Fortschr Neurol Psychiatr 2000; 68(9): 398-412
DOI: 10.1055/s-2000-11798
ORIGINALARBEIT
Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Mechanismen der zerebralen Autoregulation, Untersuchungsverfahren und Beurteilung mittels transkranieller Doppler-Sonographie

M. J. Hilz, B. Stemper, J. G. Heckmann, B. Neundörfer
  • Neurologische Klinik mit Poliklinik der Universität Erlangen-Nürnberg (Direktor: Prof. Dr. B. Neundörfer)
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Publication Date:
31 December 2000 (online)

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Zusammenfassung:

Die zerebrovaskuläre Autoregulation sichert in einem Bereich mittlerer Blutdruckwerte von 50 - 170 mmHg auch bei Blutdruckschwankungen die Konstanz der Hirndurchblutung. Statische und dynamische myogene Mechanismen dämpfen plötzliche Blutdruckschwankungen. Neurogene Einflüsse sympathischer, noradrenerger Fasern regulieren besonders die größeren, proximalen Hirngefäße, aber auch Gefäße mit nur 15 - 20 μm Durchmesser. Parasympathische, gefäßerweiternde Impulse sind von geringerem Einfluss. Monoaminerge Hirnstammkerne wie der dorsale Raphekern, der Locus coeruleus oder der Nucleus reticularis pontis oralis nehmen zusätzlich Einfluss auf die Gefäßmodulation. Metabolische, lokale, parenchymale und endotheliale Substanzen spielen für die Anpassung des Hirngefäßtonus ebenfalls eine entscheidende Rolle. Besonders zu nennen sind Stickoxid, Calcitonin gene related peptide, Substanz P, Endothelin, Kaliumkanäle sowie Entzündungsmediatoren wie Histamin, Bradykinin, Arachidonsäure, Prostaglandine, Leukotriene, freie Radikale oder Serotonin. Die klinische Überprüfung der Autoregulation kann durch kurzfristige Veränderungen des Blutdrucks erfolgen. Hierzu eignen sich Substanzen wie Angiotensin, Phenylephrin oder Natrium-Nitroprussid. Blutdruckänderungen können auch durch eine passive Kipptischbelastung, die „leg-cuff”-Methode nach Aaslid oder das Valsalva-Manöver induziert werden. Die Autoregulation lässt sich auch durch Berechnung der Kohärenz und Phasenbeziehung zwischen Modulationen von Blutdruck und Hirndurchblutung in Ruhe oder während metronomischer Atmung bestimmen. Die Messung der Hirndurchblutung erfolgt mittels transkranieller Doppler-Sonographie der proximalen Arteria cerebri media. Teilweise umstritten ist, ob eine Abnahme der hier gemessenen Strömungsgeschwindigkeit im Sinne einer Vasodilatation am beschallten Gefäßsegment zu werten ist oder eine Blutflussreduktion infolge einer Minderung der Perfusion nachgeschalteter Gefäßabschnitte darstellt. Ausführlich werden zahlreiche klinische und tierexperimentelle Studien erörtert, die deutliche Hinweise auf eine Konstanz des beschallten Gefäßdurchmessers und damit eine Abnahme der nachgeschalteten Perfusion geben. Direkte, intraoperative Messungen des Gefäßdurchmessers bestärken die Schlussfolgerung, dass dopplersonographisch gemessene Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit in der proximalen Arteria cerebri media auf Perfusionsänderungen in nachgeschalteten Gefäßbereichen hinweisen. Somit eignet sich die transkranielle Doppler-Sonographie zur Beurteilung der zerebralen Autoregulation.

Mechanisms of Cerebral Autoregulation, Assessment and Interpretation by Means of Transcranial Doppler Sonography:

Cerebrovascular autoregulation assures constancy of cerebral perfusion despite blood pressure changes, as long as mean blood pressure remains in a range between 50 - 170 mmHg. Static and dynamic myogenic mechanisms dampen sudden blood pressure changes. Neurogenic influences of sympathetic, noradrenergic fibers modulate primarily proximal, large diameter segments of cerebral arteries, but also small 15 - 20 μm diameter vessels. Parasympathetic, vasodilating impulses are of less influence. Monoaminergic brainstem centers such as the dorsal raphe nucleus, locus coeruleus or nucleus reticularis pontis oralis also influence vessel tone. Metabolic, local parenchymal and endothelial substances have major impact on cerebral vessel tone. Particularly important are nitric oxide, calcitonin gene related peptide, substance P, endothelin, potassium channels and autocoids such as histamine, bradykinin, arachidonic acid, prostanoids, leucotrienes, free radicals or serotonin. The clinical examination of autoregulation is mostly based on brief blood pressure changes induced by drugs such as angiotensin, phenylephrine or sodium nitroprusside, or by challenge maneuvers. Frequently, blood pressure is challenged by a tilt-table maneuver, the “leg-cuff”-method according to Aaslid, or a Valsalva maneuver. The analysis of coherence and phase relation between spontaneous or metronomic breathing modulation of blood pressure and brain perfusion also assesses autoregulatory function. Cerebral blood flow is determined by means of transcranial Doppler sonography, mostly of the proximal segment of the mid-cerebral artery. There is some controversy whether a decrease of cerebral blood flow velocity measured at this segment indicates vasodilatation at the insonated segment or reflects blood flow reduction due to decreased perfusion of down-stream vessel segments. Various clinical and animal studies are presented demonstrating diameter constancy of the insonated mid-cerebral artery segment and thus indicating that slowing of mid cerebral artery blood flow velocity as assessed by transcranial Doppler sonography is due to a decrease of down-stream perfusion. Direct, intraoperative measurements of vessel diameter confirm this conclusion.

Literatur

Prof. Dr. Max J. Hilz

Neurologische Klinik mit Poliklinik der
Universität Erlangen-Nürnberg

Schwabachanlage 6
91054 Erlangen

Email: E-mail: max.hilz@neuro.med.uni-erlangen.de