均可观察到在一个心动周期内脑脊液信号呈明暗交替变化，心脏收缩期峰流速方向向下，舒张期方向向上。1.5～14岁组脑脊液向下峰流速为(8.371±1.511)cm/s显著高于<1.5岁组(6.538±1.264)cm/s，差异有统计学意义(P＝0.000 5)；1.5～14岁组向上峰流速为(7.163±1.806)cm/s略高于<1.5岁组(6.073±1.096)cm/s，差异亦有统计学意义(P＝0.047 5)，小儿中脑导水管的截面积和净流量在两组间差异无统计学意义(P>0.05)。
磁共振脑脊液流动成像能清晰的显示中脑导水管脑脊液循环过程，为了解小儿脑脊液循环特点及疾病进展提供准确的影像依据。
版权归中华医学会所有。
未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
脑脊液(cerebrospinal fluid，CSF)循环的原理已经经历了上百年的研究，但是由于其循环过程复杂，目前仍对此存在争论[1]。小儿先天性脑积水的手术治疗也经历了各种探索和尝试，包括脑室腹腔分流术，三脑室底造瘘术、脉络丛切除术等等，但治疗效果并不尽如人意。所以如何选择合适的手术方式是神经外科医生需要思考的重要问题。随着近些年磁共振脑脊液流动成像技术的开展，由于该方法具有直观、无创、实时等优点，也开始逐渐被临床所了解[2,3]。但对儿童这一特殊人群，相关的报道并不多见，本文对正常小儿的脑脊液流动循环情况进行了初步研究和分析，探讨脑脊液的循环规律，并为临床提供可靠的影像资料。
选择无脑内疾病及神经症状的患儿共39例，将其按年龄<1.5岁(18个月)和1.5～14岁分为两组。其中，<1.5岁组14例，年龄8～17个月，平均(12.08±3.40)个月；1.5～14岁组25例，年龄1.5～14岁，平均(4.34±2.32)岁。<1.5岁的婴幼儿囟门均未闭合，头颅无增大。1.5～14岁组囟门均已闭合，小儿无头颅发育异常。所有小儿无发热惊厥病史。本研究中小儿心电图检查为窦性心率。对于3岁以下及无法配合检查的小儿均使用镇静剂，使其睡眠后完成下述磁共振检查。本研究方法经郑州大学第一附属医院伦理委员会批准[2014年科研第(3)号]并经小儿父母或监护人签字同意。
使用西门子超导3.0T Verio磁共振仪，小儿均采取仰卧位，8通道相控阵颅脑线圈并配合心电门控技术。首先使用HASTE序列进行经中脑导水管横断位、矢状位和冠状位T2WI像，序列参数为TR 3 900 ms，TE 96 ms，视野175 mm×200 mm，矩阵280×320，层厚5 mm。然后使用经过中脑导水管的矢状位3D-CISS序列和相位对比-电影(PC-Cine)序列进行扫描，观察中脑导水管的结构和脑脊液在脑内循环情况，3D-CISS序列参数为TR 6.3 ms，TE 2.8 ms，翻转角49，视野150 mm×150 mm，矩阵320×320，层厚0.5 mm，扫描总厚度16 mm，扫描时间2 min 16 s。最后以垂直中脑导水管中部截面定位进行PC-Cine序列扫描，速率编码设定为12 cm/s，方向为从头至足端方向，在后处理工作站进行中脑导水管截面积及经过该层面的脑脊液向下峰流速、向上峰流速和净流量的测定[4]。分析各组间脑脊液流动方向的变化，并将获得的每组各测量参数数据进行统计学分析，了解差异是否有统计学意义。
数据结果使用SPSS17.0统计软件采用t检验统计学方法进行分析，以P<0.05为差异有统计学意义。
矢状位PC-Cine序列示在一个心动周期内桥前池、延前池、中脑导水管、四脑室内CSF呈渐明渐暗的循环变化，心脏收缩期峰流速方向向下，舒张期方向向上，峰流速曲线为规则或基本规则的正弦或余弦曲线。
<1.5岁组中脑导水管截面积为1.3～2.8 mm2，平均(1.883±0.755)mm2；1.5～14岁组中脑导水管截面积为1.5～3.5 mm2，平均(2.190±1.016)mm2，两组间差异无统计学意义(P>0.05)。
