stringtranslate.com

Мозговое кровообращение

Мозговое кровообращение — это движение крови через сеть мозговых артерий и вен , снабжающих мозг . Скорость мозгового кровотока у взрослого человека обычно составляет 750 миллилитров в минуту , или около 15% сердечного выброса . Артерии доставляют насыщенную кислородом кровь, глюкозу и другие питательные вещества в мозг. Вены переносят «использованную или потраченную» кровь обратно в сердце , чтобы удалить углекислый газ , молочную кислоту и другие продукты метаболизма . Нейроваскулярный блок регулирует мозговой кровоток, чтобы активированные нейроны могли снабжаться энергией в нужном количестве и в нужное время. [1] Поскольку мозг быстро пострадает от любой остановки кровоснабжения, система мозгового кровообращения имеет меры безопасности, включая саморегуляцию кровеносных сосудов . Отказ от этих мер безопасности может привести к инсульту . Объем циркулирующей крови называется мозговым кровотоком. Внезапные интенсивные ускорения изменяют гравитационные силы, воспринимаемые телами, и могут серьезно ухудшить мозговое кровообращение и нормальные функции до такой степени, что это станет серьезным опасным для жизни состоянием.

Следующее описание основано на идеализированном мозговом кровообращении человека. Модель кровообращения и его номенклатура различаются у разных организмов.

Анатомия

Иллюстрация цереброваскулярной системы.
Цереброваскулярная система

Кровоснабжение

Корковые области и их артериальное кровоснабжение

Кровоснабжение мозга обычно делится на передний и задний сегменты, относящиеся к различным артериям, которые снабжают мозг. Две основные пары артерий — это внутренние сонные артерии (снабжают передний мозг) и позвоночные артерии (снабжают ствол мозга и задний мозг). [2] Передний и задний мозговой кровоток связаны между собой посредством двусторонних задних соединительных артерий . Они являются частью Виллизиева круга , который обеспечивает резервное кровообращение мозга. В случае окклюзии одной из питающих артерий Виллизиевый круг обеспечивает взаимосвязь между передним и задним мозговым кровообращением вдоль пола свода мозга, обеспечивая кровью ткани, которые в противном случае стали бы ишемическими . [3]

Передний мозговой кровоток

Глазная артерия и ее ветви

Передний мозговой кровоток — это кровоснабжение передней части мозга, включая глаза . Он снабжается следующими артериями:

Заднее мозговое кровообращение

Передняя и задняя циркуляции встречаются в Виллизиевом круге , изображенном здесь, который находится в верхней части ствола мозга . Вид снизу.

Заднее мозговое кровообращение — это кровоснабжение задней части мозга, включая затылочные доли , мозжечок и ствол мозга . Оно снабжается следующими артериями:

Венозный отток

Венозный отток от головного мозга можно разделить на два отдела: поверхностный и глубокий.

Поверхностная система

Поверхностная система состоит из дуральных венозных синусов , синусов (каналов) внутри твердой мозговой оболочки . Таким образом, дуральные синусы расположены на поверхности головного мозга. Наиболее заметным из этих синусов является верхний сагиттальный синус , который расположен в сагиттальной плоскости под средней линией свода мозга, сзади и ниже слияния синусов , где поверхностный дренаж соединяется с синусом, который в первую очередь дренирует глубокую венозную систему. Отсюда два поперечных синуса разветвляются и идут латерально и вниз по S-образной кривой, которая образует сигмовидные синусы , которые продолжают формировать две яремные вены . На шее яремные вены параллельны восходящему ходу сонных артерий и дренируют кровь в верхнюю полую вену . Вены прокалывают соответствующий дуральный синус, пронизывая паутинную и твердую мозговую оболочку, образуя мостовые вены , которые отводят свое содержимое в синус. [5]

Глубокая венозная система

Глубокая венозная система в основном состоит из традиционных вен внутри глубоких структур мозга, которые соединяются позади среднего мозга, образуя большую мозговую вену (вену Галена). Эта вена сливается с нижним сагиттальным синусом , образуя прямой синус , который затем присоединяется к поверхностной венозной системе, упомянутой выше, в месте слияния синусов .

Созревание сосудов головного мозга

Созревание кровеносных сосудов в мозге является критическим процессом , который происходит после рождения. [6] Он включает приобретение ключевых барьерных и сократительных свойств, необходимых для функционирования мозга. В течение ранней постнатальной фазы эндотелиальные клетки (ЭК) и сосудистые гладкомышечные клетки (ВГМК) претерпевают значительные молекулярные и функциональные изменения.

Эндотелиальные клетки начинают экспрессировать P-гликопротеин , важный транспортер эффлюкса , который помогает защищать мозг, вытесняя вредные вещества. [7] Эта способность к эффлюксу постепенно приобретается и становится полностью функциональной к постнатальному периоду. Кроме того, VSMC, которые изначально заселяют артериальную сеть, начинают экспрессировать сократительные белки, такие как гладкомышечный актин (SMA) и миозин-11 , превращая VSMC в сократительные клетки, способные регулировать тонус кровеносных сосудов и мозговой кровоток.

