Arnold-Chiari畸形的研究进展

周冲，刘亮

·前沿进展·

Arnold-Chiari畸形的研究进展

周冲，刘亮

Arnold-Chiari畸形是一种先天发育异常性疾病，以颅颈交界区骨架和神经组织结构异常导致小脑扁桃体疝至枕骨大孔平面以下或进入椎管中为特征，常伴有脊髓空洞症。Arnold-Chiari畸形的发病机制至今尚未完全明确，可能与基因突变或后颅窝容积减小等有关。目前Arnold-Chiari畸形尚未统一分型，一般分为0、Ⅰ、1．5、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型。后颅窝减压术是目前治疗Arnold-Chiari畸形的主要术式，在此基础上有许多改良术式产生，但手术过程中的操作步骤及具体方法仍存在争议。本文就Arnold-Chiari畸形的病因和发病机制、分型命名、临床表现、诊断标准及相关检查、手术治疗进行综述。

Arnold-Chiari畸形;脊髓空洞症;后颅窝减压术;综述

周冲，刘亮．Arnold-Chiari畸形的研究进展［J］．实用心脑肺血管病杂志，2015，23(4):9-12．［www．syxnf．net］

Zhou C，Liu L．Progress on Arnold-Chiari malformation［J］．Practical Journal of Cardiac Cerebral Pneumal and Vascular Disease，2015，23(4):9-12．

在中枢神经系统发育和生长的不同阶段后脑可能会出现一系列复杂的畸形，其中一种类型称为小脑扁桃体下疝畸形。早在1883年，John Cleland就在尸体解剖时发现了后脑结构异常，但首次报道小脑扁桃体下疝畸形的是奥地利病理学家Hans Chiari，因此该病又称为Arnold-Chiari畸形［1］。Arnold-Chiari畸形的主要病理特点是颅颈交界区骨架和神经组织结构异常而导致小脑扁桃体疝至枕骨大孔平面以下或进入椎管中，其主要临床表现为小脑、脑干、上段颈髓及颈神经和后组颅神经受损症状。随着影像学新技术的不断发展，越来越多的Arnold-Chiari畸形被发现，因此对Arnold-Chiari畸形的诊断和治疗均提出了新的挑战。本文就Chiari畸形的病因和发病机制、分型命名、临床表现、诊断标准及相关检查、手术治疗综述如下。

1 病因和发病机制

Arnold-Chiari畸形的发病机制尚未明确，目前较认同的假设是轴索中胚层发育畸形而导致枕骨原节发育不良，导致后颅窝发育畸形拥挤而继发小脑扁桃体下疝［2］。采用体视学方法对后颅窝容积进行研究发现，Arnold-Chiari畸形患者后颅窝容积较正常人明显减小［3］，这在一定程度上也支持了以上假设。Urbizu等［4］研究指出，Arnold-Chiari畸形可能与一个或多个与体节相关的基因突变有关，尤其是Arnold-Chiari畸形Ⅰ型。近年来，越来越多关于Arnold-Chiari畸形的家族性聚集、孪子的研究报道提示，Arnold-Chiari畸形患者可能有基因学改变［5］。

Arnold-Chiari畸形常伴有脊髓空洞症，好发于颈段，其发生机制尚未完全明确。该病常见于年龄较大的儿童(尤其是女性儿童)或有脑脊液动力学改变的患者［6］。采用4D-PC影像技术可以综合分析脑脊液流动情况，脊髓空洞症常有脑脊液动力学改变［7］，目前被广泛接受的理论有Gardner的流体动力学理论和Williams的颅内与椎管内压力分离理论，两者均认为脑脊液从第四脑室流入中央管导致中央管扩张而形成脊髓积水［8］。Oldfield等［9］的脑脊液脊髓渗入学说认为，颅颈交界区梗阻时高位颈髓蛛网膜下腔产生的压力使脑脊液通过脊髓血管间隙渗入髓内形成空洞积水，此外还有Nagasawa等提出的漏出学说、脊髓微管学说等。

