Neurology · 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 WillisWillis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ACA前大脳動脈（ACA）ACA（前大脳動脈）	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MCA中大脳動脈（MCA）MCA（中大脳動脈）	大脳半球外側、顔・上肢運動感覚野、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、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 WillisWillis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。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、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
PaCO2arterial carbon dioxide tensionPaCO2（arterial carbon dioxide tension）arterial carbon dioxide tension（PaCO2）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
PaCO2arterial carbon dioxide tensionPaCO2（arterial carbon dioxide tension）arterial carbon dioxide tension（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periderm周皮（periderm）periderm（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 WillisWillis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、PaCO2arterial carbon dioxide tensionPaCO2（arterial carbon dioxide tension）arterial carbon dioxide tension（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。