Кровоснабжение головного мозга

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ 

     Чтобы в сильном теле был сильный ум, нужно, прежде всего, иметь здоровую нервную систему. У человека есть центральная и периферическая нервная система. Центральная нервная система обеспечивает весь контроль сознательной деятельности человека, периферическая нервная система связывает центральную нервную систему со всем организмом и доводит ее «команды» до каждой клетки. Чтобы привести в порядок сознание, нужно в первую очередь поддерживать в порядке центральную нервную систему. И прежде всего головной мозг.

     Деятельность  головного мозга целиком и полностью зависит от его кровоснабжения. Если кровоснабжение головного мозга прекращается хотя бы на две минуты - это приводит к необратимым повреждениям. Жизненно важное значение имеет профилактика нарушений кровообращения мозга!  
 

1. СТРОЕНИЕ  ГОЛОВНОГО МОЗГА

      Головной мозг (лат. cerebrum) – часть центральной нервной системы подавляющего большинства хордовых, ее головной конец; у позвоночных находится внутри черепа.

     В анатомической номенклатуре позвоночных, в том числе человека, мозг в  целом чаще всего обозначается как encephalon – латинизированная форма греческого слова; изначально латинское cerebrum стало синонимом большого мозга (telencephalon).

     Головной  мозг – центральный орган нервной системы. Говорить о наличии головного мозга в строгом смысле можно только применительно к позвоночным, начиная с рыб. Однако несколько вольно этот термин используют для обозначения аналогичных структур высокоорганизованных беспозвоночных – так, например, у насекомых «головным мозгом» называют иногда скопление ганглиев окологлоточного нервного кольца. При описании более примитивных организмов говорят о головных ганглиях, а не о мозге.

     Наиболее  крупные размеры имеет головной мозг млекопитающих отрядов «китообразные», «хоботные», «приматы».

     Наиболее  сложным и функциональным мозгом можно считать мозг человека. Головной мозг заключен в надежную оболочку черепа. Кроме того, он покрыт оболочками (лат. meninges) из соединительной ткани – твёрдой (лат. dura mater) и мягкой (лат. pia mater), между которыми расположена сосудистая, или паутинная (лат. arachnoidea) оболочка. 

     Воспаление  мозговых оболочек называется менингитом (соответственно трём оболочкам — пахименингит, лептоменингит и арахноидит). Между оболочками и поверхностью головного и спинного мозга расположена цереброспинальная (часто её называют спинномозговая) жидкость — ликвор (лат. liquor). Цереброспинальная жидкость также содержится в желудочках головного мозга. Избыток этой жидкости называется гидроцефалией. Гидроцефалия бывает врождённой (чаще), встречается у новорожденных детей, и приобретённой.

     Головной  мозг высших позвоночных организмов состоит из ряда структур: коры больших полушарий, базальных ганглиев, таламуса, мозжечка, ствола мозга. Эти структуры соединены между собой нервными волокнами (проводящие пути).

     Часть мозга, состоящая преимущественно  из клеток, называется серым веществом, из нервных волокон — белым веществом. Белый цвет — это цвет миелина, вещества, покрывающего волокна. Демиелинизация волокон приводит к тяжелым нарушениям (в спинном мозге — амиотрофический боковой склероз, в головном — рассеянный склероз). 
 
 

     1.1. Клетки мозга

     Клетки  мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции. (Можно считать, что нейроны являются паренхимой мозга, а глиальные клетки стромой). Нейроны делятся на возбуждающие (то есть активирующие разряды других нейронов) и тормозные (препятствующие возбуждению других нейронов). 
Коммуникация между нейронами происходит посредством синоптической передачи. Каждый нейрон имеет длинный отросток, называемый аксоном, по которому он передает импульсы другим нейронам. Аксон разветвляется и в месте контакта с другими нейронами образует синапсы — на теле нейронов и дендритах (коротких отростках). Значительно реже встречаются аксо-аксональные и дендро-дендритические синапсы. Таким образом, один нейрон принимает сигналы от многих нейронов и в свою очередь посылает импульсы ко многим другим.

