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Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 1
David P. WolferInstitut für Bewegungswissenschaften und Sport, D-HEST, ETH ZürichAnatomisches Institut, Medizinische Fakultät, Universität Zürich
GrundlagenBlutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem
377-0107-00 Nervensystem, Fr 15.11.2019 12:45-14:30 HCI G3
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 2
Lernziele dieser Anatomievorlesung: Studierende können …
• Merken und Erinnern1. gewebliche Zusammensetzung und Schichtenbau der
Hüllen des ZNS widergeben2. Gliederung, Begrenzung und Verbindungen der inneren
und äusseren Liquorräume wiedergeben3. Aufbau und Lokalisation von Plexus choroideus und
Arachnoidalzotten widergeben4. Verlauf und Versorgungsterritorien wichtiger Arterien des
Vertebralis- und Karotis-Systems, Aufbau des Circulus arteriosus cerebri wiedergeben
5. die Elemente des oberflächlichen und tiefen Venensystems des Gehirns und der Sinus durae matris aufzählen
6. strukturelle Besonderheiten intrazerebraler Blutgefässe definieren und die Strukturelemente der Bluthirnschranke nennen
7. den Aufbau des glymphatischen Systems widergeben
• Verstehen und Anwenden1. mechanische und nicht-mechanische Funktionen der
Hüllen des ZNS beschreiben2. die strukturellen Grundlagen der Kompartimentgrenzen
des extrazellulären Milieus des ZNS erläutern3. das Prinzip der Liquorproduktion und -Resorption und der
damit verbundenen Liquorbewegungen darlegen4. sich den räumlichen Zusammenhang zwischen dem
Verlauf zerebraler Arterien und der Ausdehnung ihrer Versorgungsgebiete vorstellen
5. sich den räumlichen Zusammenhang zwischen dem Verlauf zerebraler Venen und der Ausdehnung ihrer Drainagegebiete vorstellen
6. die strukturellen Grundlagen der Zusammenarbeit von Liquor- und Lymphsystem bei der Drainage des Extrazellulärraums im ZNS darlegen
7. die Konsequenzen von Blutgefässverschlüssen im Gehirn anhand von Beispielen erläutern
8. die Konsequenzen von Blutungen aus intrakranialen Blutgefässen anhand von Beispielen erläutern
46
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 3
Fakultative Lernmaterialien für diese Vorlesung
• Lehrbuch: Trepel, «Neuroanatomie»• 11 Blutversorgung des Gehirns
• LernAtlas: Prometheus«Kopf, Hals und Neuroanatomie»B Neuroanatomie• 1.5 Nervensystem in Situ• 1.9 Blutversorgung von Gehirn und Rückenmark• 4.1-3 Hirn- und Rückenmarkshäute• 5.1-4 Liquorräume• 10.1-10 Blutgefässe des Gehirns
• Studiensammlung• Studiensaal I,
Vitrine 4: Frontalschnitte Kopf• Studiensaal II,
Sagittalschnitte durch den Kopf (beim Fenster)• Studiensaal II,
Vitrine 41: Hirnbasis mit Arterien• Studiensaal II,
Vitrine 42: Seitenventrikel, 43 4. Ventrikel, 44 3. Ventrikel• Studiensaal II,
Vitrine 50: Hirnhäute und Blutversorgung des Kopfes
47
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 9
Äussere Liquorräume, Hirn- und Rückenmarkshäute
Lv
3v
4v
Aq
Cc
Lv
Frontalschnitt
• Funktionen• mechanischer Schutz (Bindegewebe & Flüssigkeit)• arachnoidale Stoffwechselbarriere (Tight Junctions)• Immunabwehr (im ZNS selbst nur Mikrogliazellen)
• Pachymeninx (harte Hirn- und Rückenmarkshaut)• Dura mater: aussen straffes kollagenes Bindegewebe mit Blut- und
Lymphgefässen (Stratum fibrosum), lockeres mehrschichtiges Plattenepithel innen (Neurothel = Stratum neurotheliale)
• Schädel: Stratum fibrosum gleichzeitig auch Periost, ausser bei Auffaltungen = Durasepten (Falx cerebri, Tentorium cerebelli, Diaphragma sellae). Spinalkanal: freier Durasack, umgeben von Epiduralraum (Fettgewebe, Venengeflecht)
• Leptomeninx (weiche Hirn- und Rückenmarkshaut)• Arachnoidea mater: aussen epitheliale Barriere-Schicht mit Tight
Junctions, lockeres Bindegewebe innen (Stroma)• Pia mater: lockeres Bindegewebe über Basallamina in Kontakt mit
Membrana limitans gliae (Astrozytenfortsätze) der ZNS Oberfläche• dazwischen Subarachnoidalraum mit Liquor cerebrospinalis,
ausgekleidet durch flaches Leptomeninx-Mesothel, überbrückt durch feine Trabekel der Arachnoidea («vertäuen» ZNS).Weite Stellen = Zisternen (Cisternae).
