Blutversorgung des Gehirns - speziell im Hinblick auf die Anatomie der Halswirbelsäule
Aus Die Halswirbelsäule
Gesamtübersicht
(Ansicht von unten, der rechts Schläfenlappen teilweise entfernt)
Die Blutversorgung des Gehirns beinhaltet den Teil des Blutkreislaufes, der der Versorgung des Gehirns mit Sauerstoff und Glucose sowie dem Abtransport von Stoffwechselprodukten und Kohlendioxid dient. Sie unterliegt einigen anatomischen und physiologischen Besonderheiten. Dies ist vor allem der Tatsache geschuldet, dass das Gehirn ein Organ mit sehr hohem basalen Stoffwechsel ist (das menschliche Gehirn beansprucht bereits in Ruhe ein Fünftel des gesamten Sauerstoffbedarfs des Organismus). Andererseits sind Nervenzellen anders als andere Körperzellen nicht in der Lage, ihren Energiebedarf in ausreichendem Maße anaerob zu decken. Zur Sicherung der kontinuierlichen Sauerstoff- und Substratversorgung existieren daher mehrere „Sicherheitssysteme“.
Der arterielle Zufluss zum Gehirn wird beim Menschen und bei den meisten übrigen Säugetieren durch vier große Schlagadern gewährleistet. Je zwei liegen auf jeder Seite des Halses, vorn die innere Halsschlagader und hinten die Wirbelarterie. Der Abfluss des Blutes erfolgt über besondere venöse Hirnblutleiter, die gegenüber den Venen einige Besonderheiten aufweisen.
Einleitung
Das Blutvolumen je 100 ml Hirnsubstanz liegt in Ruhe bei knapp 4 ml. Der normale Blutfluss im Hirngewebe beträgt beim Mensch zwischen 40 und 50 ml Blut pro 100 g Gewebe pro Minute<ref>Ito H. et al.: Human cerebral circulation: positron emission tomography studies. Ann Nucl Med. (2005) 19(2):65-74</ref>. In der grauen Substanz ist er deutlich höher (90 ml/100 g/min) als in der weißen Substanz (25 ml/100 g/min)<ref>Creutzfeldt O.D.: Allgemeine Neurophysiologie der Hirnrinde. In: Creutzfeldt O.D.(ed): Cortex cerebri. Springer Verlag, Berlin 1983 ISBN 3540121935.</ref>. Ein Abfall der Durchblutungsrate auf die Hälfte kann noch ohne weiteres kompensiert werden (unter anderen durch höhere Sauerstoffausschöpfung). Ein Abfall unter 20 ml/100 g/min führt jedoch zu zunächst reversiblen Ausfallerscheinungen. Wenn die Durchblutungsrate auf weniger als 15 ml/100 g/min sinkt, hat dies einen allmählichen Zelluntergang (im Rahmen von Minuten bis einigen Stunden) zur Folge. Weniger als 10 ml/100 g/min werden von den Nervenzellen nicht toleriert – es kommt binnen acht bis zehn Minuten zum endgültigen Zelluntergang<ref>Poeck K., Hacke W.: Neurologie. 10. Aufl. Springer. Berlin 1998 ISBN 3-540-63028-7.</ref>.
Anatomie
Im Folgenden wird – wenn nicht explizit anders benannt – die anatomische Situation beim Menschen beschrieben.
- Für den prinzipiellen Aufbau des Kreislaufsystems siehe Hauptartikel: Blutkreislauf und Blut
Zuflüsse
Es hat sich etabliert, bei den Zuflüssen einen vorderen und einen hinteren Kreislauf zu unterscheiden, auch wenn es Verbindungen, sogenannte Anastomosen, zwischen beiden gibt.
Vorderer Kreislauf
Den Hauptbeitrag zum arteriellen Zustrom tragen die rechte und linke innere Halsschlagader (Arteria carotis interna dextra et sinistra), die aus der gemeinsamen Halsschlagader (Arteria carotis communis dextra et sinistra) jeder Halsseite entspringen. Die Halsschlagader wiederum ist einer der großen Abgänge aus dem Aortenbogen. Ihr Puls kann leicht vor dem Kopfwendermuskel (Musculus sternocleidomastoideus) getastet werden.
Nach dem Eintritt in den Schädel durch den Canalis caroticus zweigt aus der Arteria carotis interna jeder Seite ein Gefäß zum Auge (Arteria ophthalmica) ab. Danach teilt sie sich in die Hauptstämme des vorderen Kreislaufs, die mittlere Hirnarterie (Arteria cerebri media) und die vordere Hirnarterie (Arteria cerebri anterior, bei Tieren als Arteria cerebri rostralis bezeichnet). Erstere versorgt die seitlichen (lateralen), letztere die der Mitte zugewandten (medialen) Teile der jeweiligen Großhirnhemisphäre mit Ausnahme von Teilen des Temporallappens und des gesamten Occipitallappens, die vom hinteren Kreislauf gespeist werden. Die tiefen Kerngebiete (Basalganglien, Thalamus) haben eine gemischte Versorgung.