从<1.5岁组小儿脑脊液流动成像中可见，PC-Cine图像中，中脑导水管在收缩期显示为高信号，在舒张期显示为低信号，收缩期(向下)及舒张期(向上)峰流速分别为6.42 cm/s和5.58 cm/s(图2)。1.5～14岁组小儿脑脊液流动成像中可见，PC-Cine图像中，中脑导水管在收缩期亦显示为高信号，在舒张期显示为低信号，收缩期(向下)及舒张期(向上)峰流速分别为7.80 cm/s和7.56 cm/s(图3)。脑脊液中脑导水管处向下及向上峰流速<1.5岁组均较1.5～14岁组慢，差异均有统计学意义(P<0.05)。<1.5岁组净流量为(0.001±0.001)ml/cycle，较1.5～14岁组(0.002±0.003)ml/cycle少，但组间差异无统计学意义(P>0.05，表1)。
<1.5岁和1.5～14岁组向下峰流速、向上峰流速及净流量的比较(
±s)
<1.5岁和1.5～14岁组向下峰流速、向上峰流速及净流量的比较(±s)
| 组别 | 例数 | 向下峰流速(cm/s) | 向上峰流速(cm/s) | 净流量(ml/cycle) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Means±SD | 范围 | Means±SD | 范围 | Means±SD | 范围 | ||
| <1.5岁组 | 14 | 6.538±1.264 | 5.29～8.29 | 6.073±1.096 | 4.93～7.49 | 0.001±0.001 | 0～0.003 |
| 1.5～14岁组 | 25 | 8.371±1.511a | 6.04～10.46 | 7.163±1.806a | 5.18～10.02 | 0.002±0.003 | 0～0.008 |
注：与<1.5岁组比较，aP<0.05
目前，对中脑导水管处脑脊液循环特点的传统观点是认为其循环与心脏的心动周期有关。随着心动周期的变化，脑容量随之改变，进而影响到脑脊液在收缩期和舒张期出现往复循环的运动方式。为了测量这个过程，更好的了解脑脊液循环规律，磁共振流动成像技术已经逐渐在临床得以应用。在磁共振测量序列中，应用流体质子的自旋变化感应出磁场中相位的不同，设定合适的速度编码梯度，就可以测定出脑脊液的流速、流量，包括方向上的改变[5]。目前对中脑导水管处脑脊液峰流速及心动周期内流量的测量与分析的研究普遍利用了这项技术。然而，很明显的一个结果是通过导水管的正和负的流动往往是不一致的，所以了解净流量的变化对研究脑脊液循环显得尤为重要。
CSF生成大部分是来自脉络丛的活性分泌，其余源自脑毛细血管床引起脑间隙内液体的被动过滤。据统计高达80%的脑脊液来自脉络丛，其中约20%来自于脑间隙内液体[6]。所以中脑导水管内的流向被认为是从侧脑室和第三脑室脉络丛生产的脑脊液向下流入的方向。中脑导水管脑脊液处的流量等于总的脑脊液量减去四脑室脉络丛产生的再减去皮质毛细血管床滤过形成的。颅内脑脊液流动的主要动力为脑血管收缩期脑容量增加，脑动脉流入量、脑静脉流出量的变化对脑容量的变化又起主要作用，而上述改变又可引起颅内压力的改变[7]。新生儿和婴儿由于囟门开放脑容量的可变化性更大，颅内压力的变化与大龄儿童会有所不同，基于这个重要影响因素，所以本研究分组以1.5岁为截点，通过观察和测量不同年龄组正常小儿脑脊液循环过程的变化，以便能够更清楚的了解脑脊液循环在人体的初始状态和理论基础。
PC-Cine法测定脑脊液流速及流量作为一项无创性无需对比剂的检查方法，已经被越来越多的用来评估脑脊液流动的生理和病理情况[8,9,10]。目前，虽然随着MRI机器硬件的发展，图像分辨率得以提高，但是对于流动液体流速以及流量的测量还存在一定的误差，包括非线性梯度、涡流、部分容积效应以及ROI放置的不合理等等原因。Feinberg和Mark[11]利用PC-Cine MRI显示了中脑导水管内脑脊液流动的信号变化，发现一个心动周期内脑脊液的方向和速度呈规律变化，流动波形呈规则或基本规则的正弦或余弦曲线，反映了其搏动性往复流动的特性。本研究同样以获取流速曲线为正弦或余弦曲线作为纳入标准，以保证数据的可靠性。Brinkmann等[12]对志愿者进行脑脊液流量测量时指出，对中脑导水管面积>1.5 mm2的数据进行流量的分析是可靠的。在本研究中，有5例<1.5 mm2，最小的为1.3 mm2，PC-Cine图像未出现上述假象，曲线形态正常。Unal等[13]在近期脑脊液循环研究中测量的中脑导水管面积最小值为1.2 mm2，范围在1.2～4.8 mm2，平均2.35 mm2，与本研究的值接近。考虑可能是因为近几年磁共振机器的快速发展，图像质量改善明显，所以对于一些细微结构能够有更加准确的成像和数据分析。
