von Münster, Thomas: Der Einfluss der Körperposition auf die zerebrale venöse Drainage. Eine duplexsonographische Untersuchung der Vena jugularis interna und Vena vertebralis

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Kapitel 5. Diskussion

5.1 Überblick

Die duplexsonographische Untersuchung der extra- und intrakraniellen Arterien gehört heute zu den Standarduntersuchungen in der neurologischen Diagnostik. Demgegenüber wurden die vielfältigen Einflüsse auf die venöse Drainage des Gehirns bislang nur unzureichend untersucht. Die V. jugularis interna gilt immer noch ohne Berücksichtigung der Körperposition als das wichtigste Gefäß der venösen Hirndrainage (Huber 1979). Die üblicherweise in liegender Position durchgeführten bildgebenden Untersuchungsverfahren, wie die zerebrale Angiographie, MRT-Angiographie oder die Duplexsonographie der Halsgefäße, scheinen diese Hypothese zu bestätigen. Anschaulich stellt sich in diesen Verfahren die venöse Drainage über die Sinus sigmoideus in die V. jugularis interna dar. In mehreren Studien wurde der totale juguläre Blutfluss (t-JBF) dem globalen zerebralen Blutfluss (CBF) gleichgesetzt. Studien zur Bestimmung des t-JBF wurden mit Hilfe der Thermodilutionstechnik und der Duplexsonographie durchgeführt (Wilson und Halsey 1970, Müller et al. 1988, Müller et al. 1990). Der Einfluss der Körperposition auf die venöse Drainage wurde jedoch in keiner der Studien systematisch untersucht, obwohl die positions- und atemabhängigen Kaliberschwankungen der V. jugularis interna bekannt sind. Das Ausmaß der Umverteilung der venösen Hirndrainage von der V. jugularis interna auf das vertebrale Venensystem, wie es in kasuistischen Berichten an Affen und Menschen gezeigt werden konnte, ist bislang unterschätzt worden (Epstein et al. 1970, Dilenge und Perey 1973). Trotz dieser Hinweise auf die Bedeutung des vertebralen Venensystems ist seine physiologische Bedeutung als alternatives Drainagesystem auch am gesunden Menschen bislang nicht hinreichend anerkannt worden.

5.2 Interpretation der Befunde venöser Gefäße

5.2.1 Vena jugularis interna

Systematische Untersuchungen über den Einfluss der Körperposition auf den Blutfluss in der V. jugularis interna lagen bisher nicht vor. In dieser Arbeit wurden Querschnittsfläche und Flussgeschwindigkeit Vtav in der V. jugularis interna in verschiedenen Körperpositionen erfasst, um den Einfluss des hydrostatischen Drucks auf die venöse Drainage des Gehirns zu ermitteln.

5.2.1.1 Querschnittsfläche und Profil der Vena jugularis interna

Die mittlere Querschnittsfläche der V. jugularis interna in Kopftieflage betrug im kranialen Abschnitt 91 ± 36 mm2 auf der rechten und 61 ± 32 mm2 auf der linken Seite. Dieses Ergebnis ist vergleichbar mit den Ergebnisse anderer Studien. Bazaral und Harlan untersuchen sonographisch die rechte V. jugularis interna an 16 Personen in horizontaler Rückenlage und in 14° Kopftieflage. Sie berichten über eine stufenweise Zunahme der Querschnittsfläche von 73 ± 12 mm2, gemessen 1,5 cm kranial des Schildknorpels (Cartilago cricoidea) auf 124 ± 16 mm2, gemessen 1,5 cm kaudal des Cricoids. Auf Höhe des Schildknorpels geben sie die Querschnittsfläche der V. jugularis interna mit 92 ± 11 mm2 an (Bazaral und Harlan 1981). Mortensen et al. geben in einer Untersuchung an 32 Personen den mittleren Gefäßdurchmesser der V. jugularis interna im kaudalen Segment in Kopftieflage mit 13,3 mm auf der rechten und 12,3 mm auf der linken Seite an. Dies entspricht unter Annahme eines runden Gefäßprofils einer Querschnittsfläche von 139 mm2 auf der rechten und 119 mm2 auf der linken Seite (Mortensen et al. 1990). Die eigenen Ergebnisse zeigten zwischen der -15° und der 90°-Position beidseitig eine starke Abnahme der Querschnittsfläche (p<0,0001). In der 15°-Position war die Gesamtquerschnittsfläche gegenüber der Kopftieflage bereits um 63% zurückgegangen. Auf der rechten Seite war ein Rückgang der Querschnittsfläche von 92 ± 36 mm2 in Kopftieflage auf 61 ± 21 mm2 in der Horizontalen zu verzeichnen. Linksseitig ging die Querschnittsfläche von 61 ± 32 mm2 auf 46 ± 25 mm2 zurück. In der 15°-Position reduzierte sich die Gefäßquerschnittsfläche der V. jugularis interna nochmals auf 32 ± 18 mm2 auf der rechten und 25 ± 15 mm2 auf der Gegenseite. Mortensen et al. stellen im kaudalen Segment der V. jugularis interna ebenfalls eine Reduktion des Gefäßdurchmessers in der Horizontalen im Vergleich zur Kopftieflage fest (13,3 mm auf 11,3 mm rechts, 12,3 mm auf 10,9 mm links) (p<0,01). Unter Annahme eines runden Gefäßprofils entspricht das einer Reduktion der Querschnittsfläche der rechten V. jugularis interna von 139 mm2 auf 100 mm2. Linksseitig fiel die Querschnittsfläche von 118 mm2 auf 93 mm2 wie in den eigenen Ergebnissen etwas geringer aus. Bazaral und Harlan


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beschreiben für die rechte V. jugularis interna 1,5 cm kaudal des Cricoid eine Reduktion von 124 ± 16 mm2 in der Kopftieflage auf 78 ± 15 mm2 in der Horizontalen. Für die Querschnittsfläche der V. jugularis interna in den übrigen Positionen liegen keine Vergleichsdaten vor. In der Vertikalen war die V. jugularis interna in 6 Fällen vollständig kollabiert. Die Querschnittsfläche betrug 8 ± 5 mm2 (Spannweite: 0-17mm2) auf der rechten Seite und 9 ± 6 mm2 (SW: 0-22 mm2) auf der linken Seite. Dieses Ergebnis stimmt mit perioperativen Beobachtungen von Eckenhoff überein. Er beschreibt, dass die V. jugularis interna in 30°-Oberkörperhochlage und moderater Hypotension intraoperativ häufig kollabiert sei, und sich aus einem Katheter im Bulbus superior venae cava unter diesen Bedingungen in der Regel kein Blut aspirieren lasse (Eckenhoff 1966). Eine angiographische Untersuchung an Affen bestätigt die Reduktion der Querschnittsfläche der V. jugularis interna beim Aufrichten (Epstein et al. 1970). Die in horizontaler Lagerung des Affen deutlich Kontrastmittel führenden Vv. jugulares internae waren in der vertikalen Position nicht mehr darstellbar. Auch angiographische Aufnahmen am Menschen belegen einen Kollaps der V. jugularis interna und des oberen Teils der V. cava superior im Stehen. Simultane Messungen des Venendruckes belegen, dass sich im Stehen ein negativer transmuraler Druck in der V. jugularis interna entwickelt. (Henry et al. 1951, Patterson und Cannon 1951, Patterson und Warren 1952, Knebel und Ockenga 1960, Duomarco und Rimini 1962). Ursache für die Abnahme des transmuralen Druckes in der V. jugularis interna unter Orthostase ist der Einfluss des hydrostatischen Drucks auf den Gesamtdruck im Gefäß. Der Druck in einem Blutgefäß setzt sich aus dem statischen Füllungsdruck, einer dynamischen Druckkomponente, die besonders den arteriellen Schenkel des Kreislaufs beeinflusst, und dem hydrostatischen Füllungsdruck zusammen (Starr 1940, Guyton et al. 1954, Gauer 1956, Wetterer 1956). Der hydrostatische Füllungsdruck p wird beeinflusst von der spezifischen Dichte ? des Blutes, der effektiven Länge h der Blutsäule, dem Winkel alpha zwischen der Körperlängsachse und der Horizontalen, sowie dem Faktor G, einem Vielfachen der Erdbeschleunigung (Gauer und Zuidema 1961). In einem Experiment konnte die annähernd sinusförmige Abhängigkeit des venösen Druckes vom Winkel der Körperlängsachse zum Gravitationsfeld demonstriert werden (Henry 1950, Gauer und Henry 1964) (s. Abbildung 5.1). Dazu wurde ein Proband auf einem Kipptisch durch eine Zentrifuge einem Gravitationsfeld von -1 G ausgesetzt. Unter kontinuierlicher Aufzeichnung des intravenösen Drucks an der Stirn wurde der Kipptisch um 180° in der Vertikalen gedreht. Die registrierte Druckkurve zeigte einen sinusförmigen Verlauf. Aufgrund des Einflusses der Sinusfunktion kommt es zu einer ausgeprägten Abnahme des transmuralen Druckes in den Positionen -15° bis 30°. Nur 15° Abweichung von der Horizontalen entsprechen einem Faktor von 0,26. Daher ist in der 60°-Position (sin 60° = 0,87) nahezu der Effekt der Vertikalen (sin 90° = 1) erreicht.

p = rho x h x G x sin alpha

 

p = hydrostatischer Druck

rho = spezifische Dichte des Blutes

h = Höhe der Blutsäule

G = Faktor der Erdbeschleunigung

alpha = Winkel der Körperlängsachse zur Horizontalen


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Abbildung 5.1: Einfluss des Neigungswinkels der Körperlängsachse auf den hydrostatischen Druck. Direkte Aufzeichnung des venösen Druckes an der Stirn während Kippung in der Vertikalen um 180° in einem Gravitationsfeld von -1 G (Henry 1950).