Anders ist die Situation bei Wiederkäuern: Hier verschließt sich der außerhalb der Schädelhöhle liegende Abschnitt der Arteria carotis interna nach der Geburt und nur der innerhalb des Schädels liegende Teil bleibt offen. Dieser bekommt dann sekundär seine Blutzufuhr aus der Oberkieferarterie (Arteria maxillaris). Im Mündungsbereich dieser zuführenden Äste bildet sich ein feines, weitverzweigtes Netz aus kleineren Gefäßen aus, das die Anatomen Wundernetz (Rete mirabile) nennen. Auch bei ausgewachsenen Katzen verschließt sich der außerhalb der Schädelhöhle befindliche Teil der inneren Halsschlagader. Hier bildet die Oberkieferarterie selbst ein Wundernetz (Rete mirabile arteriae maxillaris) von dem mehrere Äste (Rami retis) durch die Fissura orbitalis in die Schädelhöhle ziehen und die Blutzufuhr zum vorderen Kreislauf übernehmen <ref>Gille, U.: Herz-Kreislauf- und Abwehrsystem, Angiologia. In F.-V. Salomon, H. Geyer, U. Gille: Anatomie für die Tiermedizin. Enke, Stuttgart 2004. ISBN 3830410077.</ref>.
Hinterer Kreislauf
Die rechte und linke Wirbelarterie (Arteria vertebralis dextra et sinistra), die aus den Schlüsselbein-Schlagadern (Arteria subclavia) entspringen und entlang der Halswirbelsäule verlaufen, haben einen geringeren Durchmesser als die Halsschlagadern. Sie treten dabei durch Öffnungen der Querfortsätze der oberen sechs Halswirbel. Die beiden Wirbelarterien gelangen durch das Foramen magnum in die Schädelhöhle und vereinigen sich auf Höhe der kaudalen Brücke zur Arteria basilaris.
Die Wirbelarterien in ihren Endsegmenten und die Arteria basilaris entsenden Äste zum Hirnstamm und Kleinhirn (A. cerebelli inferior posterior, A. cerebelli inferior anterior, A. cerebelli superior). Oberhalb der Brücke teilt sich die Arteria basilaris abermals und wird zu den beiden hinteren Hirnarterien, die sich in die Arteriae occipitales medialis bzw. lateralis teilen und die hinteren Bezirke des Großhirns sowie Teile des Zwischenhirns versorgen.
 |  | </br>Versorgungsgebiete der Großhirnrinde: </br>
Arteria cerebri anterior (blau unterlegt)</br> Arteria cerebri media (rot)</br> Arteria cerebri posterior (gelb) |
Varietäten
Etwa ein Drittel der Normalbevölkerung zeigt Abweichungen im individuellen Verlauf der beschriebenen Gefäße von diesem „Lehrbuchfall“: Sehr häufig sind eine oder mehrere Aa. communicantes hypoplastisch. Auch der Stamm der A. cerebri anterior kann hypoplastisch sein, in dem Fall übernimmt das Gefäß die Gegenseite über die A. communicans anterior die Versorgung<ref>Hillen B.: The variability of the circulus arteriosus (Willisii): order or anarchy? Acta Anat. (Basel) (1987) 129(1):74-80</ref>. Als embryonaler Versorgungstyp wird der ein- oder beidseitige Abgang der A. cerebri posterior aus dem Karotisgebiet bezeichnet, wobei dann die A. communicans posterior dessen erste Strecke bildet und das Gefäßbett des Großhirns im letzteren Fall vollständig über den vorderen Kreislauf gespeist wird. Viele Personen haben eine einseitig schwach oder gar nicht angelegte Wirbelarterie.
Diese Varianten sind an sich ohne Krankheitswert und werden beim Gesunden voll kompensiert, gelten aber als Risikofaktor für Schlaganfälle<ref>Chuang Y.M. et al.: Toward a further elucidation: role of vertebral artery hypoplasia in acute ischemic stroke. Eur Neurol. (2006) 55(4):193-7</ref>. Selten kommen auch zusätzliche Gefäße wie eine Arteria cerebri media accessoria vor<ref>Abanou A. et al.: The accessory middle cerebral artery (AMCA). Diagnostic and therapeutic consequences. Anat. Clin. (1987) 6(4):305-9 </ref>.
Verbindungen zwischen vorderem und hinterem Kreislauf
Äste der beiden inneren Halsschlagadern und der Arteria basilaris bilden eine ringförmige Verbindung unter der Hirnbasis aus (Circulus arteriosus cerebri Willisii). Dieser stellt ein Anastomosensystem dar, das die Stromgebiete der Aa. carotides internae und der A. basilaris anatomisch, aber funktionell nicht immer ausreichend miteinander verbindet. Grundsätzlich (d. h. bei ausreichender Adaptationszeit) kann er jedoch ermöglichen, dass ein einziges Hauptgefäß die gesamte Durchblutung des Gehirns aufrechterhält.
Kapillarbett
Die Kapillaren des Gehirns bilden dadurch, dass die Endothelzellen mit tight junctions fest miteinander verbunden sind, eine für größere Moleküle impermeable Barriere, die Blut-Hirn-Schranke. Zu dieser tragen in geringerem Umfang auch die Basalmembran und der lückenlose Besatz der Kapillaren mit Astrozytenausläufern bei. Die Blut-Hirn-Schranke schützt das Gehirn vor potentiell schädlichen, im Blut zirkulierenden Substanzen.
