Chiari畸形Ⅰ型合并脊髓空洞症的诊断与治疗进展

黄南勇,刘 俊,姚浩群

(南昌大学第一附属医院骨科,南昌 330006)

Chiari畸形(chiari malformation,CM)被定义为一系列后脑异常,包括小脑、脑干、颅底、颈髓及颅颈交界区的其他畸形,依据形态和解剖缺陷严重程度分为5种类型,其中以CM Ⅰ型最常见,常合并脊髓空洞症(syringomyelia,SM)[1]。CM是一种罕见的颅脑交界性疾病,一项儿科研究报道其儿童发病率为1/1280[2]。国内外学者对CM的病因、发病机制各说纷纭,争论主要集中在手术方式的选择。本文就近年来CM及SM的发病机制、CM Ⅰ型合并SM的诊断及治疗研究进展进行综述,旨在为临床寻找CM Ⅰ型合并SM的最佳诊疗方案提供参考。

1 CM及SM的发病机制

多数文献一致将CM分为后天性和先天性,NISHIKAWA等[3]认为后天性主要是由于创伤、颅内疾病、脊髓空洞腹腔分流术等引起;而先天性畸形主要是由于中胚层发育不良或滞后导致后颅窝容积小于正常人,出生后发育正常的脑组织被有限的后颅窝区域过度挤压而向下疝出至椎管内,进而引发一系列临床症状[4]。LABUDA等[5]的假说解释了颅颈畸形、脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)流体动力学和颈椎管区域顺应性降低的组合是如何导致成人CM症状的发生,其认为脉压会在咳嗽、打喷嚏和体力消耗等活动中增加,脉压的增加进一步降低了颈椎蛛网膜下腔的顺应性,加快了椎管中CSF的流速,并进一步增加了反馈回路中的脉搏压,这种较低的顺应性加上同水平的CSF阻力将诱发更大的神经组织运动和应变,进一步对小脑、脑干和颈脊髓造成微观结构损伤,并逐渐加重导致出现症状。

SM的发病机制主要分为以下几种学说:1)水锤效应学说。由于先天发育异常导致枕骨大孔环区狭窄,加之此处存在诸多的组织结构,CSF的正常循环通路受到很大程度的限制甚至阻断。GARDNER等[6]认为在CSF梯度形成及其搏动的双重因素下,异常发育的颅后窝堵塞第四脑室CSF循环通路导致脊髓中央管不断扩张,最终形成SM。2)WILLIAMS[7]提出的“抽吸样效应学说”。由于枕骨大孔区的解剖狭窄,当患者在咳嗽、打喷嚏等用力活动时,上端的狭窄与下端的外力导致颅内压逐渐升高并超过椎管内压力,加上小脑扁桃体呈现的活塞作用,导致脊髓蛛网膜下腔内的液体不断通过枕骨大孔进入第四脑室,最终导致SM的不断扩大延伸。3)OLDFIELD等[8]以MRI动态成像技术为基础,建立的“脊髓实质渗透学说”。通过对CSF、空洞液体流动进行检测,SM可能与小脑扁桃体下疝时形成阻塞有关联,颅颈交界区CSF流动会受到影响,从而导致CSF受压力影响经脊髓血管间隙渗入髓内,从而形成SM。

KUMAR等[9]认为CM与SM发病机制有关的第一要素是时间,其认为小脑扁桃体下疝畸形是一种后天性疾病,在不合并SM的CM患者中,小脑扁桃体下疝达到最终位置所需的时间可能更短,并会与颅颈区域脑干发生冲突,患者出现症状的时间更早,但这个时间不足以引起SM的形成。在CM患者中发现CSF在枕骨大孔内的同步双向流动,CSF阻滞或许是可逆的,将小脑扁桃体下疝视为一种动态现象,小扁桃体代偿性搏动可以间断缓解枕骨大孔区神经组织的压力[10]。影响CSF渗透到脊髓中的因素之一是颈脊髓本身对压力调整的顺应性[11],但这个因素是不可预测的,也没有已知的方法可以确定其在正常和病理条件下的相关性,而且小脑扁桃体下疝发生在哪个时间点上以及下疝引起的梗阻需要持续多长时间患者才开始出现症状,这些目前都无法确定。

2 CM Ⅰ型的诊断及临床表现

由于疾病的发展较慢,病程较长,加之早先的影像学检查单一、有创且准确性较低,故在磁共振成像(MRI)技术出现之前确诊本病十分困难。MRI能从多角度、多平面以及根据不同组织显影的差异去判断小脑、脑干和颈髓的情况,所以是最有价值的诊断方法,常常用于评估枕颈区异常解剖结构对脊髓神经的影响范围和程度。目前认为在MRI正中矢状位上,小脑扁桃体下疝至枕骨大孔平面以下5 mm即可诊断为CM[12]。随着现代影像技术的迅猛发展,相位对比磁共振影像技术(PC-MRI)受到了许多国内外学者的认可,PC-MRI能够通过定性、定量评估检测术前术后CM患者枕骨大孔区CSF流速的变化,预测患者预后情况和评估减压手术的效果,在临床上逐渐替代了静态形态测量分析的方法[13]。