SchädelknochenEpiduralraumDura materNeurothelArachnoidea-TrabekelPia materSubarachnoidalraumSinus durae matrisLymphgefässe
SE
E
S
Grosshirn
HS
RM
M1,2 V1,258
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 10
Innere Liquorräume
• Ventrikel (weit)• Ventriculus lat. (Lv) im Telencephalon: ausgehend von Pars centralis
(Pc)(→ Parietallappen): Cornu ant. (Ca)(→ Frontallappen), post. (Cp)(→ Okzipitallappen), temporal inf. (Ci)(→ Temporallappen)
• Ventriculus tertius (3v) im Diencephalon. Ventriculus quartus (4v) in Medulla oblongata und Pons (Boden = Fossa rhomboidea)
• Verbindungen / Kanäle (eng)• Foramina Monroi (Mo)• Aqueductus cerebri (Aq) im Mesencephalon• Foramina Magendie (Ma) et Luschkae (Lu):
einzige Verbindung zu Subarachnoidalraum• Canalis centralis (Cc) des Rückenmarks
• 95% der Ventrikeloberfläche: Ependym• einschichtiges Epithel aus Gliazellen mit Kinozilien,
ohne Tight Junctions: Interzellularraum durchlässig• ruht ohne Basallamina auf Membrana limitans gliae• Liquor-Kontakt-Neurone (va. Canalis centralis): Soma unterhalb
Ependym im Nervengewebe, Dendrit erreicht durch Ependym Liquor, vermutlich mechanische oder chemische Sensoren
KinozilienEpendymzellenGap junctionAdherens junctionBlutkapillareTight junction im EndothelBasallaminaAstrozytMembrana limitans gliaeBasaler Fortsatz
12
GjAjBkTjBl3
MBf
1
Aj
2
BlBk Tj
3
TEM
Mo
LvPc
Ci
Ca
Cp3v
4v
Aq
Ma
Lu
Cc
SeitenansichtVentrikelausguss
Gj
Bf
M
M2 V309
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 13
Liquorproduktion
• 4x täglich ausgetauscht• Totalvolumen ca. 150 ml• Täglich ca. 600 ml durch Plexus choroideus sezerniert
• Plexus choroideus• ca. 5% der Ventrikeloberfläche statt Ependym• in allen Ventrikeln (Seitenventrikel ohne Cornu ant. et post.),
nicht im Aqueductus cerebri & nicht im Can. centralis• gesamtes Nervengewebe zwischen Ventrikel und Pia mater
reduziert auf eine Zellschicht = einschichtiges Plexusepithel:apikale Membran in Kontakt mit Liquor im Ventrikel, basale Membran via Basallamina mit Pia mater verbunden
• in Pia mater zahlreiche Blutgefässe (Tela choroidea) und Blutkapillaren mit fenestriertem Endothel ausnahmsweise ohne Abdichtung durch Tight Junctions (Blutkapillaren der Pia mater besitzen sonst als Teil der Bluthirnschranke wie jene im ZNS-Nervengewebe Tight Junctions)
• starke Zottenbildung gegen Ventrikellichtung• aktiver transzellulärer Transport: parazelluläre Abdichtung
(Blut-Liquor-Schranke), apikale Oberflächenvergrösserung, basale Membranfalten (basales Labyrhinth) mit Mitochondrien (ähnlich proximaler Tubulus der Niere)