Die Parameter Querschnittsfläche und Blutfluss der V. jugularis interna zeigen eine eher exponentielle Abhängigkeit von der Körperposition (s. Abb. 5.2). Dies ist auf die Eigenheiten der Venenphysiologie zurückzuführen. Venen zeichnen sich im Bereich niedriger transmuraler Drücke durch eine hohe Compliance aus. Mit Erreichen einer kreisförmigen Querschnittsfläche kommt es zu einer deutlichen Abnahme der Compliance (Rowell 1986).


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Abbildung 5.2: Querschnittsfläche und Blutfluss der V. jugularis interna beim Kipptischversuch. Die potentielle Regression zeigt eine gute Übereinstimmung mit dem Kurvenverlauf.

Abbildung 5.3: Druck-Volumen-Diagramm einer Vene. Die Compliance des Gefäßes, Linien (1+2), nimmt mit steigendem transmuralem Druck ab. (Rowell 1986)

5.2.1.2 Seitenvergleich der Querschnittsfläche der Vena jugularis interna

In Kopftieflage war die Querschnittsfläche der rechten V. jugularis interna um 33% größer als auf der Gegenseite. Der Seitenunterschied in der Horizontalen betrug 21%, in der 15°-Position 22%. In der Vertikalen unterschied sich das Kaliber der Gefäße praktisch nicht mehr voneinander (8 ± 5 mm2 rechts und 9 ± 6 mm2 links). Die Seitendifferenz der Querschnittsfläche erreichte jedoch in keiner der Positionen ein signifikantes Niveau. In der Literatur gibt es Hinweise auf eine Rechtsseitendominanz der intrakraniellen venösen Drainage. Mortensen gibt für die V. jugularis interna in Kopftieflage eine diskrete Seitendifferenz (p>0,05) an. Der mittlere Durchmesser der rechten V. jugularis interna ist um 7% größer als der Durchmesser der Gegenseite (13,3 mm rechts und 12,3 mm links). Umgerechnet auf die Gefäßquerschnittsfläche ist die rechte V. jugularis interna mit


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139 mm2 um 14% größer als die Gegenseite mit 119 mm2. Auch bei Mortensen et al. nimmt die Seitendominanz in der Horizontalen ab. Der Durchmesser der rechten V. jugularis interna ist in der 0°-Position nur noch um 4% größer als auf der Gegenseite (rechts: 11,3 mm / 100 mm2 // links: 10,9 mm / 93 mm2). Die Dominanz ist in erster Linie auf die anatomische Situation am Confluens sinuum zurückzuführen. Eine angiographische Arbeit zeigt bei 43% der untersuchten Personen eine rechtsdominante Drainage. In 19% findet sich eine Dominanz der linken Seite (Durgun et al. 1993). Eine weitere angiographische Studie beschreibt einen in 73% rechtsdominanten Sinus transversus mit konsekutiver Dominanz des Bulbus venae jugularis dextra (Curé et al. 1994). Auch anatomische Arbeiten deuten auf die rechtsdominante Drainage hin. Die Fossa jugularis, welche den Bulbus venae jugularis aufnimmt ist rechts signifikant größer als auf der Gegenseite. Das Foramen jugulare ist rechtsseitig signifikant breiter als auf der Gegenseite. Es besteht eine negative Korrelation der Größe der Fossae jugulares im Seitenvergleich (Lang und Schreiber 1983). Die eigenen Ergebnisse zeigten in Kopftieflage (-15°) bei 57% eine rechtsdominante, und bei 9% eine linksdominante V. jugularis interna, 35% wiesen keine eindeutige Dominanz auf. In der Horizontalen blieb dieses Verhältnis bestehen. 43% der Probanden hatten eine rechtsdominante Drainage, eine seitengleiche Drainage fand sich in 39% der Fälle. Bei 17% der Versuchspersonen bestand eine Dominanz der linken V. jugularis interna.

Tabelle 5.1: Literaturangaben zur Querschnittsfläche der V. jugularis interna in Kopftieflage und in horizontaler Rückenlage.

 

N

Sondenposition

-15°

Mortensen et al. (1990)

32

kaudaler Abschnitt

R: 139 mm2 *

L: 119 mm2 *

R: 100 mm2 *

L: 93 mm2 *

Bazaral & Harlan (1981)

16

1,5 cm distal des Cricoid

Höhe Cricoid

1,5 cm proximal des Cricoid

R: 73 ± 12 mm2

R: 92 ± 11 mm2

R: 124 ± 16 mm2

 

 

R: 78 ± 15 mm2

Eigene Ergebnisse

23

kranialer Abschnitt

R: 92 ± 36 mm2

L: 61 ± 32 mm2

R: 61 ± 21 mm2

L:46 ± 25 mm2

Angaben als Mittelwerte ± einfache Standardabweichung
* berechnet unter Annahme eines kreisförmigen Profils

5.2.1.3 Blutflussgeschwindigkeit der Vena jugularis interna

Der Einfluss der Körperposition auf die Blutflussgeschwindigkeit der V. jugularis interna ist bislang nicht systematisch untersucht worden. In der vorliegenden Arbeit wurde die mittlere Flussgeschwindigkeit Vtav in 6 verschiedenen Positionen erfasst. In zwei Publikationen finden sich Angaben zu Flussgeschwindigkeiten in der V. jugularis interna in der Horizontalen (Pucheu et al. 1994, Doepp et al. 1998). Der Vergleich mit den eigenen Ergebnissen ist aufgrund unterschiedlicher Meßmethoden schwierig. Die eigenen Ergebnisse zeigten eine signifikante Abhängigkeit der mittleren Flussgeschwindigkeit Vtav von der Körperposition (p<0,0001). Im Gegensatz zu den unidirektionalen Veränderungen der Querschnittsfläche des Gefäßes waren die Veränderungen der Flussgeschwindigkeit Vtav nicht eindeutig. Die Flussgeschwindigkeit in der rechten V. jugularis interna lag in allen Positionen geringfügig höher als auf der Gegenseite (p>0,05). Rechtsseitig stieg Vtav in der Vertikalen, mit 12,9 ± 19,7 cm/s (Spannweite: 0-77 cm/s) über den Ausgangswert von 10,7 ± 5,2 cm/s (SW: 3-28 cm/s) in Kopftieflage an. Auf der Gegenseite lag die Flussgeschwindigkeit im Stehen mit 3,8 ± 5,8 cm/s (SW: 0-23 cm/s) deutlich unter dem Ausgangswert von 7,9 ± 3,6 cm/s (SW: 1-18 cm/s). Die Flussgeschwindigkeit in Kopftieflage betrug 10,7 ± 5,2 cm/s (SW: 3-28 cm/s) auf der rechten, und 7,9 ± 3,6 cm/s (SW: 1-18 cm/s) auf der Gegenseite. Nach Übergang in die Horizontale stieg Vtav beidseitig geringfügig an, rechtsseitig auf 12,4 ± 7,3 cm/s (SW: 0-29 cm/s) und linksseitig auf 9,1 ± 7,1 cm/s (SW: 0-34 cm/s). Der Übergang in die 15° Position führte wiederum beidseitig zu einer deutlichen Abnahme der Flussgeschwindigkeit. Rechtsseitig halbierte sich Vtav auf 6 ± 5,3 cm/s (SW: 0-23 cm/s). Auf der linken Seite fiel die Flussgeschwindig


