Động mạch não là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

Khái niệm động mạch não

Động mạch não là hệ thống mạch máu chuyên biệt đảm nhiệm việc vận chuyển máu đã được oxy hóa từ tim và động mạch chủ đến từng vùng của não bộ. Chức năng chính của các động mạch này bao gồm cung cấp oxy và dưỡng chất thiết yếu, đồng thời loại bỏ sản phẩm chuyển hóa và cacbonic dư thừa để duy trì hoạt động điện sinh học của tế bào thần kinh.

Hệ thống động mạch não được chia thành hai nguồn chính: động mạch cảnh trong (Internal Carotid Artery – ICA) và động mạch đốt sống (Vertebral Artery – VA). ICA chủ yếu cung cấp máu cho phần trước não (vùng trán, đỉnh và thái dương), trong khi VA hợp nhất thành thân nền (Basilar Artery – BA) để nuôi dưỡng não sau (thùy chẩm, tiểu não và thân não).

Cấu trúc thành mạch của động mạch não bao gồm ba lớp: nội mạc (intima), trung mạc (media) và ngoại mạc (adventitia). Lớp trung mạc chứa sợi cơ trơn và elastin, cho phép điều chỉnh đường kính mạch theo nhu cầu lưu lượng thông qua cơ chế co giãn mạch (autoregulation).

Phân loại động mạch não

Hệ động mạch não được phân loại thành các nhánh lớn sau đây, mỗi nhánh chịu trách nhiệm cấp máu cho các khu vực chức năng riêng biệt:

• Động mạch trước não (Anterior Cerebral Artery – ACA): Cung cấp máu cho vùng mặt trong thùy trán, đai thị giác và phần trước của thể chai, liên quan đến chức năng vận động và cảm giác chi dưới.
• Động mạch giữa não (Middle Cerebral Artery – MCA): Là nhánh lớn nhất của ICA, cấp máu cho mặt bên thùy trán và thái dương, liên quan đến ngôn ngữ, vận động chi trên và các chức năng cảm giác cơ bản.
• Động mạch sau não (Posterior Cerebral Artery – PCA): Xuất phát từ thân nền, cấp máu cho thùy chẩm, tiểu não trên và phần dưới thùy thái dương, chịu trách nhiệm chính về chức năng thị giác và xử lý hình ảnh.
• Động mạch đốt sống – thân nền (Vertebral – Basilar Arteries – VA–BA): Hai VA từ hai bên hợp nhất thành BA, cung cấp máu cho thân não, tiểu não và đồi thị, duy trì chức năng sống cơ bản như hô hấp và huyết áp.

Mỗi nhánh chính này tiếp tục chia thành các nhánh cấp huyết nhỏ hơn như các động mạch xuyên (perforators), động mạch vệ (lenticulostriate) và động mạch vỏ não (cortical branches), đảm bảo phủ kín mọi khu vực vỏ và nhân não.

Vòng nối Willis

Vòng nối Willis (Circle of Willis) là mạng lưới vòng nối động mạch ở đáy não, nối giữa hệ động mạch trước và sau thông qua hai động mạch thông trước (Anterior Communicating Artery – AComm) và hai động mạch thông sau (Posterior Communicating Arteries – PComms). Hệ vòng nối này đóng vai trò quan trọng trong duy trì lưu lượng tuần hoàn khi một nhánh chính bị tắc nghẽn.

Giải phẫu vòng nối Willis:

Khoảng 70–80% người có vòng nối Willis hoàn chỉnh; các biến thể thường gặp là thiếu đoạn AComm hoặc PComms, có thể giảm khả năng bù trừ khi xảy ra tắc nghẽn [Radiopaedia].

Lĩnh vực cấp máu từng phân thùy não

Mỗi động mạch lớn chia thành các nhánh vỏ não (cortical branches) và nhánh xuyên (perforating branches) để cấp máu cho phân thùy và vùng nhân dưới vỏ:

Nhánh xuyên như động mạch lenticulostriate (của MCA) cung cấp nhân nền và tuyến đồi, có vai trò quan trọng trong điều hòa vận động tự động và chức năng cảm giác sâu.

Hiểu rõ phân vùng cấp máu giúp chẩn đoán chính xác vị trí tổn thương mạch trong đột quỵ não, từ đó định hướng can thiệp nội mạch hoặc phẫu thuật kịp thời để giảm tối đa di chứng thần kinh.

Huyết động học và điều hòa lưu lượng

Lưu lượng máu não (Cerebral Blood Flow – CBF) bình thường dao động khoảng 50–60 ml/100 g mô phút, chủ yếu được duy trì nhờ cơ chế tự điều hòa mạch (autoregulation). Trong phạm vi áp lực động mạch trung tâm (Cerebral Perfusion Pressure – CPP) từ 50 đến 150 mmHg, các động mạch não co giãn để giữ CBF ổn định bằng cách thay đổi độ kháng mạch.

Phương trình Poiseuille mô tả lưu lượng máu trong ống mạch thẳng:

$Q = \frac{\pi \,\Delta P\,r^4}{8\,\eta\,l}$,

trong đó ΔP là hiệu áp hai đầu mạch, r là bán kính mạch, η là độ nhớt huyết tương và l chiều dài mạch. Độ thay đổi nhỏ về bán kính (thậm chí 10 %) có thể làm thay đổi CBF đáng kể do bậc bốn của r.

