Fornecimento de sangue ao cérebro
O fornecimento de sangue ao cérebro é a parte da corrente sanguínea que fornece oxigênio , glicose e outros nutrientes ao cérebro e remove produtos metabólicos e dióxido de carbono . Está sujeito a algumas peculiaridades anatômicas e fisiológicas . A razão para isso é que o cérebro, como órgão, tem um metabolismo basal muito alto - o cérebro humano já usa um quinto das necessidades totais de oxigênio do corpo em repouso. Também são células nervosasao contrário de outras células do corpo, eles são incapazes de atender às suas necessidades de energia em grau suficiente sem oxigênio, ou seja , anaerobicamente . Existem, portanto, vários sistemas de segurança para garantir o fornecimento contínuo de oxigênio e substrato.
Quatro grandes artérias fornecem ao cérebro dos humanos e da maioria dos mamíferos sangue rico em oxigênio (antigo nome: "sangue arterial"). Existem duas em cada lado do pescoço , as artérias carótidas internas (Arteriae carotides internae) na frente e as artérias vertebrais (Arteriae vertebrales) atrás . Depois de passar pelo cérebro, o sangue flui por condutores venosos cerebrais especiais (sinus durae matris) , que apresentam algumas peculiaridades em relação às veias .
Fundamentos
O volume de sangue por 100 ml de matéria cerebral é pouco menos de 4 ml em repouso.O fluxo sanguíneo normal no tecido cerebral humano está entre 40 e 50 ml de sangue por 100 g de tecido por minuto. É significativamente mais alto na substância cinzenta (90 ml / 100 g / min) do que na substância branca (25 ml / 100 g / min). Uma queda na taxa de fluxo sanguíneo pela metade pode ser facilmente compensada (entre outras coisas, por maior exaustão de oxigênio). No entanto, uma queda abaixo de 20 ml / 100 g / min inicialmente leva a fenômenos de falha reversíveis. Quando a taxa de fluxo sanguíneo cai para menos de 15 ml / 100 g / min, as células morrem gradualmente dentro de alguns minutos a algumas horas . Menos de 10 ml / 100 g / min não são tolerados pelas células nervosas - a morte celular final ocorre em oito a dez minutos.
anatomia
A seguir, a situação anatômica em humanos é descrita - se não for explicitamente declarada de outra forma.
- Para a estrutura básica do sistema circulatório, consulte o artigo principal: Circulação de sangue e sangue
Afluentes
É comum distinguir um circuito anterior e posterior nas tributárias, mesmo que haja conexões entre os dois, as chamadas anastomoses .
Circulação anterior
A principal contribuição para o influxo arterial é feita pelas artérias carótidas internas direita e esquerda ( arteria carotis interna dextra et sinistra ), que se originam da artéria carótida comum ( arteria carotis communis dextra et sinistra ) em cada lado do pescoço. A artéria carótida, por sua vez, é uma das principais saídas do arco aórtico . Seu pulso pode ser facilmente sentido na frente do músculo girador da cabeça ( Musculus sternocleidomastoideus ).
Depois de entrar no crânio através do canal carotídeo , um vaso se ramifica da artéria carótida interna em cada lado do olho ( artéria oftálmica ). Depois de liberar outros ramos menores, ele se divide nos troncos principais da circulação anterior, a artéria cerebral média ( Arteria cerebri media ) e a artéria cerebral anterior ( Arteria cerebri anterior , em animais chamados de Arteria cerebri rostralis ). O primeiro supre o lado ( lateral ), o último voltado para a parte média ( medial ) de cada hemisfério cerebral com exceção de partes do lobo temporal e todo o lobo occipital , que são alimentados pelo circuito posterior. As áreas centrais profundas ( gânglios da base , tálamo ) têm um suprimento misto. As duas artérias cerebrais anteriores estão conectadas uma à outra pela artéria comunicante anterior muito curta .
A situação é diferente com os ruminantes : aqui, a seção da artéria carótida interna que fica fora da cavidade craniana se fecha após o nascimento e apenas a parte que fica dentro do crânio permanece aberta. Este então obtém seu suprimento sanguíneo secundariamente da artéria maxilar ( artéria maxilar ). Uma rede fina e amplamente ramificada de vasos menores se forma na boca desses ramos supridores, que os anatomistas chamam de rede milagrosa ( rete mirabile ). Mesmo em gatos adultos, a parte da artéria carótida interna que fica fora da cavidade craniana se fecha . Aqui, a própria artéria maxilar forma uma rede milagrosa ( rete mirabile arteriae maxillaris ) a partir da qual vários ramos ( rami retis ) correm através da fissura orbital para a cavidade craniana e assumem o suprimento de sangue para a circulação anterior.