     Рисунок 1. Сравнительные размеры мозга  человека и некоторых животных 

     1.2. Нервные импульсы 

     В большинстве синапсов передача сигнала  осуществляется химическим путем – посредством нейромедиаторов. Медиаторы действуют на постсинаптические клетки, связываясь с мембранными рецепторами, для которых они являются специфическими лигандами. Рецепторы могут быть лиганд-зависимыми ионными каналами, их называют еще ионотропными рецепторами, или могут быть связаны с системами внутриклеточных вторичных мессенджеров (такие рецепторы называют метаботропными). Токи ионотропных рецепторов непосредственно изменяют заряд клеточной мембраны, что ведет к ее возбуждению или торможению. Примерами ионотропных рецепторов могут служить рецепторы к ГАМК (тормозной, представляет собой хлоридный канал), или глутамату (возбуждающий, натриевый канал). Примеры метаботропных рецепторов – мускариновый рецептор к ацетилхолину, рецепторы к норэпинефрину, эндорфинам, серотонину. Поскольку действие ионотропных рецепторов непосредственно ведет к торможению или возбуждению, их эффекты развиваются быстрее, чем в случае метаботропных рецепторов. (1-2 миллисекунды против 50 миллисекунд—нескольких минут). Форма и размеры нейронов головного мозга очень разнообразны, в каждом его отделе разные типы клеток. Различают принципиальные нейроны, аксоны которых передают импульсы другим отделам, и интернейроны, осуществляющие коммуникацию внутри каждого отдела. Примерами принципиальных нейронов являются пирамидные клетки коры больших полушарий и клетки Пуркинье мозжечка. Примерами интернейронов являются корзиночные клетки коры. 
Кроме нейромедиаторов, нейроны мозга реагируют на гормоны. Одна из основных эндокринных желез организма, гипофиз, находится в головном мозге. Гормоны гипофиза управляют функциями других желез. 
Функционирование нейронов мозга требует значительных затрат энергии, которую мозг получает через сеть кровоснабжения. 

1.3. Основные отделы  головного мозга  

       Всего кровоснабжением головного мозга занимаются 4 артерии – 2 сонные и 2 позвоночные, по их руслу к мозгу транспортируется до 20 % всего объема крови. Уже в полости черепа сонная артерия имеет продолжение в виде передней и средней мозговых артерий, позвоночные артерии сливаются на уровне ствола головного мозга в Основную артерию, которая далее продолжается уже в качестве двух задних мозговых артерий. Перечисленные три пары артерий (передняя, средняя, задняя) анастомозируя между собой образуют Виллизиев круг. Для этого передние мозговые артерии соединяются между собой передней соединительной артерией, а между средней и задней мозговой артерией, с каждой стороны, имеется задняя соединительная артерия.

     Подобное, «нормальное» строение встречается  в 25 % случаев. Отсутствие анастомозов между артериями становится заметные при развитии сосудистой патологии (инсультов), когда из-за отсутствия замкнутого круга анастомозов, область поражения увеличивается. Если активность нейронов в одном из отделов усиливается, увеличивается и кровоснабжение этой области. Такая регуляция кровообращения мозга используется в современных методах сканирования, таких как функциональный магнитный резонанс, позволяющий определять, какие отделы активируются при различных видах умственной деятельности.

     Между кровью и тканями мозга имеется  барьер, который задерживает большие  молекулы. Этот барьер защищает мозг от многих видов инфекции. В то же время, многие лекарственные препараты, эффективные  в других органах, не могут проникнуть в мозг через барьер.

     Функции мозга включают обработку сенсорной  информации, поступающую от органов  чувств, планирование, принятие решений, управление движениями, положительные  и отрицательные эмоции, внимание, память. Мозг человека выполняет высшую функцию — мышление. Одной из важнейших функций мозга человека является восприятие и генерация речи. 