Die Kapillardichte ist in den einzelnen Regionen des Gehirns unterschiedlich und entspricht in der Regel ziemlich genau der mittleren Stoffwechselaktivität des jeweiligen Gebietes. Anders als im sonstigen Körper sind die Haargefäße des Gehirns immer komplett geflutet, eine Reservekapazität besteht nicht<ref>Kuschinsky W.: Capillary perfusion in the brain. Pflugers Arch. (1996) 432: R42-46</ref>.
Abflüsse
Das Gehirn besitzt kleine Venolen und Venen wie andere Organe auch, die jedoch unabhängig von den Arterien verlaufen. Sie werden in eine tiefe (Venae profundae cerebri) und eine oberflächliche (Venae superficiales cerebri) Gruppe unterteilt. Die größte Hirnvene ist die nur etwa 1 cm lange Vena magna cerebri (Galeni) unter dem Splenium des Balkens. Das sauerstoffarme Blut wird in anatomisch besonders gebauten Hirnblutleitern, den Sinus durae matris gesammelt: Dabei handelt es sich um Duplikaturen der harten Hirnhaut, die auf der Innenseite mit Endothel ausgekleidet sind. Die Sinus bilden ein miteinander verbundenes System und münden schließlich die inneren Drosselvenen.
Embryonale Entwicklung
Die besprochenen arteriellen Hauptstämme entwickeln sich bis zur 7. Embryonalwoche. Schon früh wird eine paarige Aorta dorsalis angelegt, die durch sechs Kiemenbogenarterien mit dem ventral gelegen Saccus aorticus verbunden ist. In der 5. Entwicklungswoche sind die ersten beiden Kiemenbogenarterien bereits zurückgebildet. Die 3. Kiemenbogenarterie verliert den Kontakt zur Aorta dorsalis und bildet auf beiden Seiten die Aa. carotides communes, externae und internae. Die Aa. vertebrales entstehen hingegen zusammen mit den Aa. subclaviae aus der 7. Segmentalarterie der Aorta dorsalis.
Physiologie
Eines der „Sicherheitssysteme“ zum Schutz vor zu geringer, aber auch zu hoher Perfusion ist die Autoregulation. Die Widerstandsgefäße halten den effektiven Blutdruck im Gehirn (den sogenannten Perfusionsdruck, der sich aus der Differenz zwischen dem systemischen Blutdruck und dem intracraniellen Druck ergibt) durch verschiedene komplex zusammenspielende Steuerungsmechanismen nahezu konstant, während der systemische Blutdruck zwischen 50 und 170 mmHg schwanken kann. Zu diesen gehören der Bayliss-Effekt, die Regulation durch die sympathische und parasympathische Innervation der größeren Gefäße und direkt auf die Myozyten der Glatten Muskulatur wirkende endokrine und chemische Faktoren (pH-Wert, Adenosin, Kalium und weitere). Die Grenzen dieser Anpassung verschieben sich bei dauerhaftem Bluthochdruck nach oben; durch langbestehenden, schlecht eingestellten Diabetes mellitus kann das Autoregulationsvermögen insgesamt gestört sein<ref>Edvinsson L., MacKenzie E.T., McCulloch J.: Cerebral Blood Flow and Metabolism. Raven, New York 1993 ISBN 0-88167-918-6.</ref>.
Gehirnareale mit gesteigerter neuronaler Aktivität werden stärker durchblutet<ref> Sokoloff L.: Relationships among local functional activity, energy metabolism, and blood flow in the central nervous system. Fed. Proc. (1981) 40(8): 2311-2316</ref>. Die Mechanismen dieses als reaktive Hyperämie und bisweilen fälschlich als neurovaskuläre Kopplung bezeichneten Phänomens beinhalten die Reaktion der Widerstandsgefäße auf den lokalen Kohlendioxidpartialdruck, weitere vasoaktive Faktoren und die neurogene Steuerung des Vasotonus<ref>Kuschinsky W., Wahl M.: Local chemical and neurogenic regulation of cerebral vascular resistance. Phys Rev. (1978) 58(3): 656-689</ref>, sind im Einzelnen aber noch nicht völlig geklärt.
Mess- und Darstellungsmethoden
Die hirnversorgenden Gefäße können mit bildgebenden Verfahren, insbesondere mit der Angiografie dargestellt werden. Für die digitale Subtraktionsangiographie wird ein strahlendichtes Kontrastmittel appliziert; während der Durchleuchtung mit Röntgenstrahlen werden die Skelettanteile herausgerechnet. Somit bilden sich nur die kontrastmitteldurchströmten Gefäße ab.
Eine neuere Methode ist die dreidimensionale Rekonstruktion von Magnetresonanztomographie-Aufnahmen nach Kontrastmittelgabe (MR-Angiographie). Diese verdrängt zunehmend die invasive Angiographie. Genauso ist auch mit der Computertomographie nach Kontrastmittelgabe eine Gefäßdarstellung möglich. Umschriebene Änderungen der Mikrozirkulation sind mit Positronenemissionstomographie, SPECT und mit einem speziellen (sauerstoffsättigungsgewichtetem) MR-Signal (BOLD) darstellbar. Optische Methoden stützen sich auf die Messung der Konzentrationsänderungen von Hämoglobin. Mit ihnen können nur oberflächennahe Blutflussänderungen gemessen werden.