2 分型命名

最初报道中Arnold-Chiari畸形被分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，后来提出Ⅳ型。近年来在此基础上又提出被广泛接受的新的分型，即0型和1．5型。另外，根据小脑异位范围和临床表现将Arnold-Chiari畸形分为无症状的Arnold-Chiari畸形和偶然发现的Arnold-Chiari畸形。

2．1 0型有Arnold-Chiari畸形的临床表现，无小脑扁桃体下疝或下降极小，可伴有脊髓空洞症、脑脊液动力学改变和后颅窝容积减小［10-11］。

2．2 Ⅰ型为临床上最常见的类型，表现为小脑扁桃体下疝至枕骨大孔下(＞5 mm)，一般不伴有脊髓空洞症，而脑干、小脑蚓部和第四脑室位置形态正常。有学者根据核磁共振(MRI)检查有无脊髓空洞症将Ⅰ型分为A型和B型［12］。

2．3 1．5型由Iskander和Oakes提出，指有小脑扁桃体下疝但不伴有脑干延长和第四脑室变形［13］。

2．4 Ⅱ型在Ⅰ型的基础上合并脑干、小脑蚓部和第四脑室向下移位变形，常伴有颅颈交界区病变，如脊髓空洞症、脊髓脊膜膨出和脑积水等。

2．5 Ⅲ型非常少见，在Ⅱ型的基础上合并枕部或颈部脑膨出及枕骨大孔增大，脑膨出囊内包含延髓、小脑、第四脑室及各种病变神经组织成分。

2．6 Ⅳ型极少见，表现为小脑扁桃体和小脑幕发育不全或缺如，该型无小脑扁桃体下疝。

3 临床表现

(1)Arnold-Chiari畸形Ⅰ型以头痛或颈枕部疼痛为主要临床表现，可在Valsalva动作、强体力活动或姿势改变时加重;还可伴有睡眠呼吸暂停综合征、运动障碍、感觉障碍、反复呼吸道感染、发育迟缓、共济失调等。口咽功能障碍常见于3岁以下儿童，3岁以上儿童常以头痛和脊柱侧弯为主要临床表现［14］。该类型通常需要与偏头痛、纤维肌痛和多发性硬化相鉴别。(2)Arnold-Chiari畸形Ⅱ型:在Ⅰ型临床表现的基础上，可出现较严重的低位颅神经功能缺陷、小脑功能缺陷和呼吸功能障碍症状，还可出现脑积水和颅内压增高症状。(3) Arnold-Chiari畸形Ⅲ型:临床很少见，其主要临床表现有抽搐、共济失调、痉挛及Ⅰ型和Ⅱ型的一些临床特点。

4 诊断标准及相关检查

目前，Arnold-Chiari畸形尚无统一的诊断标准。MRI可以清楚地显示后颅窝和颈枕区的组织情况，临床较认可的诊断标准是MRI检查显示正中矢状位小脑扁桃体下缘下降超过枕骨大孔平面＞5 mm。Barkovich等［15］研究指出，小脑扁桃体下降2 mm属于正常。Milhorat等［16］研究结果显示，9%(32/ 364)的Arnold-Chiari畸形患者有典型的临床表现，但小脑扁桃体下疝＜5 mm。部分研究结果显示，小脑扁桃体下疝＞5 mm但无临床症状。Mikulis等［17］研究提示，＜10岁的儿童小脑扁桃体下降6 mm属于正常生理范围。因此，对MRI检查显示小脑扁桃体下疝＜5 mm者需要根据临床症状和体征进行鉴别诊断。

利用体视学方法测量后颅窝容积和小脑体积有助于评估Arnold-Chiari畸形。Arnold-Chiari畸形患者行MRI弥散张量成像可在不同脑区域见到显微结构异常，其可能与神经认知功能障碍相关［18］。4D-PC影像技术和磁共振电影技术可以全面分析Arnold-Chiari畸形脑脊液动力学［19］，大部分Arnold-Chiari畸形Ⅱ型患者的脑室周围可出现结节状异常改变，可能

与严重的后脑畸形有关［20］。MRI检查可以发现后脑疝、脑干和第四脑室的变形移位及其他异常情况，除此之外，神经系统检查对正确诊断和处理Arnold-Chiari畸形具有十分重要的意义。

