脑室-腹腔分流术后分流故障诊断的研究进展

舒兵 徐成仕 熊南翔 陈劲草

【摘要】 脑室-腹腔（V-P）分流术是治疗脑积水最常用的方法，然而V-P分流术后并发分流管堵塞、感染和过度引流等发生率较高。引起分流故障的重要原因之一是分流管或阀门堵塞导致分流装置无法正常工作。一旦出现分流故障可能导致脑积水症状复发，往往需要进行二次分流调整手术或更换分流装置。目前对于分流故障引起的分流失败往往诊断困难且方法不一，国内外关于V-P分流术后分流故障的诊断技术不断发展，为此，本文将近年来应用较为广泛的诊断方式加以综述，为临床上尽早诊断分流故障提供简单、可靠的方法。

【关键词】 脑室-腹腔分流术；分流故障；脑积水；诊断

【中图分类号】 R651 【文献标志码】 A 【文章编号】 1672-7770（2023）01-0114-04

Abstract： Ventriculoperitoneal（V-P） shunt is the most commonly used treatment for hydrocephalus. However， the occurrence rate of complications including shunt tube blockage， infection and excessive drainage are high after operation. One important reason for shunt failure is the shunt pipe or valve blockage and the shunt device cannot work normally. Since the shunt malfunction may lead to the recurrence of hydrocephalus symptoms， it is often necessary to carry out secondary shunt adjustment surgery or replace the shunt device. At present， the diagnosis of shunt malfunction is often difficult and various. This paper reviewed the development of the diagnostic technology of V-P shunt malfunction in recent years， so as to provide simple and reliable means for clinical diagnosis of shunt malfunction.

Key words： ventriculoperitoneal shunt; shunt malfunction; hydrocephalus; diagnosis

基金项目：湖北省技术创新专项重大项目（2018ACA139）

作者单位：430071 武汉，武汉大学中南医院神经外科

通信作者：陈劲草

脑室-腹腔（ventriculoperitoneal，V-P）分流故障往往是脑积水患者寻求神经外科治疗的常见原因。分流故障可引起严重后果，导致发病率和死亡率增加［1］。因此，应及时准确诊断并尽早进行分流管调整。研究表明分流管调整术对分流管的使用寿命和相关并发症的发生是一个重要的不利因素［2］，不必要的分流调整手术除了给患者和家庭增加心理创伤，还会增加社会经济负担。临床症状学和头部CT扫描仍是目前诊断分流故障的主要方法。然而分流故障的诊断困难仍然是目前脑积水治疗面臨的重要问题，目前尚没有一致的指南或推荐的诊断影像学方法存在。因此快速实用、轻松诊断分流故障的方法，并准确识别分流设备的故障点，解决实际需要手术干预的调整部位至关重要。

1 V-P分流故障的原因

尽管外科技术和分流装置的设计已经取得了许多改进，但自20世纪50年代开始分流术以来，分流故障发生率没有显著降低。研究报道V-P分流装置在置入后第1年的故障率高达11%～25%，分流术后的20年里，患者平均要进行2～3次分流管调整或更换［3］。分流故障发生的时间与发生原因密切相关。早期故障更多地与手术后并发症有关，如感染，而晚期故障更多与分流设备故障有关。

1.1 分流管堵塞 分流故障最常见的原因是分流管部分或完全阻塞。在分流术后的前两年内，一半的分流管故障是由近端导管堵塞引起的，另外14%的失败是由远端导管阻塞引起的［4］。导管阻塞的原因多种多样，导管近端可被脉络膜丛、血液、碎片和组织实质阻塞，而分流阀也可被血液和蛋白碎片阻塞。远端导管梗阻可由分流管腔内的碎片堆积引起，少部分由导管扭结或腹腔内粘连引起。通常，由于碎片、血栓或导管异位，术后早期梗阻的风险最高。随着时间的延长梗阻风险逐渐降低，最终接近每月0.5%［5］。在儿童最常见的是近端导管被脉络丛或脑室内的组织阻塞，在成人中更常见的是远端导管阻塞。当导管脑室端放置在额角而非脑室后部时，分流术后的第一年发生阻塞的风险更高［6］。