Circuito posterior
As artérias vertebrais direita e esquerda ( arteria vertebralis dextra et sinistra ), que se originam das artérias da clavícula ( arteria subclavia ) e correm ao longo da coluna cervical , têm um diâmetro menor do que as artérias carótidas. Eles passam por aberturas nos processos transversos das seis vértebras cervicais superiores . As duas artérias vertebrais entram na cavidade craniana através do forame magno e se fundem ao nível da ponte caudal para formar a artéria basilar não pareada .
As artérias vertebrais em seus segmentos terminais e a artéria basilar enviam ramos ao tronco encefálico e cerebelo ( A. cerebelli inferior posterior , A. cerebelli inferior anterior , A. cerebelli superior ). Acima da ponte, a artéria basilar se divide novamente e se torna as duas artérias cerebrais posteriores , resultando nas artérias occipitais mediais ou laterais e nas regiões posteriores do cérebro , bem como porções do suprimento diencéfalo . Uma artéria comunicante posterior , que varia em força, conecta a artéria cerebral posterior em cada lado com a artéria carótida interna.
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Áreas de abastecimento do córtex cerebral : Artéria cerebral anterior (destacada em azul) |
Variedades
Cerca de um terço da população normal mostra desvios no curso individual dos vasos descritos a partir deste “caso de livro”: Um ou mais Aa são muito comuns . comunicantes hipoplásicos . O tronco do A. cerebri anterior também pode ser hipoplásico, caso em que o vaso do lado oposto assume o suprimento por meio do A. comunicans anterior . O tipo de suprimento embrionário é a saída unilateral ou bilateral da artéria cerebral posterior da área carótida, a artéria comunicante posterior formando seu primeiro segmento e o leito vascular do cérebro no último caso sendo completamente suprido pela circulação anterior. Muitas pessoas têm uma artéria vertebral unilateral fraca ou inexistente.
Essas variantes, per se, não têm nenhum valor de doença e são totalmente compensadas em indivíduos saudáveis, mas podem ser um fator de risco para AVC em casos individuais. Os vasos adicionais, como uma artéria cerebral acessória ou remanescentes de anastomoses embrionárias, como a artéria trigeminal, também são raros .
Conexões entre a circulação anterior e posterior
A artéria comunicante anterior , a primeira seção da artéria cerebral anterior , uma curta seção da artéria carótida interna , a artéria comunicante posterior e a primeira seção da artéria cerebral posterior , vistos de ambos os lados juntos, formam uma conexão em forma de anel sob a base do cérebro ( circulus arteriosus cerebri Willisi ). Este anel vascular representa um sistema anastomótico que conecta as áreas de fluxo das artérias carótidas internas e a artéria basilar anatomicamente, mas nem sempre de forma suficientemente funcional. Em princípio (ou seja, com tempo de adaptação suficiente), no entanto, pode permitir que um único vaso principal mantenha todo o fluxo sanguíneo para o cérebro.
Base capilar
Os capilares do cérebro formam o fato de que as células endoteliais com junções estreitas estão fixamente conectadas entre si, uma barreira impermeável para moléculas maiores (impermeáveis), a barreira sangue-cérebro . Em menor extensão, a membrana basal e a população ininterrupta de capilares com saliências astrocitárias também contribuem para isso. A barreira hematoencefálica protege o cérebro de substâncias potencialmente nocivas que circulam no sangue.
A densidade capilar é diferente nas regiões individuais do cérebro e geralmente corresponde com bastante precisão à atividade metabólica média da área respectiva. Ao contrário do resto do corpo, os vasos capilares do cérebro estão sempre completamente inundados; não há capacidade de reserva.
Drenos
O cérebro tem pequenas vênulas e veias como outros órgãos, mas funcionam independentemente das artérias. Eles são divididos em um grupo profundo ( Venae profundae cerebri ) e um superficial ( Venae superficiales cerebri ). A veia cerebral maior é o magna cerebral ( Galen ) da veia, o que é apenas cerca de 1 cm de comprimento, sob o esplênio da barra . O sangue pobre em oxigênio é coletado em condutores de sangue cerebrais anatomicamente construídos especialmente, os sinus durae matris : são duplicatas das meninges duras , que são revestidas internamente com endotélio . Os seios da face formam um sistema interconectado e finalmente fluem para as veias jugulares internas .