5 手术治疗

因Arnold-Chiari畸形是由轴索中胚层发育畸形而导致枕骨原节发育不良，后颅窝发育畸形狭小、小脑扁桃体下疝导致枕骨大孔区压迫梗阻和脑脊液循环障碍，因此手术治疗主要有两个目的:一是扩大后颅窝而减轻各种组织间压迫;二是重建枕骨大孔区的脑脊液循环通路。因Arnold-Chiari畸形发病机制尚未完全明确，目前尚无统一的手术规范。美国神经外科医生协会认为，对于无临床症状的Arnold-Chiari畸形患者应实行保守治疗并长期随访;而对于有临床症状的Arnold-Chiari畸形患者应积极进行手术治疗，防止病情进一步发展。Massimi等［21］对16例无症状的Arnold-Chiari畸形Ⅰ型患者进行跟踪随访，平均随访5．8年，发现13例(81．2%)患者仍无症状，因此建议对无症状的Arnold-Chiari畸形Ⅰ型患者采取保守治疗并长期随访。Imperato等［22］认为，合并脊髓积水的Arnold-Chiari畸形患者应行早期手术治疗，防止病情加重。

目前，治疗Arnold-Chiari畸形最主要的术式为后颅窝减压术(posterior fossa decompression，PFD)，传统的PFD要求切除大范围枕骨(5 cm×6 cm)和第1～4颈椎椎板，大范围减压，敞开硬脑膜。但近年来越来越多的学者认识到敞开硬脑膜减压的缺陷:(1)小脑失去骨性支撑而下垂，甚至自减压窗疝出，使脑脊液循环再次发生障碍，还可能诱发枕颈部疼痛;(2)硬脑膜敞开后，手术切口处肌肉组织等血液渗入颅内而引起脑膜刺激症状，还可能引起蛛网膜粘连，从而影响临床疗效;(3)可能出现切口脑脊液漏和中枢性感染及持续性发热症状;(4)切口愈合过程中软组织增生突入骨窗内，从而影响后颅窝扩大效果。为了避免或减少传统PFD的缺陷，许多学者进行了改良，主要体现在所需骨窗大小、硬膜处理、是否缩减下疝的小脑扁桃体等方面，但仍存在争议。检索我国近5年神经外科核心期刊发表的文献，共检出与Arnold-Chiari畸形治疗相关的文献37篇，其中81．1%(30/37)的文献支持采用小骨窗减压［23］。Ma等［24］对76例Arnold-Chiari畸形Ⅰ型患者进行小骨窗(枕骨大孔周围3～4 cm)手术，平均随访46个月，结果显示61例(80．3%)患者病情得到改善、12例(15．8%)患者病情稳定、3例(3．9%)患者病情加重，因此小骨窗能够满足手术需要。关于硬膜处理的争议主要包括以下两方面:(1)PFD是否需要开放硬膜?有学者认为，开放硬膜有助于充分减压;但也有学者认为，开放硬膜增加了术后感染等并发症发生率。(2)修补硬脑膜。大部分学者认为，利用自体颅骨膜或人工硬膜进行硬膜减张修补可以提高手术效果，但有学者认为使用自体颅骨膜术后并发症发生率较低［25］。关于是否通过缩减下疝的小脑扁桃体而重建被小脑扁桃体阻塞的枕大池，形成有效的脑脊液循环，目前尚无确切的定论。枕大池重建术是指在软脑膜下切除部分小脑扁桃体，然后修补、缝合硬脑膜，但许多学者对此持谨慎态度，认为下疝的小脑扁桃体虽然存在畸形，但仍具有一定的生物学功能。Yeh等［26］对149例行PFD的Arnold-Chiari畸形I型患者进行研究，130例行术中B超检查并发现有脑脊液流动受阻或小脑扁桃体活塞样运动，患者行脑膜成形术和小脑扁桃体缩减术后123例取得满意效果、6例患者症状加重，表明术中超声检查对是否行脑膜成形术和小脑扁桃体缩减术具有重要的指导价值。