Рисунок 2. Основные отделы головного мозга человека:

• продолговатый;
• задний;

• мост (содержит главным образом проекционные нервные волокна и группы нейронов, является промежуточным звеном контроля мозжечка);

• мозжечок (состоит из червя и полушарий, на поверхности мозжечка нервные клетки образуют кору);
• часть четвертого мозгового желудочка (на дне имеется специальное отверстие, которое соединяет полость желудочка с кровеносной системой);
• средний;
• четверохолмие;
• сильвиев водопровод;
• ножки мозга
• передний;
• промежуточный (через этот отдел происходит переключение всей информации, которая идет из нижележащих отделов мозга в большие полушария);
• таламус, эпиталамус, эпифиз, поводок, серая полоска, гипоталамус (центр вегетативной нервной системы), гипофиз, воронка гипофиза, серый бугор, сосцевидные тела;
• конечный;
• плащ (кора); подкорковые центры (стриатум); хвостатое ядро; чечевицеобразное ядро; ограда; миндалина; «обонятельный мозг»; обонятельная луковица (проходит обонятельный нерв); обонятельный тракт;

     Поток сигналов к головному мозгу и от него осуществляется через спинной мозг, управляющий телом, и через черепномозговые нервы. Сенсорные (или афферентные) сигналы поступают от органов чувств в подкорковые (то есть предшествующие коре полушарий) ядра, затем в таламус, а оттуда в высший отдел – кору больших полушарий. 
Кора состоит из двух полушарий, соединенных между собой пучком нервных волокон (corpus callosum). Левое полушарие ответственно за правую половину тела, правое — за левую. У человека, правое и левое полушарие имеют разные функции.

     Зрительные  сигналы поступают в зрительный отдел коры (в теменной доле), тактильные в соматосенсорную кору (в теменной доле), обонятельные – в обонятельную кору и т. д. В ассоциативных же областях коры происходит интеграция сенсорных сигналов разных типов (модальностей). 
Моторные области коры (первичная моторная кора и другие области лобных долей) ответственны за регуляцию движений.

     Префронтальная кора (развитая у приматов) отвечает за мыслительные функции.

     Области коры взаимодействуют между собой и с подкорковыми структурами – таламусом, базальными ганглиями, ядрами ствола мозга и спинным мозгом. Каждая из этих структур, хоть и более низкая по иерархии, выполняет важную функцию, а также может действовать автономно. Так, в управлении движениями задействованы базальные ганглии, красное ядро ствола мозга, мозжечок и другие структуры, в эмоциях – амигдала, в управлении вниманием – ретикулярная формация, в краткосрочной памяти – гиппокамп.

     С одной стороны, существует локализация  функций в отделах головного  мозга, с другой — все они соединены  в единую сеть. 
Мозг обладает свойством пластичности. Если поражен один из его отделов, другие отделы через некоторое время могут компенсировать его функцию. Пластичность мозга играет роль и в обучении новым навыкам. 

     2. КРОВОСНАБЖЕНИЕ ГОЛОВНОГО МОЗГА 

     2.1. Сонные артерии

      Сонные артерии  формируют каротидный бассейн. Они  берут своё начало в грудной полости: правая от плечеголовного ствола (лат. truncus brachiocephalicus), левая — от дуги аорты (лат. arсus aortae). Сонные артерии обеспечивают около 70-85 % притока крови к мозгу. 

Рисунок 3. Артерии основания мозга 

     2.2. Вертебро-базилярная система

       Подключичная артерии (a. subclavia) является одной из главных артерий верхней части тела человека, которая питает голову, верхние конечности и часть туловища человека.

• Правая подключичная артерия выходит из плечеголовного ствола;
• Левая подключичная артерия длиннее правой, выходит из дуги аорты; 

     Рисунок 4. Подключичная артерия

     Образуя выпуклую кверху дугу, подключичная артерия огибает купол плевры и через верхнюю апертуру грудной клетки выходит на шею, проходит в межлестничный промежуток, где лежит в одноименной борозде первого ребра. Выйдя из межлестничного промежутка, артерия у внешнего края первого ребра продолжается в подмышечную артерию, последняя переходит в плечевую артерию.