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keit um 75% auf 2,3 ± 4,1 cm/s (SW: 0-18 cm/s) ab. Die Positionswechsel von 15° bis 45° führten zu keiner signifikanten Veränderung der Flussgeschwindigkeit. In der Vertikalen lag Vtav linksseitig mit 3,8 ± 5,8 cm/s (SW: 0-23 cm/s) nur diskret über dem Wert von 2,3 ± 5,2 cm/s in der 45° Position (SW: 0-24 cm/s). Rechtsseitig nahm Vtav von 5,6 ± 7,9 cm/s (SW: 0-33 cm/s) in der 45° Position auf 12,9 ± 19,7 cm/s (SW: 0-77cm/s) um mehr als das Doppelte zu. Die Standardabweichung der Flussgeschwindigkeit nahm beim Aufrichten deutlich zu und erreichte im Stehen ihr Maximum. Die mit dem Aufrichten der Probanden zunehmende Streuung der Messergebnisse deutet darauf hin, dass die Flussgeschwindigkeit im beinahe kollabierten Gefäß zunimmt, bevor der Blutstrom beim Kollaps des Gefäßes abreißt. Die Anzahl der Gefäße, bei denen ein vollständiger Kollaps des Lumens auftrat, das heißt auch dopplersonographisch kein Fluss nachweisbar war, stieg in zunehmend aufrechter Position an. In Kopftieflage ließ sich bei allen Probanden ein Fluss in der V. jugularis interna detektieren. In der Vertikalen fand sich in 23 von 46 untersuchten Gefäßen (50%) kein Flusssignal mehr. Bei 9 Personen ließ sich im Stehen beidseitig kein Fluss nachweisen. Bei 5 weiteren Probanden fand sich einseitig kein Fluss. Bei 9 Probanden ließ sich auch in der Vertikalen beidseitig noch ein Fluss messen. Gefäße, in denen sich in der 90°-Position noch ein Fluss nachweisen ließ, zeichneten sich durch hohe Flussgeschwindigkeiten aus. Pucheu untersuchte die V. jugularis interna duplexsonographisch an 122 Personen in flacher Rückenlage (Pucheu et al. 1994). Die von Pucheu angegebenen Werte für die systolische und diastolische Maximalgeschwindigkeit (Vsys/Vdia) liegen erwartungsgemäß über den Werten der in dieser Arbeit verwandten Flussgeschwindigkeit Vtav. Die systolischen als auch die diastolischen Flussgeschwindigkeiten liegen wie auch in den eigenen Ergebnissen, rechtsseitig diskret höher als auf der Gegenseite. Vsys lag mit 28 ± 15 cm/s (SW: 5-77 cm/s) auf der rechten Seite diskret höher als auf der Gegenseite mit 22 ± 16 cm/s. (SW: 0-67 cm/s) Auch Vdia war mit 21 ± 14 cm/s (SW: 0-70 cm/s) auf der rechten Seite leicht höher als auf der linken Seite mit 18 ± 14 cm/s (SW: 0-59 cm/s). Wie in den eigenen Ergebnissen erreichte die Seitendifferenz kein signifikantes Niveau (p>0,05). Doepp bestimmte an 60 Personen in horizontaler Rückenlage im Bulbus venae jugularis superior dopplersonographisch eine nahezu seitengleiche mittlere systolische Flussgeschwindigkeit (Vmean) (rechts: 24,8 ± 8,4 cm/s, links: 24,7 ± 12,2 cm/s) (Doepp et al. 1998). Die unterschiedlichen Messverfahren zur Berechnung der Flussgeschwindigkeit lassen einen Vergleich mit den eigenen Ergebnissen nicht zu. Die Verfahren zur Berechnung von Vmean und Vsys/Vdia berücksichtigen nur die schnellsten Strömungsanteile im Zentrum des Gefäßes. Aus diesem Grund neigen diese Verfahren dazu die tatsächliche Blutflussgeschwindigkeit zu überschätzen (Diehl und Berlit 1996).

Tabelle 5.2: Übersicht über verschiedene Angaben zur Flussgeschwindigkeit der V. jugularis interna (VJI) in der Literatur.

 

N

Methode

rechte VJI (cm/s)

linke VJI (cm/s)

Pucheu et al. (1994)

122

Vsys

Vdia

28 ± 15 (5-77)

21 ± 14 (0-70)

22 ± 16 (0-67)

18 ± 14 (0-59)

Doepp et al. (1998)

60

Vmean

24,8 ± 8,4

24,7 ± 12,2

Eigene Ergebnisse

23

Vtav

12,4 ± 7,3 (0-29)

9,1 ± 7,1 (0-34)

Angaben als Mittelwerte ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

In keiner der drei Untersuchungen ergaben sich signifikant unterschiedliche Flussgeschwindigkeiten. Die eigenen Ergebnisse sowie die Daten von Pucheu deuten jedoch auf eine diskret höhere Flussgeschwindigkeit in der rechten V. jugularis interna hin. Müller verzichtete in seiner Arbeit zur Blutflussmessung in der V. jugularis interna auf die Angabe der zugrundeliegenden Gefäßquerschnittsflächen und Flussgeschwindigkeiten (Müller et al. 1988, Müller et al. 1990).

5.2.1.4 Blutfluss der Vena jugularis interna

Angaben über den Blutfluss der V. jugularis interna in verschiedenen Körperpositionen finden sich in der Literatur nicht. Müller et al. untersuchten den Blutfluss der V. jugularis interna in horizontaler


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Rückenlage. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Blutflussgeschwindigkeit Vtav und die Querschnittsfläche der V. jugularis interna erfasst, aus denen sich der Blutfluss berechnen lässt. Eine wesentliche Ursache für die Abnahme des jugularvenösen Blutflusses war die Reduktion der Querschnittsfläche des Gefäßes. In Kopftieflage wurde mit 530 ± 275 ml/min auf der rechten (Spannweite: 80-1000 ml/min) und 280 ± 175 ml/min (SW: 30-680 ml/min) der jeweils höchste Wert gemessen. Der Blutfluss sank in zunehmend aufrechter Körperposition konstant ab. Der totale juguläre Blutfluss (t-JBF) sank von 810 ± 365 ml/min (SW: 230-1580 ml/min) in Kopftieflage auf 70 ± 100 ml/min (SW: 0-290 ml/min) im Stehen ab. Im Stehen betrug der Blutfluss 50 ± 75 ml/min (SW: 0-230 ml/min) auf der rechten Seite und 20 ± 35 ml/min (SW: 0-140 ml/min) auf der linken Seite. Interessant für einen Vergleich mit Angaben aus der Literatur ist der Wert in der Horizontalen. Hier liegt der Blutfluss in der rechten V. jugularis interna mit 450 ± 250 ml/min (SW: 0-1040 ml/min) signifikant höher als auf der Gegenseite mit 240 ± 175 ml/min (SW: 0-720 ml/min). In der Horizontalen betrug der t-JBF 700 ± 265 ml/min (SW: 0-1230 ml/min). Die zwei duplexsonographischen Studien von Müller erfassen den t-JBF ebenfalls in flacher Rückenlage (Müller et al. 1988, Müller et al. 1990). In der Arbeit aus dem Jahr 1988 ist der t-JBF in einem Kollektiv von 100 Probanden aller Altersgruppen mit 839 ± 226 ml/min angegeben. Die Ergebnisse liegen deutlich über den Werten der Folgestudie aus dem Jahr 1990. In dieser zweiten Studie entspricht der t-JBF, gemessen an ebenfalls 100 Probanden mit 740 ± 109 ml/min ungefähr den eigenen Ergebnissen. Im Seitenvergleich zeigt sich, in Übereinstimmung mit den eigenen Ergebnissen eine klare Dominanz der rechten Seite (p<0,001). Rechtsseitig liegt der t-JBF um 31% höher als auf der Gegenseite (rechts: 438 ± 226 ml/min, links: 302 ± 194 ml/min). Der t-JBF im Mittel aller Probanden liegt in der zweiten Studie aus dem Jahr 1990 um 11,8% unter dem Wert der ersten Studie (p<0,005). Müller et al. führen die Differenzen, bei gleicher Alters- und Geschlechtsverteilung der Probanden auf unterschiedliche Messmethoden zurück. Möglicherweise habe das kleine Messvolumen in der ersten Studie durch Ausblenden der langsameren Strömungsanteile am Rand zu falsch hohen Werten für Vtav geführt. In der zweiten Studie wurde ein an den Gefäßquerschnitt adaptierbares Dopplermessvolumen verwendet, wie es auch in der vorliegenden Arbeit zur Anwendung kam. Dieses Verfahren erfasst auch die langsameren Strömungsfäden am Rand des Gefäßes, so dass Vtav genauer den Strömungsverhältnissen im Gefäß entspricht. Zwei Arbeitsgruppen untersuchen den jugulären Blutfluss mit Hilfe des Thermodilutionsverfahren. Bei diesem Verfahren wird eine Lösung mit einem definierten Temperaturunterschied zur Körpertemperatur über einen Katheter in die V. jugularis interna injiziert. Die Temperaturdifferenz, gemessen weiter proximal am Katheter lässt Berechnungen des Blutflusses nach dem Fick´schen Prinzip zu. Wilson gibt in einer Arbeit aus dem Jahr 1970 den t-JBF in horizontaler Lagerung für 7 komatöse Patienten mit 390 ml/min an. Der Blutfluss der V. jugularis interna, gemessen an fünf Patienten bei denen nur die einseitige Punktion gelang lag bei 128 ml/min. Kontralaterale Kompression der V. jugularis interna oder Kopfdrehung zur Seite führte bei diesen Patienten zu einem Anstieg des Blutflusses auf 368 ml/min. Wilson führt die sehr niedrigen Werte zum Teil auf den schlechten Gesundheitszustand der Patienten zurück. Möglicherweise führe auch eine Erhöhung des Strömungswiderstandes durch die zwei im Gefäßlumen platzierten Katheter zu einem Abfluss über alternative Drainagewege. Als mögliche Kollateralgefäße spricht er explizit die V. jugularis externa und das vertebrale Venensystem an. Er betont auch die Bedeutung der bilateralen Erfassung des Blutflusses, um Seitendifferenzen erfassen zu können. In Kenntnis der Arbeiten von Eckenhoff und Epstein legt er Wert darauf die Messungen nur in flacher Rückenlage durchzuführen, um den Abstrom über den vertebralvenösen Ausflusstrakt zu minimieren. (Wilson und Halsey 1970). In einer weiteren Arbeit aus dem Jahr 1972 vergleicht er an 7 schwerkranken Patienten das Verfahren der kontinuierlichen Thermodilution mit der Farbstoff-Verdünnungsmethode (Wilson et al. 1972). Der für die kontinuierliche Thermodilution ermittelte t-JBF liegt bei 660 ± 200 ml/min. Das Ergebnis der Messungen mit dem Farbstoffverdünnungsverfahren liegt mit 620 ± 240 ml/min etwas niedriger. Dabei ist zu Beachten, dass die Farbstoffverdünnungsmethode prinzipiell nur Aussagen über den zerebralen Blutfluss (CBF) zulassen, nicht jedoch über den jugulären Blutfluss. Übereinstimmend mit den eigenen Ergebnissen zeigt das Ergebnis der Messungen mit der kontinuierlichen Thermodilution eine Dominanz der rechten V. jugularis interna (rechts: 370 ± 80 ml/min, links: 290 ± 180 ml/min). Bei der Farbstoff-Verdünnungsmethode ist die Seitendifferenz von 360 ± 160 ml/min auf der rechten Seite gegenüber 260 ± 230 ml/min auf der linken Seite nicht Ausdruck der Seitendifferenz. Vielmehr deutet die Differenz auf unterschiedliche Durchmischung des gefärbten Blutes mit ungefärbtem Blut der kontralateralen Hemisphäre und der A. vertebralis hin. Die eigenen Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Körperposition für die venöse