Arnold-Chiari畸形常伴有脊髓空洞症，Tubbs［27］报道500例Arnold-Chiari畸形Ⅰ型患儿中285例(57%)伴有脊髓空洞症。目前，对脊髓空洞症的治疗尚缺乏统一的意见，大部分学者认为，空洞会逐渐变小甚至消失，因此不必要进行手术治疗。Wu等［28］研究指出，大多数伴有脊柱侧弯的Arnold-Chiari畸形Ⅰ型患行PFD后空洞会逐渐缩小，术后6个月空洞缩小较明显，之后数年也会持续缓慢缩小。脊髓空洞-蛛网膜下腔分流术是目前治疗脊髓空洞症最常用的手术方法，在主流术式难以实施或不起效的情况下可以考虑使用。但有学者指出，脊髓空洞-蛛网膜下腔分流术后患者临床症状和影像学方面均未得到有效改善［29］。

对于合并齿状突后移、延髓或脊髓腹侧受压及有呼吸功能、吞咽功能、语言功能受损症状和腱反射亢进、锥体束征阳性表现的Arnold-Chiari畸形患者，行PFD可能效果不佳。Salunke等［30］建议颈髓腹侧受压明显、行单纯性PFD效果不佳的Arnold-Chiari畸形患者，可行经鼻入路减压术及后路融合术。有文献报道，合并颅底凹陷症的颅颈交界区畸形或Arnold -Chiari畸形Ⅰ型患者行腹侧颈髓交界区减压术可以有效改善患者神经性症状体征和脊髓空洞症［31］。Bollo等［32］认为，合并颅底凹陷症、颅底角＜125°的Arnold-Chiari畸形Ⅰ型及1．5型患者枕颈融合术的手术风险较高。有文献报道，颅顶重建术通过增加颅内容积对无症状的Arnold-Chiari畸形Ⅰ型患者有帮助［33］。有学者认为，神经内镜寰枕减压术是一种新的、安全的、有效的手术方式，具有传统手术类似的临床疗效，另外还具有切口小、并发症少、对枕部骨性结构稳定性影响小、恢复快等优点［34］。

6 小结

目前，Arnold-Chiari畸形的病因尚未完全明确，在胚胎学和基因学方面的发生机制有待进一步研究。影像学和其他检查技术的不断发展进一步提高了Arnold-Chiari畸形的诊断水平，也可帮助临床医生选择治疗方式。应根据患者的临床症状及体征、各种检查结果、术中所见情况等全面综合考虑，并给予个体化治疗，以提高患者的生活质量。

［1］Chiari H．Concerning alterations in the cerebellum resulting from cerebral hydrocephalus［J］．Pediat Neurosci，1987，13(1):3 -8．

［2］Milhorat TH，Nishikawa M，Kula RW，et al．Mechanisms of cerebellar tonsil herniation in patients with Chiari malformations as guide to clinical management［J］．Acta Neurochir(Wien)，2010，152:1117-1127．

［3］Vurdem ÜE，Acer N，Ertekin T，et al．Analysis of the volumes of the posterior cranial fossa，cerebellum，and herniated tonsils using the stereological methods in patients with Chiari type I malformation［J］．Scientific World Journal，2012．doi:10．1100/2012/616934．

［4］Urbizu A，Toma C，Poca MA，et al．Chiari malformation type I:a case-control association study of 58 developmental genes［J］．PLoS One，2013，8(2):e57241．

［5］Schanker BD，Walcott BP，Nahed BV，et al．Familial Chiari malformation:case series［J］．Neurosurg Focus，2011，31 (3):E1．

［6］Strahle J，Muraszko KM，Kapurch J，et al．Chiari malformation Type I and syrinx in children undergoing magnetic resonance imaging［J］．J Neurosurg Pediatr，2011，8(2):205-213．

［7］Bunck AC，Kroeger JR，Juettner A，et al．Magnetic resonance 4D flow analysis of cerebrospinal fluid dynamics in Chiari I malformation with and without syringomyelia［J］．Eur Radiol，2012，22(9): 1860-1870．

