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Die Hirnarterien entspringen zwei verschiedenen Gefässsystemen, einem vorderen und einem hinteren. Ersteres geht aus von den Aa. carotideae internae 9, das Zweite geht aus von den Aa. vertebrales 15. Über diverse Anastomosen entsteht aus diesen vier Arterien der Circulus arteriosus cerebri (Willisi) 19, ein sechseckiger Gefässring ventral an Diencephalon und Mesencephalon. Von dieser Ringleitung gehen die Hauptgefässe zur Versorgung des Gehirnes aus. Der Circulus arteriosus cerebri erreicht seine definitive Gestalt zu Beginn der 8. Woche 22-23. Die arterielle Versorgung des Gehirnes unterliegt einer Autoregulation und ist damit unabhängig von peripheren Blutdruckschwankungen. Obschon das Gehirn nur etwa 2% der Körpermasse ausmacht, beansprucht es etwa 15-20% des Herzminutenvolumens und damit der Sauerstoffversorgung.
Vereinfacht stellt sich die anatomische Situation folgendermassen dar:
- Die A. carotidea interna versorgt etwa 80% des Gehirns. Sie stellt den einen Ast der A. carotis communis dar und gelangt durch den Canalis caroticus des Os temporale in die Schädelhöhle. Sie durchquert unter Bildung des Carotissiphons den venösen Sinus cavernosus, passiert die Dura mater und entlässt ein Hauptgefäss, die A. ophthalmica sowie vier Endarterien: die A. cerebri anterior 17, die A. cerebri media (Sylvii) 17, die A. cerebri posterior 16 sowie die A. choroidea anterior.
- Die A. vertebralis entspringt der A. subclavia an der Halsbasis. Sie zieht durch die Forr. transversaria der Halswirbel und gelangt über das Foramen magnum in den Schädel. Nach Durchquerung der Dura mater verläuft sie zunächst seitlich am Bulbus spinalis nach rostral. Danach ziehen die beiderseitigen Aa. vertebrales gegen die Medianebene und vereinigen sich ventral am Hirnstamm zwischen Myelencephalon und Pons zur unpaaren A. basilaris 15. Diese passiert unter Abgabe der Rr. pontis die Ventralfläche des Metencephalons und gabelt sich am Übergang zum Mesencephalon in rechte und linke A. cerebri posterior 17.
- Die Aa. cerebri posteriores 17 und die unpaare A. communicans anterior bilden vor dem Chiasma opticum den rostralen Abschluss des Circulus arteriosus cerebri (Willisi). Seitlich stellen die paarigen Aa. communicantes posteriores 16 den Anschluss an die aus der A. basilaris hervorgegangenen Aa. cerebri posteriores her.
Beim Embryo erhält der Circulus arteriosus cerebri sauerstoffreicheres Blut als der übrige Körper. Dies hängt damit zusammen, dass der grösste Teil des oxygenierten Blutes, welches von der Placenta über die V. cava inferior zum rechten Atrium gelangt, über das Foramen ovale in den linken Vorhof und anschliessend in den linken Ventrikel strömt. Die Aa. carotideae entspringen dem Aortenbogen noch vor der Einmündung des Ductus arteriosus (Botalli) und somit vor der Beimengung von Mischblut aus dem rechten Ventrikel.