การไหลเวียนของเลือดในสมอง
สมองแต่ละส่วนได้รับเลือดจากหลอดเลือดแดงที่แตกต่างกัน ระบบหลักแบ่งออกเป็นระบบไหลเวียนเลือดด้านหน้า ( หลอดเลือดแดงสมองส่วนหน้าและหลอดเลือดแดงสมองส่วนกลาง ) และระบบไหลเวียนเลือดด้านหลัง
แผนภาพแสดงเส้นเลือดและช่องว่างหลอดเลือดดำที่ระบายเลือดที่มีออกซิเจนต่ำออกจากสมอง
ตัวระบุ
เมช	D002560
ศัพท์ทางกายวิภาคศาสตร์

การไหลเวียนของเลือดในสมองคือการเคลื่อนที่ของเลือดผ่านเครือข่ายของหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำในสมองที่ส่งเลือด ไปเลี้ยงสมอง อัตราการไหลเวียนของเลือด ในสมองของ มนุษย์ผู้ใหญ่โดยทั่วไปอยู่ที่ 750 มิลลิลิตรต่อนาทีหรือประมาณ 15% ของปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดหลอดเลือดแดง ส่ง เลือดที่มีออกซิเจน กลูโคส และสารอาหารอื่นๆ ไปยังสมองหลอดเลือดดำนำเลือดที่ "ใช้แล้ว" กลับไปยังหัวใจเพื่อกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์กรดแลคติกและผลิตภัณฑ์เมตาบอ ลิซึมอื่นๆ หน่วยประสาทหลอดเลือดควบคุมการไหลเวียนของเลือดในสมองเพื่อให้เซลล์ประสาทที่ทำงานอยู่ได้รับพลังงานในปริมาณที่เหมาะสมและในเวลาที่เหมาะสม^{[ 1 ]}เนื่องจากสมองจะได้รับความเสียหายอย่างรวดเร็วหากการไหลเวียนของเลือดหยุดชะงัก ระบบการไหลเวียนของเลือดในสมองจึงมีกลไกป้องกันรวมถึงการควบคุมตนเองของหลอดเลือดความล้มเหลวของกลไกป้องกันเหล่านี้อาจส่งผลให้เกิดโรคหลอดเลือด สมอง ปริมาณเลือดที่ไหลเวียนเรียกว่า การไหล เวียนของเลือดในสมองการเร่งความเร็วอย่างฉับพลันและรุนแรงจะเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงที่ร่างกายรับรู้ และอาจส่งผลเสียอย่างรุนแรงต่อการไหลเวียนโลหิตในสมองและการทำงานปกติของสมอง จนถึงขั้นเป็นอันตรายถึงชีวิตได้

คำอธิบายต่อไปนี้อ้างอิงจากระบบไหลเวียนโลหิตในสมองของมนุษย์ในอุดมคติ รูปแบบการไหลเวียนโลหิตและชื่อเรียกอาจแตกต่างกันไปในแต่ละสิ่งมีชีวิต

การเจริญเติบโตของหลอดเลือดในสมองเป็นกระบวนการที่สำคัญซึ่งเกิดขึ้นหลังคลอด^{[ 6 ]}ซึ่งเกี่ยวข้องกับการได้รับคุณสมบัติการกั้นและการหดตัวที่สำคัญซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของสมอง ในช่วงระยะหลังคลอดตอนต้นเซลล์บุผนังหลอดเลือด (ECs) และเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด (VSMCs) จะมีการเปลี่ยนแปลงทางโมเลกุลและการทำงานอย่างมีนัยสำคัญ

เซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือดเริ่มแสดงออกถึงP-glycoprotein ซึ่งเป็น ตัวขนส่งสารขับออกที่สำคัญที่ช่วยปกป้องสมองโดยการขับสารอันตรายออกไป^{[ 7 ]}ความสามารถในการขับออกนี้จะค่อยๆ พัฒนาขึ้นและทำงานได้อย่างเต็มที่ในช่วงหลังคลอด นอกจากนี้ VSMC ซึ่งเริ่มแรกจะกระจายตัวอยู่ในเครือข่ายหลอดเลือดแดง จะเริ่มแสดงออกถึงโปรตีนหดตัว เช่น smooth muscle actin (SMA) และmyosin-11ทำให้ VSMC กลายเป็นเซลล์หดตัวที่สามารถควบคุมโทนของหลอดเลือดและการไหลเวียนของเลือดในสมองได้

การแสดงออกของ Myh11 ใน VSMC ทำหน้าที่เป็นสวิตช์การพัฒนา โดยมีการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญตั้งแต่แรกเกิดจนถึงอายุ 2 ถึง 5 ปี^{[ 6 ]}นี่เป็นช่วงเวลาที่สำคัญซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างความสามารถในการหดตัวของหลอดเลือดและการทำงานโดยรวมของระบบไหลเวียนโลหิตในสมอง

การไหลเวียนของเลือดในสมอง (CBF) คือปริมาณเลือดที่ส่งไปยังสมองในช่วงเวลาที่กำหนด^{[ 8 ]}ในผู้ใหญ่ โดยทั่วไป CBF จะอยู่ที่ 750 มิลลิลิตรต่อนาที หรือ 15.8 ± 5.7% ของปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีด^{[ 9 ]}ซึ่งเทียบเท่ากับการไหลเวียนของเลือดโดยเฉลี่ย 50 ถึง 54 มิลลิลิตรต่อเนื้อเยื่อสมอง 100 กรัมต่อนาที^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

ดัชนีอัตราส่วนการไหลเวียนของเลือดในสมองต่อปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีด (CCRI) ลดลง 1.3% ต่อทศวรรษ แม้ว่าปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง^{[ 9 ]}  ตลอดช่วงชีวิตของผู้ใหญ่ ผู้หญิงมี CCRI สูงกว่าผู้ชาย^{[ 9 ]} CBF มีความสัมพันธ์ผกผันกับดัชนีมวลกาย^{[ 9 ]}

CBF ถูกควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อให้ตรงกับ ความต้องการทางเมตาบอลิซึมของสมอง^{[ 10 ] [ 13 ]}เลือดมากเกินไป (ภาวะทางคลินิกของการตอบสนองภาวะสมดุลปกติของภาวะเลือดคั่ง ) ^{[ 1 ]}สามารถเพิ่มความดันในกะโหลกศีรษะ (ICP) ซึ่งสามารถกดทับและทำลายเนื้อเยื่อสมองที่บอบบางได้ การไหลเวียนของเลือดน้อยเกินไป ( ภาวะขาด เลือด ) เกิดขึ้นหากการไหลเวียนของเลือดไปยังสมองต่ำกว่า 18 ถึง 20 มล. ต่อ 100 กรัมต่อนาที และเนื้อเยื่อจะตายหากการไหลเวียนลดลงต่ำกว่า 8 ถึง 10 มล. ต่อ 100 กรัมต่อนาที ในเนื้อเยื่อสมองกระบวนการทางชีวเคมีที่เรียกว่ากระบวนการขาดเลือดจะถูกกระตุ้นเมื่อเนื้อเยื่อขาดเลือด ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายและการตายของเซลล์สมองผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์ต้องดำเนินการเพื่อรักษาระดับ CBF ที่เหมาะสมในผู้ป่วยที่มีภาวะต่างๆ เช่นภาวะช็อกโรคหลอดเลือดสมองภาวะสมองบวมและ การบาดเจ็บ ที่สมอง

