脑积液——血管内介入治疗

文摘   2024-06-09 23:39   法国  
要得到你想要的某样东西,最好的办法是让你自己配得上它。
——查理.芒格

一、脑脊液简介

在理解脑积液之前,我们需要先了解下脑脊液,脑脊液主要脉络丛产生,脉络丛由脉络丛上皮细胞和血管组成,其主要功能是从血液中过滤出成分,形成脑脊液并将其注入脑室,脑脊液是一种无色透明的液体,存在于中枢神经系统(包括大脑和脊髓)的脑室系统和蛛网膜下腔中,并沿着脑脊液循环途径,最终被吸收到静脉系统中
成分:主要由水、蛋白质、葡萄糖和电解质(如钠、钾等)组成。它的成分类似于血浆,但浓度较低,而且缺乏红细胞。
主要功能:
  • 保护和缓冲: 脑脊液充当了一种缓冲介质,有助于保护中枢神经系统免受外部冲击和损伤。它通过填充脑室系统和蛛网膜下腔的空间来提供这种保护
  • 营养: 脑脊液为大脑提供了一定程度的营养支持,向脑细胞提供了氧气、营养物质和激素。
  • 废物清除: 脑脊液有助于清除代谢产物和废物,从而维持大脑和脊髓的正常代谢功能
  • 平衡压力: 脑脊液的流动和吸收有助于维持颅内压力的平衡,确保大脑和脊髓的正常功能。
脑脊液循环路径(可以花1min理解下):
大脑中共有4个脉络丛,分别位于左右侧脑室、第三脑室以及第四脑室中,其循环过程为左、右侧脑室脉络丛产生的脑脊液→经室间孔→第三脑室;与第三脑室脉络丛产生的脑脊液一起→经中脑水管→第四脑室;再汇入第四脑室脉络丛产生的脑脊液→经第四脑室的正中孔、外侧孔→蛛网膜下腔→蛛网膜粒→上矢状窦→窦汇→左右横窦→左右乙状窦→颈内静脉。

脑脊液循环路径

二、脑积液疾病简介
脑积液是指室系统或脑膜腔中异常增加的脑脊液量,可能导致颅内压增高及其他神经系统症状的一种病理状态。

临床表现:
1、对于成年人主要临床症状:头痛、恶心与呕吐、视力模糊与视乳头水肿、意识障碍、记忆力减退与认知功能障碍、行走困难与步态不稳、尿失禁......
2、对于婴幼儿主要临床症状:头颅增大、脑壳裂、呕吐、发育迟缓、视力异常、易怒与嗜睡......

积液病因(小编结合网上信息和一些文献总结了10条主要原因):