流速编码是流动成像技术的一个重要参数，合理的设定对获取准确的数据是十分必要的。如果选定的值稍高于最大峰流速，则可以提高测量的精度，选择较小的值则会产生较小的结果。通常文献中所采用的速度介于15～20 cm/s。本研究在预实验中选择5、10、15、20 cm/s作为对照，发现流速为10 cm/s时，图像在一个周期中的变化最为明显。所以在本研究中，我们将流速编码设定为12 cm/s，稍大于10 cm/s。
据研究报道脑脊液循环过程在成年后会出现2种变化，一种是脑脊液生成量的减少；另一种是脑脊液流出量的减少，从而导致整个循环的脑脊液量减少这样一个结果[14]。Unal等[13]的研究发现，14岁以下组的脑脊液峰流速要高于14岁以上各组(包括15～24岁、25～34岁、35～44岁和>45岁)，而14岁以上各组间脑脊液峰流速比较差异则无统计学意义。本研究重点了解小儿脑脊液的循环特点，考虑到小儿颅骨发育的特点，以囟门是否关闭为时间截点，按年龄分为<1.5岁组和1.5～14岁组，发现两者间向头侧(向上)及尾侧(向下)峰流速差异有统计学意义。脑脊液在小儿流速的变化除了受自身脑室系统脉络丛产生脑脊液的量的影响，还与蛛网膜粒重吸收能力有关，考虑两组间出现显著差异是由于囟门闭合以及随年龄增长蛛网膜颗粒重吸收能力增加，导致颅内压升高，进而加快了颅内脑脊液循环。对于正常流速的设定，诸多文献测量结果不尽一致，研究所用磁共振机器的种类多样，我们的原始数据显示，对于小儿<1.5岁组峰流速数据显示范围更集中，随着年龄增长，流速变化增大，范围也较广。然而，脑脊液循环特点更多的探讨还需要日后与其他检查相结合，以便进行更细致全面的分析。
本研究所提及脑脊液净流量是指一个心动周期内经过中脑导水管处向上和向下流量之差。关于净流量的分析，已有大量研究认为，正常志愿者净流量的方向为向下，但研究对象主要为青少年及成年，对小儿及婴幼儿的研究报道还很少。然而最近Bateman和Brown[15]的研究报道指出2岁以内小儿的净流量方向向上，而大于2岁小儿的方向正好相反，认为与2岁以内小儿的颅内蛛网膜颗粒未起到作用有关，从而对传统的脑脊液循环理论提出了挑战。本研究对两个不同年龄组的净流量进行分析发现，净流量范围在0～0.008 ml/心动周期，两组间净流量差异没有统计学意义，净流量为0或为向下方向。所以，我们推断脑脊液循环理论中脑室产生脑脊液并随心动周期发生变化仍是脑脊液循环的主要动力，流出脑室后的脑脊液再依靠蛛网膜颗粒的重吸收完成整个脑脊液的循环。关于小儿脑蛛网膜颗粒的问题，有研究发现出生前小儿脑蛛网膜颗粒已经开始发育，随着出生后脑脊液重吸收过程的出现，蛛网膜颗粒已开始在婴幼儿后期发挥功能[16]。本研究中年龄最小的小儿为8个月，故所有研究对象均未发现净流量方向向上的改变，但是对更小的小儿的脑脊液循环特点有无特殊性，目前尚不能完全确定。
小儿先天性脑积水可以是因循环障碍引起的梗阻性脑积水，或因脑脊液分泌增多或吸收障碍引起的交通性脑积水。脑脊液循环动力的异常变化有可能是严重的，甚至是危及生命的。磁共振脑脊液流动成像技术作为进行人类大脑脑脊液生理学和代谢功能的研究工具，在判定脑积水诊断和治疗计划的作用已经在我们的以后研究中开始设计进行。进一步的研究如脑脊液流动参数和颅内压关系，脑脊液循环变化与脑室系统变化的相关性，以及利用搞技术在不同的手术方案对各种类型脑积水的随访观察，这些结果会为临床提供更大更有意义的作用。
本研究初步评估了正常小儿脑脊液峰流速和流量的数据范围，为不同年龄的小儿异常脑脊液循环的临床诊断提供了依据。在对小儿脑脊液循环的特点方面也进行了初步的了解和分析，为日后进一步利用磁共振脑脊液流动成像技术探讨脑脊液循环原理及评估临床价值打下基础。
无
