Das Gehirn, das Kontrollzentrum unseres Körpers, benötigt eine konstante und zuverlässige Blutversorgung, um seine komplexen Funktionen ausführen zu können. Dieser Artikel beleuchtet die Anatomie der Arterien, die das Gehirn versorgen, ihre klinische Bedeutung und die potenziellen Folgen von Durchblutungsstörungen.
Einführung
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.
Die Hauptschlagadern des Gehirns
Die Gefäßversorgung des Gehirns erfolgt durch die beiden inneren Halsschlagadern (A. carotis interna) und die beiden Wirbelschlagadern (A. vertebralis), die sich nach Eintritt in die Schädelhöhle zur A. basilaris vereinigen (Vertebralis-Basilariskreislauf).
A. carotis interna (ACI)
Die A. carotis interna (ACI) geht an der Gabelung der A. carotis communis ab, zieht neben der Pharynxwand nach oben und tritt im Canalis caroticus durch die Schädelbasis. Während des Verlaufs zwischen Hals und Schädelbasis gibt die ACI (im Gegensatz zur A. carotis externa, ACE) keine Äste ab. Nach einer S-förmigen Krümmung (Karotissyphon) taucht sie an der Medialseite des Prc. clinoideus anterior auf und durchbohrt die Dura mater. Im Subarachnoidalraum teilt sie sich in die Hauptäste: A. cerebri ant. und A. cerebri med.
Die ACI versorgt den gesamten Frontal- und Parietallappen, den anterolateralen Temporallappen, die Hypophyse und das Auge. In ca. 30 % treten anatomische Variationen der ACI auf, welche meist zufällig diagnostiziert werden. Die Karotisbifurkation liegt in den meisten Fällen (ca. 60 %) am oberen Schilddrüsenpol auf Höhe von Halswirbelkörper (HWK) 4. Im Verlauf des Gefäßes kann es zu ausgedehnten Windungen und/oder Schleifenbildungen kommen.
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Bei der Einteilung der Gefäßabschnitte ist die klinische Einteilung nach Bouthillier (Bouthillier et al. 1996) mit 7 Segmenten (C1-C7, Abb. 2) wesentlich detaillierter als die Terminologia anatomica (1998) mit 4 Abschnitten (Partes cervicalis, petrosa, cavernosa et cerebralis).
Segmente der A. carotis interna
C1: zervikales Segment
C2: petröses Segment
C3: Foramen-lacerum-Segment
C4: kavernöses Segment
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- Äste zur Hypophyse (A. hypophysialis inferior), zum Ganglion trigeminale (Rr. ganglionares trigeminales) und zur Dura mater (R.
C5: Klinoid-Segment
- Durchbruch durch die Dura mater mediodorsal des Proc.
C6: ophthalmisches Segment
- Abgang der A. ophthalmica (gemeinsamer Eintritt mit dem N.
C7: terminales Segment
- Abgang der A.
- Abgang der A.
- Abgang der A.
- T-förmige Verzweigung lateral des Chiasma opticum in die A. cerebri anterior und A. cerebri media.
Weitere Gefäße aus der ACI
Neben diesen Hauptästen gehen zwei weitere Gefäße aus der ACI hervor: Die A. ophthalmica geht dort ab, wo die ACI den Sinus cavernosus verlässt. Ihr wichtigster Ast ist die A. centralis retinae, die an der Papilla n. optici in den Augapfel eintritt und die dem Glaskörper zugewandten Netzhautschichten versorgt. Die A. choroidea ant. geht kurz vor der Aufzweigung der ACI in die Zerebralarterien ab.
A. cerebri anterior (ACA)
Die ACA versorgt den medialen Frontal- und medialen Parietallappen sowie die basalen Vorderhirnstrukturen. Die ACA verläuft als dünnerer Ast der ACI medial über dem N. opticus nach rostral und tritt in die Fissura longitudinalis ein, wo beide ACA über die A. communicans anterior (ACoA) miteinander verbunden sind. Die ACoA ist eine häufige Prädilektionsstelle für Aneurysmen und die Grenze zur klinischen Einteilung in das A1- und A2-Segement.