1. 脑脊液吸收障碍

  • 蛛网膜颗粒功能障碍: 蛛网膜颗粒(arachnoid granulations)负责脑脊液的吸收。功能障碍或被阻塞会导致脑脊液吸收不良,造成积液。

  • 静脉窦血栓形成:导致脑脊液无法正常进入静脉系统,积聚在脑室内。

2. 脑脊液流出通路阻塞

  • 脑室通路阻塞:例如第三脑室、中脑导水管(cerebral aqueduct)、第四脑室出口(如中孔和侧孔)的阻塞,会直接导致脑脊液流动受阻,造成脑室内积液。

  • 蛛网膜下腔阻塞:如蛛网膜下腔出血后的血块、感染导致的纤维组织增生等会阻碍脑脊液的正常流动。

3. 脑脊液生成过多

  • 脉络丛乳头状瘤:脑脊液生成过多会超出正常的吸收能力,导致积液。

  • 其他脉络丛异常: 其他可能导致脑脊液生成增加的病理状况。

4. 先天性因素

  • 导水管狭窄:先天性的中脑导水管狭窄会导致脑脊液不能正常流动。

  • Dandy-Walker综合征:第四脑室和后颅窝发育异常,导致脑脊液流出受阻。

5. 感染

  • 脑膜炎:导致脑膜和蛛网膜颗粒的炎症和粘连,阻碍脑脊液的吸收或流动。

  • 脑脓肿和颅内感染:直接影响脑脊液的正常循环。

6. 出血

  • 蛛网膜下腔出血:血液进入脑脊液循环通路后,可能形成血块或引起粘连,阻塞脑脊液的流动。

7. 肿瘤

  • 脑肿瘤: 肿瘤可能直接阻塞脑脊液通路,或通过压迫脑组织改变脑脊液的循环。

  • 脉络丛肿瘤: 产生过量的脑脊液。

8. 外伤

  • 头部外伤:可引起出血、脑水肿或脑脊液通路损伤,影响脑脊液的正常流动和吸收。

9. 术后并发症

  • 神经外科手术后:可能导致脑脊液通路或吸收障碍。

10. 代谢性和其他疾病

  • 某些代谢性疾病:可能影响脑脊液的生成或吸收。

  • 脊髓栓塞综合征:脊髓膜炎等可能引起脑脊液的异常流动。

临床主要检测方法:CT或MRI检查、腰椎穿刺、脑室造影、头颅二维超声检查。

三、传统的治疗方式

脑积液治疗目的是缓解症状、减少脑脊液积聚、防止进一步的脑损伤。治疗方式主要包括手术干预和药物治疗

手术干预:
1. 微创分流术:通过放置分流管,将脑脊液从脑室系统引流到身体其他部位(如腹腔),以减轻颅内压力。
  • 脑室-腹腔分流术:将脑脊液从脑室引流至腹腔,最常用。
  • 脑室-心房分流术:将脑脊液引流到心房,适用于腹腔不适合引流的患者。
  • 脑室-胸膜腔分流术:将脑脊液引流至胸膜腔,通常作为备用方案。

2. 内镜第三脑室造瘘术:通过内镜技术在第三脑室底部打孔,建立脑脊液新的流通路径,绕过阻塞部位。适用于非交通性脑积水,脑脊液流通通道受阻患者,如中脑导水管狭窄。该手术方式相比微创分流术,无植入物,减少了植入物相关的并发症。

3. 腰大池-腹腔分流术:通过引流脊柱下端蛛网膜下腔的脑脊液到腹腔。适用于交通性脑积水, 特别是正常压力脑积水。该手术不涉及颅内操作,风险相对较低
4.脑室-脑池分流术:通过建立脑室与蛛网膜下腔之间的连接来缓解脑脊液积聚。

5.肿瘤切除或血肿清除:如果脑积液由颅内肿瘤或出血引起,切除肿瘤或清除血肿可以恢复脑脊液的正常流动。

6.脉络丛切除术:脉络丛切除术后灼烧术,以减少脑脊液分泌,现已少用。
7.脑室梗阻开通术:如大脑导水管形成术或扩张术,正中孔切开术及颅内占位病变摘除术等。

药物治疗:

药物治疗主要是通过乙酰唑胺、依他尼酸等碳酸酐酶抑制剂来减少脑脊液的生成,以及通过呋塞米、托拉塞米等利尿剂增加尿液排出,减少体内液体积聚。

、血管内介入治疗——eShunt

eShunt临床预期用途:
eShunt系统旨在将脑脊液从颅内蛛网膜下腔分流到静脉系统,以治疗正常压力脑积水患者,减少因步态障碍、认知功能障碍和尿失禁等一种或多种症状导致的残疾。(临床受试者年龄为65-85岁)

eShunt工作原理:

eShunt装置的作用原理是模拟大脑蛛网膜粒吸收脑积水的功能,在X射线指导下,通过导管系统经股静脉途径将患者的小脑桥脑角池岩下窦相连接,实现对脑脊液进行引流。(小脑桥脑角池是一个三角形的充满脑脊液的蛛网膜下腔池 ,位于小脑前表面和脑桥侧面之间)

小脑桥脑角池位置
小脑桥脑角池和岩下窦相对位置

eShunt组成及手术过程:

eShunt结构小编总结主要由三大模块组成:临时锚定支架、快速交换输送系统、植入式引流管。

临时锚定支架:用于辅助快速交换系统到位,为后续硬脑膜穿刺过程提供稳定的支撑,锚定支架结构类似于颅内取栓支架,手术时通过微导管输送至岩下窦位置。

快速交换输送系统:用于穿刺硬脑膜,并输送植入式引流管,穿刺硬脑膜操作过程如下图。(其远端Needle Guard RO显影标记可辅助确认穿刺针的方向和位置)

植入式引流管:引流管长度为3cm,用于连接小脑桥脑池和颈内静脉,脑脊液通过该通道从小脑桥脑池流入颈内静脉,该通道近端设有一个单向阀(似乎只是一个切割的缝隙),平衡压力的同时,避免了回流问题。

植入过程如下图所示:

五、eShunt临床数据

在2021年2月,CereVasc宣布了其eShunt系统的研究中首位患者的治疗,该系统是一种用于治疗交通性脑积水(CH)的研究性装置。

在2022年2月,CereVasc公司就宣布,美国食品药品监督管理局(FDA)已批准其研究性器械豁免(IDE)申请,以启动eShunt系统在正常压力脑积水(NPH)患者中的试点试验。