     Подключичная  артерия имеет три отдела:

1. первый  – от места ее начала до входа в межлестничный промежуток;
2. второй  – в межлестничном промежутке;
3. третий  – от межлестничного промежутка до входа в подмышечную полость;

     В первом отделе от артерии отходят:

• позвоночная артерия;
• внутренняя грудная артерия;
• щитошейный ствол;
• рёберно-шейный ствол;

Рисунок 5. Позвоночная вена                   Рисунок 6. Позвоночная артерия 

     Позвоночная артерия (просвет в норме 1.9 мм −4.4 мм) (a.vertebralis) — это ветвь подключичной артерии, начинающаяся от ее верхней поверхности, входит в поперечное отверстие шестого шейного позвонка и пролегает в канале, образованном отверстиями в поперечных отростках шейных позвонков. Вместе с артерией проходит позвоночная вена. Выйдя из поперечного отверстия первого шейного позвонка, позвоночная артерия проходит в его борозде (sulcus a. vertebralis). Пронизав заднюю атланто-затылочную перепонку и твёрдую мозговую оболочку, артерия проходит через большое затылочное отверстие в заднюю черепную ямку, где соединяется с позвоночной артерией противоположной стороны, образуя основную артерию, которая расположена в одноименной борозде моста. Различают четыре сегмента позвоночной артерии:

• передпозвоночный (V1) — от подключичной артерии до входа в поперечное отверстие шестого шейного позвонка;
• шейный (V2) — в поперечных отверстиях шестого-второго шейных позвонков;
• атлантовый (V3) — в поперечном отверстии и одноименной борозде первого шейного позвонка;
• внутричерепной (V4) — в полости черепа;

     На  шее от позвоночной артерии отходят  спинномозговые ветви (rr. spinales), которые через межпозвонковые отверстия проникают в позвоночный канал. В полости черепа от позвоночной артерии отходят:

• передняя спинномозговая артерия (a. spinalis anterior) — правая и левая, соединяются в один ствол, который опускается по передней срединной щели продолговатого и спинного мозга;
• задняя спинномозговая артерия (a. spinalis posterior), парная, опускается по задней поверхности продолговатого и спинного мозга; спинномозговые артерии, идя вдоль спинного мозга, анастомозируют со спинномозговыми ветвями позвоночных, межрёберных и поясничных артерий;
• задняя нижняя мозжечковая артерия (a. inferior posterior cerebelli) — разветвляется на нижней поверхности полушария мозжечка;

     Позвоночные артерии формируют вертебро-базилярный бассейн. Они кровоснабжают задние отделы мозга (продолговатый мозг, шейный отдел спинного мозга, и мозжечок). Позвоночные артерии берут своё начало в грудной полости, и проходят к головному мозгу в костном канале, образованном поперечными отростками шейных позвонков. По разным данным, позвоночные артерии обеспечивают около 15-30 % притока крови к головному мозгу.

     В результате слияния позвоночные  артерии образуют основную артерию (базилярная артерия, а. basilaris) — непарный сосуд, который располагается в базилярной борозде моста. 
 

     2.3. Виллизиев круг

       Виллизиев круг  – артериальный круг головного мозга, расположенный в основании головного мозга, и обеспечивающий компенсацию недостаточности кровоснабжения за счет перетоков из других сосудистых бассейнов. В норме, составляющие виллизиев круг сосуды образуют на основании мозга замкнутую систему. В формировании Виллизиева круга участвуют следующие артерии:

• начальный сегмент передней мозговой артерии (A-1);
• передняя соединительная артерия;
• супраклиноидный сегмент внутренней сонной артерии;
• задняя соединительная артерия;
• начальный сегмент задней мозговой артерии (P-1);

     Виллизиев круг обеспечивает нормальное кровоснабжение мозга в случае закупорки какого-либо питающего мозг сосуда. От вилизиева  круга отходят артерии, которые поставляют кровь в ткани головного мозга.

       В формировании Виллизиева круга  участвуют следующие артерии:

• передняя мозговая артерия;
• передняя соединительная артерия;
• задняя соединительная артерия;
• задняя мозговая артерия;

     Нормально развитый виллизиев круг встречается  лишь в 25-50 % случаев. Достаточно часто встречаются гипоплазия соединительных артерий, отсутствие и гипоплазия первых сегментов передней мозговой артерии и задней мозговой артерии. Большинство аневризм артерий головного мозга развивается в сосудах виллизиева круга. 

2.4. Венозный отток

     Синусы  твёрдой мозговой оболочки (венозные синусы, синусы головного мозга) – венозные коллекторы, расположенные между листками твёрдой мозговой оболочки. Получают кровь из внутренних и наружных вен головного мозга, участвуют в реабсорбции ликвора из субарахноидального пространства.