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Aa. centrales breves für die Versorgung des Chiasma opticum, des N. Abgang der rückläufigen A. Fortsetzung als A. Bei einem Verschluss der ACA sind die Gyri prae- und postcentralis mit ihren medialen Anteilen betroffen, was überwiegend eine beinbetonte Parese und Hypästhesie bedingt. Das Caput nuclei caudati wird meist von der A. A.
Die ACA verläuft nach vorn und medial und zieht im Hemisphärenspalt zwischen beiden Frontallappen über dem Balken nach hinten. Über die A. communicans ant. steht sie mit dem entsprechenden Gefäß der Gegenseite in Verbindung. Ihre Kortexäste versorgen die Medialseite bis zum Sulcus parieto-occipitalis und einen fingerbreiten Streifen der angrenzenden Konvexität. Damit versorgt dieses Gefäß die Fußregion des G.
Die ACA verzweigt sich auf der medialen Seite der Großhirnhemisphären und greift auf ein etwa fingerbreites Areal über die Mantelkante auf die Lateralfläche über.
A. cerebri media (MCA)
Die MCA versorgt die Basalganglien (ohne Caput nuclei caudati), das Knie der Capsula interna, die Inselrinde, große laterale Anteile des Frontal-, Parietal- und Temporallappens. Sie setzt als stärkstes Gefäß die Verlaufsrichtung der ACI fort, indem sie nach lateral in den Sulcus lateralis (Sylvische Fissur) zieht. Es werden anatomisch und klinisch 4, teilweise 5 Gefäßabschnitte (M1-M4, Abb. 3) unterschieden, wobei das M5-Segment eine unklar abgegrenzte Unterteilung der Pars terminalis darstellt.
Infarkte und ischämische Attacken betreffen wesentlich häufiger die MCA als die ACA und PCA. Ein M1-Verschluss hat durch die Beteiligung der Capsula interna eine kontralaterale Hemiparese zur Folge. Die M4-Äste versorgen den Gyrus praecentralis und den Gyrus postcentralis fast bis zur Mantelkante, was bei einer Schädigung eine kontralaterale brachiofazial betonte Parese bzw. Hypästhesie verursacht. A.
Die ACM verläuft zunächst auf der Hirnbasis lateralwärts. Hier gibt sie einige wichtige zentrale Äste ab. Sie zieht dann im Sulcus lateralis der Seitenfläche der Hemisphären. Die Kortexäste versorgen die gesamte Seitenfläche mit Ausnahme des genannten Versorgungsgebietes der A. cerebri anterior, sowie des Okzipitalpols und der Unterseitenfläche, die von der A. cerebri posterior versorgt werden. Die gesamte motorische Region (mit Ausnahme der Fußregion) wird damit von der ACM versorgt.
Die ACM versorgt die zentrale Fläche der seitlichen Hemisphärenwand.
A. vertebralis (VA) und A. basilaris
Die A. vertebralis entspringt aus der A. subclavia; sie steigt im Hals durch die Öffnungen der Querfortsätze der (6.-1.) Halswirbel zum Trigonum vertebrale auf und tritt durch das Foramen magnum in die Schädelhöhle. Auf dem Clivus vereinigt sie sich mit dem korrespondierenden Gefäß der Gegenseite zur A. basilaris. Durch Teilung der A. basilaris entsteht die A. cerebri posterior (ACP) am Vorderrand der Brücke, vor dem Austritt des CN III. Vorher gehen aus der A. vertebralis und A. basilaris 3 Äste zur Versorgung des Kleinhirns ab.
Die VAs besitzen häufig anlagebedingt einseitige Hypoplasien ohne krankhaften Wert. Abgang aus der A. Verlauf nach dorsal in Richtung auf den Proc. transversus des 7. Subarachnoidaler Verlauf mit Abgang der A. cerebelli inferior posterior und A. Vereinigung der paarigen VA zur A. In der Sonografie wird die A. vertebralis abgangsnah häufig mit der A. A.
