뇌순환(Cerebral Circulation)
뇌순환은 뇌 조직에 산소와 영양을 공급하고, 대사 산물을 제거하는 혈액순환 과정입니다.
뇌는 체중의 약 2%를 차지하지만, 전체 심박출량(Cardiac Output)의 약 15%를 차지할 정도로 높은 혈류량이 필요합니다.
또한 뇌는 항상 일정한 혈류를 유지하는 자율조절 기능(Autoregulation)이 강력하게 작용합니다.
1. 뇌순환의 해부학적 구조
뇌혈류는 주로 앞쪽(경동맥 계통, Carotid System)과 뒤쪽(척추동맥 계통, Vertebrobasilar System)에서 공급됩니다.
(1) 경동맥 계통 (Carotid System, 전방 순환)
좌우 총경동맥(Common Carotid Artery) → 각각 내경동맥(ICA, Internal Carotid Artery)과 외경동맥(ECA, External Carotid Artery)으로 분지
- 외경동맥(ECA): 두개골 외부(안면, 두피)로 혈액 공급
- 내경동맥(ICA): 두개강 내로 들어가 뇌에 혈액 공급
내경동맥의 주요 분지
- 전대뇌동맥(ACA, Anterior Cerebral Artery) → 전두엽, 두정엽 내측
- 중대뇌동맥(MCA, Middle Cerebral Artery) → 전두엽, 측두엽, 두정엽의 외측
→ 중풍(뇌경색)의 호발 부위 (운동, 감각, 언어 기능 담당)
(2) 척추동맥 계통 (Vertebrobasilar System, 후방 순환)
좌우 척추동맥(Vertebral Artery, VA) → 후방 뇌순환 담당
- 척추동맥(Vertebral Artery)이 합쳐져 기저동맥(Basilar Artery, BA) 형성
- 기저동맥이 다시 후대뇌동맥(PCA, Posterior Cerebral Artery)으로 분지
후방 순환 담당 부위
- 후두엽, 소뇌, 뇌간(뇌줄기)
- 뇌간경색(Brainstem Stroke) 발생 시 치명적인 장애 (호흡, 심장박동 조절 센터 손상)
(3) 윌리스 고리 (Circle of Willis)
뇌혈류의 안전장치 역할을 하는 혈관 연결망
- 전방과 후방 혈류를 연결하여 혈류 부족 시 보상 작용
- 주요 구성
- 전교통동맥(Anterior Communicating Artery, AComA)
- 후교통동맥(Posterior Communicating Artery, PComA)
- 전대뇌동맥(ACA), 중대뇌동맥(MCA), 후대뇌동맥(PCA)
뇌혈류 차단 시 윌리스 고리가 보상하지만, 완벽하진 않음
동맥류(뇌동맥류) 발생 호발 부위 → 출혈성 뇌졸중(지주막하출혈, SAH) 위험
2. 뇌혈류 조절 기전
뇌는 혈류 조절이 매우 정교하게 이루어지며, 자율조절(Autoregulation) 기능이 강합니다.
(1) 대사적 조절 (Metabolic Regulation)
뇌는 산소(O₂)와 포도당(Glucose)에 의존하기 때문에, 대사활동 변화에 따라 혈류량이 조절됩니다.
- CO₂ 농도 증가(고탄산증) → 혈관 확장 → 혈류 증가
- CO₂ 농도 감소(저탄산증) → 혈관 수축 → 혈류 감소
- 산소 부족(Hypoxia) → 혈관 확장 → 혈류 증가
고혈압 환자가 갑자기 저혈압이 되면?
→ 뇌혈류 유지가 어려워 실신(Syncope) 발생 가능
(2) 자율신경 조절 (Autonomic Regulation)
교감신경과 부교감신경이 뇌혈류를 조절하지만, 뇌혈관의 자율조절 기능이 강해 직접적인 영향은 제한적
- 교감신경 활성화 → 약한 혈관 수축
- 부교감신경 활성화 → 약한 혈관 확장
혈압이 급격히 상승하면?
→ 혈관 손상을 방지하기 위해 뇌혈관이 반사적으로 수축
혈압이 너무 낮아지면?
→ 뇌혈류 감소로 실신 발생 가능
(3) 뇌혈류 자율조절 (Cerebral Autoregulation)
뇌는 혈압 변화에도 일정한 혈류를 유지하는 기전을 가짐
- 정상 혈압 범위(약 60~150 mmHg)에서는 뇌혈류 일정 유지
- 혈압이 60 mmHg 이하로 떨어지면 허혈 발생(실신, 쇼크)
- 혈압이 150 mmHg 이상으로 상승하면 혈관 파열(출혈성 뇌졸중) 위험
고혈압 환자는 자율조절 범위가 오른쪽으로 이동
→ 평소 혈압이 높은 사람은 갑자기 혈압이 떨어지면 뇌혈류 유지가 어려워질 수 있음
3. 뇌순환과 관련된 질환
(1) 허혈성 뇌졸중(Ischemic Stroke)
뇌혈관이 막혀 혈류 공급이 차단되는 질환
- 중대뇌동맥(MCA) 영역 뇌경색: 편마비, 감각장애, 실어증 발생 가능
- 기저동맥(Basilar Artery) 경색: 의식 저하, 호흡부전 등 치명적 증상
혈전 용해제(tPA) 치료 가능 (발병 4.5시간 이내)
(2) 출혈성 뇌졸중(Hemorrhagic Stroke)
뇌혈관이 터져 출혈이 발생하는 질환
- 뇌실질출혈(ICH, Intracerebral Hemorrhage) → 고혈압이 주요 원인
- 지주막하출혈(SAH, Subarachnoid Hemorrhage) → 동맥류 파열이 원인
응급 치료 필요 (수술, 혈압 조절 필수!)
(3) 일과성 허혈 발작(TIA, Transient Ischemic Attack)
뇌혈류가 일시적으로 감소하여 일어나는 허혈성 발작
- 증상이 24시간 내 회복
- 뇌졸중 전조증상으로 간주됨 → 조기 치료 중요
(4) 뇌부종(Cerebral Edema)
뇌혈류 이상으로 인해 뇌 조직에 체액이 축적되는 현상
- 혈관성 부종(Vasogenic Edema): 혈뇌장벽(BBB) 손상으로 발생
- 세포성 부종(Cytotoxic Edema): 뇌세포 내 수분 증가로 발생
뇌압 상승 시 뇌탈출(Herniation) 위험 → 응급 치료 필요!
4. 결론
뇌순환은 생명 유지와 직결되는 필수적인 혈류 조절 시스템입니다.
윌리스 고리, 자율조절 기전, 대사 조절 등을 통해 일정한 혈류를 유지하며,
뇌졸중, 뇌부종 등 다양한 질환과 관련이 깊습니다.
고혈압, 당뇨, 고지혈증 관리가 뇌혈관 건강 유지의 핵심!