Die extracranielle Doppler- und Duplexsonographie erlaubt die Beurteilung von Gefäßquerschnitten, Wandveränderungen und Flusseigenschaften in den großen extracraniellen (außerhalb des Schädels gelegenen) Gefäße. Mittels transcranieller Doppler- und Duplexsonographie ist beim Erwachsenen am temporalen „Knochenfenster“ sowie transorbital (durch die Augenhöhle) und transnuchal (über den Nacken) die Messung von Flussgeschwindigkeiten und –profilen ausgewählter intracranieller Gefäße durch die Schädelkalotte bezeihungsweise das Foramen magnum hindurch möglich. Im Säuglingsalter ist dies deutlich einfacher und durch die Fontanelle hindurch können die Blutflussparameter bis in die Arteriae cerebri anteriores hinein problemlos untersucht werden.
 Subtraktionsangiographische Darstellung der vertebrobasilären Hirngefäße |
 MR-Angiographie der venösen Strombahnen |
 funktionelle MRT - stärker durchblutete Areale eingefärbt |
SpectralDopplerA.jpg
Farbkodierte Duplexsonographie der Arteria carotis communis - unten die Dopplerkurve |
Pathologie
Ischämischer Infarkt
- Hauptartikel: Primär ischämischer Hirninfarkt
Ein plötzlicher Verschluss eines der oben beschriebenen Gefäße führt in aller Regel zum Schlaganfall, dem schnellen Absterben von Gehirngewebe im jeweiligen Gebiet. Die jeweiligen Ausfälle (neurologische Defizite) können sehr unterschiedlich ausfallen, von diskreten, fast völlig unbemerkten Ausfallerscheinungen bis hin zur Bewusstlosigkeit und zum Tod. Je nach Dauer der Unterbrechung der Blutversorgung und nach Reversibilität der Symptome werden Transitorische ischämische Attacke (TIA) und PRIND (prolongiertes reversibles ischämisches neurologisches Defizit) vom vollständigen Infarkt unterschieden. Bei Verschlüssen im vorderen Kreislauf dominieren Halbseitenlähmungen, Aphasien (Sprachstörungen) und Sensibilitätsstörungen, im hinteren Kreislauf hingegen Gesichtsfeldausfälle, Schwindel, Ataxie (Koordinationsstörung) und Bewusstseinsstörungen. Ursache von ischämischen Infarkten sind in der Regel entweder arteriosklerotische Verengungen der großen zuführenden Gefäße mit konsekutiver Plaqueruptur und Thrombosierung oder die Einschwemmung von Blutgerinnseln (Embolie), die vor allem bei Vorhofflimmern vorkommen kann.
Blutung
- Hauptartikel: Intracerebrale Blutung, Hypertone Massenblutung
Ein anderes Problem ergibt sich, wenn Blutgefäße zerreißen und Blutungen auftreten. Auch hier ist je nach Lokalisation und Ausmaß der Blutung ein weites Spektrum von Symptomen möglich. Auch extrem hoher Blutdruck kann – besonders bei vorgeschädigten Gefäßen – zur Einblutung in das Hirngewebe führen.
Traumatisch bedingte Blutungen betreffen meist den Subdural- oder Epiduralraum. Viele Menschen sind Träger von kleinen Aneurysmata an den Gefäßen der Hirnbasis, ohne je davon zu merken. Die plötzliche Ruptur führt zu dem hochakuten Bild der Subarachnoidalblutung.
Abflussstörung
Auch der Abfluss des Blutes kann gestört sein. Leitsymptome dieser eher chronisch verlaufenden Erkrankungen sind Kopfschmerzen, Antriebsschwäche, Krampfanfälle und Sehstörungen. Zu dieser Gruppe von Störungen gehören die Sinusvenenthrombose und nach Ansicht mancher Autoren auch der Pseudotumor cerebri.
Kreislaufversagen
Fällt die gesamte Blutzufuhr (z. B. beim Herzstillstand) aus, so tritt im Gehirn ein allgemeiner Sauerstoffmangel, die sogenannte Globalhypoxie, auf. Es kommt es nach etwa zehn Sekunden zur Bewusstlosigkeit. Bereits nach zwei- bis dreiminütigem Ausfall beginnt Gehirngewebe abzusterben, nach ca. zehn Minuten tritt der Hirntod ein. Wenn die Stoffwechselprozesse stark verlangsamt sind (Unterkühlung, bestimmte Vergiftungen), kann das Gehirn unter Umständen auch etwas längere Ischämiezeiten überstehen.
Eine kurzzeitige Minderdurchblutung des gesamten Gehirns mit entsprechend vorübergehendem Bewusstseinsverlust wird als Synkope bezeichnet. Ihr liegt häufig eine Herzrhythmusstörung zugrunde.
Gefäßmissbildungen
Fehlbildungen von cerebralen Gefäßen sind zumeist angeboren. Sie kommen an unterschiedlichen Orten vor und erreichen mitunter extreme Ausmaße. Dementsprechend sind auch ganz verschiedene Symptome möglich. Neben arteriovenösen Shunts sind Kavernome, Hämangiome und Fisteln mit dem Sinussystem bekannt. Häufig treten Gefäßfehlbildungen bei Phakomatosen auf.
