Einführung
Der Circulus arteriosus cerebri, auch bekannt als Circulus arteriosus Willisii, ist ein arterieller Gefäßring an der Basis des Gehirns. Er spielt eine zentrale Rolle in der Blutversorgung des Gehirns, indem er einen Kollateralkreislauf bildet, der die Durchblutung auch bei Verengungen oder Verschlüssen von zuführenden Gefäßen sicherstellt. Dieser Artikel beleuchtet die Anatomie, Funktion und klinische Bedeutung dieses wichtigen Gefäßsystems.
Anatomie des Circulus arteriosus Willisii
Der Circulus arteriosus cerebri ist ein arterieller Gefäßring, der zu den extrazerebralen Anastomosen des Gehirns bei Säugetieren zählt. Beim Menschen liegt er dem Mittelhirn an der Gehirnbasis um den Hypophysenstiel und der Sehnervenkreuzung von anterokaudal (vorn und unten) an.
Bildende Gefäße
Der Circulus arteriosus Willisii wird von drei Gefäßen mit Blut versorgt. Der vordere Teil des Kreislaufs wird von der Arteria carotis interna (ACI) und ihren Ästen gebildet. Die Arteria carotis interna ist paarig und setzt sich in die Arteria cerebri media fort, gibt zudem die Arteria cerebri anterior (ACA) ab. Der hintere Bereich des Circulus arteriosus cerebri wird von der Arteria basilaris gebildet, welche einen Zusammenschluss der beiden Vertebralarterien darstellt. Die Arteria basilaris spaltet sich in eine rechte und linke Arteria cerebri posterior (ACP) auf.
Folgende Arterien bilden den Circulus arteriosus cerebri:
- Arteria carotis interna (ACI): Innere Kopfarterie
- Arteria vertebralis (AV): Wirbelarterie
- Arteria basilaris (AB): Entsteht aus dem Zusammenfluss der beiden Vertebralarterien
- Arteria cerebri anterior (ACA): Vordere Hirnarterie
- Arteria cerebri media (ACM): Mittlere Hirnarterie (kein direkter Teil des Kreislaufs)
- Arteria cerebri posterior (ACP): Hintere Hirnarterie
- Arteria communicans posterior (ACoP): Hintere Verbindungsarterie
- Arteria communicans anterior (ACoA): Vordere Verbindungsarterie
Variationen
Der Circulus arteriosus cerebri weist eine sehr variantenreiche Anatomie auf. Der "Normalfall" mit einer ACoA findet sich beispielsweise nur in etwa 60 Prozent aller Fälle. Auch die ACoP ist nur zu 50 bis 60 Prozent beidseits voll ausgeprägt. Bei den meisten gesunden Menschen ist 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.
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Topographische Lage
Der Circulus arteriosus Willisii liegt in der Cisterna basilaris (Teil des äußeren Liquorsystems) und ist von diversen Strukturen umrahmt.
Funktion des Circulus arteriosus Willisii
Im Allgemeinen ist der Circulus arteriosus Willisii für die Blutversorgung des gesamten Gehirns zuständig. Er bildet einen Kollateralkreislauf aus, der Drücke zwischen den verschiedenen Stromgebieten ausgleichen und somit eine gleichmäßige Durchblutung sicherstellen kann. Außerdem können durch den Circulus arteriosus cerebri auch langsam fortschreitende Einengungen der zufließenden Gefäße bis zu einem gewissen Maße kompensiert werden.
Die Vorstellung eines Ringes, durch den Blut zirkuliert, ist im Regelfall nicht zutreffend. Vielmehr ist davon auszugehen, dass die drei hirnversorgenden Gefäße sich in Endäste aufspalten, die miteinander verbunden sind.
Blutversorgung des Gehirns
Die Durchblutung des Gehirns beträgt etwa 700-900 ml/min (ca. 1/5 des Herzminutenvolumens). Sie wird mittels einer Autoregulation sehr konstant gehalten. Das ist wichtig, da das Gehirn so empfindlich ist.
Die Hirnarterien sind Äste entweder der A. basilaris oder einer der beiden Aa. carotis internae.
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- Arteria cerebri anterior (ACA): Versorgt die vorderen zur Mitte hin gelegenen Abschnitte des Großhirns (bei Tieren: Arteria cerebri rostralis).