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Drainage über die V. jugularis interna. Im Vergleich zum Blutfluss in Kopftieflage mit 810 ± 365 ml/min (SW: 230-1580 ml/min) sank der Fluss in der Horizontalen bereits um 14% auf 700 ± 265 ml/min (SW: 0-1230 ml/min). Dieses Ergebnis wirft die Frage auf, in welcher Position der t-JBF dem zerebralen Blutfluss entspricht. Mélot bestimmte bei 15 komatösen Patienten in 30°-Oberkörperhochlage einseitig den JBF und verdoppelte das Ergebnis um den t-JBF zu berechnen (Mélot et al. 1996). Bei 10 Patienten wurde der Katheter in der rechten V. jugularis interna platziert, bei den anderen 5 Patienten auf der Gegenseite. Der ermittelte Wert von 385 ± 187 ml/min im normokapnischen Zustand entspricht in etwa den eigenen Ergebnissen in der Horizontalen. Die eigenen Ergebnisse ergaben für die rechte V. jugularis interna einen Blutfluss von 450 ± 250 ml/min (SW: 0-1040 ml/min) und für die linke Seite 240 ± 175 ml/min (SW: 0-720 ml/min). Der t-JBF lag mit 770 ml/min um 9% höher als in der eigenen Messung mit 700 ± 265 ml/min (SW: 0-1230 ml/min). Möglicherweise liegt der Wert von Mélot etwas zu hoch, da er in zwei Drittel der Fälle in der rechten V. jugularis interna gemessen hat, die wie auch die eigenen Ergebnisse zeigen, den größeren Blutfluss aufweist. Einschränkend gilt auch hier, dass Messungen an komatösen Patienten nicht ohne weiteres mit den Werten von gesunden Probanden verglichen werden können.

Tabelle 5.3: Literaturübersicht über Studien zur Blutflussbestimmung in der V. jugularis interna (VJI), und des totalen jugulären Blutflusses (t-JBF) in der Horizontalen.

 

N

Alter

Methode

Kollektiv

linke VJI

(ml/min)

rechte VJI

(ml/min)

t-JBF

(ml/min)

Wilson & Halsey (1970)

12

k.A.

Thermo- dilution

schwere zerebrovaskuläre Erkrankung, beidseitige Messung

 

 

390

Wilson et al. (1972)

10

47±17

(17-69)

Thermo- dilution

schwerkranke Patienten

290±180

370±80

660±200

Müller et al. (1988)

100

45±14

(21-70)

Duplex

gesunde Freiwillige

 

 

840±230

Müller et al. (1990)

100

45±14

(21-70)

Duplex

gesunde Freiwillige

300±190

440±230

740±210

Mélot et al. (1996)

15

55±18

(30-81)

Thermo- dilution

komatöse Patienten,
30° Kopfneigung, pCO2: 40 mmHg, einseitige Messung

390±190

770 #

Eigene Ergebnisse

23

25±3

(19-31)

Duplex

gesunde Freiwillige

240±180

450±250

700±270

Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung
# Berechnung durch Verdoppelung des Ergebnisses der Blutflussbestimmung einer VJI

5.2.2 Vena vertebralis

Aufgrund der zentralen Stellung der Vena jugularis interna für die zerebrale venöse Drainage wurden die weiter lateral und dorsal gelegenen Venensysteme, wie die Vv. jugulares externae, Vv. cervicales profundae und das vertebrale Venensystem nur unzureichend auf ihre Bedeutung für die venöse Drainage des Gehirns untersucht (Andeweg 1996). Die fehlende Darstellung dieser Drainagewege in der konventionellen Karotis- und Vertebralisangiographie, welche üblicherweise in horizontaler Position durchgeführt werden, führt zur Unterschätzung dieser Drainagewege. Bei Kompression der V. jugularis interna hingegen, z.B. durch Weichteilhämatome nach frustraner Punktion der V. jugularis interna, gelangt die V. vertebralis in der Angiographie zur Darstellung, wie auch bei Anwendung retrograder venöser Injektionstechniken, die heute jedoch kaum noch durchgeführt werden (Backmund et al. 1971, Théron und Djindjian 1973, Hacker 1974). Cowan und Thoresen konnten in einer Untersuchung an Neugeborenen bei bilateraler Kompression der V. jugularis interna einen relevanten Flussanstieg in der V. vertebralis zeigen (Cowan und Thoresen 1983). Angiographische Studien am Affen und nachfolgend am Menschen zeigen, dass


38

im Gegensatz zur liegenden Position der venöse Abfluss in der Vertikalen maßgeblich über das vertebrale Venensystem stattfindet (Dilenge und Perey 1973). In einer postmortem-Studie aus dem Jahr 1995 konnte das vertebrale Venensystem als die wesentliche Zuleitung bei der retrograden Perfusion des Gehirns über die V. cava superior dargestellt werden (de Brux et al. 1995). Zur physiologischen Bedeutung der V. vertebralis für die Hirndrainage liegen im Gegensatz zur korrespondierenden A. vertebralis nur wenige systematische Untersuchungen vor. Das Auffinden der Vasa vertebrales bereitet aufgrund ihrer Lage zwischen den Querfortsätzen der Wirbelsäule keine Schwierigkeiten. Erst in letzter Zeit wurden Normwerte für die Flussgeschwindigkeit an einem größeren Kollektiv bestimmt (Hoffmann et al. 1999).

5.2.2.1 Querschnittsfläche und Durchmesser der Vena vertebralis

Die Ergebnisse der Durchmesserbestimmung der V. vertebralis sind bereits von Hoffmann et al. veröffentlicht worden (Hoffmann et al. 1999). Die mittlere Querschnittsfläche der V. vertebralis in der Horizontalen betrug 5,4 ± 1.5 mm2 (SW: 2,9-8,4 mm2) auf der rechten, und 5,2 ± 1,6 mm2 (SW: 2,3-8,6 mm2) auf der linken Seite. Dies entspricht unter Annahme eines runden Querschnittsprofils einem Durchmesser von 2,6 ± 0,4 mm (SW: 1,9-3,3 mm) auf der rechten und 2,54 ± 0,4 mm (SW: 1,7-3,3 mm) auf der linken Seite. Damit ist der Durchmesser etwas kleiner als der, der begleitenden A. vertebralis. Das Kaliber der V. vertebralis ist unter physiologischen Bedingungen bisher nicht untersucht worden. Bartels gibt den Durchmesser der V. vertebralis mit 4 mm an, und entspreche dem Durchmesser der begleitenden Arterie (Bartels 1999). In einer Studie von Lang ist der mittlere Durchmesser der V. vertebralis am anatomischen Präparat mit 1 mm (SW: 0,4-2,5 mm) deutlich kleiner bestimmt worden (Lang 1991). Eine Erklärung für die Größendiskrepanz liegt möglicherweise in den unterschiedlichen Messbedingungen. Während sich der Durchmesser der V. vertebralis mit den klinischen Verfahren unter physiologischen Bedingungen bestimmen lässt, wurden die Durchmesser in der Arbeit von Lang an anatomischen Präparaten bestimmt. Möglicherweise nimmt auch das Kaliber der V. vertebralis im Alter ab. Beobachtungen in der Vorbereitung dieser Arbeit zeigten, dass die V. vertebralis bei älteren Patienten deutlich schlechter abzugrenzen ist als bei jüngeren Patienten. Das Durchschnittsalter der von Lang untersuchten Leichen lag sicher deutlich höher als das unserer Probanden (25 ± 3 Jahre). Zudem wurde für die eigene Untersuchung nur Probanden mit beidseitig gut darstellbarer V. vertebralis ausgewählt. Im Kipptischversuch zeigte sich eine Zunahme der mittleren Querschnittsfläche in der aufrechten Position gegenüber der Kopftieflage (p=0,0008). Eine mögliche Ursache für die Größenzunahme der V. vertebralis in aufrechter Position liegt in den anatomischen Besonderheiten des Gefäßes. Aufgrund der geschützten Lage der V. vertebralis im Canalis transversarius ist die V. vertebralis nicht dem gleichen äußeren Druck ausgesetzt, wie die in den Halsweichteilen verlaufende V. jugularis interna. Zusätzlich sind die äußeren Wände der Vv. vertebrales mit den Skelettringen der Foramina costotransversaria fest verhaftet, so dass die Lichtung der Venen dauerhaft klaffen (Laux et al. 1949, Clemens 1961). Diese anatomischen Gegebenheiten ermöglichen in der aufrechten Position eine Größenzunahme der V. vertebralis.