Subclavian-Steal-Syndrome
Das Subclavian-Steal-Syndrome ist eine vaskuläre Erkrankung, die eine Auswirkung auf die Durchblutung des Hirnstamms hat. Dieses Syndrom tritt bei hämodynamisch relevanter Stenose und Verschlüsse einer A. subclavia oder des Truncus brachiocephalicus auf, wenn diese proximal vom Abgang der A. vertebralis liegen.
Zur Umgehung der Stenose wird ein Kollateralkreislauf über die Aa. vertebrales gebildet, was eine Strömungsumkehr in der A. vertebralis derselben Seite zur Folge hat.
Je nach Blutbedarfs des Arms und dem Stenosegrad wird mehr oder weniger Blut aus dem Hirnstammkreislauf abgezapft.
Symptome: Schwindel, Sehstörungen, Nystagmen, Niedriger RR im betroffenen Arm, Parästhesien Therapie: Ballondilatation, Rekanalisation der Stenose, operative Eingriffe
Geschichte
Die ersten schriftlich überlieferten Mutmaßungen zur Blutversorgung des Gehirns mit Beschreibung der Hauptgefäße gehen auf den griechischen Arzt und Anatom Galenus von Pergamon (1. Jh.n.Chr.) zurück. Er zog seine Erkenntnisse jedoch überwiegend aus der Sektion von Tieren und übertrug die anatomischen Verhältnisse oft ungeprüft auf den Menschen. So beschrieb er ein Rete mirabile fälschlicherweise auch beim Menschen. In der Spätantike und im Mittelalter galt Galen als unanfechtbare Autorität, so dass die meisten seiner Irrtümer erst in der frühen Neuzeit, als die Präparation menschlicher Leichen an Universitäten durchgeführt wurde, korrigiert werden konnten. Während Niccolò Massa - wohl aus Respekt vor Galen - das Wundernetz ebenfalls beim Menschen beobachtet zu haben behauptete, widersprachen dem seine Zeitgenossen Jacopo Berengario da Carpi und Andreas Vesalius. Die grundlegenden anatomischen Erkenntnisse sind jedoch zwei englischen Ärzten zu verdanken. William Harvey erkannte 1628 den wahren Charakter des Blutstromes als Kreislauf. Die erste detaillierte und zutreffende Beschreibung der Gefäße des menschlichen Gehirns und des Circulus arteriosus lieferte Thomas Willis wenig später.
Arteriae vertebrales, die Vertebralarterien
Die Arteria vertebralis („Wirbelarterie“) ist ein Ast der Schlüsselbeinarterie (Arteria subclavia). Sie entspringt in der Brusthöhle und zieht dann zum 6. Halswirbel. Von dort zieht sie durch ein Loch im Seitenfortsatz der Halswirbel (Foramen transversarium) schädelwärts. Die Kette der Foramina transversaria wird auch als Querfortsatzkanal bezeichnet.
An jedem Halswirbel entsendet die Arteria vertebralis Äste an die umgebende Muskulatur und in den Wirbelkanal zur Versorgung des Halsabschnitts des Rückenmarks. Am Atlas zieht sie durch dessen Foramen transversarium in die Fossa atlantis und von dort über das Foramen alare zum Foramen vertebrale laterale dieses Wirbels. Die Endäste beider Seiten vereinigen sich ventral der Medulla oblongata zu einem unpaaren Gefäß, der Arteria basilaris. Dieser ist ein Zufluss zum Circulus arteriosus und damit eines der Gefäße zur Blutversorgung des Gehirns. Vor der Fusion zur Arteria basilaris gibt sie einen Ast zur Versorgung von Teilen des Kleinhirns und des Hirnstammes, die Arteria cerebelli inferior posterior (PICA), ab. Auch die Vordere Rückenmarksarterie (Arteria spinalis anterior) entspringt an ihrem kranialen Ende aus den Wirbelarterien, die Zuflussverhältnisse sind hier sehr inkonstant und unterliegen großen individuellen Schwankungen.
