脳神経内科学 · G2-24

脳循環とその調節

G2-24: The cerebral circulation, and its regulation

前提：正常: 中枢神経・神経解剖：血液供給脳循環・脳脊髄液・血液脳関門
症状: 頭蓋内圧亢進同名半盲

🧠 全体像：脳血流 cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF） cerebral blood flow, CBF（脳血流）は前方・後方循環posterior circulation 後方循環（posterior circulation）posterior circulation（後方循環）がWillis動脈輪 circle of Willis Willis動脈輪（circle of Willis） circle of Willis（Willis動脈輪）で連絡し、灌流圧perfusion pressure灌流圧（perfusion pressure）perfusion pressure（灌流圧）、血管抵抗、二酸化炭素carbon dioxide, CO₂二酸化炭素（carbon dioxide, CO₂）carbon dioxide, CO₂（二酸化炭素）、代謝需要に応じて調節される。自動調節autoregulation 自動調節（autoregulation）autoregulation（自動調節）には個人差 individual variation 個人差（individual variation） individual variation（個人差）があり、固定した血圧範囲として扱わない。

動脈系と灌流領域

動脈	主な灌流域 territory灌流域（territory） territory（灌流域）	典型的な障害像
前大脳動脈anterior cerebral artery 前大脳動脈（anterior cerebral artery）anterior cerebral artery（前大脳動脈）（ACA）	前頭・頭頂葉parietal lobe 頭頂葉（parietal lobe）parietal lobe（頭頂葉）内側、脳梁corpus callosum脳梁（corpus callosum）corpus callosum（脳梁）、下肢運動感覚野	対側下肢優位麻痺・感覚障害、無為abulia無為（abulia）abulia（無為）、失禁、優位側dominant (hemisphere) side 優位側（dominant (hemisphere) side）dominant (hemisphere) side（優位側）で失行 apraxia失行（apraxia） apraxia（失行）
中大脳動脈middle cerebral artery 中大脳動脈（middle cerebral artery）middle cerebral artery（中大脳動脈）（MCA）	大脳半球外側、顔・上肢運動感覚野、言語野language area言語野（language area）language area（言語野）。レンズ核線条体動脈lenticulostriate arteries レンズ核線条体動脈（lenticulostriate arteries）lenticulostriate arteries（レンズ核線条体動脈）は基底核・内包internal capsule内包（internal capsule）internal capsule（内包）	対側顔上肢優位麻痺・感覚障害、共同偏視conjugate gaze deviation共同偏視（conjugate gaze deviation）conjugate gaze deviation（共同偏視）、優位側dominant (hemisphere) side 優位側（dominant (hemisphere) side）dominant (hemisphere) side（優位側）で失語 aphasia失語（aphasia） aphasia（失語）、非優位側non-dominant side 非優位側（non-dominant side）non-dominant side（非優位側）で無視 neglect無視（neglect） neglect（無視）
前脈絡叢動脈anterior choroidal artery前脈絡叢動脈（anterior choroidal artery）anterior choroidal artery（前脈絡叢動脈）	内包後脚posterior limb of internal capsule内包後脚（posterior limb of internal capsule）posterior limb of internal capsule（内包後脚）、視索optic tract視索（optic tract）optic tract（視索）・外側膝状体lateral geniculate nucleus / LGN外側膝状体（lateral geniculate nucleus / LGN）lateral geniculate nucleus / LGN（外側膝状体）、海馬など	対側片麻痺contralateral hemiparesis対側片麻痺（contralateral hemiparesis）contralateral hemiparesis（対側片麻痺）、半身感覚障害hemisensory loss半身感覚障害（hemisensory loss）hemisensory loss（半身感覚障害）、同名半盲homonymous hemianopia 同名半盲（homonymous hemianopia）homonymous hemianopia（同名半盲）の組合せ
後大脳動脈posterior cerebral artery, PCA後大脳動脈（posterior cerebral artery, PCA）posterior cerebral artery, PCA（後大脳動脈）	後頭葉occipital lobe後頭葉（occipital lobe）occipital lobe（後頭葉）、内側側頭葉 temporal lobe側頭葉（temporal lobe） temporal lobe（側頭葉）、視床、中脳の一部	対側同名半盲homonymous hemianopia同名半盲（homonymous hemianopia）homonymous hemianopia（同名半盲）、記憶障害、左で失書 agraphia 失書（agraphia） agraphia（失書）を伴わない失読 alexia失読（alexia） alexia（失読）、右で相貌失認 agnosia失認（agnosia） agnosia（失認）

症候は側副血行 collateral circulation 側副血行（collateral circulation） collateral circulation（側副血行）や閉塞部位で変化し、表の全所見が揃うとは限らない。