Desenvolvimento embrionário
O primeiro desenvolvimento embrionário é a aorta dorsal pareada e a aorta ventral também pareada , que são conectadas por seis artérias em arco branquial . No desenvolvimento posterior, as seções vasculares individuais são recuadas, enquanto outras se tornam significativamente mais fortes. A artéria do quarto arco branquial esquerdo forma o arco aórtico , a aorta ventral entre as artérias do terceiro e quarto arco branquial forma a artéria carótida comum e a artéria carótida externa e seus ramos na área rostral . A terceira artéria do arco branquial torna-se a primeira seção da artéria carótida interna , que continua na aorta dorsal. A seção da aorta dorsal entre a terceira e a quarta artérias do arco branquial, por outro lado, é recuada (ver figura ao lado). A artéria carótida interna primitiva se divide em um ramo cranial e um ramo caudal na base do futuro cérebro. A primeira forma a arteria cerebri anterior e a arteria choroidea anterior por volta da 4ª semana embrionária ; somente por volta da 9ª semana a arteria cerebri média posterior, muito mais forte, emerge de um dos vários ramos laterais . O ramo caudal envia artérias segmentares para o tubo neural, do qual, entre outras coisas, derivam as artérias cerebelares. Por volta da 7ª semana do embrião, esse ramo também dá origem à artéria cerebral posterior . Por volta da mesma época, as duas seções do ramo caudal se fundem na frente do tronco encefálico e formam a artéria basilar não pareada . As artérias vertebrais são formadas a partir da fusão de anastomoses longitudinais menores (na direção longitudinal do corpo) entre as artérias segmentares primitivas da região do pescoço. Eles estabelecem uma conexão com a artéria basilar inicial . Por volta da 9ª semana, a direção do fluxo na artéria basilar é invertida até o nível da artéria cerebral posterior , de forma que agora pertence hemodinamicamente ao sistema vascular posterior com todos os seus vasos filhos. Por fim, a artéria comunicante anterior é formada pela fusão parcial das artérias cerebrais anteriores .
fisiologia
Um dos "sistemas de segurança" para proteger contra perfusão muito pequena, mas também muito alta, é a autorregulação do fluxo sanguíneo cerebral. Os vasos de resistência mantêm a pressão sanguínea efetiva no cérebro (a chamada pressão de perfusão, que resulta da diferença entre a pressão sanguínea sistêmica e a pressão intracraniana ) quase constante por meio de vários mecanismos de controle inter-relacionados complexos, enquanto a pressão sanguínea sistêmica pode oscilar entre 50 e 170 mmHg. Estes incluem o efeito Bayliss , a regulação pela inervação simpática e parassimpática dos vasos maiores e diretamente aos miócitos do músculo liso atuando em fatores endócrinos e químicos ( pH , adenosina , potássio e outros). Os limites dessa adaptação mudam para cima com a hipertensão persistente ; O diabetes mellitus de longo prazo mal controlado pode afetar a capacidade autorregulatória geral.
As áreas do cérebro com atividade neuronal aumentada recebem mais sangue. Os mecanismos desse fenômeno, conhecido como hiperemia reativa ou acoplamento neurovascular , incluem a reação dos vasos de resistência à pressão parcial local de dióxido de carbono , outros fatores vasoativos e o controle neurogênico do vasotonus, mas não são totalmente compreendidos em detalhes.
Métodos de medição e exibição
Os vasos que irrigam o cérebro podem ser visualizados com métodos de imagem , em particular com angiografia . Um meio de contraste radiopaco é aplicado para a angiografia de subtração digital ; durante a triagem com raios X , as porções do esqueleto são eliminadas. Isso significa que apenas os vasos através dos quais o meio de contraste flui são mostrados.
Um método mais recente é a reconstrução tridimensional de imagens de tomografia por ressonância magnética após a administração de meio de contraste ( angiografia por RM ). Isso está cada vez mais deslocando a angiografia invasiva. Existem também sequências de RM qualitativamente inferiores para imagens vasculares sem agente de contraste (angiografia por ressonância magnética de tempo de voo). A imagem vascular também é possível com a tomografia computadorizada após a administração de agente de contraste. Alterações circunscritas na microcirculação podem ser visualizadas com tomografia por emissão de pósitrons , SPECT e com um sinal de RM especial ( ponderado pela saturação de oxigênio) ( contraste BOLD ). Os métodos ópticos baseiam-se na medição das alterações na concentração de hemoglobina . Eles só podem ser usados para medir mudanças no fluxo sanguíneo próximo à superfície.
O Doppler extracraniano e a ultrassonografia duplex permitem a avaliação das seções transversais dos vasos, alterações da parede e propriedades de fluxo nos grandes vasos extracranianos (fora do crânio). Usando Doppler transcraniano e ultra-sonografia duplex em adultos , é possível medir velocidades de fluxo e perfis de vasos intracranianos selecionados através da calota craniana ou do forame magno na "janela do osso" temporal, bem como transorbitalmente (através da órbita ocular) e transnucal (sobre o pescoço) . Na infância, isso é muito mais fácil e os parâmetros do fluxo sanguíneo podem ser examinados através da fontanela e na artéria cerebri anterior sem problemas.