MikrovilliPlexusepithelzellenBlutkapillareTight JunctionAdherens JunctionBasallaminaFibroblast (Pia Mater)
12
BkTjAjBl3
1
2
Bk
3
Aj
Bl
TEM
Tj
LvPc
3v
4v
CiPlexuschoroideus
M3 V314
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 14
Liquorresorption & Zirkulation
• Liquorresorption• aus Subarachnoidalraum in durale Venen oder Lymphgefässe im
Gleichgewicht mit Liquorsekretion: Dura mater und Arachnoidea stellenweise ausgedünnt und ohne Tight Junctions
• Arachnoidalzotten: Arachnoidea ± zottig nach aussen gestülpt, in Kontakt mit Sinus durae matris (Pacchioni-Granulationen entlang Sinus sagittalis superior im Scheitelbereich) oder epiduralem Venengeflecht (Duratrichter der Spinalnerven)
• mit oder ohne Zottenbildung stellenweise starke Annäherung der Arachnoidea an Lymphgefässe der Dura mater (va Schädelbasis bei Austritt der Hirnnerven, Duratrichter der Spinalnerven)
• Komplexe Liquorbewegungen• Massenfluss Seitenventrikel → 3. Ventrikel → Aqueductus
→ 4. Ventrikel → Subarachnoidalraum → ArachnoidalzottenBehinderung führt zu Stau & Druckanstieg (Hydrocephalus)
• Pendelbewegung 4. Ventrikel ↔ Zentralkanal• ventrikuläre Mikrozirkulation durch Zilienschlag des Ependyms• Austausch (va im Tiefschlaf) Liquorräume ↔ Nervengewebe via
Ependym, Pia mater und va. via glymphatisches System (Spalträume zwischen Membrana limitans Gliae und intrazerebralen Blutgefässen als Ersatz für die im Nervengewebe fehlenden Lymphgefässe)
Grosshirn
HS
RM
Seitenventrikel3. VentrikelAquädukt4. VentrikelZentralkanalSubarachnoidalraum
Sv3vAq4vZk
EpendymPlexusepithelArachnoidalzottenLymphgefässe
LvLv
3v
Aq
4v
Zk
Frontalschnitt
M3 V322
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 21
Arterielle Blutversorgung von Telencephalon und Diencephalon
• Carotis-System• A carotis int (C): Eintritt durch Canalis caroticus,
Karotissiphon im Sinus cavernosus, Endäste A cerebri anterior (1) und media (2). Aus A cerebri media:A choroidea anterior (3) entlang Tractus opticus,Aa centrales anterolaterales (4) = lenticulostriatae
• versorgt Frontal- und Parietallappen, Teile des Temporallappens, Basalganglien, Capsula interna (Risikozone: Hemiplegie!), Teile des Diencephalon(via A choroidea ant auch Corpus geniculatum laterale)
• Vertebralis-System• Aa vertebrales (V): Eintritt durch Foramen occipitale
magnum, Vereinigung zu unpaarer A basilaris (B)• A cerebri post (5) versorgt Okzipitallappen, Teile des
Temporallappens und dorso-kaudales Diencephalon
• Circulus arteriosus cerebri (Willisii)• A communicans ant (6), Aa communicantes post (7):