Willis動脈輪と静脈還流

flowchart TD
    A["左右<span class='jp-term jp-term-diagram' title='internal carotid artery, ICA'>内頸動脈</span>"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='anterior cerebral artery'>前大脳動脈</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='middle cerebral artery'>中大脳動脈</span>"]
    B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='anterior communicating artery / ACoA'>前交通動脈</span>で左右ACAを連絡"]
    D["左右<span class='jp-term jp-term-diagram' title='vertebral artery'>椎骨動脈</span>"] --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='basilar artery'>脳底動脈</span>"]
    E --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='posterior cerebral artery, PCA'>後大脳動脈</span>"]
    A --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='posterior communicating artery / PCoA'>後交通動脈</span>"]
    G --> F

前方循環anterior circulation 前方循環（anterior circulation）anterior circulation（前方循環）は内頸動脈 internal carotid artery, ICA内頸動脈（internal carotid artery, ICA） internal carotid artery, ICA（内頸動脈）、後方循環posterior circulation 後方循環（posterior circulation）posterior circulation（後方循環）は椎骨脳底動脈系 Vertebrobasilar system 椎骨脳底動脈系（Vertebrobasilar system） Vertebrobasilar system（椎骨脳底動脈系）から供給される。Willis動脈輪circle of Willis Willis動脈輪（circle of Willis）circle of Willis（Willis動脈輪）の解剖学的変異は多く、閉塞時に十分な側副血行 collateral circulation 側副血行（collateral circulation） collateral circulation（側副血行）が必ず得られるわけではない。静脈血は表在・深部静脈deep vein 深部静脈（deep vein）deep vein（深部静脈）から硬膜静脈洞 dural venous sinuses 硬膜静脈洞（dural venous sinuses） dural venous sinuses（硬膜静脈洞）へ入り、主に内頸静脈 internal jugular vein 内頸静脈（internal jugular vein） internal jugular vein（内頸静脈）へ流れる。

脳血流の基本式

脳灌流圧cerebral perfusion pressure, CPP 脳灌流圧（cerebral perfusion pressure, CPP）cerebral perfusion pressure, CPP（脳灌流圧）は概念的に次式で表す。

CPP = MAP - ICP

ここでCPPは脳灌流圧 cerebral perfusion pressure, CPP脳灌流圧（cerebral perfusion pressure, CPP） cerebral perfusion pressure, CPP（脳灌流圧）、MAPは平均動脈圧 mean arterial pressure, MAP平均動脈圧（mean arterial pressure, MAP） mean arterial pressure, MAP（平均動脈圧）、ICPは頭蓋内圧である。脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF）cerebral blood flow, CBF（脳血流）はおおむねCPPと脳血管抵抗 cerebrovascular resistance, CVR 脳血管抵抗（cerebrovascular resistance, CVR） cerebrovascular resistance, CVR（脳血管抵抗）の比で決まる。正常成人の全脳平均血流は概ね50 mL/100 g/min前後だが、灰白質・白質、年齢、麻酔、体温、代謝状態metabolic state 代謝状態（metabolic state）metabolic state（代謝状態）で異なる。

自動調節

flowchart TD
    A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='perfusion pressure'>灌流圧</span>上昇"] --> B["細動脈の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='myogenic'>筋原性</span>収縮"]
    B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cerebral blood flow, CBF'>脳血流</span>の過度な増加を抑える"]
    D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='perfusion pressure'>灌流圧</span>低下"] --> E["細動脈拡張と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='reserve capacity'>予備能</span>動員"]
    E --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cerebral blood flow, CBF'>脳血流</span>を維持"]
    F --> G["下限を超えると低灌流・虚血"]
    C --> H["上限を超えると<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hyperperfusion'>過灌流</span>・血液脳関門障害"]

MAP約60〜150 mmHgを平坦な自動調節 autoregulation 自動調節（autoregulation） autoregulation（自動調節）域として示す古典的説明は、集団平均を単純化した歴史的モデルである¹。健常成人143件の研究を再解析すると、血圧に対して緩衝される「平坦域」はおよそ20 mmHg（平均動脈圧mean arterial pressure, MAP 平均動脈圧（mean arterial pressure, MAP）mean arterial pressure, MAP（平均動脈圧） 80〜100 mmHg程度）しかなく、古典的な理解よりはるかに狭いとする報告があり²、自己調節autoregulation 自己調節（autoregulation）autoregulation（自己調節）の下限そのものにも大きな個人差 individual variation 個人差（individual variation） individual variation（個人差）がある³。境界は連続的で個人差 individual variation 個人差（individual variation） individual variation（個人差）があり、慢性高血圧chronic hypertension 慢性高血圧（chronic hypertension）chronic hypertension（慢性高血圧）では右方移動 rightward shift 右方移動（rightward shift） rightward shift（右方移動）し⁴、急性脳損傷・脳卒中・麻酔・二酸化炭素carbon dioxide, CO₂ 二酸化炭素（carbon dioxide, CO₂）carbon dioxide, CO₂（二酸化炭素）変化で破綻しうる。患者ごとの至適MAPをこの固定値だけで決めない。