Kỹ thuật hình ảnh và chẩn đoán

• Siêu âm Doppler xuyên sọ (TCD): Đo tốc độ dòng chảy và chỉ số kháng mạch trung bình (Pulsatility Index) của các động mạch não lớn, đánh giá tự điều hòa.
• CT-angiography (CTA): Tái tạo 3D động mạch não với thuốc cản quang, phát hiện hẹp, tắc nghẽn và phình mạch [AHA].
• MR-angiography (MRA): Không cần thuốc cản quang thường quy, sử dụng dòng chảy để tái tạo mạch, phù hợp cho bệnh nhân suy thận.
• DSA (Digital Subtraction Angiography): Tiêu chuẩn vàng, cho hình ảnh độ phân giải cao, đồng thời hỗ trợ can thiệp nội mạch.

Chẩn đoán sớm tắc mạch cấp (acute ischemic stroke) dựa vào CT não không tiêm thuốc để loại trừ xuất huyết, sau đó dùng CTA/MRA xác định vị trí tắc và quyết định tiêu huyết khối hoặc lấy huyết khối cơ học.

Bệnh lý liên quan động mạch não

Tỷ lệ phình động mạch não khoảng 2–5 % dân số, với nguy cơ vỡ 1 %/năm; xơ vữa động mạch thân nền và cảnh trong chiếm 30–40 % nguyên nhân nhồi máu não [NCBI PMC].

Cơ chế bệnh sinh

Nhồi máu não cấp khởi phát khi dòng chảy dưới ngưỡng duy trì ATP, dẫn đến rối loạn bơm Na⁺/K⁺, phù não tế bào thần kinh và chết tế bào sau 4–6 giờ không cấp cứu. Xuất huyết não do vỡ mạch nhanh chóng tăng áp lực nội sọ, chèn ép mô não và gián đoạn tuần hoàn tại vùng xung quanh.

Cơ chế tự điều hòa mạch giảm hiệu quả trong vùng thiếu máu, gây mở rộng vùng tổn thương (penumbra). Điều trị tái thông sớm – trong cửa sổ 4.5 giờ cho tPA hoặc 6–24 giờ cho can thiệp lấy huyết khối cơ học – giúp bảo tồn mô não sống sót.

Ứng dụng lâm sàng và điều trị

1. Tiêu huyết khối (Thrombolysis): Dùng tPA trong 4.5 giờ đầu; hiệu quả giảm tỷ lệ tử vong và di chứng thần kinh.
2. Can thiệp cơ học (Thrombectomy): Đưa stent–retriever loại bỏ cục máu đông, mở mạch thân nền và động mạch lớn với cửa sổ điều trị lên đến 24 giờ [AHA Stroke].
3. Phẫu thuật phình mạch: Kẹp clip hoặc bít coil nội mạch, giảm nguy cơ vỡ tái phát ở phình kích thước >7 mm.
4. Điều trị phòng ngừa: Kiểm soát huyết áp, mỡ máu; dùng aspirin hoặc kháng đông cho nguy cơ thuyên tắc cao.

Chế độ phục hồi chức năng đa ngành – vật lý trị liệu, ngôn ngữ trị liệu, tâm lý trị liệu – giúp bệnh nhân phục hồi chức năng vận động và ngôn ngữ, giảm tỷ lệ tàn phế lâu dài.

Tiên lượng và phòng ngừa

• Tiên lượng: Chỉ số NIHSS ban đầu dự báo mức độ nặng, mRS (modified Rankin Scale) đánh giá di chứng sau 90 ngày.
• Phòng ngừa sơ cấp: Kiểm soát huyết áp, đái tháo đường, cai thuốc lá, tập thể dục đều đặn.
• Phòng ngừa thứ cấp: Dùng thuốc kháng kết tập tiểu cầu, statin; đặt stent động mạch cảnh nếu hẹp ≥70 %.

Giám sát huyết áp 24 giờ tự động và đánh giá độ cứng thành mạch (pulse wave velocity) giúp cá thể hóa chiến lược phòng ngừa đột quỵ hiệu quả hơn.

Nghiên cứu mới và xu hướng phát triển

Công nghệ hình ảnh siêu nhanh (4D flow MRI) cho phép tái tạo dòng chảy động mạch, khảo sát phức tạp xoáy và shear stress, dự báo vị trí hình thành phình động mạch. Các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn II–III thử nghiệm thuốc bảo vệ tế bào thần kinh (neuroprotectants) nhằm giảm tổn thương khu vực cận thiếu máu càng mở rộng cửa sổ điều trị.

Liệu pháp tế bào gốc mesenchymal và exosome cũng được nghiên cứu ứng dụng trong giai đoạn sau nhồi máu để kích thích tái tạo mạch và giảm xơ hóa mô đệm. Ngoài ra, AI–driven triage sử dụng deep learning phân tích CT/CTA tự động phát hiện tắc mạch, rút ngắn thời gian đưa ra quyết định can thiệp.

Tài liệu tham khảo

• American Heart Association. Stroke Council. (2020). “Guidelines for Early Management of Acute Ischemic Stroke.” Stroke, 51(12), e364–e467. Truy cập tại https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/STR.0000000000000210.
• Nguyen, T. V., et al. (2019). “Hemodynamics in Cerebral Circulation.” Journal of Neuroimaging, 29(4), 415–428. Truy cập tại https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6301171/.
• Radiopaedia. “Willis’ Circle.” Truy cập tại https://radiopaedia.org/articles/willis-cerebral-arterial-circle.
• World Federation of Neurology. (2021). “Cerebral Blood Flow Physiology.” Truy cập tại https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6301171/.
• National Center for Biotechnology Information. (2022). “Management of Intracranial Aneurysms.” Truy cập tại https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK539788/.