依据形态和解剖缺陷的严重程度可将CM分为5种类型:CM Ⅰ型是最常见的一种,常在行上颈椎MRI检查时被偶然发现;CM Ⅱ型表现为部分脑干、小脑和小脑扁桃体蚓部突出枕骨大孔;CM Ⅲ型表现为后脑(伴或不伴有脑干)突出到枕骨大孔以下或硬脑膜膨出;CM Ⅳ型合并严重的小脑发育不全,类似于原发性小脑发育不全;CM Ⅴ型是最严重的变异,表现为小脑发育不全,枕叶下降至枕骨大孔以下。另外有学者[14]提出了CM 0型以及CM 1.5型的存在。除CM Ⅰ型外,余分型较少见,常合并脊柱裂、脊髓脊膜膨出、脑积水、小脑发育不全等,疝入枕骨大孔的组织除部分小脑扁桃体外,还有脑干甚至第四脑室。CM Ⅰ型成年患者和儿童患者的发病率分别为0.9%和 0.6%[15]。其中CM Ⅰ型患者中有30%～70%的成人合并有SM,1%～3.6%的儿童合并有SM[16]。CM Ⅰ型的诊断不能单单拘泥于影像学的结果,患者的临床表现同样也是疾病发生发展的重要提示。所有CM Ⅰ型患者均出现神经系统症状,包括神经性疼痛、感觉障碍、肢体麻木无力和共济失调等,其中大约80%的患者出现最常见的头痛症状[17]。3岁以下儿童的常见表现是睡眠呼吸障碍或吞咽困难,其发生率为24%～60%[18]。脊柱侧弯也是CM Ⅰ型合并SM患者病程后期会出现的临床表现之一[9]。大约有13%～36%的CM Ⅰ型患者会出现脊髓侧弯,而CM Ⅰ型合并 SM的患者发生脊髓侧弯的概率为71%～85%[19]。分析大量儿科人群的MRI检查结果[20]发现,年龄、性别和脊髓状态上均与脊柱侧弯不存在独立相关性,伴有SM的CM Ⅰ型患儿其脊柱侧弯的发病率显著增加,不伴有SM的CM Ⅰ型患儿其脊柱侧弯的患病率与普通人群相同,这或许可以说明CM本身并不是脊柱侧弯的诱因。由于CM Ⅰ型合并的脊柱侧弯与特发性脊柱侧弯难以鉴别,邱勇[21]根据个人临床经验将CM Ⅰ型合并脊柱侧弯总结如下几个特征:1)发病早,男多于女;2)胸弯多于腰弯;3)左胸弯多于右胸弯;4)后凸型胸弯多于前凸型胸弯;5)脊柱侧弯的弧度变化不均匀,难于用现有的分类法进行分型;6)进展快。有研究[22]表明CM Ⅰ型的左旋脊柱侧凸可以与特发弯的右旋弯相鉴别。此外,CM Ⅰ型患儿还常合并寰枢关节半脱位,据研究[23]显示其发病率高达14.7%。

3 CM Ⅰ型合并脊髓空洞的治疗

3.1 减压——解除高位梗阻及压迫、恢复颅颈交界区的CSF循环

3.1.1 后颅窝骨性减压术(PFD)

CM Ⅰ型患者的后颅窝容积明显小于正常人,尤其是合并枕骨凹陷的患者。PFD手术旨在扩大枕骨大孔及后颅窝的容积,使颅颈交界处的CSF循环恢复正常。其手术核心步骤是充分暴露枕骨粗隆、枕骨大孔和寰椎后弓,咬骨钳扩大咬除枕骨鳞部约3 cm×3 cm,咬除寰椎后弓约1.5 cm～2 cm[24]。此手术方式术后并发症的发生率较低,有研究显示CM Ⅰ型患者经PFD治疗后临床症状改善率为82.4%,但SM和小脑扁桃体压迫症状术后并不能有效缓解[25]。李海洋等[26]认为PFD简单易行,疗效满意,颅内感染及脑脊液漏的发生率低,但其改善SM的效果没有后颅窝骨性减压联合硬膜成形术(PFDD)更显著。