1.2 分流管断裂、移位 分流装置通常非常耐用，分流管断裂多发生在分流后数年。随着时间的延长分流管会发生降解和钙化，在患者生长过程中导管附近粘连和瘢痕也会限制导管在组织内的滑动，最终导致导管受到剪切力的作用发生断裂。儿童分流管的断裂大多发生在导管连接处，导管远端断裂比近端断裂常见，最常见的部位是锁骨和肋骨区域。有时分流管断裂部分之间的空间可能非常大，甚至整个远端分流导管位于腹腔。

分流管移位儿童更常见，近端分流管可移入颈部软组织或其他颅内位置，远端分流管可移入腹壁或胸壁。由于维持导管在脑室内位置的重要性，近端导管的移动更为有害。术中需要留下较长的远端分流导管，以配合患儿生长。部分患儿因腹腔压力高腹股沟疝形成，可能导致导管移位到阴囊中［7］。

1.3 感染 感染是分流失败的另一个常见病因。据报道分流感染的发生率为8%～12%。大多数分流感染发生在分流或二次术后的前6个月内。皮肤菌群是最常见的感染源，最常见产生感染的微生物是表皮葡萄球菌［8］，通常存在于皮肤表面、汗腺和皮肤深处的毛囊中。这种类型的感染最有可能发生在手术后1～3个月。V-P分流患者也有继发于腹腔感染的风险，细菌可以沿着导管上行进入颅内引起感染，这种感染患者往往病情在短时间内急剧加重［9］。

2 V-P分流故障的诊断

对于分流障碍的诊断首先依赖病史及临床体征，分流故障的患者可能会出现与高颅内压相关的症状，包括头痛、呕吐，甚至意识模糊。儿童脑脊液分流故障在紧急情况下常常难以诊断，尤其是此类儿童经常合并有神经和发育异常。常规的体格检查，包括按压分流泵，对诊断分流故障的可靠性差。目前多种方法被应用于分流故障的诊断，包括X线摄片、CT、MRI、放射性核素检查、脑脊液压力监测和脑脊液培养等方法［10］。

2.1 X线扫描 X线扫描可有助于评估分流管的断裂、扭结或移位。由于分流管浸渍了钡或其他不透射线的材料，所以在X线片上可显示分流器断开部分之间的间隙，如近端导管与储液囊之间或分流阀与远端导管之间［11］。然而，许多分流装置的连接部位是辐射透光的，因此了解常用分流装置各组件之间的标准距离或与先前检查的比较有助于区分真正的断开和假性断开。然而，Blumstein等［12］通过对205例怀疑分流故障的急诊儿童X线扫描研究，发现X线扫描对头部CT检查评价分流设备故障提供的补充价值很低，而对患儿可能意味着不必要的电离辐射暴露和费用，因此，X线片检查应谨慎选择。

2.2 CT扫描 CT可以显示分流管脑室端位置是否良好、连接是否正常、脑室是否增大，还可以发现腹部或盆腔的脑脊液假性囊肿。此外，当脑室大小不明确时，脑脊液经室管膜扩散引起的脑室周围间质性水肿和帽状腱膜下积液等结果常提示急性梗阻。然而，CT扫描阴性并不总是排除分流故障。Iskandar等［13］报道的100例需要进行分流管调整的儿童中，有24例经放射科医生诊断CT扫描时未提及分流管故障；该研究认为裂隙脑室综合征、过度分流和脑室顺应性差是导致CT扫描灵敏度下降的主要原因；另一个原因是滥用先前的CT扫描。许多V-P分流患者即使临床情况良好，也会出现CT扫描异常。放射科医生通常会将扫描结果与先前的扫描结果进行比较，以寻找提示颅内压（intracranial pressure，ICP）增加的证据从而提示分流障碍。然而，患者之前的CT扫描有时是在其他分流故障发作期间进行的，因此，研究之间缺乏变化将导致放射科医生得出“没有证据表明ICP增加”的结论，而事实恰恰相反。这突出了当先前的扫描可用时，放射科医生了解患者临床状况的重要性。

2.3 储液囊注液实验 分流装置中的储液囊可提供临床医生简易评估分流装置工作状态，并可通过穿刺抽吸进行脑脊液检测。临床上储液囊按压后不复张或保持干瘪往往是近端导管堵塞的证据，而腹腔端导管发生阻塞时脑脊液往往可以从储液囊中抽出。然而，分流储液囊的快速充盈不能用于排除分流阻塞的可能性，在儿童其阳性预测值仅12%［14］。