     Стенки  синусов образованы твёрдой мозговой оболочкой, выстланной эндотелием. Просвет  синусов зияет, клапаны и мышечная оболочка, в отличие от других вен, отсутствуют. В полости синусов располагаются покрытые эндотелием волокнистые перегородки.

     Из  синусов кровь поступает во внутренние ярёмные вены, помимо этого существует связь синусов с венами наружной поверхности черепа посредством резервных венозных выпускников.

       Венозные синусы:

• Верхний сагиттальный синус (лат. sinus sagittalis superior) — располагается вдоль верхнего края серповидного отростка твёрдой мозговой оболочки, оканчиваясь сзади на уровне внутреннего затылочного выступа, где открывается чаще всего в правый поперечный синус;
• Нижний сагиттальный синус (лат. sinus sagittalis inferior)–распространяется вдоль нижнего края серпа, вливается в прямой синус;
• Прямой синус (лат. sinus rectus) расположен вдоль места соединения серповидного отростка с намётом мозжечка. Имеет четырёхгранную форму, направляется от заднего края нижнего сагиттального синуса к внутреннему затылочному выступу, открываясь в поперечный синус;
• Поперечный синус (лат. sinus transversus) — парный, находится в поперечной борозде костей черепа, располагаясь вдоль заднего края намёта мозжечка. На уровне внутреннего затылочного выступа поперечные синусы сообщаются между собой. В области сосцевидных углов теменных костей поперечные синусы переходят в сигмовидные синусы, каждый из которых открывается через ярёмное отверстие в луковицу ярёмной вены;
• Затылочный синус (лат. sinus occipitalis) находится в толще края серпа мозжечка, распространяясь до большого затылочного отверстия, затем расщепляется, и в виде краевых синусов открывается в сигмовидный синус или непосредственно в верхнюю луковицу ярёмной вены;
• Пещеристый (кавернозный) синус (лат. sinus cavernosus) — парный, расположен по бокам от турецкого седла. В полости пещеристого синуса располагаются внутренняя сонная артерия с окружающим ее симпатическим сплетением, и отводящий нерв. В стенках синуса проходят глазодвигательный, блоковый нервы и глазной нервы. Пещеристые синусы соединяются между собой межпещеристыми синусами. Через верхний и нижний каменистые синусы соединяются, соответственно, с поперечным и сигмовидным;
• Межпещеристые синусы (лат. sinus intercavernosi) — располагаются вокруг турецкого седла, образуя с пещеристыми синусами замкнутое венозное кольцо;
• Клиновидно-теменной синус (лат. sinus sphenoparietalis) — парный, направляется вдоль малых крыльев клиновидной кости, открываясь в пещеристый синус;
• Верхний каменистый синус (лат. sinus petrosus superior) — парный, идёт от пещеристого синуса вдоль верхней каменистой борозды височной кости и открывается в поперечный синус;
• Нижний каменистый синус (лат. sinus petrosus inferior) — парный, залегает в нижней каменистой борозде затылочной и височной костей, соединяет пещеристый синус с сигмовидным;

Рисунок 7. Вены головного мозга                         Рисунок 8. Срез черепа,      

                                                                         демонстрирующий синусы твердой

                                                                                       мозговой оболочки 

     В результате травмы твёрдой мозговой оболочки, которая может быть обусловлена переломом костей черепа, возможно развитие тромбоза синуса. Также тромбоз синуса может развиться в результате неопластического или инфекционного процесса в черепе. В свою очередь, тромбоз синуса может стать причиной геморрагического инфаркта мозга.

     Синусы  твёрдой мозговой оболочки участвуют  в формировании дуральных артериовенозных мальформаций (ДАВМ), чаще наблюдаемых в области поперечного и сигмовидного синусов, реже – верхнего сагиттального, каменистого синусов или дна передней черепной ямки (этмоидальные ДАВМ). ДАВМ формируются на фоне дегенеративных изменений сосудистой стенки, вследствие травмы или тромбоза синусов. Из прямых ДАВМ (или посттравматических дуральных артериовенозных фистул) наиболее распространено, в связи с особенностями анатомии, каротидно-кавернозное соустье.