Die VAs vereinigen sich zur A. basilaris überwiegend am Ponsunterrand, selten schon auf Höhe der Medulla oblongata. Klinisch und anatomisch werden keine Segmente unterschieden. In ihrem Verlauf gibt sie die paarige A. cerebelli inferior anterior (AICA), die Aa. pontis und die paarige A. cerebelli superior (SUCA) ab. Die A. labyrinthi zur Versorgung des Innenohrs kann direkt aus der A. basilaris oder aus der AICA hervorgehen. Am pontomesenzephalen Übergang erfolgt die Aufteilung der A. basilaris in die paarige A. cerebri posterior (ca.
A. cerebri posterior (PCA)
Die A. cerebri posterior geht entwicklungsgeschichtlich aus der ACI hervor und die PCoA ist ursprünglich der Anfangsteil der A. cerebri posterior. Bei ca. A. Die PCA versorgt den Okzipitallappen und den basalen Teil des Temporallappens sowie kaudale Abschnitte von Striatum und Thalamus. Sie verzweigt sich an der medialen Fläche des Okzipitallappens und an der mediobasalen Fläche des Temporallappens. Der Thalamus wird vollständig aus dem vertebrobasilären Stromgebiet durch Äste der PCoA (vordere Anteile) und der PCA (P1-P2, mittlere und hintere Anteile) versorgt. Durchblutungsstörungen des Thalamus und der Capsula interna können zu kontralateralen Hemihypästhesien und Hemiparesen führen. In ca. 90 % der Fälle ist die PCA nur über eine dünne PCoA mit der ACI verbunden. Eine häufige Gefäßvariation ist der entwicklungsgeschichtlich bedingte Abgang der PCA aus der ACI (ca. Es werden drei Abschnitte (P1-P3, Abb. 4) der PCA unterschieden.
Abschnitte der A. cerebri posterior
- P1 Pars praecommunicalis
- P2 Pars postcommunicalis
- P3 Pars quadrigemina, P4 Bifurkation, ggf.
- Bogenförmiger Verlauf durch die Cisterna ambiens in Begleitung der V.
- Bifurkation in meist 2 gleich große Hauptäste, A. occipitalis medialis (A. parietooccipitalis und A. calcarina) und A. occipitalis lateralis (A.
Ein ischämischer Schlaganfall im Posteriorstromgebiet kann zu einer kontralateralen homonymen Hemianopsie führen, da die A. calcarina die Area striata in 25 % allein versorgt.
Die ACP versorgt den gesamten Hinterhauptslappen einschließlich des Sehzentrums.
Die A. cerebri posterior (ACP) am Vorderrand der Brücke, vor dem Austritt des CN III.
Die A. cerebri posterior , die die hintere und untere Oberfläche versorgt.
Versorgung des Hirnstamms und des Kleinhirns
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. Für den Pons sind im Wesentlichen Äste der A. basilaris, AICA und A. cerebelli superior (SUCA) von Bedeutung. Das Mesencephalon wird hingegen überwiegend von proximalen Ästen aus der PCA versorgt. Weiterhin beteiligen sich die A.
Das Cerebellum wird von seinen drei paarigen Arterien mit hoher interindividueller Variabilität versorgt:
- A. cerebelli inferior posterior (PICA) ← A.
- A. cerebelli inferior anterior (AICA) ← A.
- A. cerebelli superior (SUCA) ← A.
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. Die PICA kann in geringen Prozentsätzen auch einseitig oder beidseitig fehlen. Als „PICA ending“ wird eine meist hypoplastische VA bezeichnet, die als PICA endet und keine Verbindung zur A. basilaris aufweist.
Circulus arteriosus cerebri (Circulus Willisi)
Zusätzlich erlaubt der Circulus arteriosus cerebri (Circulus Willisi) durch Kurzschlüsse der Stromgebiete untereinander eine Umverteilung des Blutflusses zwischen den Hemisphären.