Zhang等［15］报道一种简单通过检测葡萄糖浓度的变化来识别分流故障的方法，通过向储液囊中注入葡萄糖并检测残留葡萄糖浓度来诊断分流装置的功能。该研究采用美敦力PS Medical Delta阀，在储液囊中注入高浓度葡萄糖溶液，当分流管道或阀门部分或完全堵塞，储液器中的葡萄糖浓度仍保持高浓度。相反，当分流阀及管道功能正常，在正常排水速率下，葡萄糖浓度会迅速下降。考虑到脑室和腹腔分流容积的时间差，在临床实践中应采用多个时间点的测量，以减少误差。

2.4 相位对比磁共振扫描 在过去的几十年里，随着磁共振成像技術的进展，人们尝试利用功能性磁共振成像来测量脑脊液的流速，其中相位对比磁共振（CP-MRI）在评估脑脊液流速的研究中表现出良好的应用前景。近年来CP-MRI已被证明可用于评估第三脑室造瘘术的功能状态、脑积水婴儿的导水管脑脊液流速以及Chiari畸形枕大孔脑脊液流速。1991年，Drake等［16］率先提出了使用相位对比MRI来确定分流管阻塞和分流故障中穿过分流管腹腔段脑脊液流速的概念。研究使用1.5 T MRI对储液囊远端的分流管成像，显示阻塞的分流管中没有脑脊液流动，而在正常工作的分流设备中则观察到3～40 cm3/h的流速，验证了该技术在分流故障应用中的可行性。此后Kurwale等［17］研究显示通过CP-MRI得到颅内的脑脊液流速可以可靠地反映V-P分流装置的功能状态。虽然CP-MRI是一种简单、快速和无创的检查方法，但是1.5 T低信噪比（SNR）及磁场对磁性阀门的影响阻碍了该技术的广泛应用。新型可编程阀门可以通过磁性锁定系统进行调节，其中Polaris（sophysa）和ProGav（miiethke）分流阀中的磁体的排列方式使得阀门在3.0 T磁场强度下几乎不发生意外的压力范围变化，因此，可以安全地进行3.0 T MRI扫描。

2.5 放射性核素显像 放射性核素分流通畅性研究是一种无创技术，最早由Di Chiro等在1966年描述［18］，并通过结合压力记录和核素清除的研究进行改进。通过向储液囊注射99Tcm-DTPA进行放射性核素或造影剂分流图评估，有助于显示存在梗阻的可疑病例［19］。在患者分流功能正常时，早期图像显示放射性核素到达腹膜和脑室回流，延迟图像显示分流管内弥漫性腹膜分布和示踪剂清除。

Akgun等［20］通过向储液囊内注射约0.5～1 mCi DTPA，使用SPECT-CT在120 min内进行扫描。研究结果证实，融合SPECT/CT图像可清楚地显示梗阻部位。Kharkar等［21］研究计算分流储液囊周围感兴趣区域的放射性计数减少到峰值一半所需的时间（T1/2），用于常压性脑积水分流道阻塞的识别。Broggi等［22］报道102例分流故障患者的放射性显像检查结果，提出了一种实用、快速、安全的V-P分流函数测试算法，从而指导医生选择性执行分流调整术，以减少侵袭性和重做手术的并发症率。

2.6 FDG PET-CT 与常规核素显像技术相比，PET/CT具有分辨率高、对慢性感染敏感性高、成像时间间隔短等优点。FDG在感染部位的活化白细胞中富集，目前被研究应用于临床高度怀疑的分流道感染的诊断中。对于怀疑分流道感染的患者，FDG PET-CT可以较常规成像所见的形态学改变提前发现感染灶［23］。在V-P分流并有恶性肿瘤病史的患者中，FDG PET-CT除了有助于发现复发或转移性疾病外，还有助于发现分流故障的原因。