การไหลเวียนของเลือดในสมองถูกกำหนดโดยปัจจัยหลายประการ เช่นความหนืดของเลือด การขยายตัวของหลอดเลือดและความดันสุทธิของการไหลเวียนของเลือดเข้าสู่สมอง ซึ่งเรียกว่าความดันการไหลเวียนของเลือดในสมอง (CPP) ซึ่งถูกกำหนดโดย ความดันโลหิตของร่างกายความดันการไหลเวียนของเลือดในสมอง (CPP) ถูกกำหนดให้เป็นความดันโลหิตเฉลี่ย (MAP) ลบด้วยความดันในกะโหลกศีรษะ (ICP) ในบุคคลปกติ ควรสูงกว่า 50  มม.ปรอท ความดันในกะโหลกศีรษะไม่ควรเกิน 15  มม.ปรอท (ICP 20  มม.ปรอท ถือว่าเป็นภาวะความดันในกะโหลกศีรษะสูง) ^{[ 14 ]}หลอดเลือดในสมองสามารถเปลี่ยนแปลงการไหลเวียนของเลือดผ่านหลอดเลือดได้โดยการเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางในกระบวนการที่เรียกว่าการควบคุมตนเองของสมอง หลอดเลือด จะหดตัวเมื่อความดันโลหิตทั่วร่างกายสูงขึ้นและขยายตัวเมื่อความดันโลหิตทั่วร่างกายลดลง^{[ 15 ]}หลอดเลือดฝอยยังหดตัวและขยายตัวเพื่อตอบสนองต่อความเข้มข้นของสารเคมีที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น หลอดเลือดจะขยายตัวเมื่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูงขึ้น และหดตัวเมื่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดต่ำลง^{[ 15 ]}

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าบุคคลหนึ่งมีความดันย่อยของคาร์บอนไดออกไซด์ในหลอดเลือดแดง ( PaCO2 ) เท่ากับ 40 mmHg (ช่วงปกติ 38–42 mmHg) ^{[ 16 ]}และ CBF เท่ากับ 50 มล. ต่อ 100 กรัมต่อนาที หาก PaCO2 ลดลงเหลือ 30 mmHg แสดงว่าลดลง 10 mmHg จากค่าเริ่มต้นของ PaCO2 ดังนั้น CBF จะลดลง 1 มล. ต่อ 100 กรัมต่อนาที สำหรับทุกๆ การลดลง 1 mmHg ของ PaCO2 ส่งผลให้ CBF ใหม่เป็น 40 มล. ต่อ 100 กรัมของเนื้อเยื่อสมองต่อนาที ในความเป็นจริง สำหรับทุกๆ การเพิ่มขึ้นหรือลดลง 1 mmHg ของ PaCO2 ในช่วง 20–60 mmHg จะมีการเปลี่ยนแปลง CBF ที่สอดคล้องกันในทิศทางเดียวกันประมาณ 1–2 มล./100 กรัม/นาที หรือ 2–5% ของค่า CBF ^{[ 17 ]}ด้วยเหตุนี้ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในรูปแบบการหายใจจึงสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญใน CBF ทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงของ PaCO2 ^{[ 17 ]}

CBF เท่ากับความดันการไหลเวียนของเลือดในสมอง (CPP) หารด้วยความต้านทานของหลอดเลือดในสมอง (CVR): ^{[ 18 ]}

CBF = CPP / CVR

การควบคุมการไหลเวียนของเลือดในสมอง (CBF) พิจารณาจากปัจจัยที่มีผลต่อความดันในสมอง (CPP) และปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเต้นของหัวใจ (CVR) โดย CVR ถูกควบคุมด้วยกลไกหลักสี่ประการ:

1. การควบคุม กระบวนการเผาผลาญ (หรือ 'การควบคุมตนเองของกระบวนการเผาผลาญ')
2. การควบคุม ความดันอัตโนมัติ
3. การควบคุมทางเคมี (โดยpCO2และ pO2 )
4. การควบคุมระบบประสาท

• แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของการไหลเวียนโลหิตในสมองสำหรับการฝึกอบรมและการศึกษา