Einfluss von Spinalnervenwurzeln und Ligamenta denticulata auf die Dynamik des LCS

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Einfluss der Spinalnervenwurzeln und Ligamenta denticulata auf die Dynamik des Liquor cerebrospinalis in der Halswirbelsäule

 

Die Liquordynamik spielt eine wichtige Rolle im Verständnis der Pathophysiologie von verschiedenen Erkrankungen wie Syringomyelie, Chiari- Malformation (CM), Spinalstenosen und Hydrocephalus und ist entscheidend für intrathekalen Medikamententransport und -freisetzung.

Physiologie und Pathologie des Liquorflusses wie zum Beispiel ein inhomogener oder synchroner bidirektionaler Fluss oder Flow Jets können über Computersimulationen in vitro wie auch in vivo beobachtet werden. Die Bedeutung anatomischer Strukturen für die Dynamik des Liquor cerebrospinalis ist bislang nicht ausreichend geklärt. Daher untersuchte ein internationales Forscherteam nun den Einfluss feiner anatomischer Strukturen auf die Liquordynamik im zervikalen spinalen Subarachnoidalraum.

Dazu wurden aus Magnetresonanztomographie (MRT)- Aufnahmen von einem gesunden Probanden und einem Patienten mit CM Typ I 3D- Modelle der Halswirbelsäule erstellt, denen idealisierte Rekonstruktionen von Spinalnervenwurzeln und Ligamenta denticulata hinzugefügt wurden. Das Design dieser Strukturen basierte auf in-vivo-Messungen aus der Literatur und wurde in enger Zusammenarbeit mit einem Neuroanatomen umgesetzt.

Für beide Modelle wurden über CFD (computational liquor dynamics) Liquorsimulationen durchgeführt – jeweils einmal mit und einmal ohne Nerven- und Bandstrukturen.

Es zeigte sich sowohl im Modell des gesunden Probanden als auch im Modell des Patienten mit Chiari- Malformation erhebliche Unterschiede in Geschwindigkeitsfeld und Fließmustern des Liquor zwischen den beiden Untersuchungsbedingungen. Im Modell mit Spinalnervenwurzeln und Ligg. denticulata wurden höhere Spitzengeschwindigkeiten im Liquorfluss gemessen und eine stärkere Flüssigkeitsvermischung sowie Verwirbelungen beobachtet, die zu einem deutlich komplexeren Flussfeld führten. Außerdem wurde ein höherer Druck benötigt, um die Fließgeschwindigkeit konstant zu halten. Im Bereich von Foramen magnum bis C1 gab es die geringsten Unterschiede in der Dynamik zwischen den verschiedenen Versuchskonditionen.


Referenz:
Heidari Pahlavian S, Yiallourou T, Tubbs RS, et al. The Impact of Spinal Cord Nerve Roots and Denticulate Ligaments on Cerebrospinal Fluid Dynamics in the Cervical Spine. Sleegers K, ed. PLoS ONE. 2014;9(4):e91888. doi:10.1371/journal.pone.0091888.

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