［8］邓晓峰，吴量，杨辰龙，等．Chiari畸形研究进展［J］．国际神经病学神经外科学杂志，2012，39(5):431-434．

［9］Oldfield EH，Muraszko K，Shawker TH，et al．Pathophysiology of syringomyelia associated with Chiari I malformation of the cerebellar tonsils．Implications for diagnosis and treatment［J］．J Neurosurg，1994，80(1):3-15．

［10］Chern JJ，Gordon AJ，Mortazavi MM，et al．Pediatric Chiari malformation Type 0:a 12-year institutionalexperience［J］．J Neurosurg Pediatr，2011，8(1):1-5．

［11］Vannemreddy P，Nourbakhsh A，Willis B，et al．Congenital Chiari malformations［J］．Neurol India，2010，58(1):6-14．

［12］Pillay PK，Awad IA，Little JR，et al．Symptomatic Chiari malformation in adults:a new classification based on magnetic resonance imaging with clinical and prognostic significance［J］．Neurosurgery，1991，28(5):639-645．

［13］Iskander B，Oakes W．Chiari malformation and syringomyelia// Albright L，Pollack I，Adelson P．Principles and practice of pediatric neurosurgery［M］．New York:Thieme，1999:165 -187．

［14］Greenlee J，Donovan K，Hsan D，et al．Chiari I malformation in the very young child:The spectrum of presentations and experience in 31 children under age 6 years［J］．Pediatrics，2002，110(6): 1212-1221．

［15］Barkovich AJ，Wippold FJ，Sherman JL，et al．Significance of cerebellar tonsillar position on MR［J］．AJNR Am J Neuroradiol 1986，7(5):795-799．

［16］Milhorat TH，Chou M，Trinidad E，et al．Chiari I malformation redefined:clinical and radiolgraphic findings for 364 symptomatic patients［J］．Neurosurgery，1999，44(5):1005-1017．

［17］Mikulis DJ，Diaz I，Egglin TK，et al．Variance of the position of the cerebellar tonsils with age:preliminary report［J］．Radiology，1992，183(3):725-728．

［18］Kumar M，Rathore RK，Srivastava A，et al．Correlation of diffusion tensor imaging metrics with neurocognitive function in Chiari I malformation［J］．World Neurosurg，2011，76(1/2): 189-94．doi:10．1016/j．wneu．2011．02．022．

［19］Bunck AC，Kroeger JR，Juettner A，et al．Magnetic resonance 4D flow analysis of cerebrospinal fluid dynamics in Chiari I malformation with and without syringomyelia［J］．Eur Radiol，2012，22(9): 1860-1870．

［20］Hino-Shishikura A，Niwa T，Aida N，et al．Periventricular nodular heterotopia is related to severity of the hindbrain deformity in ChiariⅡmalformation［J］．Pediatr Radiol，2012，42(10): 1212-1217．

［21］Massimi L，Caldarelli M，Frassanito P，et al．Natural history of Chiari type I malformation in children［J］．Neurol Sci，2011，32 Suppl 3:S275-S277．

［22］Imperato A，Seneca V，Cioffi V，et al．Treatment of Chiari malformation:who，when and how［J］．Neurol Sci，2011，32 (Suppl 3):S335-S339．

［23］李鹏超，刘勇，菅凤增，等．Chiari畸形外科治疗回顾与进展［J］．中国现代神经疾病杂志，2012，12(4):389-393．

［24］Ma J，You C，Chen H，et al．Cerebellar tonsillectomy with suboccipital decompression and duraplasty by small incision for Chiari I malformation(with syringomyelia):long term follow-up of 76 surgically treated cases［J］．Turk Neurosurg，2012，22(3): 274-279．

［25］孟凡国，费昶，于建军，等．改良枕骨大孔区硬膜成形术治疗Arnold-Chiari畸形并脊髓空洞症［J］．山东医药，2008，48 (18):51-52．

［26］Yeh DD，Koch B，Crone KR．Intraoperative ultrasonography used to determine the extent of surgery necessary during posterior fossa decompression in children with Chiari malformation type I［J］．J Neurosurg，2006，105(1 Suppl):26-32．

［27］Tubbs RS，Beckman J，Naftel RP，et al．Institutional experience with 500 cases of surgically treated pediatric Chiari malformation Type I［J］．Neurosurg Pediatr，2011，7(3):248-256．