normal wenig durchblutet, Erweiterung bei langsamer Stenose eines Zuganges (über Wochen, Monate)
• Abgänge des Circulus arteriosus sind Endarterien, Verschluss bewirkt Infarkt des Versorgungsgebiets
3
1
C
V
B
2
4
5
6
7
1
5
3
1
2
4
2
5
5
HippocampusThalamusBasalganglienCapsula internaInsula
HTBC
In
H
T
In
B,C
Lobusfrontalisparietalistemporalisoccipitalis
fpto
fo
t
p
p
f
to
o
f
tHorizontalschnitt
Sagittalschnitt / Medialansicht
Lateralansicht
1t
4
M4 V4,730
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 24
Arterielle Blutversorgung von Cerebellum und Hirnstamm
• Cerebellum + Pedunculi cerebellares• Aa inf post (8), inf ant (9), sup (10) cerebelli
• Mesencephalon• multiple Äste der A cerebri post (5): Hauptversorgung• A choroidea ant (3): laterale Teile von Tegmentum und
Crus cerebri (einziger Beitrag des Karotis-Systems!)• A sup cerebelli (10): Teile des Colliculus inf
• Pons• Aa pontis med & lat (11) aus A basilaris (B): sektorweise
medial und basolateral (Pars basilaris und Tegmentum)• A sup cerebelli (10): Gebiet um Pedunculus cerebellaris
sup, A inf ant cerebelli (9): Gebiet um Pedunculus cerebellaris med
• Medulla oblongata• Rr medullares (12) va. aus A spinalis ant (13), zT. aus
Aa vertebrales: sektorweise medial und basolateral• A inf post cerebelli (8): dorsolaterales Gebiet um
Pedunculus cerebellaris inf bis Ncc olivares inf
3
C
V
B
812
13
9
11
10
5
8
12
11
11
9
10
5 10
5
55
5
5
5
3
Mesencephalon
Medullaoblongata
Pons
Colliculus supColliculus intNc ruberSubstantia nigraCp geniculatum latPyramisLemniscus medCrus cerebriPedunculus cerebellarissup.med.inf.
CsCiRNGlPLC
PsPm
Pi
C
CiCs
R
4. Ventrikel
NN
Gl
P
L
LL
L
C
5
Pm
Ps
Pi
M4 V4,754
Transversalschnitte
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 26
Venöser Abfluss aus dem Gehirn
• grosse Variabilität, viele Anastomosen
• Oberflächlicher venöser Abfluss• Grosshirnrinde + 1-2 cm weisse Substanz, Teile
des ventralen Hirnstamms, Teile des Kleinhirns• oberflächliche Gehirnvenen via Brückenvenen
direkt → Sinus durae matris
• Tiefer venöser Abfluss• Hippocampus & Sockel der Grosshirn-Hemi-
sphären, Diencephalon, Grossteil Hirnstamm• Blut aus tiefem Venensystem gesammelt in unpaarer
V cerebri magna = V Galeni, aus dieser → Sinus rectus
• Sinus durae matris• klappenlose Blutleiter mit fester Wand aus
2 Blättern der Dura, Endothel, kaum Muskulatur• Abfluss aus Schädel → V jugularis interna,
alternativ → Pl venosus vertebralis internus,oder via Vv emissariae → Kopfhautvenen
• via Vv ophthalmica sup & inf und Pl pterygoideus aus Gesicht Einstrom → Sinus cavernosus: Infektionen!
