Das Gehirn ist auf eine kontinuierliche und ausreichende Blutzufuhr angewiesen, um seine komplexen Funktionen zu erfüllen. Der Hirnstamm, als wichtige Verbindungsstelle zwischen Gehirn und Rückenmark, spielt eine zentrale Rolle bei der Steuerung lebenswichtiger Funktionen. Eine detaillierte Kenntnis der arteriellen Versorgung des Hirnstamms ist daher essenziell, um die Auswirkungen von vaskulären Ereignissen wie Schlaganfällen zu verstehen und adäquat behandeln zu können.
Einführung
Die arterielle Versorgung des Gehirns erfolgt hauptsächlich durch die A. carotis interna (ACI) und die A. vertebralis (VA). Diese Gefäße bilden an der Hirnbasis den Circulus arteriosus cerebri (Circulus Willisi), ein Anastomosensystem, das eine Umverteilung des Blutflusses ermöglicht und die Versorgung des Gehirns auch bei Ausfall eines Gefäßes gewährleisten kann. Die Äste dieser Arterien versorgen spezifische Hirnregionen, einschließlich des Hirnstamms, mit sauerstoffreichem Blut.
Grundlagen der Zerebralen Durchblutung
Das Gehirn hat einen hohen Energiebedarf bei einer sehr beschränkten Speicherkapazität, wodurch die zerebrale Blutfluss (CBF) entscheidend für seine Arbeitsfähigkeit wird. Aus diesem Grund findet zwischen 50 und 180 mmHg des peripheren Blutdrucks eine zerebrale Autoregulation durch das vegetative Nervensystem und lokale Signalmoleküle statt. Die zuführenden Gefäße sind durch ein Geflecht aus noradrenergen, cholinergen, peptidergen und sensorischen Fasern umgeben, wodurch der Blutzufluss über den Gefäßtonus reguliert wird. Darüber hinaus kann die Durchblutung an die Aktivität einzelner Hirnbereiche mittels vasoaktiver Substanzen wie Stickstoffmonoxid (NO) angepasst werden. Zusätzlich erlaubt der Circulus arteriosus cerebri (Abb. 1) durch Kurzschlüsse der Stromgebiete untereinander eine Umverteilung des Blutflusses zwischen den Hemisphären.
Der Circulus Arteriosus Cerebri (Circulus Willisi)
Der Circulus arteriosus cerebri ist ein arterieller Gefäßring an der Basis des Gehirns, der die ACI und das vertebrobasiläre System miteinander verbindet. Er besteht aus folgenden Hauptkomponenten:
- A. communicans anterior (ACoA): Verbindet die beiden Aa. cerebri anteriores (ACA).
- Aa. cerebri anteriores (ACA): Versorgen den medialen Frontal- und Parietallappen sowie basale Vorderhirnstrukturen.
- Aa. carotides internae (ACI): Hauptzuführende Gefäße zum Gehirn.
- Aa. communicantes posteriores (PCoA): Verbinden die ACI mit den Aa. cerebri posteriores (PCA).
- Aa. cerebri posteriores (PCA): Versorgen den Okzipitallappen, den basalen Teil des Temporallappens sowie kaudale Abschnitte von Striatum und Thalamus.
Dieser Gefäßring ermöglicht eine Kollateralversorgung des Gehirns, was bedeutet, dass bei Verschluss eines zuführenden Gefäßes andere Gefäße die Blutversorgung der betroffenen Hirnregion übernehmen können. Allerdings ist der Circulus Willisi nicht bei allen Menschen vollständig ausgebildet, und anatomische Variationen können die Effektivität der Kollateralversorgung beeinträchtigen.
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Arterielle Versorgung des Hirnstamms
Der Hirnstamm wird durch Äste sowohl des vertebrobasilären Systems als auch der ACI versorgt. Die wichtigsten Arterien, die den Hirnstamm versorgen, sind:
- A. vertebralis (VA): Sie steigt im Hals durch die Öffnungen der Querfortsätze der Halswirbel auf und tritt durch das Foramen magnum in die Schädelhöhle ein. Auf dem Clivus vereinigt sie sich mit der VA der Gegenseite zur A. basilaris.
- A. basilaris: Entsteht durch die Vereinigung der beiden VAs am Ponsunterrand. Sie verläuft entlang der ventralen Oberfläche des Pons und teilt sich am pontomesenzephalen Übergang in die beiden Aa. cerebri posteriores (PCA).
- A. cerebelli inferior posterior (PICA): Entspringt der VA und versorgt die laterale Medulla oblongata sowie den posterioren inferioren Teil des Cerebellums.
- A. cerebelli inferior anterior (AICA): Entspringt der A. basilaris und versorgt den unteren lateralen Pons und Teile des ventralen Cerebellums.
- A. cerebelli superior (SUCA): Entspringt der A. basilaris und versorgt den oberen lateralen Pons, den oberen Vermis cerebelli und die obere Kleinhirnhemisphäre.
- Aa. pontis: Kleine Äste der A. basilaris, die den Pons direkt versorgen.