Arteria basilaris, Basilararterie
Anatomie
Die Arteria basilaris entsteht aus der Vereinigung der beiden Arteriae vertebrales an der Grenze zwischen Medulla oblongata und Pons.<ref name="Drenckhahn, Detlev"> Drenckhahn, Detlev: Nervensystem. Blutgefäße des Zentralnervensystems, in: Drenckhahn, Detlev (Hrsg.): Benninghoff. Anatomie. Makroskopische Anatomie, Histologie, Embryologie, Zellbiologie, Bd. 2, 16. Aufl., München 2004, S. 631. ISBN 3-437-42350-9</ref> Daher bezeichnet man das gesamte Versorgungsgebiet auch als vertebrobasiläres Stromgebiet.<ref name="Schünke, Michael"> Schünke, Michael/ Schulte, Erik/ Schumacher, Udo: Kopf und Neuroanatomie. Prometheus - LernAtlas der Anatomie, Stuttgart/ New York 2006, S. 246f. ISBN 3-13-139541-9</ref> Im Durchschnitt hat sie eine Länge von 3 cm, einen Durchmesser von 3 mm und zieht durch die Cisterna pontis nach rostral.<ref name="Drenckhahn, Detlev"> Drenckhahn, Detlev: Nervensystem. Blutgefäße des Zentralnervensystems, in: Drenckhahn, Detlev (Hrsg.): Benninghoff. Anatomie. Makroskopische Anatomie, Histologie, Embryologie, Zellbiologie, Bd. 2, 16. Aufl., München 2004, S. 631. ISBN 3-437-42350-9</ref> Dabei liegt sie im Sulcus basilaris, der durch die beidseits von ihm lokalisierten Wülste der Pyramidenbahnen gebildetet wird und in der Mitte des Pons zu finden ist.<ref>Töndury, Gian/ Kubik, Stefan: Gestalt und Gliederung des Gehirns, in: Leonhardt, Helmut et al. (Hrsg.): Rauber/ Kopsch. Anatomie des Menschen, Lehrbuch und Atlas, Bd. 3: Nervensystem, Sinnesorgane , Stuttgart/ New York 1987, S. 124. ISBN 3-13-503501-8</ref>. Am vorderen Brückenrand oder in der Fossa interpeduncularis teilt sie sich in die beiden Arteriae cerebri posteriores. Diese Aufteilung liegt dabei in der Regel in Höhe des Dorsum sellae.<ref name="Töndury, Gian">Töndury, Gian/ Kubik, Stefan/ Krisch, Brigitte: Hirnhäute und Hirngefäße, in: Leonhardt, Helmut et al. (Hrsg.): Rauber/ Kopsch. Anatomie des Menschen, Lehrbuch und Atlas, Bd. 3: Nervensystem, Sinnesorgane , Stuttgart/ New York 1987, S. 206. ISBN 3-13-503501-8</ref>. In ihrem Verlauf gibt sie zur Versorgung des Kleinhirns (Cerebellum) zunächst die Arteriae inferiores anteriores cerebelli (klinischer Jargon: AICA) und kurz vor ihrer Aufteilung die Arteriae superiores cerebelli ab. Zudem versorgt sie mit der Arteria labyrinthi, die jedoch häufig auch aus der A. inferior anterior cerebelli entspringt, das Innenohr.<ref name="Trepel, Martin"> Trepel, Martin: Neuroanatomie. Struktur und Funktion, 3. Aufl., München/ Jena 2004, S. 261f. ISBN 3-437-41297-3</ref> Mit zahlreichen kleineren Ästen, die Rami ad pontem oder auch Arteriae pontis genannt werden, versorgt sie außerdem den medialen Teil der Pons und der Medulla oblongata.<ref name="Bechmann, Ingo">Bechmann, Ingo/ Nitsch, Robert: Zentrales Nervensystem, Systema nervosum centrale, Gehirn, Encephalon, und Rückenmark, Medulla spinalis, in: Fanghänel, Jürgen et al. (Hrsg.): Waldeyer. Anatomie des Menschen, 17. Aufl., Berlin/ New York 2003, S. 446. ISBN 3-11-016561-9</ref> Diese wiederum kann man entsprechend ihrer Eintrittstellen bzw. Versorgungsgebiete in mediale, mediolaterale und laterale Äste (Rami paramediani, Rami circumferentes breves und Rami circumferentes longi) unterscheiden<ref name="Schünke, Michael"> Schünke, Michael/ Schulte, Erik/ Schumacher, Udo: Kopf und Neuroanatomie. Prometheus - LernAtlas der Anatomie, Stuttgart/ New York 2006, S. 246f. ISBN 3-13-139541-9</ref>, wobei die medialen Äste die arterielle Blutversorgung der angrenzenden Bereiche der Pons, die lateralen Äste die der lateralen Ponsabschnitte und des Pedunculus cerebellaris medius übernehmen.<ref name="Drenckhahn, Detlev"> Drenckhahn, Detlev: Nervensystem. Blutgefäße des Zentralnervensystems, in: Drenckhahn, Detlev (Hrsg.): Benninghoff. Anatomie. Makroskopische Anatomie, Histologie, Embryologie, Zellbiologie, Bd. 2, 16. Aufl., München 2004, S. 631. ISBN 3-437-42350-9</ref>
Anatomische Varietäten
Im Alter kann sich die verlängerte Arterie verbiegen und sich der Teilungsort für die Arteriae cerebri posteriores nach rostral verschieben. Dabei ist die konkave Seite der Verbiegung in den meisten Fällen gegen die stärke Arteria vertebralis gerichtet. Der Durchmesser kann zwischen 2,7 und 4,3 mm variieren.<ref name="Töndury, Gian">Töndury, Gian/ Kubik, Stefan/ Krisch, Brigitte: Hirnhäute und Hirngefäße, in: Leonhardt, Helmut et al. (Hrsg.): Rauber/ Kopsch. Anatomie des Menschen, Lehrbuch und Atlas, Bd. 3: Nervensystem, Sinnesorgane , Stuttgart/ New York 1987, S. 206. ISBN 3-13-503501-8</ref>. Die Arteria basilaris kann als anatomische Variante stellenweise doppelt ausgebildet sein („Knopflochdeformität“) als Ausdruck ihrer Entstehung aus den beiden Vertebralarterien.