代謝・化学・神経性調節

因子	脳血管への主な作用
PaCO2PaCO2（arterial carbon dioxide tension）上昇・組織アシドーシス	強い血管拡張、脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF）cerebral blood flow, CBF（脳血流）増加
PaCO2低下	血管収縮、脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF）cerebral blood flow, CBF（脳血流）低下。過換気hyperventilation 過換気（hyperventilation）hyperventilation（過換気）の効果は一時的
高度低酸素	血管拡張、脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF）cerebral blood flow, CBF（脳血流）増加
局所神経活動	神経血管連関neurovascular coupling 神経血管連関（neurovascular coupling）neurovascular coupling（神経血管連関）により活動部位の血流増加 increased blood flow血流増加（increased blood flow） increased blood flow（血流増加）
一酸化窒素nitric oxide, NO一酸化窒素（nitric oxide, NO）nitric oxide, NO（一酸化窒素）	内皮・神経由来の血管拡張に関与
交感神経	急激な血圧上昇 elevated blood pressure 血圧上昇（elevated blood pressure） elevated blood pressure（血圧上昇）時の保護的調節に関与

血液脳関門は内皮細胞間の密着結合 tight junction密着結合（tight junction） tight junction（密着結合）、周皮細胞pericyte周皮細胞（pericyte）pericyte（周皮細胞）、アストロサイト終足 end-feet (astrocytic) 終足（end-feet (astrocytic)） end-feet (astrocytic)（終足）などからなる神経血管単位 neurovascular unit 神経血管単位（neurovascular unit） neurovascular unit（神経血管単位）で、物質移動と脳内環境を調整する。酸素は受動拡散 passive diffusion受動拡散（passive diffusion） passive diffusion（受動拡散）、グルコースは輸送体を介して移動するため、両者を同じ「選択的透過」と一括しない。

まとめ

内頸動脈系internal carotid system 内頸動脈系（internal carotid system）internal carotid system（内頸動脈系）と椎骨脳底動脈系 Vertebrobasilar system 椎骨脳底動脈系（Vertebrobasilar system） Vertebrobasilar system（椎骨脳底動脈系）はWillis動脈輪 circle of Willis Willis動脈輪（circle of Willis） circle of Willis（Willis動脈輪）で連絡するが、側副能には個人差 individual variation 個人差（individual variation） individual variation（個人差）がある。
脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF）cerebral blood flow, CBF（脳血流）は灌流圧 perfusion pressure灌流圧（perfusion pressure） perfusion pressure（灌流圧）、血管抵抗、PaCO2、酸素、局所代謝により調節される。
自動調節autoregulation 自動調節（autoregulation）autoregulation（自動調節）域60〜150 mmHgは歴史的な概略図で、個々の患者に固定閾値として適用しない。

出典

1.Integrative regulation of human brain blood flow（The Journal of Physiology・2014）脳血流調節の総説で、脳の自己調節は平均動脈圧60〜150 mmHgの範囲で灌流を一定に保つわけではないという通説に反証を提示し、動脈血ガス（PaCO2など）と血圧が相互に作用し合う調節的な相互依存があること、自己調節と血液ガスへの脳血管反応性は軟膜細動脈だけで担われているのではないことを確認した閲覧 2026-08-27
2.Static autoregulation in humans（Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism・2024）健常成人（18〜65歳）を対象とした143件の研究を用いた再解析で、動脈圧が低下する場合の脳血流感受性は平均1.47±0.71%/%、上昇する場合は0.37±0.38%/%と方向により有意に異なり、絶対脳血流と動脈圧の回帰分析からは平均動脈圧80〜100 mmHg付近のおよそ20 mmHg幅の自己調節プラトーしか同定できず、これは広く受け入れられている古典的な見解よりはるかに狭いと結論した閲覧 2026-08-27
3.Cerebral Blood Flow Autoregulation in Sepsis for the Intensivist: Why Its Monitoring May Be the Future of Individualized Care（Journal of Intensive Care Medicine・2018）総説で、脳血流自己調節の下限は一律の値ではなく個人差が大きいこと、心肺バイパス手術を受けた患者を対象にベッドサイドで持続測定した研究では自己調節の下限が平均動脈圧40〜90mmHgの範囲に広く分布していたことを確認した（ヒトのデータ）。教科書的な「60〜150mmHg」という数値は集団の目安であり、個々の患者では大きくずれうる閲覧 2026-08-27
4.Autoregulation of brain circulation in severe arterial hypertension（British Medical Journal・1973）重症高血圧患者と正常血圧の対照者で動静脈酸素較差法により脳血流を測定した研究で、自己調節の下限（脳血流が低下し始める血圧）と脳低酸素をきたす血圧限界の両方が高血圧患者では上方に偏位していたこと（細動脈壁の肥厚が推定機序）を確認した閲覧 2026-08-27