Sinusrectus
Confluens sinuum
Sinussagittalis sup
V cerebri magnaCerebellumSinus
transversusGrosshirnrinde + 1-2 cm Mark
V septi pellucidiV thalamostriata
V basalisSinus sigmoideus
Sinus cavernosus
V jugularis interna
dors. Basalg.dors. SeptumCC + dors. CI
Thalamus
HippocampusInsula
ventr. Basalg.ventr. Septum
ventr. CIHypothalamus
Mesencephalondors. Ponsdorsale Md
V cerebri interna
Durasinustiefe Gehirnvenenextrakraniale Venenoberflächlicher Abflusstiefer Abfluss
ventr. Ponsventrale Md
M5 V5
Capsula internaCorpus callosumMedulla oblongata
CICCMd
08
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 32
Intrazerebrale Blutgefässe und glymphatisches System
• Schichtenweise Abfolge der Gefässkaliber• Circulus arteriosus und grosse Äste subarachnoidal (1) mit Pia-Hülle• Arterien mittleren Kalibers auf Gehirnoberfläche (2) in Pia mater• kleine Arterien und Arteriolen penetrieren (3) Nervengewebe• kleine Venen im Nervengewebe (4) → mittlere in Pia mater (5) oder
unter Ependym → Brückenvenen (6) → grosskalibrige Durasinus (7)
• Membrana limitans Gliae• parazellulär Liquor-durchlässiges Geflecht von Astrozyten-Fortsätzen an
Grenze von Nervengewebe zu Pia oder Ependym, sowie perivaskulär• transzellulärer H2O Transport durch Aquaporin(Wasser)-Kanäle• Astrozyten → Tight Junctions im Endothel der Kapillaren (Ausnahme!)
→ Blut-Hirn-Schranke (B) (trennt Blut von Nervengewebe + Liquor)
• Glymphatisches System: Lymphgefässersatz im ZNS• von Liquor als Lymphersatz durchströmter Raum zwischen Wand intra-
zerebraler Blutgefässe und perivaskulärer Membrana limitans Gliae • um Arterien und Venen Liquor in Virchow-Robin-Räumen (V) = Strumpf
aus sehr lockerem Piagewebe, um Kapillaren Liquor in Basallamina• entlang arteriellem Schenkel Liquor-Einstrom in Nervengewebe,
entlang venösem Schenkel Rückstrom in Subarachnoidalraum• Reinigung des extrazellulären ZNS-Milieus im Schlaf («Gehirnwäsche»)
ArterienVenenLymphgefässe
1
2
3
Kno
chen
Pac
hym
enin
xLe
ptom
enin
xN
erve
ngew
ebe
Ven
trike
l
DuraArachnoideaPiaSubarachnoidalraumVentrikelEpendymMembrana limitans gliaeNeurothelArachnoidalzottenBluthirnschranke
B
N
VV
4
5
6
7A
glymphatischerLiquorstrom
NA
M6,7 V2,3,620
B
Grundlagen | Blutversorgung, Hirnhüllen und Ventrikelsystem | Fr 15.11.2019 - 34
Raumforderung durch intrakranielle Blutungen
• Intrazerebrale Blutung• kleine Arterien (3) im Gehirngewebe• Spontanruptur bei Arteriosklerose → Schlaganfall (15%)
(auch Gefässverschluss → Schlaganfall (85%): Differentialdiagnose!)
• Subarachnoidalblutung• grosse Arterien (1): Circulus arteriosus Willisii und abgehende Äste• Trauma oder Spontanruptur eines angeborenen Aneurysmas
(dünnwandige Erweiterung) → akute oft tödliche Massenblutung mit krampfhafter Verengung der Hirnarterien
• Subduralblutung• Brückenvenen (6)• Abriss der Einmündung in Durasinus durch Scherkräfte
→ Hämatom (Bluterguss) zwischen Dura und Arachnoidea• akut bei schwerem Schädelhirntrauma• chronisch nach Bagatelltrauma bei älteren Leuten
• Epiduralblutung• Arteria meningea media (M) ausserhalb Dura mater• Schädelfraktur → Hämatom zwischen Schädelknochen und
Periost/Dura, Eintrübung des Bewusstseins innert Stunden
ArterienVenenLymphgefässe
1
2
3
Kno
chen
Pac
hym
enin
xLe
ptom
enin
xN
erve
ngew
ebe
Ven
trike
l
DuraArachnoideaPiaSubarachnoidalraumNeurothel
M
4
5
6
7
N
N
M6 V7,830