5.2.2.2 Blutflussgeschwindigkeit der Vena vertebralis

Normwerte für die Flussgeschwindigkeit in der V. vertebralis wurden von Hoffmann et al. an 138 Personen erstellt. Die von Hoffmann verwandte systolische und diastolische maximale Flussgeschwindigkeit lässt sich mit der in der eigenen Arbeit verwandten Vtav nur unzureichend vergleichen. Hoffmann gibt die mittlere systolische Flussgeschwindigkeit mit 23,9 ± 12,3 cm/s (SW: 5-81 cm/s) und die mittlere diastolische Flussgeschwindigkeit mit 8,1 ± 8,1 cm/s (SW: 0-30 cm/s) an, ohne das eine signifikante Abhängigkeit von der Seite, dem Alter oder dem Geschlecht bestand. In der eigenen Untersuchung lag der Wert für Vtav in der Horizontalen mit 4,3 ± 2,7 cm/s (SW: 0-10 cm/s) auf der linken und 7,7 ± 5,3 cm/s (SW: 0-24 cm/s) auf der rechten Seite deutlich niedriger.


39

Tabelle 5.4: Vergleich der Ergebnisse der Flussgeschwindigkeitsbestimmung in der V. ertebralis (VV) mit den Werten von Hoffmann et al.

 

N

Methode

linke VV (cm/s)

rechte VV (cm/s)

Hoffmann et al. (1997)

138

Duplexsonographie

Vsys

Vdia

23,6 ± 13,1 (5-81)

8,4 ± 8,1 (0-30)

24,3 ± 11,5 (8-66)

7,7 ± 8,0 (0-30)

Eigene Ergebnisse

23

Duplexsonographie

Vtav

4,3 ± 2,7 (0-10)

7,7 ± 5,3 (0-24)

Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

5.2.2.3 Flussprofil der Vena vertebralis

Hoffmann et al. identifizierten 3 unterschiedliche Flussprofile. Sie unterschieden zwischen einem pulsatilen Signal mit systolischem Fluss und gelegentlichen diastolischen Flüssen, einem bandförmigen Signal und einem diskontinuierlichen Signal mit unterschiedlich langen Phasen ohne Fluss. Diese drei Flussprofile konnten auch in der eigenen Untersuchung dargestellt werden. Das Profil der V. vertebralis veränderte sich regelmäßig von einem pulsatilen Fluss in Kopftieflage zu einem bandförmigen Signal in aufrechter Körperposition. Die Messungen von Hoffmann et al., wie auch die eigenen, wurden in Atemruhelage durchgeführt, um den Einfluss atemabhängiger intrathorakaler Druckschwankungen auf den venösen Rückstrom zu eliminieren. Hoffmann führte die pulsatilen Elemente im Flussprofil der V. vertebralis auf Pulsationen der parallel verlaufenden Arterie, sowie auf herzschlagsynchrone Druckschwankungen in der V. cava superior zurück. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass diese Einflüsse in der Vertikalen zurückgedrängt werden. Die Zunahme des Gefäßquerschnitts und der Flussgeschwindigkeit in der V. vertebralis beim Aufrichten deuten auf eine Zunahme des intraluminalen Druckes hin.

5.2.2.4 Blutfluss der Vena vertebralis

Die Zunahme von Querschnittsfläche und Blutflussgeschwindigkeit beim Aufrichten führte zu einem deutlichen Anstieg des Blutflusses in der V. vertebralis (p<0,0001). Der mittlere Gesamtblutfluss der V. vertebralis stieg von 20 ± 15 ml/min (Spannweite: 0-50 ml/min) in Kopftieflage auf 210 ± 120 ml/min (SW: 60-560 ml/min) in der Vertikalen an. Mit zunehmend aufrechter Körperposition stieg der Blutfluss kontinuierlich an. Dies belegt die hohe Drainagekapazität der Vv. vertebrales. Untersuchungen zum Blutfluss in der V. vertebralis liegen in der mir bekannten Literatur nicht vor.

5.2.3 Zerebralvenöser Blutfluss

Der zerebralvenöse Blutfluss in Kopftieflage (-15°) betrug 830 ± 370 ml/min (Spannweite: 230-1530 ml/min) und ging in der Horizontalen auf 740 ± 260 ml/min (SW: 60-1270 ml/min) zurück. Bedingt durch den starken Abfall des jugularvenösen Blutflusses fiel auch der zerebralvenöse Blutfluss in der 15°-Position auf 240 ± 130 ml/min (SW: 70-490 ml/min) ab. Das Aufrichten in die Vertikale führte zu keinem weiteren Abfall des zerebralvenösen Blutflusses. Der Anteil von V. jugularis interna und V. vertebralis an der zerebralvenösen Drainage kehrte sich jedoch um. In Kopftieflage hatte die V. jugularis interna mit 98% eindeutig den Hauptanteil an der venösen Drainage. Ihr Anteil fiel in der Vertikalen bis auf 24% des erfassten venösen Blutflusses ab. Der Anteil der V. vertebralis an der gemessenen venösen Drainage nahm beim Aufrichten von 2% in der Kopftieflage kontinuierlich zu, und erreichte mit 210 ± 120 ml/min (SW: 60-560 ml/min) in der Vertikalen einen Anteil von 76%. Bereits in der 45°-Position lag der Blutfluss der Vv. vertebrales mit 130 ± 70 ml/min (Spannweite: 20-290 ml/min) über dem Fluss beider Vv. jugulares internae mit 110 ± 150 ml/min (SW: 0-610 ml/min). Die erfasste zerebralvenöse Drainage ging um 460 ml/min zurück. Der deutliche Rückgang des jugularvenösen Blutflusses in der Vertikalen wurde teilweise vom Anstieg des vertebralvenösen Blutflusses kompensiert. Dies deutet darauf hin, dass im Stehen weitere Venensysteme an der zerebralvenösen Drainage beteiligt sein müssen. Der epidural gelegene Anteil des zervikalen vertebralen Venensystems kommt aus anatomischen und physiologischen Erwägungen als weiterer Drainageweg in Betracht. Zum einen weisen die epiduralen Venen aufgrund ihres plexiformen Aufbaus eine erhebliche Gesamtquerschnittsfläche auf, so dass aus


40

anatomischer Sicht ein relevanter Blutfluss in diesen Gefäßen möglich ist (Batson 1944, Clemens 1961). Zum anderen sind die epiduralen Venen und die V. vertebralis vor einem Kollaps des Gefäßlumens bei negativem transmuralen Druck geschützt, wie dies für die intrakraniellen venösen Gefäße gezeigt werden konnte (Starling 1918, Schmidek et al. 1985). Das Starling-Resistor-Modell (s. Abbildung 5.4) zeigt, dass ein Schlauch der einen geschlossen Raum überbrückt auch bei negativem transmuralen Druck nicht kollabiert. Der rigide knöcherne Mantel von dem alle drei Strukturen umschlossen sind schützt die Gefäße vor dem Kollaps.

41

Abbildung 5.4: Starling-Resistor-Modell; Ein von einer Flüssigkeit durchströmter flexibler Schlauch, der durch einen geschlossenen Raum führt, kollabiert auch bei negativem transmuralen Druck (PV) nicht. (nach Schmidek et al. 1985)

In der Vertikalen wird ein Anteil von ca. 400-500 ml/min am zerebralen Blutfluss, weder in der V. jugularis interna noch in der V. vertebralis erfasst. In angiographischen Arbeiten von Epstein und Dilenge kommt das epidurale Venensystem im Stehen deutlich zur Aufnahme. Dies deutet auf eine Beteiligung des epiduralen Venenplexus an der zerebralen Drainage im Stehen hin (Epstein et al. 1970, Dilenge und Perey 1973).

5.3 Interpretation der Befunde hirnversorgender Arterien

Die duplexsonographische Erfassung der hirnversorgenden Arterien hat im Gegensatz zur Untersuchung der venösen Hirndrainage Eingang in die klinische Forschung gefunden. Die Untersuchung der arteriellen Gefäße im Rahmen dieser Arbeit erfolgte um den arteriellen Einstrom mit dem venösen Abfluss zu vergleichen.

5.3.1 Arteria carotis interna

5.3.1.1 Durchmesser der Arteria carotis interna

Der mittlere Durchmesser der A. carotis interna unterschied sich in der 0°-Position mit 5,4 ± 0,6 mm (SW: 3,7-6,7 mm) auf der rechten Seite nur geringfügig vom Durchmesser der Gegenseite mit 5,5 ± 0,7 mm (SW: 4,2-7,1 mm). Die Kontrollmessung in der 45°-Position ergab identische Werte. Schöning gibt in einer Untersuchung an 48 Probanden einen mittleren Durchmesser von 4,8 ± 0,7 mm (SW: 3,3-7,2 mm) an (Schöning et al. 1994). In Übereinstimmung mit den eigenen Ergebnissen finden sich ebenfalls keine signifikanten Seitenunterschiede. In einer weiteren Arbeit ist der mittlere Durchmesser der A. carotis interna 1,5 cm distal der Bifurkation mit 4,9 ± 0,8 mm auf der rechten und 4,9 ± 0,7 mm auf der Gegenseite angegeben.

