Einführung
Das Gehirn ist ein hochkomplexes Organ mit einem immensen Energiebedarf. Um seine Funktion aufrechtzuerhalten, ist es auf eine kontinuierliche und ausreichende Blutversorgung angewiesen. Dieser Artikel beleuchtet die Anatomie der Blutgefäße des Gehirns, insbesondere den Circulus arteriosus Willisii, seine Funktion und seine klinische Bedeutung.
Der Circulus arteriosus Willisii: Ein arterieller Gefäßring an der Gehirnbasis
Der Circulus arteriosus Willisii, auch Circulus arteriosus cerebri genannt, ist ein arterieller Gefäßring an der Basis des Gehirns. Er wurde nach Thomas Willis (1621-1675) benannt, einem britischen Arzt, der als einer der Begründer der Neuroanatomie gilt und diese Struktur erstmals beschrieb. Der Circulus arteriosus Willisii wird von zwei großen, paarigen Arterien gespeist und bildet einen geschlossenen Kreis um den Hypophysenstiel.
Zusammensetzung des Circulus arteriosus Willisii
Der Circulus arteriosus Willisii wird von folgenden Gefäßen gebildet:
- Arteria carotis interna (ACI): Die ACI ist eine der Hauptschlagadern, die das Gehirn mit Blut versorgen. Sie teilt sich in die Arteria cerebri media (ACM) und die Arteria cerebri anterior (ACA) auf.
- Arteria cerebri anterior (ACA): Die ACA versorgt den medialen Frontal- und Parietallappen sowie die basalen Vorderhirnstrukturen.
- Arteria communicans anterior (ACoA): Die ACoA verbindet die beiden ACAs miteinander.
- Arteria basilaris (AB): Die AB entsteht durch den Zusammenschluss der beiden Arteriae vertebrales (AV).
- Arteria cerebri posterior (ACP): Die ACP ist ein Endast der AB und versorgt den Okzipitallappen und den basalen Teil des Temporallappens sowie kaudale Abschnitte von Striatum und Thalamus.
- Arteria communicans posterior (ACoP): Die ACoP verbindet die ACI mit der ACP.
Anatomische Varianten des Circulus arteriosus Willisii
Der Circulus arteriosus cerebri weist eine sehr variantenreiche Anatomie auf. Der “Normalfall” mit einer ACoA findet sich beispielsweise nur in 60 Prozent aller Fälle. Auch die ACoP ist nur zu 50 bis 60 Prozent beidseits voll ausgeprägt.
Lage des Circulus arteriosus Willisii
Der Circulus arteriosus Willisii liegt in der Cisterna basilaris (Teil des äußeren Liquorsystems) und ist von diversen Strukturen umrahmt.
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Funktion des Circulus arteriosus Willisii
Der Circulus arteriosus Willisii ist für die Blutversorgung des gesamten Gehirns zuständig. Er bildet einen Kollateralkreislauf, 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 Hauptgefäße der Hirnversorgung
Neben dem Circulus arteriosus Willisii spielen auch andere Arterien eine wichtige Rolle bei der Blutversorgung des Gehirns.
Arteria carotis interna (ACI)
Die ACI versorgt den gesamten Frontal- und Parietallappen, den anterolateralen Temporallappen, die Hypophyse und das Auge. Sie wird in sieben Segmente (C1-C7) unterteilt:
- C1 (zervikales Segment): Verläuft im Halsbereich.
- C2 (petröses Segment): Verläuft durch den Felsenbeinbereich des Schädels.
- C3 (Foramen-lacerum-Segment): Verläuft durch das Foramen lacerum.
- C4 (kavernöses Segment): Verläuft durch den Sinus cavernosus.
- C5 (Klinoid-Segment): Verläuft in der Nähe des Processus clinoideus anterior.
- C6 (ophthalmisches Segment): Gibt die Arteria ophthalmica ab.
- C7 (terminales Segment): Teilt sich in die Arteria cerebri anterior und Arteria cerebri media auf.
Arteria cerebri anterior (ACA)
Die ACA versorgt den medialen Frontal- und Parietallappen sowie die basalen Vorderhirnstrukturen. Sie verläuft medial über dem Nervus opticus nach rostral und tritt in die Fissura longitudinalis ein, wo beide ACAs über die Arteria communicans anterior (ACoA) miteinander verbunden sind.
Arteria 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 vier Gefäßabschnitte (M1-M4) unterschieden.
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Arteria vertebralis (VA)
Die VAs vereinigen sich zur Arteria basilaris. In der Sonografie wird die Arteria vertebralis abgangsnah häufig mit der Arteria thyreoidea inferior verwechselt.
Arteria basilaris (AB)
Die Arteria basilaris entsteht überwiegend am Ponsunterrand, selten schon auf Höhe der Medulla oblongata, durch die Vereinigung der paarigen Arteriae vertebrales. Klinisch und anatomisch werden keine Segmente unterschieden. In ihrem Verlauf gibt sie die paarige Arteria cerebelli inferior anterior (AICA), die Aa. pontis und die paarige Arteria cerebelli superior (SUCA) ab. Am pontomesenzephalen Übergang erfolgt die Aufteilung der Arteria basilaris in die paarige Arteria cerebri posterior.
Arteria cerebri posterior (PCA)
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. Es werden drei Abschnitte (P1-P3) der PCA unterschieden.
Die 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 Vena jugularis interna überleiten. Hirnvenen und die venösen Sinus besitzen keine Klappen. Kleinere Venen aus dem Parenchym speisen zwei Systeme:
- Oberflächliches 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.
- Tiefes System: Sammelt das Blut aus den tiefen medullären und nukleären Hirnteilen in die paarige Vena cerebri interna und die paarige Vena basalis (Rosenthal). Diese vier Venen fließen in der Vena magna cerebri (Galeni) zusammen, welche nach kurzem Verlauf in den Sinus rectus mündet.
Hirnvenen verlaufen räumlich unabhängig von den Hirnarterien. 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.
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Klinische Bedeutung
Zerebrale Aneurysmen
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. Die ACoA ist eine häufige Prädilektionsstelle für Aneurysmen.
Schlaganfall
Ein Verschluss der ACA kann eine beinbetonte Parese und Hypästhesie bedingen. Ein M1-Verschluss der MCA hat durch die Beteiligung der Capsula interna eine kontralaterale Hemiparese zur Folge. Ein ischämischer Schlaganfall im Posteriorstromgebiet kann zu einer kontralateralen homonymen Hemianopsie führen.
Weitere klinische Aspekte
- Anatomische Variationen der ACI: Treten in ca. 30 % der Fälle auf und werden meist zufällig diagnostiziert.
- Hypoplasien der VAs: Können anlagebedingt einseitig auftreten, ohne krankhaften Wert zu haben.
- „PICA ending“: Eine meist hypoplastische VA, die als PICA endet und keine Verbindung zur Arteria basilaris aufweist.
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