- Aa. spinales anteriores und posteriores: Versorgen die Medulla oblongata, insbesondere die ventralen und dorsalen Anteile.
Versorgung der Medulla Oblongata
Die Medulla oblongata wird hauptsächlich aus Seitenästen der A. spinalis anterior, Aa. spinales posteriores, VA und A. cerebelli inferior posterior (PICA) versorgt. Kurz vor dem pontomedullären Übergang kommen Äste der A. basilaris und A. cerebelli inferior anterior (AICA) hinzu. Der am weitesten mediale Teil der Medulla oblongata wird von der A. spinalis anterior versorgt. Lateral wird die Medulla oblongata von der A. cerebellaris posterior inferior (PICA) versorgt.
Versorgung des Pons
Für den Pons sind im Wesentlichen Äste der A. basilaris, AICA und A. cerebelli superior (SUCA) von Bedeutung. Die arterielle Versorgung des Pons erfolgt hauptsächlich über die Äste der A. basilaris. Zusätzliche Versorgung kommt von Ästen der A. cerebellaris superior.
Versorgung des Mesencephalons
Das Mesencephalon wird hingegen überwiegend von proximalen Ästen aus der PCA versorgt. Weiterhin beteiligen sich die A. cerebelli superior, A. collicularis, Aa. thalamoperforantes anteriores und A. chorioidea posterior an der Versorgung des Mesencephalons.
Klinische Relevanz
Durch die komplexe arterielle Versorgung des Hirnstamms können Verschlüsse einzelner Gefäße zu unterschiedlichen klinischen Syndromen führen, abhängig von der Lokalisation des Infarkts.
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- Wallenberg-Syndrom (laterales Medulla-oblongata-Syndrom): Wird meist durch einen Verschluss der PICA verursacht und führt zu Symptomen wie Schwindel, Übelkeit, Schluckstörungen, Heiserkeit, Horner-Syndrom und Sensibilitätsstörungen.
- Locked-in-Syndrom: Kann durch einen Verschluss der A. basilaris verursacht werden und führt zu einer kompletten Lähmung der willkürlichen Muskulatur bei erhaltenem Bewusstsein.
- Infarkte im Versorgungsgebiet der AICA oder SUCA: Können zu Kleinhirnsymptomen wie Ataxie, Nystagmus und Schwindel führen.
Die Rolle des Kleinhirns (Cerebellum)
Das Kleinhirn wird von seinen drei paarigen Arterien mit hoher interindividueller Variabilität versorgt:
- A. cerebelli inferior posterior (PICA) ← A. vertebralis
- A. cerebelli inferior anterior (AICA) ← A. basilaris
- A. cerebelli superior (SUCA) ← A. basilaris
Die PICA teilt sich in einen medialen und einen lateralen Ast, um den inferioren Vermis cerebelli, die laterale Medulla oblongata und die posteroinferioren Kleinhirnhemisphären zu versorgen. Die AICA vaskularisiert den Pedunculus cerebellaris medius und inferior, den unteren lateralen Pons und Teile des ventralen Cerebellums mit dem paarigen Flocculus. Die SUCA besitzt einen medialen und einen lateralen Ast. Ihre Versorgungsgebiete sind der obere laterale Pons, der obere Vermis cerebelli, der Pedunculus cerebellaris superior und die obere Kleinhirnhemisphäre.
Venöse Drainage des Gehirns
Das Blut verlässt passiv ohne spezielle Regulation das Gehirn vorwiegend über Venen, welche in venöse Sinus münden und letztlich das Blut in die paarige V. jugularis interna überleiten. Hirnvenen und die venösen Sinus besitzen keine Klappen. Kleinere Venen aus dem Parenchym speisen zwei Systeme. Das oberflächliche System im Subarachnoidalraum auf der Hirnoberfläche (Vv. cerebri superficiales) nimmt das Blut hauptsächlich aus den Rindengebieten des Cerebrums und Cerebellums auf. Von diesen Venen gehen kleine „Brückenvenen“ ab, die in Sinusnähe die Arachnoidea mater durchbrechen, kurzzeitig im Subduralraum verlaufen und in die Sinus durae matris einmünden. Das tiefe System hingegen sammelt das Blut aus den tiefen medullären und nukleären Hirnanteilen in die paarige V. cerebri interna und die paarige V. basalis (Rosenthal). Diese 4 Venen fließen in der V. magna cerebri (Galeni) zusammen, welche nach kurzem Verlauf in den Sinus rectus mündet. Hirnvenen verlaufen räumlich unabhängig von den Hirnarterien.
Fazit
Die arterielle Versorgung des Hirnstamms ist komplex und von entscheidender Bedeutung für die Funktion des Gehirns. Ein detailliertes Verständnis der Anatomie und der klinischen Relevanz dieser Versorgung ist unerlässlich, um vaskuläre Erkrankungen des Hirnstamms zu diagnostizieren und zu behandeln. Die Kenntnis der arteriellen Versorgungsgebiete ermöglicht es, die Symptome von Hirnstamminfarkten besser zu verstehen und die Therapie entsprechend anzupassen.
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