- Arteria cerebri media (ACM): Versorgt einen Großteil der äußeren Großhirnrinde.
Klinische Bedeutung
Störungen der arteriellen Blutversorgung können zu einem Schlaganfall führen. Die Verlegung eines Gefäßes (z. B. durch einen Embolus) führt zu einer Unterbrechung der Blutversorgung und damit zu einem Sauerstoffmangel im betroffenen Hirnareal.
Schlaganfall
Schlaganfälle, früher Apoplex genannt, sind häufig. Da sie aber nicht weh tun, werden die Symptome des Schlaganfalls häufig nicht ernst genug genommen, eine Therapie zu spät eingeleitet und damit die Möglichkeiten der Rückbildung der Beschwerden deutlich verschlechtert. „Den“ Schlaganfall gibt es nicht.
Ischämische Insulte (80 - 85% der Schlaganfälle) stehen an 3. Stelle der Todesursachen. Sie sind die häufigste neurologische Krankheit (jeder 10. stirbt daran). Ohne CT (Computertomographie) ist kaum eine Unterscheidung zu einer Blutung möglich (15 - 20% der Schlaganfälle sind Blutungen).
Risikofaktoren
- Übergewicht
- Arteriosklerose der großen Gefäße: Embolusquelle, Stenose, Verschluss. Auch extracraniell (Karotisstenose).
- Arteriosklerose der kleinen Gefäße: Viele kleine Infarkte, zunächst lange ohne Symptome, oft schleichender Abbau.
Symptome
Plötzliche neurologische Störung (ggf. mit kurzer Bewusstlosigkeit), z. B. Blindheit, Lähmungen, Sensibilitätsstörungen, auch Schwindel. Dies ist die eigentlich typische und bekannte Form des Schlaganfalls. Er beginnt akut und erreicht innerhalb weniger Minuten bis Stunden die volle Ausprägung.
- Ursachen:
- Emboliequelle (sehr weit außerhalb des Schädels gelegen)
- Stammverschluss: Wie bei Arteria carotis interna, Bewusstseinsstörungen häufiger, zusätzlich intracranielle Drucksteigerung durch ausgedehntes Ödem.
- Bedingt durch die enge Lage der Zentren und Bahnen im Hirnstamm, richten hier oft schon kleine Schäden große Zerstörungen aus.
Je nach Ort der Schädigung und deren Umfang können dies z. B. sein:
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- Cerebellare Ataxie: Folge einer im Kleinhirn gestörten Bewegungskoordination oder Gleichgewichtsregulation. Ataxie = Ungeordnetes Zusammenspiel der einzelnen Bewegungsabläufe.
- Schaden in der Rinde: Einzelne Ausfälle z. B. Spastik: In Ruhe tritt keine Spastik auf, deshalb kann der Patient so gelagert werden, dass er frei von Spastik ist.
Therapie
Ein Schlaganfall ist immer ein absoluter medizinischer Notfall. Nur eine schnellste und effektive Therapie kann den Infarkt begrenzen und somit die Prognose bessern. Im Aufbau sind stroke units, spezielle Abteilungen mit allen Therapiemöglichkeiten speziell für Schlaganfälle.
- Bekämpfung evtl. Atemnot, ggf. Sauerstoffgabe.
- Ggf. Blutdrucksenkung.
- Ggf. Fiebersenkung.
- Aufhalten der Thrombus- und Emboliebildung mit Mitteln, die die Blutgerinnung herabsetzen: Akut Heparin i.v., nach einigen Wochen z.B. Marcumar oral, nach 6-12 Monaten oft Umsteigen auf ASS (Acetylsalicylsäure in geringer Dosierung möglich. Vorteil: Keine Überwachung nötig).
- Auflösung der Thromben / Embolien mittels Medikamenten = Thrombolyse: Aus Herzinfarkttherapie bekannt (z. B. Urokinase, tPA i.v.), recht aggressiv, nur innerhalb der ersten 6 Stunden möglich, besser innerhalb von 3 Stunden.
- Ggf. Operation.
- Richtige Lagerung gegen Spastik und Kontrakturen, Lockerungsübungen, ggf. Medikamente, notfalls operativ.