Pathologie
Entsprechend ihren Versorgungsgebieten treten bei Mangeldurchblutungen im Bereich der Arteria basilaris Symptome wie Schwindelgefühl und Ohrgeräusche durch die Minderversorgung des Innenohrs und der Kerngebiete des Nervus vestibulocochlearis in der Medulla oblongata auf. Ebenso können bei Ischämien in diesen Gebieten sowie des Kleinhirns Gleichgewichtstörungen oder bei Durchblutungsstörungen der großen auf- und absteigenden Bahnen Lähmungserscheinungen und Sensibilitätsstörungen auftreten. Diese sind oft nur auf eine Körperhälfte beschränkt, da meist nur einzelne Äste der Basilararterie betroffen sind. Solche Durchblutungsstörungen können nicht nur bei Gefäßveränderungen im Bereich des vertebrobasilären Stromgebietes, sondern auch beim Subclavian-Steal-Syndrom auftreten.<ref name="Trepel, Martin"> Trepel, Martin: Neuroanatomie. Struktur und Funktion, 3. Aufl., München/ Jena 2004, S. 261f. ISBN 3-437-41297-3</ref>
Bei einer Thrombose der Arteria basilaris kommt es zu ausgeprägten Formen eines lebensbedrohlichen Hirnstamminfarkts mit der Folge einer Tetraparese (Lähmung aller Extremitäten), schwerer Sensibilitätsstörungen, Schluckstörungen und Störung der Atmung. Die schwerste Form des Hirnstamminfarkts, das Locked-in-Syndrom, geht mit absoluter Reglosigkeit von Rumpf, Extremitäten und Kopf einher. Nur vertikale Augenbewegungen sind willkürlich möglich. Dabei ist das Bewusstsein im Unterschied zum Wachkoma weitgehend erhalten.
Arteria cerebelli inferior posterior
Beidseits des in der Darstellung durchtrennten Rückenmarks (die schmetterlingsförmige Struktur) liegt die Arteria vertebralis, deren erster Abgang die Arteria cerebelli inferior posterior ist.
Die Arteria cerebelli inferior posterior (lat. „untere hintere Kleinhirnschlagader“; im Klinikjargon auch PICA, nach engl. posterior inferior cerebellar artery) ist ein paariges arterielles Blutgefäß und eines der hirnversorgenden Gefäße. Im Normalfall entspringt sie den Vertebralarterien (Arteriae vertebrales) kurz vor deren Zusammenfluss zur Arteria basilaris als deren kaliberstärkster Ast, umrundet die Medulla oblongata (das „verlängerte Rückenmark“) nach hinten in Richtung Kleinhirn und tritt dabei zwischen dem X. und dem XI. Hirnnerven hindurch. Neben der Versorgung des größten Teils der unteren Kleinhirnhemisphären und des Unterwurms sind kleinere Seitenäste auch für die Perfusion der hinteren und seitlichen Medulla oblongata zuständig.
Verlauf und Größe der Arteria cerebelli inferior posterior unterliegen einer ausgeprägten Variabilität. In etwa 10 % der Fälle geht sie direkt aus der Arteria basilaris hervor.
Ein Verschluss der Arteria cerebelli inferior posterior führt zu einem Kleinhirninfarkt und durch Schädigung der dorsolateralen Oblongata zu einem komplexen und variablen Symptombild, dem Wallenberg-Syndrom.
Circulus arteriosus cerebri (Willisii)
Der Circulus arteriosus (cerebri) (lateinisch Arterienring (des Hirns)) ist ein arterieller Gefäßring bei Säugetieren und zählt zu den extrazerebralen Anastomosen des Gehirns. Beim Menschen wird er durch drei Gefäße mit Blut versorgt und liegt dem Mittelhirn an der Gehirnbasis um den Hypophysenstiel und die Sehnervenkreuzung von anterokaudal (vorn und unten) an. Die Vorstellung eines Ringes, durch den Blut zirkuliert ist im Regelfall nicht zutreffend. Vielmehr ist bei den meisten gesunden Menschen davon auszugehen, dass die drei hirnversorgenden Gefäße sich in Endäste aufspalten, die miteinander verbunden sind. Diese Verbindung ist meist nicht so stark ausgeprägt, dass ein plötzlicher, totaler Verschluss eines dieser Gefäße vor dem Ring durch die anderen Gefäße kompensiert werden kann. Bei chronischer Stenosierung verstärken sich jedoch die Anastomosen, so dass im Extremfall ein einziges speisendes Gefäß ausreicht, um die Blutversorgung des gesamten Gehirns zu gewährleisten.
Dieser Arterienring wird nach dem englischen Anatomen Thomas Willis auch als Circulus (arteriosus) Willisii bezeichnet.
Hirnversorgende Gefäße
Arteria basilaris
Die Arteria basilaris ("zur Basis gehörende Arterie") zieht vom Rückenmark durch das Foramen magnum zum Hirnstamm. Sie entsteht aus dem Zusammenfluss des linken und rechten Endastes der Arteria vertebralis. Von der Arteria basilaris gehen, bevor sie ein Teil des Circulus arteriosus wird, noch verschiedene meist paarige Äste ab. Bei vielen Menschen ist eine der beiden Vertebralarterien hypoplastisch oder überhaupt nicht ausgebildet, ohne dass dies einen Krankheitswert hätte.
Arteria carotis interna
Die Arteria carotis interna (innere Kopfarterie) ist paarig. Der vordere Teil des Circulus arteriosus wird von ihr und ihren Ästen gebildet.