Рисунок 9. Твёрдая мозговая оболочка и её отростки       Рисунок 10. Синусы основания черепа 

     2.5. Яремные вены 

     Яремные вены (venae jugulares) — несколько парных вен, располагающихся на шее и уносящих кровь от шеи и головы; принадлежат к системе верхней полой вены.

     Существует  три пары яремных  вен:

1. Внутренняя яремная вена (v. jugularis interna) — самая крупная, является основным сосудом, выносящим кровь из полости черепа. Она является продолжением сигмовидного синуса твёрдой мозговой оболочки и начинается от яремного отверстия черепа луковицеобразным расширением (верхней луковицой яремной вены, bulbus jugularis superior). Далее она спускается по направлению к грудино-ключичному сочленению, будучи прикрытой спереди грудино-ключично-сосцевидной мышцей. В нижних отделах шеи вена находится в общем соединительно-тканном влагалище вместе с общей сонной артерией и блуждающим нервом, при этом вена располагается несколько более поверхностно и латеральнее артерии. За грудино-ключичным суставом внутренняя яремная вена сливается с подключичной (здесь имеется нижняя луковица яремной вены, bulbus jugularis inferior), образуя плече-головную вену.
2. Наружная яремная вена (v. jugularis externa) — меньше по калибру, располагается в подкожной клетчатке, идёт по передней поверхности шеи, в нижних отделах отклоняясь латерально (пересекая задний край грудино-ключично-сосцевидной мышцы примерно на уровне его середины). Эта вена хорошо контурируется при пении, крике или кашле, собирает кровь от поверхностных образований головы, лица и шеи; иногда используется для катетеризации и введения лекарственных средств. Внизу прободает собственную фасцию и впадает в подключичную вену.
3. Передняя яремная вена (v. jugularis anterior) — мелкая, формируется из подкожных вен подбородка, спускается вниз на некотором расстоянии от срединной линии шеи. В нижних отделах шеи правая и левая передние яремные вены образуют анастомоз, называемый яремной венозной дугой (arcus venosus juguli). Затем артерия уходит под грудино-ключично-сосцевидную мышцу и впадает как правило в наружную яремную вену.

     Рисунок 11. Яремные вены*.

*Внутренняя яремная вена (крупная) хорошо видна на левой половине рисунка. Наружная яремная вена изображена справа (идёт поверхностно). Передние яремные вены спускаются вертикально по бокам от срединной линии шеи. 

Рисунок 12. Внутренняя сонная

и позвоночные  артерии (правая сторона)

Рисунок 13. Гипофиз (сагитальный разрез)     Рисунок 14. Кровоснабжение ствола головного мозга

     3. ПРИЧИНЫ НАРУШЕНИЯ КРОВОСНАБЖЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА

     Клинические проявления недостаточности мозгового  кровообращения можно понять через  сопоставление величины кровоснабжения мозга и его влияния: нормальный кровоток для головного мозга составляет 55 мл / 100 г. ткани, соответственно потребление кислорода составляет 3.7 мл/мин/100 г. При этом перфузия серого вещества в 4 раза превышает перфузию белого вещества мозга. Поддержание перфузии мозга в постоянных границах обеспечивается ауторегуляцией.

     Срыв  ауторегуляции, прежде всего через  изменение РО и РСО в артериальной крови, возможно через:

1. Увеличение РСО ведет к увеличению кровоснабжения вследствие снижения сосудистого сопротивления и наоборот.
2. Гипоксия ведет также к снижению сосудистого сопротивления и, как следствие, к увеличению кровоснабжения.

     Сужение просвета приводящих артерий, как и  снижение артериального давления, приводит к ишемии и нарушению обменных процессов в головном мозге. Последние  наступают у здоровых лиц при  уменьшении кровоснабжения мозга на 50% при непораженных артериях и на 10-20% при их окклюзии. Снижение объемного кровотока ведет вначале к заметным функциональным нарушениям (нарушение функции клеток мозга), а при дальнейшем уменьшении перфузии к структурным повреждениям клеток и необратимым неврологическим выпадениям.

     Если  кровоснабжение улучшается еще на стадии функциональных изменений, то происходит полное восстановление головного мозга  и исчезновение неврологической  симптоматики.