Zwischen dem rechten und linken Karotiskreislauf und dem Vertebro-Basilariskreislauf gibt es ein wichtiges Anastomosensystem: über die A. communicans posterior sind beide Stromgebiete miteinander verbunden; über die A. communicans anterior wird der Gefäßring zwischen beiden Zuflüssen der ACI geschlossen. Dieser Gefäßring, der den Hypothalamus umgibt, erlaubt, daß Blut aus jedem Zuflußgebiet in jedes Areal des Gehirns verteilt wird. Von ihm geht die Versorgung der kortikalen (Rr. corticales) und subkortikalen Areale (Rr. basales) ab. Ganz im Gegensatz zu der großen Flexibilität, die hier besteht, stellen die Äste, die aus dem C. arteriosus Willisi entspringen, Endarterien dar, und es finden sich zwischen ihnen (fast) keine Anastomosen. Bei einem Gefäßverschluß ist die Ernährung des versorgten Bezirks daher nicht gesichert.
Der Circulus arteriosus willisii stellt einen Kreislauf des arteriellen Blutes dar und hat viele anatomische Varianten. Der Kreis wird über Anastomosen zwischen dem vorderen und hinteren Arteriensystem gebildet, die das Gehirn mit arteriellem Blut versorgen. Diese Dualität bietet ein Sicherheitsnetz, wenn eines der Systeme durch Okklusion, Trauma oder einen neoplastischen Prozess versagt.
Der Willis-Kreis besteht aus fünf Komponenten. Dazu gehören die A. communicans anterior, die A. cerebri anterior, die A. carotis interna, die A. communicans posterior und die A. cerebri posterior.
Venöser Abfluss 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.
Oberflächliches Venensystem
- Bildung der V.
- V. media superficialis cerebri → V.
- V. media superficialis cerebri → V.
Sinus durae matris
Bevorzugt an den Stellen, wo die Duraduplikaturen septenartig in die Schädelhöhle hineinragen, kommt es zur Bildung von Blutleitern, die als Sinus durae matris (kurz: Sinus) bezeichnet werden. Aufgrund dieser Anordnung sind sie auf einem Querschnitt annähernd triangulär. In sie entleeren sich die oberflächlichen zerebralen Venen.
Die wichtigsten Sinus finden sich entlang der Anhaftung von Falx cerebri und Tentorium cerebelli. Es sind der Sinus sagittalis superior, der rechte und linke Sinus transversus und an der Oberkante des Tentoriums der Sinus rectus. Alle 4 Sinus münden in den Confluens sinuum (auch Torcular bezeichnet), der an der Protuberantia occipitalis interna gelegen ist. Vom Confluens sinuum fließt das venöse Blut durch den Sinus transversus und Sinus sigmoideus in die V. jugularis interna.
Einen Sinus anderer Bauart, der eher einem venösen Gefäßkomplex gleicht, bildet der Sinus cavernosus. Er ist anatomisch, funktionell und klinisch sehr wichtig. Er liegt zu beiden Seiten des Corpus ossis sphenoidalis, ist aber quer mit der gegenseitigen Struktur verbunden, so daß er die Hypophyse zirkulär umgibt. Von vorne nimmt dieser Sinus die V. ophthalmica inf. und die zentrale Netzhautvene auf. Nach hinten hat er Verbindung mit dem Sinus transversus. Außerdem ist er mit dem Plexus pterygoideus an der äußeren Schädelbasis verbunden.
Tiefes Venensystem
Venöses Blut aus dem Cortex cerebri und der äußeren Hälfte des Album wird in das oberflächliche Venensystem abgeleitet. Venöses Blut aus dem tiefen Album und den tiefen Grisea gelangt über das tiefe Venensystem (V. magna Galeni, S. sagittalis inf., S.
- V. basilaris: aus Zusammenschluss der V. anterior cerebri mit der V.
