Введение к работе
Актуальность исследования. Гидроцефалия является частой патологией в нейрохирургической практике. По данным североамериканского общества нейрохирургов ежегодно ставится до 80 тысяч диагнозов гидроцефалии (Bradley W.G., 2001). Это заболевание встречается во всех возрастных группах пациентов и является одной из причин инвалидизации и ухудшения качества жизни пациентов.
Основным методом лечения гидроцефалии в настоящее время является хирургический. В арсенале нейрохирургов имеется два основных подхода к лечению: вентрикулоперитонеальное шунтирование и вентрикулоцистерностомия, выбор которых зависит от конкретной формы заболевания. На этапе подготовки к операции для оценки функционального состояния ликворной системы используют инвазивные методики мониторирования внутричерепного давления и специальные нагрузочные тесты, которые являются обременительными для пациентов. Одним из оцениваемых с помощью этих тестов параметров является податливость, которая характеризует эластичность ликворной системы и рассчитывается как отношение объема вводимого физиологического раствора к приросту внутричерепного давления: .
Ликвородинамика представляет собой сложный процесс секреции, циркуляции и резорбции ликвора (Коновалов А.Н., Корниенко В.Н., Пронин И.Н., 1997). Изучение ликвородинамики в условиях живого организма является сложной задачей, которая к настоящему моменту окончательно не решена (Marc R., Del B, 2001, Greitz D., 2004). В изучении процессов, протекающих в ликворной системе, прочные позиции завоевали методы математического моделирования (Marmarou A., Shulman K., LaMorgese J., 1975; Ursino M., Lodi C.A., 1997; Egnor M., Wagshul M., Zheng L., 2003). Математическое моделирование позволяет не только изучить эти процессы, но и расширить возможности диагностических методик, позволяет осуществить расчет ряда количественных параметров, характеризующих состояние ликворной системы. В последнее десятилетие были разработаны математические модели, учитывающие пульсирующий характер ликворотока (Egnor M. с соавт., 2003) и позволяющие оценивать его количественные характеристики, которые также могут быть измерены при помощи фазо-контрастной магнитно-резонансной томографии. Однако, в настоящее время такие модели не выходят за рамки рассмотрения ликворотока в условиях нормы.
Неинвазивным методом исследования ликворной системы, призванным дополнить традиционные инвазивные методики, является фазо-контрастная магнитно-резонансная томография с кардиосинхронизацией, позволяющая изучать ликвороток в различных участках ликворной системы и получать его количественные характеристики. Рядом исследователей предпринимались попытки количественной оценки ликворотока в водопроводе мозга для прогнозирования эффективности ликворошунтирующих операций (Greitz D., Franck A., Nordell B., 1993, Bradley W.G. с соавт., 1996, Арутюнов Н.В., Петряйкин А.В., Корниенко В.Н., 2000, Bradley W.G., 2001, Greitz D., 2004, Kahlon B., 2007). Однако, к настоящему моменту диагностическая значимость количественных параметров ликворотока еще недостаточно изучена.
Цель работы
оценить количественные параметры ликворотока в сильвиевом водопроводе при гидроцефалии с использованием математического и физического моделирования.
Задачи исследования.
-
Разработать математическую модель ликворотока в водопроводе мозга и изучить ее поведение при различных значениях входящих в нее параметров.
-
Разработать и исследовать физическую модель ликворной системы для проверки результатов математического моделирования.
-
Изучить количественные параметры ликворотока в водопроводе мозга, измеренные с помощью фазо-контрастной магнитно-резонасной томографии с кардиосинхронизацией в группах здоровых добровольцев и пациентов с гидроцефалией
-
Предложить методику расчета податливости ликворной системы на основании данных математического моделирования.
Научная новизна.
-
Впервые разработана математическая модель ликворотока в водопроводе мозга, учитывающая его пульсирующий характер и различие механических свойств полости черепа и позвоночного канала.
-
С помощью математической модели исследовано поведение линейной скорости ликворотока при сообщающейся, окклюзионной и атрофической гидроцефалии, а также после хирургического лечения.
-
Создана физическая модель ликворной системы, позволяющая изучать ликвороток в водопроводе мозга в норме и при гидроцефалии.
-
Предложена методика неинвазивной оценки податливости ликворной системы на основе математической модели и данных фазо-контрастной магнитно-резонасной томографии с кардиосинхронизацией.
Практическая значимость.
-
Получена количественная оценка ликворотока в сильвиевом водопроводе в норме и при различных формах гидроцефалии.
-
Показаны диагностические возможности количественной оценки ликворотока при гидроцефалии и основных методах ее лечения.
-
Разработана методика неинвазивной оценки податливости ликворной системы на основе математической модели ликворотока в сильвиевом водопроводе.
Положения выносимые на защиту.
-
Разработанная математическая модель, учитывающая неодинаковые механические свойства полости черепа и позвоночного канала, адекватно воспроизводит ликвороток в водопроводе мозга и позволяет изучить зависимость линейной скорости ликворотока от коэффициента гидродинамического сопротивления водопровода и податливости ликворной системы.
-
Диагностическая роль количественных параметров ликворотока в водопроводе мозга заключается в том, что они отражают изменения коэффициента гидродинамического сопротивления водопровода и податливости ликворной системы при гидроцефалии.
-
Количественные показатели ликворотока могут применяться для оценки окклюзии водопровода, при дифференциальной диагностике открытой арезорбтивной и атрофической гидроцефалии, для динамического наблюдения за пациентами с гидроцефалией, оценки состоятельности вентрикулостомы и эффективности вентрикулоперитонеального шунтирования.
-
Методика неинвазивной оценки податливости ликворной системы на основе математической модели может применяться для динамического наблюдения за пациентами с гидроцефалией.
Внедрение в практику.
Результаты исследования внедрены в практическую деятельность отделения магнитно-резонансной томографии Московской городской онкологической больницы №62, в научно-практическую деятельность лаборатории экспериментальной гемосорбции и окислительных методов детоксикации ФГУ «НИИ физико-химической медицины» ФМБА.
Апробация работы.
Официальная апробация работы состоялась 15 июня 2011 года на совместном заседании сотрудников лаборатории экспериментальной гемосорбции и окислительных методов детоксикации ФГУ «НИИ физико-химической медицины» ФМБА и кафедры медицинской кибернетики и информатики ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет» Росздрава.
Публикации по теме диссертации.
По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе в журналах, рекомендованных ВАК, 3 научные работы.
Объем и структура диссертации.
Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 40 иллюстраций. Библиографический указатель включает работы 39 отечественных и 113 иностранных авторов.