Arteria carotis externa (nur bei Tieren)
Bei einigen Säugetieren (Paarhufer, Katze) verschließt sich (obliteriert) die Arteria carotis interna nach der Geburt im Abschnitt außerhalb des Schädels. Der innerhalb der Schädelhöhle gelegene (intrakranielle) Abschnitt bleibt aber erhalten und bekommt sekundär von Ästen der Arteria maxillaris seinen Zufluss. Im diesem intrakraniellen Anfangsabschnitt bildet die Arteria carotis interna bei Wiederkäuern ein sogenanntes "Wundernetz" (Rete mirabile), eine Aufspaltung in viele kleine, miteinander kommunizierende Arterien, die sich wiederum zu einem großen arteriellen Gefäß vereinen. Bei der Katze und anderen Raubtieren bildet ein Ast der Arteria carotis externa nach Durchtritt durch das Keilbein die Arteria anastomitica, über die der Hauptteil der Blutversorgung des Circulus arteriosus läuft. Beim Menschen ist dies nicht der Fall.
Zerebralarterien (Hirnarterien)
Die Hirnarterien sind Äste entweder der A. basilaris oder einer der beiden Aa. carotis internae:
Äste d. Aa. carotis int.:
- Arteria cerebri anterior (bei Tieren: Arteria cerebri rostralis): versorgt die vorderen zur Mitte hin gelegenen Abschnitte des Großhirns. Die beiden vorderen Arterien sind durch einen Verbindungsast (Arteria communicans anterior) verbunden, die den Ring vorn komplettiert.
- Arteria cerebri media: wichtigstes Gefäß für die Versorgung des Großhirns
Äste d. A. basilaris:
- Arteria cerebri posterior (bei Tieren: Arteria cerebri caudalis): versorgt die hinteren zur Mitte hin gelegenen Abschnitte des Großhirns
Erkrankungen
Störungen der arteriellen Blutversorgung führen zum Schlaganfall. Sie können einerseits durch Verlegungen von Gefäßen (z.B. durch einen Thrombus) oder durch Verletzung der Gefäßwand (v.a. infolge eines Aneurysmas, siehe auch Subarachnoidalblutung) auftreten.
Begrifflichkeiten
Halsschlagader
aus Gray's Anatomy (1918)
Die Carotis (latinisierte Form; auch nach der älteren griechischen καρωτίς Karotis, Pl. Karotiden; v. καρώδης karódis = betäubt (vom Symptom beim Druck auf diese Arterien)) oder vollständig Arteria carotis communis ist die gemeinsame Kopfschlagader. Wegen Ihres Verlaufs im Hals wird sie vielfach auch als Halsschlagader bezeichnet. Sie verläuft in der Tiefe der sogenannten Drosselrinne, Speise- und Luftröhre begleitend vom Brusteingang zum Kopf. Im Halsbereich lässt sich ihr Puls leicht ertasten.
Verlauf und Aufzweigung
Sie entspringt als starkes Gefäß aus dem Truncus brachiocephalicus rechts, links hingegen meist direkt aus der Arteria subclavia. Sie verläuft ohne weitere Abgänge. Bei Säugetieren (einschließlich des Menschen) teilt sie sich schließlich in der „Karotisgabel“ in:
- die Arteria carotis interna (ACI), innere Halsschlagader für die Blutversorgung des Gehirns und die des Auges über die Arteria ophthalmica
- die Arteria carotis externa (ACE), äußere Halsschlagader zur Versorgung des Kopfes und der oberen Halsorgane (Kehlkopf, Schilddrüse, Rachen).
Die Höhe der „Karotisgabel“ ist interindividuell sehr unterschiedlich. Sie kann in der Projektion auf die Halswirbelsäule zwischen dem zweiten und sechsten Halswirbel variieren, in der Mehrzahl der Fälle liegt sie in Höhe des vierten Halswirbels.
Am Abgang der Arteria carotis interna, dem Sinus caroticus, liegen Druckrezeptoren (auch Presso- oder Barorezeptoren genannt), die den Blutdruck im arteriellen System überwachen und die Information an das Herz-Kreislaufzentrum im Gehirn übermitteln und das Rezeptorgebiet für den Karotissinusreflex darstellen. Zudem finden sich am Ursprung der Arteria carotis interna Chemorezeptoren im sogenannten Glomus caroticum, die den Gehalt von Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und den pH-Wert im Blut überwachen.
Erkrankungen
Häufigste Erkrankung der Arteria carotis ist eine arteriosklerotisch bedingte Gefäßverengung. Diese liegt aus hämodynamischen Gründen in der Mehrzahl der Fälle im Bereich der Carotisbifurkation, also im Bereich der Aufteilung in Arteria carotis interna und Arteria carotis externa. Risikofaktoren sind Nikotin, Hypercholesterinämie, Bluthochdruck und männliches Geschlecht. Diese Erkrankung erhöht das Schlaganfallsrisiko, so dass hier bei entsprechendem Schweregrad eine Operation (Thrombendarteriektomie) oder eine Stentangioplastie durchgeführt werden. Hierbei gilt das für die Stentangioplastie im Gegensatz zur Endarteriektomie keine Langzeitergebnisse vorliegen.
Durch eine Aufspaltung der Gefäßwandschichten (Dissektion, Karotisdissektion) kommt es ebenfalls zu Durchblutungstörungen und weiteren neurologischen Symptomen.
Ein krankhaft gesteigerter Karotissinusreflex wird als Karotissinus-Syndrom bezeichnet.
Quellen
Referenzen
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