Venöser Kreislauf
Venöser Kreislauf (ähnlich dem arteriellen Kreislauf in Form des Circulus arteriosus cerebri): durch Verbindung der beiden Vv. Verbindung beider Vv. anteriores cerebridurch durch die V. Weitere venöse Drainage über die paarige V. interna cerebri, sowie die paarige V. basilaris in die V. magna cerebri (Gallen): Confluens venosus posterior → entspringt V. V. Auffangbecken für das Blut kleinerer Vv. Venen des Wirbelkanals in Verbindung. Alle Venensysteme und die Sinus durae matris dränieren in die Vv. jugulares internae. Durch fehlende Venenklappen im Bereich der Hirnvenen sowie der Sinus durae matris kann es zu einer Strömungsumkehr im Bereich des Venensystems kommen. So kann es zu einer Ausbreitung einer extrakraniellen Infektion in das Sinussystem kommen.
Vv. emissariae
Die Vv. emissariae verbinden durch Öffnungen im Schädel die Sinus durae matris mit Diploevenen und äußeren Kopfvenen. Durch fehlende Klappen ist ein Blutfluss in beide Richtungen möglich, sodass sie intrakranielle Druckschwankungen ausgleichen können.
Blutversorgung des Rückenmarks
Das Rückenmark wird durch 3 längs orientierte Gefäße (A. spinalis anterior und Aa. spinales posteriores) und ein quer verlaufendes Gefäßnetz versorgt, die aus segmentalen Zuflüssen gespeist werden. Die A. spinalis anterior verläuft in der Fissura mediana anterior als unpaarer Stamm. Zum Stromgebiet der A. spinalis anterior zählen das motorische Vorderhorn, die Basis der Hinterhörner und der Vorderseitenstrang. Die Aa. spinales posteriores versorgen die dorsalen Anteile der grauen Substanz und den Hinterstrang.
- Zervikal: A. subclavia → Aa. vertebrales, A.
- Thorakal: Aorta thoracica → Aa.
- Lumbal: Aorta abdominalis → Aa.
Ursprünglich existieren 31 paarige Aa. Der Lumbosakralbereich wird durch die bis zu 2 mm starke A. radicularis magna (Adamkiewicz) gespeist, welche in variabler Höhe BWK 9-LWK 1 das Rückenmark erreicht.
Über intramedulläre Venen gelangt das Blut in Vv. perimedullares auf die piale Oberfläche des Rückenmarks. Es bilden sich zwei durchgehende venöse Längsstämme, die V. spinalis anterior in der Fissura mediana anterior und die V. spinalis posterior im Sulcus medianus posterior. Aus dem pialen Venengeflecht wird das Blut durch Vv. radiculares in den Plexus venosus vertebralis internus und anschließend über Vv. intervertebrales in den Plexus venosus vertebralis externus weitergeleitet. Die Vv. Die Vv. radiculares verlassen in enger topografischer Beziehung zu den Nervenwurzeln den Durasack.
Klinische Bedeutung
Die Kenntnis der arteriellen Anatomie des Kopfes und des Gehirns ist entscheidend für das Verständnis und die Behandlung verschiedener neurologischer Erkrankungen.
Schlaganfall (Apoplex)
Der Schlaganfall ist die dritthäufigste Todesursache in der Bundesrepublik und die häufigste Ursache der Invalidität überhaupt. Er kann durch einen Verschluß einer Hirnarterie (anämischer Infarkt), durch eine Massenblutung oder durch eine Hirnvenenthrombose ausgelöst werden. Die Symptomatik des Schlaganfalls wird wesentlich von der Topographie der Durchblutungsstörung bestimmt.
Die zwei Arten von Schlaganfällen sind ischämisch und hämorrhagisch. Risikofaktoren sind Bluthochdruck, zerebrale Amyloid-Angiopathie, neoplastische Erkrankungen und zerebrale Aneurysmen.
Intrakranielle Aneurysmen
Ein zerebrales oder intrakranielles Aneurysma ist eine abnormale Erweiterung eines lokalen Bereichs der Arterienwand im ZNS. Arterien des Gehirns auf, normalerweise um den Circulus arteriosus willisii herum.