Quantitative phase-contrast MRI study of cerebrospinal fluid flow: a method for identifying patients with normal-pressure hydrocephalus

Abstract

Objectives: The aim of this study was to evaluate the use of phase-contrast MR imaging to diagnose normal pressure hydrocephalus (NPH) and differentiate it from other neurological disorders with similar clinical symptoms. Methods: The study included 108 subjects, of whom 61 were healthy controls and 47, patients; in the patient group, 19 had cerebrovascular disease (CVD) and 28 had NPH. All patients underwent a phase-contrast MRI study and several CSF flow and velocity parameters were measured at the aqueduct of Sylvius. Discriminant analyses were performed to evaluate the classification capacity of both individual parameters and the combination of different parameters. Results: Maximum diastolic velocity, mean flow, and stroke volume showed statistically significant differences that could be used to distinguish between NPH and CVD patients (P < .001). Stroke volume and mean flow showed no false positive results and successful classification rates of 86% and 79%, respectively. No other parameters or combination produced better results. Conclusions: Phase-contrast MR imaging is a useful tool for the early diagnosis of patients with NPH. CSF flow quantitative parameters, along with morphological features in a conventional MR study, enable us to differentiate between NPH and CVD patients. Resumen: Objetivos: El objetivo de este estudio es valorar si la RM en contraste de fase es una herramienta útil en el diagnóstico de la hidrocefalia a presión normal (HPN), así como su diferenciación con otras afecciones neurológicas muy similares clínicamente. Métodos: Se incluyó a un total de 108 sujetos, de los cuales 61 eran sujetos sanos control, y 47 pacientes; 19 de ellos fueron clasificados en el grupo de pacientes con enfermedad cerebrovascular isquémica (ECI) y 28 pacientes dentro del grupo de HPN. A todos los pacientes se les realizó una RM en contraste de fase con cuantificación de parámetros de flujo y velocidad de LCR en el acueducto de Silvio. Se evaluó la capacidad de clasificación de los parámetros individualmente y combinándolos mediante análisis discriminantes. Resultados: Los parámetros de velocidad máxima diastólica, flujo promedio y volumen por ciclo mostraron diferencias estadísticamente significativas para separar a los pacientes con HPN y con ECI (p < 0,001). El volumen por ciclo y el flujo promedio no presentaron falsos positivos, con tasas de acierto del 86% y 79%, respectivamente. El resto de parámetros y la combinación de todos ellos no mejoraron los resultados. Conclusiones: La RM en contraste de fase es una herramienta muy útil para el diagnóstico precoz de los pacientes con HPN. La cuantificación de parámetros de flujo de LCR junto con la valoración del estudio morfológico de la RM convencional permite diferenciar a los pacientes con HPN de los pacientes con ECI. Keywords: Aqueduct of sylvius, Quantitative evaluation, Cerebrospinal fluid shunt, Encephalopathy, Normal pressure hydrocephalus, Magnetic resonance imaging, Palabras clave: Acueducto de Silvio, Evaluación cuantitativa, Derivación de líquido cefalorraquídeo, Encefalopatía, Hidrocefalia a presión normal, Imagen por resonancia magnética