Мозговое кровообращение — это движение крови по сети 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 в мозг насыщенную кислородом кровь, глюкозу и другие питательные вещества. Вены переносят «использованную» кровь обратно к сердцу , чтобы удалить углекислый газ , молочную кислоту и другие продукты обмена веществ . Нервно -сосудистая единица регулирует мозговой кровоток, чтобы активированные нейроны могли снабжаться энергией в нужном количестве и в нужное время. [1] Поскольку мозг быстро пострадает от любого прекращения кровоснабжения, система мозгового кровообращения имеет защитные механизмы, включая ауторегуляцию кровеносных сосудов . Несоблюдение этих мер предосторожности 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 вплоть до серьезных опасностей для жизни.
Следующее описание основано на идеализированном мозговом кровообращении человека. Характер кровообращения и его номенклатура различаются у разных организмов.
Кровоснабжение головного мозга обычно делится на передний и задний сегменты, относящиеся к различным артериям, снабжающим мозг. Двумя основными парами артерий являются внутренние сонные артерии (снабжающие переднюю часть мозга) и позвоночные артерии (снабжающие ствол мозга и заднюю часть мозга). [2] . Переднее и заднее мозговое кровообращение связаны между собой двусторонними задними соединительными артериями . Они входят в виллизиев круг , обеспечивающий резервное кровообращение головного мозга. В случае окклюзии одной из питающих артерий виллизиев круг обеспечивает связь между передним и задним мозговым кровообращением вдоль дна свода головного мозга, обеспечивая кровью ткани, которые в противном случае стали бы ишемизированными . [3]
Переднее мозговое кровообращение — кровоснабжение передних отделов головного мозга, включая глаза . Кровоснабжение осуществляется следующими артериями:
Заднее мозговое кровообращение — кровоснабжение задней части головного мозга, включая затылочные доли , мозжечок и ствол мозга . Кровоснабжение осуществляется следующими артериями:
Венозный отток головного мозга можно разделить на два отдела: поверхностный и глубокий.
Поверхностная система состоит из твердых 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 головного мозга, кзади и ниже места слияния синусов , где поверхностный дренаж соединяется с синусом, который в первую очередь дренирует глубокую венозную систему. . Отсюда два поперечных синуса раздваиваются и направляются латерально и вниз по S-образной кривой, образуя сигмовидные синусы , которые далее образуют две яремные вены . На шее яремные вены параллельны восходящему ходу сонных артерий и отводят кровь в верхнюю полую вену . Вены прокалывают соответствующий синус твердой мозговой оболочки, проникая в паутинную оболочку и твердую мозговую оболочку и образуя мостовые вены , по которым их содержимое дренируется в синус. [5]
Система глубоких вен в основном состоит из традиционных вен внутри глубоких структур головного 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 упомянутой выше поверхностной венозной системе в месте слияния синусов .
Мозговой кровоток (ЦМК) — кровоснабжение головного мозга в данный период времени. [6] У взрослого CBF обычно составляет 750 миллилитров в минуту или 15,8 ± 5,7% сердечного выброса . [7] Это соответствует средней перфузии от 50 до 54 миллилитров крови на 100 граммов ткани головного мозга в минуту. [8] [9] [10]
Радиоиндекс мозгового кровотока/сердечного выброса (CCRI) снижается на 1,3% за десятилетие, хотя сердечный выброс остается неизменным. [7] На протяжении взрослой жизни у женщин индекс CCRI выше, чем у мужчин. [7] CBF обратно пропорционален индексу массы тела . [7]
CBF жестко регулируется для удовлетворения метаболических потребностей мозга . [8] [11] Слишком много крови (клиническое состояние нормальной гомеостатической реакции гиперемии ) [1] может повысить внутричерепное давление (ВЧД), что может сжимать и повреждать нежную ткань мозга. Слишком слабый кровоток ( ишемия ) возникает, если приток крови к мозгу ниже 18–20 мл на 100 г в минуту, а гибель тканей происходит, если поток падает ниже 8–10 мл на 100 г в минуту. В тканях головного мозга биохимический каскад , известный как ишемический каскад, запускается, когда ткань становится ишемической, что потенциально приводит к повреждению и гибели клеток головного мозга . Медицинские работники должны принимать меры для поддержания надлежащего CBF у пациентов с такими состояниями, как шок , инсульт , отек мозга и черепно-мозговая травма .
Мозговой кровоток определяется рядом факторов, таких как вязкость крови, степень расширения кровеносных сосудов и чистое давление притока крови в мозг, известное как церебральное перфузионное давление , которое определяется кровяным давлением организма. . Церебральное перфузионное давление (ЦПД) определяется как среднее артериальное давление (САД) минус внутричерепное давление (ВЧД). У нормальных людей оно должно быть выше 50 мм рт. ст. Внутричерепное давление не должно быть выше 15 мм рт. ст. (ВЧД 20 мм рт. ст. считается внутричерепной гипертензией). [12] Кровеносные сосуды головного мозга способны изменять поток крови через них, изменяя их диаметр в процессе, называемом церебральной ауторегуляцией ; они сжимаются при повышении системного артериального давления и расширяются при его понижении. [13] 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 сжимаются в ответ на более низкий уровень углекислого газа. [13]
Например, предположим, что у человека артериальное парциальное давление углекислого газа ( PaCO2 ) составляет 40 мм рт. ст. (нормальный диапазон 38–42 мм рт. ст.) [14] и CBF 50 мл на 100 г в минуту. Если PaCO2 падает до 30 мм рт. ст., это представляет собой снижение на 10 мм рт. ст. по сравнению с исходным значением PaCO2. Следовательно, CBF уменьшается на 1 мл на 100 г в минуту при каждом уменьшении PaCO2 на 1 мм рт. ст., что приводит к новому CBF, равному 40 мл на 100 г ткани головного мозга в минуту. Фактически, на каждое увеличение или уменьшение PaCO2 на 1 мм рт. ст. в диапазоне 20–60 мм рт. ст. происходит соответствующее изменение CBF в том же направлении примерно на 1–2 мл/100 г/мин, или 2–5% от Значение CBF. [15] Вот почему небольшие изменения в характере дыхания могут вызвать значительные изменения в глобальном CBF, особенно за счет изменений PaCO2. [15]
CBF равен церебральному перфузионному давлению (ЦПД), деленному на цереброваскулярное сопротивление (ЦСР): [16]
Контроль CBF рассматривается с точки зрения факторов, влияющих на ЦПД, и факторов, влияющих на ССР. CVR контролируется четырьмя основными механизмами:
Повышенное внутричерепное давление (ВЧД) вызывает снижение кровоснабжения клеток головного мозга в основном по двум механизмам:
Церебральное перфузионное давление представляет собой чистый градиент давления , вызывающий приток церебральной крови к мозгу ( перфузия головного мозга ). Его необходимо поддерживать в узких пределах; слишком маленькое давление может привести к ишемии тканей головного мозга ( нарушению кровотока), а слишком большое может повысить внутричерепное давление .
Маркировка спина артерий (ASL), фазово-контрастная магнитно-резонансная томография (ПК-МРТ) 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 методом термодиффузии [17]