并且在2022年8月,CereVasc宣布,美国食品药品监督管理局(FDA)已批准了一项研究性器械豁免(IDE)申请,以启动在动脉瘤性蛛网膜下腔出血(paSAH)后发展为交通性脑积水的患者中进行eShunt系统试点试验。

截止到2024年1月,eShunt目前已有31例患者成功植入该系统,用于治疗颅内高压。



小编收集到eShunt最早的FIM相关的文献是在2021年7月,由Pedro Lylyk教授主导。

试验概述:该试验对象为一名因蛛网膜下腔出血导致难治性脑积水的八旬老人,在成功接受了血管内分流术后,术后在不到90分钟内颅内压迅速从38 cmH₂O降低至小于20 cmH₂O,并且脑室扩大的症状得以解决。这是首次通过经皮腔内静脉进入中枢神经系统的成功案例,为非侵入性治疗脑积水和潜在神经疾病的干预提供了一条新的途径。

结论:这种新型经皮途径可能为依赖分流的交通性脑积水患者提供一种创伤更小的治疗途径。


第二篇临床数据文献:


试验概述:该试验11名患者(4名女性;平均年龄74.8+/-4.2岁)成功接受了eShunt植入术。随访数据显示,与基线相比,30天时步态显著改善了35.4%(n=6,P<0.003),90天时改善了24.8%(n=6,P<0.03),180天时改善了32.8%(n=4,P<0.01)。蒙特利尔认知评估(MOCA)和神经源性膀胱症状评分(NBSS)在30天时显示出显著改善综合结果分数(COS)在所有时间点上都显著改善(30天、90天和180天时P<0.005)。在此早期随访阶段未发生任何延迟性出血或意外再入院情况。

结论:对于受特发性正常压力脑积水(NPH)影响且其对移动性、认知功能和尿控的潜在影响较大的老年患者,这些结果表明,eShunt植入术是安全可行的,并且在功能结果分数上迅速且持续地改善。


第三篇临床数据文献:

试验概述:该试验19名患者(7名女性;平均年龄75.2±8.8岁)成功接受了经皮经硬脑膜穿刺植入术,没有器械相关并发症。使用锥束CT确认了植入物位于小脑桥脑角池,并排除了蛛网膜下/脑实质内出血的情况。与基线相比,完成90天随访评估的患者中,有93.8%(15/16)在至少一个治疗特发性正常压力脑积水(iNPH)三联症中取得了90天后的改善。通过匹配对分析,在所有时间点观察到显著的步态改善,30天时改善了32.1%(n=17,P<0.003),90天时改善了33.3%(n=16,P<0.03),180天时改善了39.0%(n=9,P<0.01)。

结论:对于受iNPH影响的老年患者,eShunt设备可以安全植入,并导致功能结果得到快速和显著的改善。这些积极的试点结果表明,这种更少侵入性的经皮血管内科方法可能在未来发挥重要作用,并需要在更大规模的关键试验中进一步评估。


从以上3篇临床数据结果来看,eShunt在临床上的使用是有效的,从正常逻辑理解植入一个单向阀,压力的确会立刻发生变化,脑脊液会从压力高的脑室进入到颅内静脉系统,但从国内一些医生的反馈来看,该系统的操作似乎还存在一些问题,比如:如何保证穿刺针穿刺以及植入引流管的时候,不会出现静脉血液进入到脑室?植入后是否会发生血栓等问题?以及更多医生关注的该手术的可操作性,需要很强大的影像设备辅助等问题。

六、脑积液血管内治疗的思考
eShunt对于脑脊液分流手术而言的确是一款创新的器械,该器械避免了很多目前腹腔引流术的并发症和问题,包括避免了传统分流管的虹吸效应引起的脑脊液过度引流、显著减少或消除了术后疼痛和感染、患者手术成功后可当天出院等。
但在写这篇文章的过程中,小编越来越意识到只从工程师的角度很难能够想到该手术方式,实现这款器械对于工程师而言或许不难,但对于新的手术方式、亦或只是不同的手术路径的思考,工程师似乎都远不及经验丰富的临床医生,而在国内普通工程师想要和临床医生有深入的交流还是蛮难的。但近几年各种产学研平台,也逐步建立了医生、企业和高校之间的联系,期待这些平台能真的为国内医疗器械技术提供一个良好交流的环境。


以上为小编作为一名医械工程师对于脑脊液分流装置的一些整理和思考。

欢迎各位进行技术交流,共勉、共进。

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医械BioEngineer
有点理想主义的生物医学工程师分享些前沿的医械