2.7 近红外光谱设备监测大脑rSO2 当发生分流障碍，颅内压升高将导致脑组织灌注、代谢和氧摄取的改变。近红外光谱（NIRS）设备通过应用于双侧前额的两个黏附探针可以测量组织氧合水平，即大脑区域组织氧合（rSO2）。通过NIRS设备监测大脑rSO2，已被证明是脑血流/压力变化的可靠替代标记物。Abramo等［24］通过持续检测分流故障的儿童分流前、分流期间和分流后的脑rSO2，证实大脑rSO2读数检测颅内压变化引起的脑灌注变化的能力，结果表明与近端故障部位相比，远端故障的大脑rSO2读数变化最大。

2.8 对比增强超声定量测量 超声成像目前广泛应用于心脏病学、产科、肿瘤学和儿科等临床领域。超声是一种非电离和无创的成像方式，应用广泛、使用便携式。Hartman等［25］使用注射器泵以特定的流量推动充满气体的微气泡溶液通过分流导管，同时使用高频超声成像系统收集超声图像进行数据处理，开发利用对比增强超声定量测量分流导管中脑脊液流量的可行性的方法。研究表明对比增强超声微米气泡检测技术，可能作为一种微创且经济的方法在门诊分流故障診断中具有潜在价值。

2.9 基于经皮热对流技术的微泵检测 最近的一项研究通过一种非侵入性设备，基于热技术和手持式微流体驱动泵来检测和量化分流管脑脊液流量［26］。该设备可以估计导管流量随温度变化的函数，从而确定分流管是否发生故障，结果证实与未进展手术的患者相比，进展手术患者的自然、诱导和总体温下降显著降低；另一方面，阴性检测结果的患者未进展到分流术翻修阶段的概率为94.2%。该测试的真正效用可能在于正确识别不需要立即干预的分流故障患者。

3 小结和展望

尽管影像学技术在分流障碍的诊断中发挥重要作用，临床上确定分流装置的功能状态通常是困难的。部分患者最终只有通过二次分流翻修手术才足以确认分流故障［27］。近年来随着技术进步，研究者试图使用多种检测手段（CT， MRI及PET） 检测分流故障，然而分流故障仍然存在较高的误诊率［28］。尽管影像学检查在分流器功能障碍的识别中发挥重要作用，神经外科临床评估仍然是最终诊断分流功能障碍的关键。过分强调影像学可能会导致更高的住院率、住院时间、过度检查、穿刺甚至外科干预。分流障碍的诊断仍需要结合临床症状学、体格检查和放射学评估。

［参 考 文 献］

［1］王凯，郝淑煜，张莹，等.脑室-腹腔分流术常见并发症原因分析［J］.中华神经外科杂志，2012，28（12）：1246-1248.

［2］Wong T，Gold J，Houser R，et al.Ventriculopleural shunt：review of literature and novel ways to improve ventriculopleural shunt tolerance［J］.J Neurol Sci，2021，428（9）：117564.

［3］Reynolds RA，Ahluwalia R，Krishnan V，et al.Risk factors for unchanged ventricles during pediatric shunt malfunction［J］.J Neurosurg Pediatr，2021，28（6）：703-709.

［4］Harischandra LS，Sharma A，Chatterjee S.Shunt migration in ventriculoperitoneal shunting：a comprehensive review of literature［J］.Neurol India，2019，67（1）：85-99.

［5］Aghayev K，Iqbal SM，Asghar W，et al.Advances in CSF shunt devices and their assessment for the treatment of hydrocephalus［J］.Expert Rev Med Devices，2021，18（9）：865-873.

［6］Keykhosravi E，Shahmohammadi MR，Rezaee H，et al.Strengths and weaknesses of frontal versus occipital ventriculoperitoneal shunt placement：a systematic review［J］.Neurosurg Rev，2021，44（4）：1869-1875.

［7］Zahedi S，Hudson M，Jin X，et al.Investigation of ventriculoperitoneal shunt disconnection for hydrocephalus treatment［J］.J Neurosurg Pediatr，2020，27（2）：125-130.

［8］廖正强，李应霞，余培根，等.脑积水脑室-腹腔分流术的并发症及处理对策［J］.临床神经外科杂志，2011，8（4）：197-198.

［9］Ferreira Furtado LM，Da Costa Val Filho JA，Moreira Faleiro R，et al.Abdominal complications related to ventriculoperitoneal shunt placement：a comprehensive review of literature［J］.Cureus，2021，13（2）：e13230.