Tabelle 5.5: Durchmesser der A. carotis interna im Vergleich zu Ergebnissen aus der Literatur.

 

N

Alter

Durchmesser (mm)

(Jahre)

rechts

links

Marosi & Ehringer (1984)

53

27 ± 6,7

4,9 ± 0,8

4,9 ± 0,7 §

Zbornikova & Lassvik (1986)

92

49 ± 17 (20-82)

5,7 ± 0,9

5,6 ± 0,9 §

Schöning et al. (1994)

48

35 ± 12 (20-63)

4,8 ± 0,7 (3,3-7,2) § #

Widder (1995)

k. A.

k.A.

5,4 ± 1,2 (3,8-7,4) #

Eigene Ergebnisse

23

25 ± 3

5,4±0,6 (3,7-6,7) §

5,5±0,7 (4,2-7,1)

§ nicht signifikant
* p<0,05
** p<0,01
# keine seitengetrennte Angaben k.A. keine Angaben
Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()


42

Im Bulbusbereich betrug der Durchmesser des Gefäßes in dieser Arbeit noch 6,9 ± 1,0 mm auf der rechten und 7,0 ± 0,9 mm auf der linken Seite (Marosi und Ehringer 1984). Vergleichbare Resultate ergab die Arbeit von Zbornikova und Lassvik. Sie geben für die proximale A. carotis interna, ca. 1 cm distal des Bulbus einen Durchmesser von 5,7 ± 0,9 mm auf der rechten und 5,6 ± 0,9 mm auf der linken Seite an (Zbornikova und Lassvik 1986). In einer Übersicht über ultrasonographische Normwerte liegt der mittlere Durchmesser der A. carotis interna mit 5,4 ± 1,2 mm (SW: 3,8-7,4 mm) dicht bei den eigenen Ergebnissen (Widder 1995).

5.3.1.2 Blutflussgeschwindigkeit der Arteria carotis interna

In der Horizontalen war die Blutflussgeschwindigkeit Vtav der A. carotis interna mit 22,3 ± 4,7 cm/s (Spannweite: 11-33 cm/s) auf der rechten, und 22,1 ± 5,5 cm/s (SW: 14-37 cm/s) auf der linken Seite nahezu seitengleich. Schöning gibt mit 24,9 ± 5,2 cm/s (SW: 11-38 cm/s) einen vergleichbaren Wert an, ebenfalls ohne signifikante Seitendifferenzen. In der 45°-Position ging die Flussgeschwindigkeit Vtav rechtsseitig auf 18,5 ± 5,2 cm/s (SW: 10-27 cm/s) zurück. Auf der linken Seite nahm Vtav nur geringfügig ab, auf 21,4 ± 5,0 cm/s (SW: 11-30 cm/s). Dieses Ergebnis stimmt mit Daten der Literatur überein. In mehreren Arbeiten ist eine Abnahme des zerebralen Blutflusses um 15-20% im Stehen gegenüber der liegenden Position beschrieben worden (Scheinberg und Stead 1949, Patterson und Cannon 1951, Patterson und Warren 1952).

Tabelle 5.6: Blutflussgeschwindigkeit der A. carotis interna im Vergleich mit Angaben aus der Literatur.

 

N

Methode

Position

Flussgeschwindigkeit Vtav (cm/s)

links

rechts

Schöning et al. (1994)

47

Duplex

24,9 ± 5,2 (10-27) § #

Eigene Ergebnisse

23

Duplex

22,1 ± 5,5 (14-37)

22,3 ± 4,7 (11-33)

45°

21,4 ± 5,0 (11-30) §

18,5 ± 5,2 (10-27)

§ nicht signifikant   # keine seitengetrennte Angaben
Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

5.3.1.3 Blutfluss der Arteria carotis interna

Der Blutfluss in der 0°-Position wies mit 310 ± 100 ml/min (Spannweite: 110-560 ml/min) auf der rechten, und 320 ± 90 ml/min (SW: 210-640 ml/min) auf der linken Seite nahezu keinen Seitenunterschied auf. Dieser Wert liegt über den Ergebnissen von Schöning, der ebenfalls einen seitengleichen Blutfluss von 265 ± 62 ml/min (SW: 154-493 ml/min) angibt. Bei nahezu identischen Werten für die Flussgeschwindigkeit Vtav in beiden Arbeiten erklärt sich die Diskrepanz der Blutflüsse durch die abweichenden Ergebnisse für den mittleren Durchmesser. Leopold bestimmt in einer ebenfalls duplexsonographisch durchgeführten Studie an 20 gesunden Freiwilligen, für den Blutfluss der A. carotis interna mit 254 ± 56 ml/min einen noch etwas tiefer liegenden Wert (Leopold et al. 1987). Zwei weitere Arbeiten kommen zu wesentlich höheren Werten. Fortune et al. geben den Blutfluss in der A. carotis interna mit 330 ml/min an (Fortune et al. 1992). Marks et al. geben in einer magnetresonanztomographischen Arbeit einen Blutfluss in der A. carotis interna von 342 ± 15 ml/min auf der rechten und 352 ± 21 ml/min auf der linken Seite an (Marks et al. 1992).


43

Tabelle 5.7: Literaturübersicht über Angaben zum Blutfluss in der A. carotis interna

 

N

Methode

Blutfluss (ml/min)

links

rechts

Gesamt

Leopold et al. (1987)

20

Duplex

254 ± 56

k. A.

k. A.

Marks et al. (1991)

14

MRT

342 ± 15 (204-458)

352 ± 21 (200-666)

694

Fortune et al. (1992)

22

Duplex

330 ± 19 #

k. A.

Schöning et al. (1994)

47

Duplex

265 ± 62 (154-493) #

530 ± 98

(368-799)

Eigene Ergebnisse

23

Duplex

320 ± 90 (210-640)

310 ± 100 (110-560)

630 ± 140

(400-990)

# keine seitengetrennte Angaben
k.A. keine Angaben
Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

Die Kontrollmessung in der 45°-Position ergab eine signifikante Reduktion des Blutflusses für beide Aa. carotis internae. Der Gesamtblutfluss sank um 14,3% von 630 ± 140 ml/min (SW: 400-990 ml/min) auf 540 ± 90 ml/min ab (p<0,05). Besonders deutlich reduzierte sich der Fluss in der rechten A. carotis interna. Der Blutfluss sank hier um 22,6%, von 310 ± 100 ml/min (SW: 110-560 ml/min) auf 240 ± 90 ml/min (SW: 120-440 ml/min) ab (p<0,01). Linksseitig sank der Blutfluss um 6,3%, von 320 ± 90 ml/min (SW: 210-640 ml/min) auf 300 ± 70 ml/min (SW: 180-440 ml/min) ab (p<0,05). Diese Beobachtung stimmt mit Ergebnissen aus der Literatur überein. Eine Abnahme des zerebralen Blutflusses um 15-20% im Stehen gegenüber der liegenden Position, ist in der Literatur mehrfach beschrieben worden (Scheinberg und Stead 1949, Patterson und Cannon 1951, Patterson und Warren 1952).

5.3.2 Arteria vertebralis

5.3.2.1 Durchmesser der Arteria vertebralis

Der Durchmesser der rechten A. vertebralis lag in der Horizontalen mit 3,7 ± 0,5 mm (Spannweite: 1,7-4,4 mm) nicht signifikant unter dem Durchmesser der Gegenseite mit 3,9 ± 0,5 mm (SW: 2,3-4,6 mm) (p>0,05). In der 45°-Position ergaben sich keine signifikanten Änderungen des Gefäßkalibers. Dieses Ergebnis ist vergleichbar mit den Daten aus der Literatur. Gänshirt untersuchte die A. vertebralis angiographisch. Der mittlere Durchmesser von 23 rechten Aa vertebrales lag mit 4,2 mm unter dem Durchmesser von 24 linken Vertebralarterien mit 5,0 mm. (p<0,05) Aufgrund einer projektionsbedingten Vergrößerung gibt er einen Korrekturfaktor von -10% an. Damit liegt der Durchmesser nach Korrektur bei 3,8 mm auf der rechten Seite und 4,5 mm auf der linken Seite. (Gänshirt 1972). Verschiedene duplexsonographische Arbeiten geben einen vergleichbaren Durchmesser für die A. vertebralis an (Bendick und Jackson 1986, Touboul et al. 1986, Bendick und Glover 1990, Bartels 1991, Delcker und Diener 1992). Schöning gibt bei einem mittleren Durchmesser von 3,4 ± 0,6 mm auch eine Tendenz zu einem rechtsseitig kleineren Gefäßkaliber an. Der Durchmesser der rechten A. vertebralis ist im Mittel um 0,2 ± 0,7 mm kleiner als die Gegenseite (p=0,05). Der von Widder für den mittleren Durchmesser der A. vertebralis angegebene Wert von 3,7 ± 0,7 mm (SW: 0-4,9 mm) entspricht den eigenen Ergebnissen. Er berichtet in einer Untersuchung an 54 unselektierten Patienten von einem Überwiegen der Hypoplasien der rechten A. vertebralis. In einem Fall lag eine komplette Aplasie der linken A. vertebralis vor. Duret und Testut erwähnten diese Seitendifferenz bereits im XIX. Jahrhundert (Duret 1874, Testut 1921).