Representação angiográfica de subtração dos vasos cerebrais vertebrobasilares
Angiografia por RM da circulação venosa
Ressonância magnética funcional - áreas coloridas com mais irrigação sanguínea
Ultrassonografia duplex codificada por cores da artéria carótida comum - a curva Doppler abaixo
patologia
AVC isquêmico
O fechamento repentino de um dos vasos descritos acima geralmente leva a um acidente vascular cerebral, a morte rápida do tecido cerebral na área relevante. As respectivas falhas (déficits neurológicos) podem ser muito diferentes, desde falhas discretas, quase completamente despercebidas, até inconsciência e morte. Dependendo da duração da interrupção do suprimento sanguíneo e da reversibilidade dos sintomas, o ataque isquêmico transitório (AIT) é diferenciado de um infarto completo. As oclusões no sistema circulatório anterior são dominadas por hemiplegia , afasia (distúrbios da fala) e distúrbios sensoriais , enquanto no sistema circulatório posterior predominam déficits de campo visual , tontura , ataxia (distúrbios da coordenação) e distúrbios da consciência. Os infartos isquêmicos são geralmente causados por constrições arterioscleróticas dos grandes vasos de alimentação com subsequente ruptura da placa e trombose ou pela inundação de coágulos sanguíneos ( embolia ), que pode ocorrer especialmente na fibrilação atrial .
Sangrando
Outro problema surge quando os vasos sanguíneos se rompem e ocorrem sangramentos. Também aqui é possível uma ampla gama de sintomas , dependendo da localização e extensão do sangramento . A pressão arterial extremamente alta também pode causar sangramento no tecido cerebral, especialmente se os vasos sanguíneos estiverem danificados.
O sangramento causado por trauma geralmente afeta o espaço subdural ou epidural . Muitas pessoas carregam pequenos aneurismas nos vasos da base do cérebro, mesmo sem perceber. A ruptura repentina leva ao quadro altamente agudo de hemorragia subaracnóide .
Desordem de drenagem
O fluxo de sangue também pode ser prejudicado. Os principais sintomas dessas doenças mais crônicas são dores de cabeça , falta de energia , convulsões e distúrbios visuais . Esse grupo de doenças inclui a trombose sinusal , a trombose das veias cerebrais e, segundo alguns autores, também o pseudotumor cerebral .
Falha circulatória
Se todo o suprimento de sangue falhar (por exemplo, no caso de uma parada cardíaca ), uma falta geral de oxigênio, conhecida como hipóxia global, ocorre no cérebro. Então, depois de cerca de dez segundos, ele fica inconsciente . O tecido cerebral começa a morrer após apenas dois a três minutos de falha, e a morte cerebral ocorre após cerca de dez minutos . Se os processos metabólicos forem muito mais lentos (hipotermia, certos tipos de envenenamento), o cérebro também pode suportar tempos de isquemia significativamente mais longos.
Uma redução do fluxo sanguíneo de curto prazo para todo o cérebro com uma correspondente perda temporária de consciência é chamada de síncope . Por exemplo, é baseado em uma arritmia .
Malformações vasculares
As malformações dos vasos cerebrais são principalmente congênitas. Eles ocorrem em lugares diferentes e às vezes atingem proporções extremas. Conseqüentemente, sintomas muito diferentes também são possíveis. Além dos shunts arteriovenosos , são conhecidos cavernomas , hemangiomas e fístulas com o sistema sinusal. As malformações vasculares freqüentemente ocorrem nas facomatoses .
história
As primeiras suposições escritas sobre o suprimento de sangue ao cérebro com uma descrição dos vasos principais remontam ao médico e anatomista grego Galeno de Pérgamo (século I dC). No entanto, ele tirou suas descobertas principalmente da dissecação de animais e muitas vezes transferiu as relações anatômicas para os humanos sem ser examinado. É assim que ele descreveu erroneamente uma rete mirabile em humanos. No final da Antiguidade e na Idade Média, Galeno era considerado uma autoridade incontestável, de modo que a maioria de seus erros não puderam ser corrigidos até o início do período moderno, quando a dissecação de cadáveres humanos era realizada nas universidades. Enquanto Niccolò Massa - provavelmente por respeito a Galeno - alegou também ter observado a rede milagrosa em humanos, seus contemporâneos Jacopo Berengario da Carpi e Andreas Vesalius contradizeram isso . No entanto, o conhecimento anatômico básico fica por conta de dois médicos ingleses. William Harvey reconheceu em 1628 a verdadeira natureza do fluxo sanguíneo como um circuito. A primeira descrição detalhada e precisa dos vasos do cérebro humano e do circulus arteriosus foi fornecida por Thomas Willis um pouco mais tarde.
Veja também
literatura
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