Экспрессия Myh11 в гладкомышечных клетках сосудов действует как переключатель развития, при этом значительная регуляция происходит от рождения до возраста 2–5 лет. [6] Это критический период, необходимый для установления сократимости сосудов и общей функциональности мозгового кровообращения.

Физиология

Дуральные венозные синусы, ограниченные твердыми мозговыми оболочками (показаны синим цветом), направляют отток крови из мозговых вен во внутреннюю яремную вену у основания черепа .

Мозговой кровоток (МК) — это кровоснабжение мозга в определенный период времени. [8] У взрослого человека МК обычно составляет 750 миллилитров в минуту или 15,8 ± 5,7% от сердечного выброса . [9] Это соответствует средней перфузии от 50 до 54 миллилитров крови на 100 граммов мозговой ткани в минуту. [10] [11] [12]

Радиоиндекс мозгового кровотока/сердечного выброса (CCRI) уменьшается на 1,3% за десятилетие, хотя сердечный выброс остается неизменным. [9]  На протяжении всей взрослой жизни женщины имеют более высокий CCRI, чем мужчины. [9] CBF обратно пропорционально связан с индексом массы тела . [9]

CBF строго регулируется для удовлетворения метаболических потребностей мозга . [10] [13] Слишком много крови (клиническое состояние нормальной гомеостатической реакции гиперемии ) [1] может повысить внутричерепное давление (ВЧД), что может сдавливать и повреждать нежную мозговую ткань. Слишком малый кровоток ( ишемия ) возникает, если приток крови к мозгу ниже 18–20 мл на 100 г в минуту, и отмирание ткани происходит, если поток падает ниже 8–10 мл на 100 г в минуту. В мозговой ткани биохимический каскад , известный как ишемический каскад, запускается, когда ткань становится ишемической, что потенциально приводит к повреждению и гибели клеток мозга . Медицинские специалисты должны принимать меры для поддержания надлежащего CBF у пациентов с такими состояниями, как шок , инсульт , отек мозга и черепно-мозговая травма .

Церебральный кровоток определяется рядом факторов, таких как вязкость крови, степень расширения кровеносных сосудов и чистое давление потока крови в мозг, известное как церебральное перфузионное давление , которое определяется кровяным давлением организма . Церебральное перфузионное давление (ЦПД) определяется как среднее артериальное давление (САД) за вычетом внутричерепного давления (ВЧД). У здоровых людей оно должно быть выше 50 мм рт. ст. Внутричерепное давление не должно превышать 15 мм рт. ст. (ВЧД 20 мм рт. ст. считается внутричерепной гипертензией). [14] Церебральные кровеносные сосуды способны изменять поток крови через них, изменяя свой диаметр в процессе, называемом церебральной ауторегуляцией ; они сужаются, когда системное артериальное давление повышается, и расширяются, когда оно понижается. [15] Артериолы также сужаются и расширяются в ответ на различные химические концентрации. Например, они расширяются в ответ на более высокий уровень углекислого газа в крови и сужаются в ответ на более низкий уровень углекислого газа. [15]

Например, предположим, что у человека парциальное давление углекислого газа в артериальной крови ( PaCO2 ) составляет 40 мм рт. ст. (нормальный диапазон 38–42 мм рт. ст.) [16] и CBF составляет 50 мл на 100 г в минуту. Если PaCO2 падает до 30 мм рт. ст., это представляет собой снижение на 10 мм рт. ст. от начального значения PaCO2. Следовательно, CBF уменьшается на 1 мл на 100 г в минуту для каждого снижения PaCO2 на 1 мм рт. ст., что приводит к новому CBF в 40 мл на 100 г мозговой ткани в минуту. Фактически, для каждого увеличения или уменьшения PaCO2 на 1 мм рт. ст. в диапазоне 20–60 мм рт. ст. происходит соответствующее изменение CBF в том же направлении приблизительно на 1–2 мл/100 г/мин или на 2–5% от значения CBF. [17] Вот почему небольшие изменения в характере дыхания могут вызвать значительные изменения в глобальном кровотоке, особенно за счет изменений PaCO2. [17]

CBF равен давлению церебральной перфузии (CPP), деленному на цереброваскулярное сопротивление (CVR): [18]

CBF = CPP / CVR

Контроль CBF рассматривается с точки зрения факторов, влияющих на CPP, и факторов, влияющих на CVR. CVR контролируется четырьмя основными механизмами:

  1. Метаболический контроль (или «метаболическая ауторегуляция»)
  2. Авторегуляция давления
  3. Химический контроль (по артериальному pCO 2 и pO 2 )
  4. Нейронный контроль

Роль внутричерепного давления

Повышенное внутричерепное давление (ВЧД) вызывает снижение перфузии клеток мозга кровью в основном за счет двух механизмов:

Давление церебральной перфузии

Давление церебральной перфузии — это чистый градиент давления , вызывающий приток церебральной крови к мозгу ( перфузия мозга ). Его необходимо поддерживать в узких пределах; слишком низкое давление может привести к ишемии мозговой ткани ( недостаточному притоку крови), а слишком высокое может повысить внутричерепное давление .