［28］Wu T，Zhu Z，Jiang J，et al．Syrinx resolution after posterior fossa decompression in patients with scoliosis secondary to Chiari malformationtype I［J］．Eur Spine J，2012，21(6):1143 -1150．

［29］El-Ghandour NM．Long-term outcome of surgical management of adult Chiari I malformation［J］．Neurosurg Rev，2012，35(4): 537-546．

［30］Salunke P，Sura S，Futane S，et al．Ventral compression in adult patients with Chiari 1 malformation sans basilar invagination:cause and management［J］．Acta Neurochir(Wien)，2012，154(1): 147-152．

［31］Menezes AH．Craniovertebral junction abnormalities with hindbrain herniation and syringomyelia:regression of syringomyelia after removal of ventral craniovertebral junction compression［J］．J Neurosurg，2012，116(2):301-309．

［32］Bollo RJ，Riva-Cambrin J，Brockmeyer MM，et al．Complex Chiari malformations in children:an analysis of preoperative risk factors for occipitocervical fusion［J］．J Neurosurg Pediatr，2012，10(2):134-141．

［33］Leikola J，Hukki A，Karppinen A，et al．The evolution of cerebellar tonsillar herniation after cranial vault remodeling surgery［J］．Childs Nerv Syst，2012，28(10):1767-1771．

［34］Deng K，Li YN，Li GL，et al．Neural endoscopic assisted microinvasive management of Chiari I malformation［J］．Chin Med J (Engl)，2010，123(14):1878-1883．

(本文编辑:谢武英)

·专题研究·

【编者按】近日，中国呼吸疾病联盟(CARD)在福建省厦门市宣布成立，该联盟致力于改善中国呼吸疾病的防治与控制，旨在提高呼吸系统疾病患者的生活质量。在我国，慢性阻塞性肺疾病(COPD)为最主要的慢性呼吸系统疾病，目前约1亿人罹患该疾病。中国工程院院士、呼吸疾病国家重点实验室主任钟南山曾表示，“到2020年，COPD可能会成为全球五大最严重疾病之一，并严重威胁中国患者的生命”。因此，COPD的防治工作将成为未来呼吸系统疾病研究领域的大趋势。防患于未然固然重要，但对COPD的治疗也不可小觑。本期“专题研究”以COPD伴呼吸衰竭的治疗为主题，集中报道了潘虹池、朱艳玲、黄金华、龚年金等对该疾病的机械通气治疗研究成果，并涉及有创-无创序贯通气切换点的研究，其一以自主呼吸试验阳性为切换点，其一以肺部感染控制窗为切换点，两个切换点何者为优及有创-无创序贯通的最佳切换点仍值得继续深入研究。

Progress on Arnold-Chiari M alformation

ZHOU Chong，LIU Liang．
Department of Neurosurgery，the Affiliated Hospital of Luzhou Medical College，Luzhou 646000，China

Arnold-Chiari malformation is one kind of congenital dysplastic diseases，characterized by tonsil of cerebellum bulging into foramen magnum plane or canalis vertebralis，mainly caused by structural abnormality of skeleton and nervous tissue of cranio-cervical junction region，always complicated with syringomyelia．The pathogenesis of Arnold-Chiari malformation is not completely clear so far，may be correlated with gene mutation and decrease of posterior cranial fossa volume．The classification criterion of Arnold-Chiari malformation is not unified yet，can be classified as 0-，Ⅰ-，1．5-，Ⅱ-，

Arnold-Chiari malformation;Syringomyelia;Posterior fossa decompression;Review

R 729

A

10．3969/j．issn．1008-5971．2015．04．003

2014-12-23;

2015-03-12)

646000四川省泸州市，泸州医学院附属医院神经外科

Ⅲ-，Ⅳ-type at present．Posterior cranial fossa decompression is the main operation of Arnold-Chiari malformation，and various modified operations appeared based on posterior cranial fossa decompression，but the operating steps and methods are still disputable．This paper reviewed the etiology，pathogenesis，classification criterion，clinical manifestation，diagnostic criteria，related examinations and operations of Arnold-Chiari malformation．