44

Tabelle 5.8: Mittlerer Durchmesser der A. vertebralis (AV) in der Literaturübersicht

 

(N)

Alter

Methode

Durchmesser der AV (mm)

(Jahre)

rechts

links

Gänshirt (1972)

24

k. A.

Angiographie

4,2 / 3,78 $

5,0 / 4,5 $ *

Bendick & Jackson (1986)

453

63 ± 10

Duplex

4,6 ± 0,8 (2,3-7) #

Touboul et al. (1986)

50

52 (12-79)

Duplex

4,0

4,0

Zbornikova & Lassvik (1986)

92

49 ± 17

(20-82)

Duplex

3,7 ± 0,6

(2,5-5,5)

3,8 ± 0,6 §

(2,5-5)

Bendick & Glover (1990)

750

63 ± 10,4

Duplex

4,6 ± 0,8 (2,3-7) #

Bartels (1991)

54

 

Duplex

3,8 ± 0,5

3,9 ± 0,5

Salaschek (1991)

61

 

Duplex

6 - 7,9 &

Delcker & Diener (1992)

451

56 ± 17

Duplex

3,6 ± 0,6

3,5 ± 0,5

Schöning et al.(1994)

48

35 ± 12

Duplex

3,4 ± 0,6 (1,8 - 4,5) #

Eigene Ergebnisse

23

25 ± 3

Duplex

3,7 ± 0,5 §

(1,7-4,4)

3,9 ± 0,5 §

(2,3-4,6)

§ nicht signifikant
* p<0,05
$ n. Abzug von 10 % projektionsbedingter Vergrößerung
# keine seitengetrennte Angaben
& nur Angabe des mittleren Durchmessers beider Vertebralarterien
Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

5.3.2.2 Blutflussgeschwindigkeit der Arteria vertebralis

In der Horizontalen lag die mittlere Flussgeschwindigkeit Vtav der A. vertebralis bei 12.3 ± 4 cm/s (SW: 5-24 cm/s). Im Seitenvergleich ergab sich kein signifikanter Unterschied. Der von Schöning angegebene Wert für die Flussgeschwindigkeit Vtav lag mit 15,6 ± 3,6 cm/s, wie schon bei der A. carotis interna, etwas höher als in den eigenen Ergebnissen. In beiden Untersuchungen lag die Flussgeschwindigkeit linksseitig geringfügig höher als auf der Gegenseite (p>0,05). Im Gegensatz zur A. carotis interna kam es in der A. vertebralis bei der Messung in der 45°-Position zu keiner signifikanten Änderung der Blutflussgeschwindigkeit.

Tabelle 5.9: Blutflussgeschwindigkeit in der A. vertebralis im Vergleich mit der Literatur.

 

N

Flussgeschwindigkeit Vtav (cm/s)

Seitendifferenz

Schöning et al. (1994)

47

15,6 ± 3,6 (9-26)

1,2 ± 4,7 §

Eigene Ergebnisse

23

12,3 ± 4 (5-24)

2 ± 5,4 §

§ nicht signifikant
Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

5.3.2.3 Blutfluss der Arteria vertebralis

Der Blutfluss in der A. vertebralis lag in der Horizontalen mit 100 ± 40 ml/min (SW: 20-190 ml/min) auf der linken Seite geringfügig höher als auf der Gegenseite mit 80 ± 30 ml/min (SW: 10-170 ml/min). Die Ergebnisse der zweiten Messung in der 45°-Position waren nahezu identisch. Schöning gibt für beide Seiten einen mittleren Blutfluss von 85 ± 33 ml/min an.


45

Die in den eigenen Ergebnissen angedeutete Linksseitendominanz erreichte bei Schöning ein signifikantes Niveau (p<0,01). Für den Gesamtblutfluss der Vertebralarterien ergibt sich in beiden Arbeiten ein identischer Blutfluss von 170 ± 40 ml/min.

Tabelle 5.10: Vergleich der Angaben zum Blutfluss der A. vertebralis (AV) mit Angaben aus der Literatur.

 

N

Methode

Blutfluss (ml/min)

links

rechts

gesamt

Schöning et al. (1994)

47

Duplex

94 ± 32 **

76 ± 32

171 ± 42

(92-278)

Eigene Ergebnisse

23

Duplex

100 ± 40 §

(20-190)

80 ± 30

(10-170)

170 ± 40

(100-260)

§ nicht signifikant * p<0,05 ** p<0,01
Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

5.4 Zerebraler Blutfluss

Untersuchungen des zerebralen Blutflusses (CBF) sind mit unterschiedlichen methodischen Ansätzen durchgeführt worden. Die in dieser Arbeit erhobenen Daten ermöglichen die Bestimmung des zerebralen Blutflusses im venösen (CBFV) als auch im arteriellen Schenkel (CBFA) des Gefäßsystems. CBFA beruht auf der Summierung des Blutflusses der Aa. carotis internae und der Aa. vertebrales. Gemessen wurde in der Horizontalen und bei 45° Neigung. CBFV berechnet sich aus der Summe der Blutflüsse der Vv. jugulares internae und der Vv. vertebrales. Messergebnisse liegen für alle 6 Untersuchungspositionen vor. Diese Ergebnisse sind im Kapitel „Gesamtvenöser Rückstrom“ diskutiert worden. An dieser Stelle soll nur auf die Werte in der Horizontalen und in Kopftieflage eingegangen werden.

Tabelle 5.11: Zusammenfassung der Messergebnisse des zerebralen Blutflusses

 

Position

Blutfluss (ml/min)

CBFA

800 ± 153 (560-1120)

45°

720 ± 105 (500-910)

CBFv

-15°

830 ± 370 (230-1590)

730 ± 260 (60-1270)

Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

Der CBFA betrug in der Horizontalen 800 ± 153 ml/min (SW: 560-1120 ml/min). Dieser Wert liegt um ca. 100 ml/min höher als der von Schöning et al. an 47 Probanden ebenfalls duplexsonographisch bestimmte Wert von 701 ± 104 ml/min (SW: 520-939 ml/min). Der Unterschied wurde durch den um 100 ml/min stärkeren Blutfluss der Aa. carotis internae verursacht. Der Blutfluss der Vertebralarterien war in beiden Studien identisch. Möglicherweise handelt es sich um einen systematischen Messfehler bei der Durchmesserbestimmung der A. carotis interna. Es liegen vergleichbare Ergebnisse für die Flussgeschwindigkeit Vtav vor. Der von Schöning et al. bestimmte Durchmesser der A. carotis interna liegt jedoch mit 4,8 ± 0,7 mm (SW: 3,3-7,2 mm) deutlich unter dem eigenen Ergebnis von 5,4 ± 0,7 mm (SW: 3,7-7,1mm). Die Bestimmung des Gefäßdurchmessers ist ein kritischer Punkt bei der Berechnung des Blutflusses. Abweichungen des Gefäßdurchmessers von 0,1 mm resultieren bereits in einer Abweichung des Blutflusses um 3-4%. (Smith 1984, Gill 1985, Hoskins 1990) Schöning und Scheel konnten zeigen, dass signifikant unterschiedliche Ergebnisse in der Langzeitreproduzierbarkeit auf geringfügig unterschiedliche Durchmesser (0,1-0,2 mm) in der A. vertebralis und der A. carotis interna zurückzuführen waren (Schöning und Scheel 1996). Eine untergeordnete Rolle dürfte die Altersdifferenz der beiden untersuchten Probandengruppen gespielt haben. Die von Schöning untersuchte Gruppe war mit


46

35 ± 12 Jahren (SW: 20-63 Jahre) durchschnittlich 10 Jahre älter als die eigenen Probanden mit 25 ± 3 Jahren (SW: 19-31 Jahre).

Tabelle 5.12: Angaben zum zerebralen Blutfluss in der Literaturübersicht.

 

N

Alter

(Jahre)

Methode

CBF

(ml/min/100g)

CBF

( ml/min)

Kety & Schmidt (1948)

 

 

NO

54

756 *

Shenkin et al. (1948)

5

k. A.

Farbdilution

k. A.

990 ± 330

Nylin et al. (1961)

10

34 ± 6

markierte Erythrozyten

k. A.

879 ± 55

Wilson et Halsey (1970)

12

k. A.

Thermodilution, schwerkranke Patienten

k. A.

390

Wilson et al. (1972)

10

47 ± 17

Thermodilution, schwerkranke Patienten

k. A.

660 ± 200

Shirahata et al. (1985)

39

43 ± 13

133Xe SPECT

56 ± 8

784 ± 91 *

Müller et al. (1988)

100

45

Duplex (t-JBF)

63 §

839 ± 226

Müller et al. (1990)

100

45 ± 14

Duplex (t-JBF)

54,5 ± 18 §

740 ± 209

Waldemar et al. (1991)

53

53 ± 19

133 Xe-SPECT

54 ± 9

756 ± 117 *

Marks et al. (1992)

24

44

MRT

65

858 ± 36

Schöning et al. (1994)

46

35 ± 12

Duplex, arteriell

k. A.