- Dauergabe von ASS oder Marcumar (s. Beispiel ASS/Marcumar: Bei bestimmten Herzrhythmusstörungen zur Verhinderung von Embolien.
Prophylaxe
- Vermeiden der Risikofaktoren.
Subarachnoidalblutung (SAB)
Im Bereich des Circulus arteriosus Willisii trifft man häufig auf zerebrale Aneurysmen. Dabei handelt es sich um Aussackungen der Gefäßwand. Kommt es bei diesen Aneurysmen im Kopf zu einer Ruptur, tritt eine gefährliche Subarachnoidalblutung (SAB) auf. 85 Prozent aller Subarachnoidalblutungen sind dabei auf geplatzte Aneurysmen zurückzuführen. Die 30-Tage-Letalität einer SAB liegt zwischen 35 und 40 Prozent.
Aneurysmen liegen bevorzugt an den basalen Hirnarterien, besonders gern an Aufzweigungsstellen: Meist im vorderen Anteil des Circulus arteriosus Willisii oder der Aufteilung der Arteria cerebri media. Meist angeborene Schwäche der Gefäßwand an der betroffenen Stelle.
Die spontane Ruptur führt zur Subarachnoidalblutung.
Symptome
Oft leider zunächst symptomarm!
- Grad 2: Starke Kopfschmerzen, starker Meningismus, evtl. leichte neurologische Herdsymptome.
- Grad 3: Somnolent, desorientiert, evtl. Herdsymptome.
- Grad 4: Bewusstlos, evtl. Dezerebrierung.
- Grad 5: Tiefes Koma, evtl. respiratorische Insuffizienz.
Therapie
- Bekämpfung evtl. Atemnot, ggf. Sauerstoffgabe.
- Vitamin-K-Gabe und ggf. Gerinnungsfaktoren.
- Ggf. Operation.
Moyamoya-Angiopathie
Der Begriff Moyamoya-Angiopathie fasst die Moyamoya-Erkrankung und das Moyamoya- Syndrom zusammen. Gemeinsam haben diese Erkrankungen, dass es zu Verengungen (Stenosen) oder Verschlüssen der Endabschnitte der inneren Halsschlagader im Gehirnbereich (C1 Bereich der Arteria carotis interna) und der angrenzenden vorderen und mittleren Hirngefäße (Arteria cerebri media und Arteria cerebri anterior) beidseits kommt.
Diese Kollateralkreisläufe sind netzartig aufgebaut und versuchen die Minderdurchblutung durch die Gefäßverengung und Verschlüsse zu kompensieren. Trotzdem kann es zu kurzzeitigen durch Durchblutungsstörung (TIAs), oder auch Schlaganfäälen kommen.
Symptome
Zusätzliche Symptome der Moyamoya-Angiopathie sind Kopfschmerzen, Epilepsien und neuropsychologische Probleme.
Diagnostik
Diagnostisch ist die gezielte ärztliche Befragung und Untersuchung wichtig. Außerdem werden bestimmte Methoden der MRT und des Ultraschalls eingesetzt. Vor jeder Therapie steht eine dezidierte Diagnostik, die in der Hand des spezialisierten Neurologen liegen sollte.
Thomas Willis und der Circulus arteriosus
Der englische Mediziner und Neuroanatom Thomas Willis (1621-1675) gilt als Mitbegründer der Neuroanatomie. Seine wohl bekannteste Leistung ist die funktionelle Beschreibung des nach ihm benannten Arterienrings des Gehirns, der die Blutversorgung des Gehirns sichert. Er konservierte Gehirne in reinem Alkohol und griff mit Hilfe von Kollegen auch auf neuartige Färbetechniken zurück.
Willis berichtete, wie er und seine Kollegen „immer wieder in die Arterien der Halsschlagader von Tieren eine Flüssigkeit mit Farbe spritzten“, so dass die „Blutgefäße, die in jede Ecke und versteckten Orte des Gehirns kriechen, mit der gleichen Farbe getränkt waren.“ Mit diesen Methoden konnte er den nach ihm benannten Arterienring des Gehirns, den Circulus arteriosu (cerebri), auch Circulus Willisi genannt, in seiner Funktion bestimmen: Dieser sicherte die Blutversorgung des Gehirns.
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