［10］Khalatbari H，Parisi MT.Management of hydrocephalus in children：anatomic imaging appearances of CSF shunts and their complications［J］.AJR Am J Roentgenol，2021，216（1）：187-199.

［11］Bates P，Rajderkar D.Common and uncommon causes of ventriculoperitoneal shunt malfunction diagnosed on plain radiographs［J］.Curr Probl Diagn Radiol，2018，47（5）：317-323.

［12］Blumstein H，Schardt S.Utility of radiography in suspected ventricular shunt malfunction［J］.J Emerg Med，2009，36（1）：50-54.

［13］Iskandar BJ，McLaughlin C，Mapstone TB，et al.Pitfalls in the diagnosis of ventricular shunt dysfunction：radiology reports and ventricular size［J］.Pediatrics，1998，101（6）：1031-1036.

［14］Sharma M，Mohan KR，Kumar S，et al.“Shunt pumping test”：detecting its efficacy through an experimental model［J］.Childs Nerv Syst，2021，37（5）：1597-1604.-142.

［15］Zhang HR，Peng JH，Hao XW，et al.A simple and reliable method for the diagnosis of ventriculoperitoneal shunt malfunction［J］.World Neurosurg，2017，103（4）：355-359.

［16］Drake JM，Martin AJ，Henkleman RM.Determination of cerebrospinal fluid shunt obstruction with magnetic resonance phase imaging［J］.J Neurosurg，1991，75（4）：535-540.

［17］Kurwale NS，Agrawal D.Phase-contrast magnetic resonance imaging of intracranial shunt tube：a valuable adjunct in the diagnosis of ventriculoperitoneal shunt malfunction［J］.Clin Neurosurg，2011，58：138

［18］Di Chiro G，Grove AS，Jr.Evaluation of surgical and spontaneous cerebrospinal fluid shunts by isotope scanning［J］.J Neurosurg，1966，24（4）：743-748.

［19］Uvebrant P，Sixt R，Bjure J，et al.Evaluation of cerebrospinal fluid shunt function in hydrocephalic children using 99mTc-DTPA［J］.Childs Nerv Syst，1992，8（2）：76-80.

［20］Akgun E，Akgun MY，Sager S，et al.The contribution of SPECT/CT in patients with radionuclide shuntography through shunt dysfunction［J］.Clin Neurol Neurosurg，2020，196（9）：105958.

［21］Kharkar S，Shuck J，Kapoor S，et al.Radionuclide shunt patency study for evaluation of suspected ventriculoperitoneal shunt malfunction in adults with normal pressure hydrocephalus［J］.Neurosurgery，2009，64（5）：909-918.

［22］Broggi M，Zattra CM，Schiariti M，et al.Diagnosis of ventriculoperitoneal shunt malfunction：a practical algorithm［J］.World Neurosurg，2020，137（2）：e479-e486.

［23］Mathew B，Purandare NC，Agrawal A，et al.Progressive hydrocephalus due to ventriculoperitoneal shunt infection：detection with FDG PET CT［J］.Clin Nucl Med，2020，45（3）：e146-e147.

［24］Abramo TJ，Zhou C，Estrada C，et al.Innovative application of cerebral rSO2 monitoring during shunt tap in pediatric ventricular malfunctioning shunts［J］.Pediatr Emerg Care，2015，31（7）：479-486.

［25］Hartman R，Aglyamov S，Fox DJ，Jr，et al.Quantitative contrast-enhanced ultrasound measurement of cerebrospinal fluid flow for the diagnosis of ventricular shunt malfunction［J］.J Neurosurg，2015，123（6）：1420-1426.

［26］Hameed MQ，Zurakowski D，Proctor MR，et al.Noninvasive thermal evaluation of ventriculoperitoneal shunt patency and cerebrospinal fluid flow using a flow enhancing device［J］.Neurosurgery，2019，85（2）：240-249.

［27］Fu XJ，Chen YH，Duan WK，et al.Ventriculoperitoneal shunt malfunction diagnosis based on substance dilution［J］.Medicine（Baltimore），2021，100（31）：e26770.

［28］Neuberger I，Hankinson TC，Meier M，et al.Utility of image fusion software in identifying shunt malfunction［J］.Childs Nerv Syst，2020，36（4）：749-754.

（收稿2021-11-12 修回2022-02-07）