701 ± 104

Mélot (1996)

15

55 ± 18

Thermodilution, komatöse Pat., 30° Kopfneigung zur Seite, einseitige Messung

56 ± 28 &

770 #

Eigene Ergebnisse

23

25 ± 3

Duplex arteriell bei 0°

 

800 ± 153

arteriell bei 45°

 

720 ± 105

venös bei -15°

 

830 ± 370

venös bei 0°

 

730 ± 260

* berechnet für ein durchschnittliches Hirngewicht von 1400 g
§ berechnet für ein durchschnittliches Hirngewicht von 1252 g für Frauen und 1392 g für Männer
# Berechnung durch Verdoppelung des Ergebnisses der Blutflussbestimmung einer VJI
& zugrundeliegendes Hirngewicht berechnet nach der Formel: k * Körpergröße (female: k=8,0/male: k = 8,3) (Spann und Dustmann 1965)
Angaben als Mittelwert ± einfache Standardabweichung, Spannweite in Klammern ()

Bei der zweiten Messung in der 45°-Position lag der CBFA mit 720 ± 105 ml/min (SW: 500-910 ml/min) um 10% niedriger als in der Horizontalen (p=0,0277). Zurückzuführen ist die Abnahme auf die Reduktion des Blutflusses der A. carotis interna um 14,3% (p<0,01). Eine Abnahme des CBF um 15-20% im Stehen gegenüber der liegenden Position ist in der Literatur mehrfach beschrieben worden (Scheinberg und Stead 1949, Patterson und Cannon 1951, Patterson und Warren 1952). Patterson und Warren zufolge korreliert der Abfall des CBF mit dem Rückgang des arteriovenösen Druckgradienten, bei konstantem zerebrovaskulärem Widerstand. Laut Lassen kommt es durch die verbesserte Ventilation in der aufrechten Position zu einem Abfall des arteriellen CO2.-Partialdruckes, der wiederum zu einer Vasokonstriktion führt (Lassen 1959). Möglicherweise ist die Reduktion des CBF auch auf einen Gewöhnungseffekt der Probanden zurückzuführen. Die Werte in der 45°-Position wurden ca. eine Stunde nach den Messungen des arteriellen Flusses in der Horizontalen erfasst. Schöning und Scheel konnten eine signifikante Abnahme des CBF bei Messwiederholungen nach einer halben und nach einer Stunde nachweisen (Schöning und Scheel 1996). Auch CBF-Messungen mit der 133Xe-Technik zeigten eine Abnahme


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des CBF in seriellen Messungen (Blauenstein et al. 1977, Maximilian et al. 1978, Meyer 1978, Warach et al. 1987, Warach et al. 1992). Prohovnik et al. führten vier serielle Messungen des CBF an 16 Probanden durch. Sie geben für die erste Messwiederholung eine Reduktion des CBF um 7% (nicht signifikant) an, wohingegen der CBF in den folgenden Messwiederholungen konstant blieb (Prohovnik et al. 1980). Der venöse Parameter des zerebralen Blutflusses (CBFV) lag in der Horizontalen bei 730 ± 260 ml/min (SW: 60-1270 ml/min). Die V. jugularis interna trug 700 ± 265 ml/min (SW: 0-1230 ml/min) zum CBFV bei. Dieser Wert lässt sich mit den Ergebnissen von Müller et al. vergleichen. Müller et al. geben den Blutfluss beider Vv. jugulares internae mit 740 ± 209 ml/min an. Der CBFV in Kopftieflage lag mit 830 ± 370 ml/min (SW: 230-1590 ml/min) höher als in der Horizontalen, wobei der Anteil der V. vertebralis von 40 ± 20 ml/min (SW: 10-80 ml/min) auf 20 ± 15 ml/min (SW: 0-50 ml/min) zurückging. Dies ist ein Hinweis darauf, dass bereits in der Horizontalen ein Teil des zerebralen Blutflusses über extrajuguläre Drainagewege abfließt.
Um die Ergebnisse der Studien zum regionalen zerebralen Blutfluss (r-CBF) mit den eigenen Ergebnissen vergleichen zu können, müssen die angegeben Werte umgerechnet werden. Unter Annahme eines durchschnittlichen Hirngewichtes von 1300 g entsprechen diese Werte den Ergebnissen von Schöning (Ho et al. 1980). Kety und Schmidt geben in einer Studie aus dem Jahr 1948 den mittleren CBF anhand der NO-Methode mit 54 ml/100 g Hirnmasse an (Kety und Schmidt 1948). 43 Jahre später konnten Waldemar et al. mit der 99Tc-Inhalations-SPECT diesen Wert reproduzieren. Sie geben den CBF mit 54 ± 9 ml /100 g Hirnmasse an (Waldemar et al. 1991). Einen geringfügig höher liegenden Wert für den CBF bestimmen Shirahata et al. anhand der 133Xe-Inhalations- SPECT (56 ± 7 ml/100g Hirnmasse) (Shirahata et al. 1985). Der von Nylin et al. ermittelte Wert von 800-900 ml/min ist mit den eigenen Ergebnissen zu vergleichen (Nylin et al. 1961).

5.5 Klinische Aspekte

Verschiedene klinische Beobachtungen und Kontroversen deuten auf die Lageabhängigkeit der zerebralvenösen Drainage hin. Über die bestmögliche Lagerung von Patienten mit erhöhtem Hirndruck herrscht immer noch Unklarheit. Die Abnahme des intrakraniellen Drucks (ICP) in Oberkörperhochlage wird auf eine Umverteilung des Liquors von kranial nach lumbal, sowie eine Erleichterung des venösen Abstroms zurückgeführt (Toole 1968, Marmarou et al. 1975). Bei ausgewählten Patienten konnte jedoch ein deutlicher Anstieg des ICP in Oberkörperhochlage gezeigt werden. Dies führte zu der Empfehlung die Hirndrucktherapie individuell zu kontrollieren, oder eine Lagerung des Patienten in der Horizontalen vorzuziehen (Ropper et al. 1982, Rosner und Coley 1986). Die kontinuierliche Oxymetrie im Bulbus superior venae jugularis zur Überwachung der zerebralen Oxygenierung gilt als zuverlässige Methode zur Kontrolle der zerebralen Perfusion. (Kirkpatrick et al. 1996) Die eigenen Ergebnisse wie auch die Beobachtung von Eckenhoff, dass sich in Oberkörperhochlage oft kein Blut aus dem Katheter aspirieren lässt, stellen jedoch die Vorgabe des Verfahrens repräsentatives Hemisphärenblut in Oberkörperhochlage zu messen in Frage (Eckenhoff 1970).
Auch bei operativen Eingriffen am Aortenbogen unter extrakorporaler Zirkulation und retrograder zerebraler Perfusion über die V. cava superior scheint dem vertebralen Venensystem eine besondere Aufgabe zuzukommen. De Brux et al. konnten zeigen, dass der Blutstrom bei der retrograden zerebralen Perfusion nicht, wie allgemein angenommen, über die V. jugularis interna verläuft. Der retrograde Blutfluss über die V. jugularis interna ist in der Regel durch Venenklappen verhindert. Stattdessen wird des Gehirns unter diesen Bedingungen am ehesten über das klappenlose vertebrale Venensystem versorgt (de Brux et al. 1995).

5.6 Fehlermöglichkeiten

Trotz der Eindeutigkeit der aufgezeigten Veränderungen sollen abschließend die Grenzen der Methode aufgezeigt werden. Ein Unsicherheitsfaktor ist die Bestimmung des Durchmessers der V. vertebralis. Die Berechnung der Querschnittsfläche des Gefäßes erfolgte unter Annahme eines kreisförmigen Gefäßprofils. Möglicherweise verändert sich jedoch, in Analogie zur V. jugularis interna, die Querschnittsfläche der V. vertebralis. Da immer der längste messbare Durchmesser zur Berechnung der Querschnittsfläche herangezogen wurde besteht die Gefahr der Überschätzung des tatsächlichen Flusses. Andererseits konnte in Einzelfällen mehr als eine parallel zur A. vertebralis verlaufende Vertebralvene nachgewiesen werden. Zur Berechnung des Blutflusses wurde dabei das lumenstärkere Gefäß herangezogen. Die Vernachlässigung weiterer Gefäße


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könnte jedoch eine deutlichen Unterschätzung der Transportkapazität der Vertebralvenen bedingen. Möglicherweise ist das Ausmaß der Umverteilung der venösen Hirndrainage auch aufgrund der Probandenauswahl nicht repräsentativ. Einschlusskriterium für diese Untersuchung war die duplexsonographisch eindeutig darstellbare V. vertebralis. Hoffmann et al. konnten die V. vertebralis an einem Normalkollektiv jedoch nur in ca. 70% darstellen. In Voruntersuchungen zu dieser Arbeit zeigte sich, dass die V. vertebralis mit zunehmendem Alter schlechter darstellbar ist. Dies spiegelt sich auch in der Diskrepanz zwischen dem anatomisch bestimmten Durchmesser der V. vertebralis in einer Arbeit von Lang und dem eigenen Ergebnis wieder. Lang gibt den Durchmesser der V. vertebralis mit 1 mm (SW: 0,4-1,2 mm) an (Lang 1991). Möglicherweise ist die lageabhängige Beteiligung der Vertebralvenen an der Hirndrainage im höheren Lebensalter geringer.

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