3.1.2 PFDD

PFDD在PFD基础上松解粘连的蛛网膜、双极电凝灼烧小脑扁桃体下极使其缩回至枕骨大孔,甚至可以部分切除小脑扁桃体下极,探查并解除第四脑室底部脊髓中央管开口处的梗阻,恢复CSF的流体动力学,使用人工硬膜或自体筋膜水密缝合硬脑膜以减少脑脊液漏的发生。对于硬膜的处理存在2种不同的观点,李新军等[27]采用硬膜外层剥离联合人工硬膜贴敷术治疗CM Ⅰ型患者,术后脊髓背侧CSF流速最大值高于术前,此方法较全层切开硬膜的处理方式可靠、安全、有效。HU等[28]提出一种新型微创技术—硬脑膜劈裂减压(DSD),即保留硬脑膜内层,无须打开硬脑膜,减少手术并发症,缩短手术时间及住院时间。通过Meta分析发现,PFDD组相比PFD组患者术后临床症状改善显著,但PFDD组术后假性硬脑膜膨出的发生率较高[29]。肖阳等[30]认为扩大硬膜修补不仅可以真正意义上扩大枕骨大孔的容积,缓解后颅窝内神经组织的压迫,还能有效预防术后粘连防止脑脊液漏的发生。王振宇等[31]在术中率先采用彩色多普勒超声实时监测技术证实PFD术后仅有部分患者CSF流动恢复正常,而PFDD对于解除CSF流出道堵塞效果更显著。PAPAKER等[32]在CSF血流MRI上评估了术前术后脊髓/脊髓比、脊髓长度以及导水管每搏量(ASV)的改善情况,观察到临床改善与ASV值增加之间存在显著正相关关系,其认为ASV≤12 μL 是手术干预的重要预测指标,且多数患者SM在行PFDD术后消退。

3.1.3 小脑扁桃体部分切除

在上述基础上,显微镜下钝性剥离,双极电凝烧灼或行软膜下切除小脑扁桃体下极,钝性分离疏通第四脑室流出道,止血充分后外敷人工硬膜水密缝合硬膜。何勇等[33]不建议行PFDD联合小脑扁桃体切除术,其研究结果表明PFDD联合小脑扁桃体切除术后并发症发生率较高且远期疗效并无明显优势。ERDOGAN等[34]的研究表明小脑扁桃体部分切除与否对于CM Ⅰ型患者而言其疗效无明显差异,同样不提倡对小脑扁桃体进行部分切除。PFDD对 CM Ⅰ型患者而言已经是一种安全有效的手术方式,这种手术方式的预后最佳,无须过多的手术干预[35]。综合上述,PFDD相对于单纯PFD而言更有助于术后患者症状的改善,而对于是否需要对下疝的小脑扁桃体进行切除方面意见不一致,多数学者认为尽管切除小脑扁桃体在改善CM Ⅰ型患者术后神经症状及体征方面有效果,但手术技术要求高以及术后并发症较多等因素成为许多临床医师担忧的重点。

3.2 分流——释放脊髓空洞压力,恢复脊髓功能

3.2.1 脊髓空洞-蛛网膜下腔分流术(SSS)

术前MRI定位脊髓空洞最大的节段,术中切除对应的1～2个椎板,切除过多时应注意术后脊柱不稳的情况发生,可行相应节段的椎弓根螺钉内固定。显微镜下逐层切开硬脊膜挂线悬于两侧,切开透亮的蛛网膜后,于脊髓组织后正中且表面无血管覆盖的区域沿脊髓组织走行纵行切开,长度约3～4 mm,撑开脊髓并探查脊髓空洞分隔,可见空洞内积液流出,将T型引流管(长5～6 cm、直径1 mm)一端置于脊髓空洞上下两侧,另一端为T管流出口,用缝线适当固定于蛛网膜上,最后硬脊膜覆盖T管并水密缝合。范涛等[36]研究进一步证实SM的形成与第四脑室及脊髓中央流出管的CSF梗阻相关,其基于不同CSF流动的类型选择不同的减压手术,结果显示均可有效恢复CSF流体动力学改变。SOLEMAN等[37-39]的研究建议无症状或轻度症状的患者选择非手术治疗并进行长期大量的临床随访,提倡手术经验丰富的外科医生使用SSS治疗合并持续性或重度进展性SM的CM Ⅰ型患者。

3.2.2 脊髓空洞-胸膜腔分流术

疾病进展后期蛛网膜下腔压力与SM内压力基本平衡,使用分流管将脊髓空洞腔与胸膜腔相连,利用胸膜腔的负压吸引作用对脊髓空洞内积液进行分流,天然的负压也保证了引流的可持续性,大大降低了堵管的发生。但术后患者发生胸膜腔相关疾病,如创伤性血气胸、感染、结核病等,往往会导致手术分流失败甚至危及患者生命[40]。脊髓空洞-胸腔分流术相对于其他手术而言具有术后并发症低、创伤小及临床疗效满意等优势,若原发病治疗无效或特发性SM患者则可将其视为最终抉择[41-42]。FAN等[43]在其研究中为PFD手术失败的CM Ⅰ型患者采用脊髓空洞-胸腔分流术,所有患者术后SM均得到改善,其认为尽管脊髓空洞-胸膜腔分流术是一种安全且有效的技术,但不会将此种分流方式作为首选。

