Considerazioni sulla circolazione del fluido cerebrospinale

Cerebrospinal fluid (CSF) is a colorless fluid of viscosity like blood plasma contained in the ventricles of the brain and in the subarachnoid cranial and spinal cord spaces. When there is an imbalance between the amount of CSF that is produced and the flow rate at which it is absorbed, a pathology called hydrocephalus can arise. Over the last thirty years, hydrocephalus is treated by the placement of a shunt system or a catheter that removes excess CSF from the ventricles. Unfortunately, the shunt system has a large failure rate, and expensive operations and revisions are required. In this regard, a case study will be presented concerning the placement of a sensor near the shunt valve to monitor the flow of liquor flowing inside the catheter. In order to develop better techniques and treatments for the condition of hydrocephalus, advances in magnetic resonance imaging (MRI) - techniques are useful, which make accurate measurements of the flow of cerebrospinal fluid in the human brain possible. In addition, graphic reconstruction tools facilitate the collection of data on the geometry of the brain of specific patients. From the solution of the mass and momentum equations it is possible to obtain a computational mesh and thus predict the flow and pressure field of a given patient. Finally, in the final section, concepts on intrathecal distribution of drugs will be discussed. Experimental and computational studies have been conducted to quantify the effect of pulsatile flow on accelerated dispersion in the spinal cord.

Il liquor, in acronimo inglese CSF, è un fluido incolore di viscosità simile al plasma sanguigno contenuto nei ventricoli del cervello e negli spazi subaracnoidei craniali e del midollo spinale. Quando è presente uno squilibrio tra la quantità di CSF che viene prodotta e la portata a cui è assorbito, può insorgere una patologia chiamata idrocefalo. Nel corso degli ultimi trent’anni l’idrocefalo è stato curato tramite il posizionamento di un sistema di shunt, ovvero di un catetere che rimuove l’eccesso di CSF dai ventricoli. Sfortunatamente il sistema di shunt ha un grande tasso di fallimento e sono richieste costose operazioni e revisioni. A questo proposito verrà presentato un caso di studio che riguarda il posizionamento di un sensore in prossimità della valvola di shunt per monitorare il flusso di liquor che scorre all’interno del catetere. Al fine di sviluppare tecniche e trattamenti migliori per la condizione di idrocefalo, si rivelano di grande utilità gli avanzamenti in tecniche di risonanza magnetica (MRI-imaging) poiché rendono possibili accurate misurazioni del flusso di fluido cerebrospinale nel cervello umano. Inoltre, strumenti di ricostruzione grafica facilitano la raccolta di dati sulla geometria del cervello di pazienti specifici. Dalla soluzione delle equazioni di massa e quantità di moto è possibile ottenere una maglia computazionale e quindi predire il campo di flusso e di pressione di un determinato paziente. Nella sezione finale verranno trattati concetti su distribuzione di farmaci per via intratecale. In particolare, sono stati condotti studi sperimentali e computazionali per quantificare l’effetto del flusso pulsatile in merito alla dispersione accelerata di un determinato farmaco (baclofen) nel midollo spinale.