Визуализация

Артериальная спиновая маркировка (ASL), фазово-контрастная магнитно-резонансная томография (PC-MRI) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — это методы нейровизуализации , которые можно использовать для измерения CBF. ASL и ПЭТ также можно использовать для измерения регионального CBF (rCBF) в определенной области мозга. rCBF в одном месте можно измерить с течением времени с помощью термодиффузии [19]

Ссылки

  1. ^ ab Muoio V, Persson PB, Sendeski MM (апрель 2014 г.). «Нейроваскулярная единица — обзор концепции». Acta Physiologica . 210 (4): 790–798. doi : 10.1111/apha.12250 . PMID  24629161. S2CID  25274791.
  2. ^ Cipolla MJ (2009). «Глава 2: Анатомия и ультраструктура». Церебральное кровообращение . Сан-Рафаэль (Калифорния): Morgan & Claypool Life Sciences.
  3. ^ Chandra A, Li WA, Stone CR, Geng X, Ding Y (2017-07-17). «Мозговое кровообращение и цереброваскулярные заболевания I: Анатомия». Brain Circulation . 3 (2): 45–56. doi : 10.4103/bc.bc_10_17 . PMC 6126264. PMID  30276305 . 
  4. ^ Oiseth S, Jones L, Maza E (ред.). "Carotid Arterial System". Библиотека медицинских концепций Lecturio . Получено 22 июня 2021 г.
  5. ^ Hufnagle JJ, Tadi P (2022). "Нейроанатомия, мозговые вены". StatPearls . StatPearls Publishing. PMID  31536212 . Получено 28 февраля 2023 г. .
  6. ^ ab Slaoui L, Gilbert A, Rancillac A, Delaunay-Piednoir B, Chagnot A, Gerard Q и др. (март 2023 г.). «У мышей и людей сократимость микрососудов мозга созревает постнатально». Структура и функции мозга . 228 (2): 475–492. doi :10.1007/s00429-022-02592-w. PMID  36380034.
  7. ^ Löscher W, Potschka H (январь 2005 г.). «Активные транспортеры эффлюкса гематоэнцефалического барьера: семейство генов связывающей АТФ кассеты». NeuroRx . 2 (1): 86–98. doi :10.1602/neurorx.2.1.86. PMC 539326 . PMID  15717060. 
  8. ^ Толиас С., Сгурос С. (2006). «Первоначальная оценка и лечение травм ЦНС». Emedicine.com . Архивировано из оригинала 2 марта 2007 года . Проверено 4 января 2007 г.
  9. ^ abcd Xing CY, Tarumi T, Liu J, Zhang Y, Turner M, Riley J и др. (август 2017 г.). «Распределение сердечного выброса в мозг в течение всей взрослой жизни». Журнал мозгового кровотока и метаболизма . 37 (8): 2848–2856. doi :10.1177/0271678X16676826. PMC 5536794. PMID  27789785 . 
  10. ^ ab "Обзор черепно-мозговых травм у взрослых" (PDF) . Региональное здравоохранение, образование и развитие Орландо . 2004. Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2008 года . Получено 16 января 2008 года .
  11. ^ Shepherd S (2004). "Травма головы". Emedicine.com . Получено 4 января 2007 г. .
  12. ^ Walters FJ (1998). «Внутричерепное давление и церебральный кровоток». Физиология (8). Всемирная федерация обществ анестезиологов: 4. Архивировано из оригинала 14 мая 2011 года . Получено 4 января 2007 года .
  13. ^ Сингх Дж., Сток А. (2006). "Травма головы". Emedicine.com . Получено 4 января 2007 г.
  14. ^ Мэттл Х, Мументалер М, Тауб Э (14 декабря 2016 г.). Основы неврологии . Тиме. п. 129. ИСБН 978-3-13-136452-4.
  15. ^ ab Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM (2000). Принципы нейронауки (4-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill. стр. 1305.
  16. ^ Хаджилиадис Д., Зиве Д., Огилви И. (6 июня 2015 г.). «Газы крови». Medline Plus .
  17. ^ ab Giardino ND, Friedman SD, Dager SR (2007). «Тревога, дыхание и мозговой кровоток: последствия для функциональной визуализации мозга». Comprehensive Psychiatry . 48 (2): 103–112. doi :10.1016/j.comppsych.2006.11.001. PMC 1820771. PMID  17292699 . 
  18. ^ "Церебральный кровоток (CBF)". Anaesthesia UK . 2007. Архивировано из оригинала 18 сентября 2010 года . Получено 16 октября 2007 года .
  19. ^ Vajkoczy P, Roth H, Horn P, Lucke T, Thomé C, Hubner U и др. (август 2000 г.). «Непрерывный мониторинг регионального мозгового кровотока: экспериментальная и клиническая проверка нового термодиффузионного микрозонда». Журнал нейрохирургии . 93 (2): 265–274. doi :10.3171/jns.2000.93.2.0265. PMID  10930012.

Внешние ссылки