3.2.3 脊髓空洞-腹腔分流术

对于不断发展的SM患者,脊髓空洞-腹膜分流术也是一种有效的外科技术。NAITO等[44]发现SM及空洞周围神经退变的患者,在行脊髓空洞-腹腔分流术后几乎没有表现出任何优势,腹腔分流术似乎可以导致SM的塌陷,但不能控制SM周围的局部退变现象,而此种退变现象可能与术后新发的脊髓症状有关。其次,脊髓空洞-腹腔分流术不适用于颈段SM患者,过长的分流管会导致术后出现导管脱管或堵塞的情况,导致患者病情无缓解甚至加重。对于合并胸腰段SM的CM Ⅰ型患者而言,腹腔分流术就展现出其优势,尽管腹腔的压力基本与SM压力相等,但由于高低势能差的存在可以利用虹吸原理使SM内液体引流至低位腹腔中。更重要的一点是腹膜具有强大的吸收作用,完全不用担心引流到此处的液体会对患者预后有任何影响。

3.3 其他

寰枢椎脱位同样会导致CM的发生。为了充分恢复寰枢椎解剖复位及寰枕区减压作用的最大化,李新军等[45]提出在原有寰枕减压技术上进行改良,切除寰椎后弓并联合枕颈内固定,具有术后并发症较少、症状体征较术前改善显著及脊髓空洞恢复效果满意等优势。

4 预后评估

采用日本矫形外科协会评分(JOA)及颈椎功能障碍指数问卷(NDI)评估患者的术后疗效是目前较为基础的方法,但仅用以上方法评估CM Ⅰ型患者术后的随访结果往往会存在主观偏倚。ALIAGA等[46]推荐联合使用更客观有效的芝加哥Chiari预后量表(CCOS),使用4种术后结局类别(疼痛、非疼痛症状、功能和并发症),其中疼痛症状主要表现为头、颈、肩背部及四肢等疼痛,非疼痛症状包括非疼痛感觉相关及非疼痛运动相关症状,功能方面主要是根据患者是否有履行日常责任的能力去评分,并发症包括一般、一过性及持续性并发症等,以上各类别有4个等级,总分为 16,分数越低表示脊髓功能受损越严重预后越差,并规定评分结果4～8分为恶化、9～12分为稳定、13～16分为改善。Chiari症状谱(CSP)[47]在评估CM Ⅰ型患者术后临床症状与体征方面具有很好的可靠性及实用性,其方法是以调查问卷形式测评包括“体征、功能、心理及社会功能”在内的57个特殊问题。SHORE评分[48]通过提供的术后结果来实现个性化期望,是针对CM Ⅰ型减压手术术后改善的新型预测工具,可以将其作为临床决策的补充。相信随着临床医生对以上预后评估系统进一步改进和统一,预后量表的主观偏倚将大大降低。

5 小结

临床医生们仍在致力于寻找针对CM Ⅰ型合并SM患者的最佳诊疗方案,可能同一种手术所带来的疗效会因外科医生的经验而表现出差异,但手术的最终目标是不变的,都是为了缓解脑干压迫和脑神经扭曲、恢复脑脊液穿过枕骨大孔的正常流动,消除任何可能导致SM的病因/诱因,以及解除高位小脑扁桃体的压迫症状。PFD/PFDD均可在一定程度缓解症状,但小脑扁桃体部分切除往往会导致术后发生较多的并发症,多数学者认为不建议将其作为常规术式。其次,不论是PFD/PFDD还是脊柱创伤后椎管减压术或蛛网膜粘连松解术,都旨在重建通畅的生理性脑脊液流动,脊髓空洞分流术本质上是一种预防性治疗,建议在疾病的早期阶段进行,采取不同类型的分流手术均可取得一定的临床疗效,均可一定程度地缓解脊髓症状。同时在创伤后或炎症稳定后进行硬脑膜重建及脊髓空洞分流术,可使SM加速塌陷,脊髓功能恢复的效果立竿见影,对患者的远期预后大有裨益。

尽管CM Ⅰ型合并SM的诊疗存在着诸多矛盾,在揭开CM的“神秘面纱”前,明确病因及发病机制是寻找最优化诊疗方案的首要条件。在此之前需要达成的共识是:CM Ⅰ型合并SM的未来治疗方向包括先进的PC-MRI成像技术的成熟,更广泛地使用术后多模块预后评估系统,更大规模的临床研究结果以及结合药物和显微外科手术技术进一步地改进与提高,相信不久的将来CM Ⅰ型患者均可获得最优化的临床诊疗方案,获得良好的生活质量与积极向上的生活态度。