以下に、2026年11月時点の医学資料・診断基準・専門医療機関の情報を踏まえた記事原稿を提示します。構成血管の定義の違い、形態変異の統計、2021年改訂のもやもや病診断基準、2025年の診療情報まで反映しています。
ウィリス動脈輪とは？構成血管・血流の仕組みと形態変異、もやもや病を徹底解説
ウィリス動脈輪（Willis動脈輪）は、脳の底部に位置する動脈のネットワークで、脳の左右と前後の血液循環をつなぐ重要な役割を担っています。内頸動脈、前大脳動脈、前交通動脈、後交通動脈、後大脳動脈などが連絡して輪状の構造を形成し、一部の血管で狭窄や閉塞が起きた場合には、別の経路から血液を送り込む側副血行路として機能します。
ただし、ウィリス動脈輪は誰もが同じ形をしているわけではありません。後交通動脈などが細い低形成や、血管の一部が欠損した形態も珍しくなく、脳底動脈や中大脳動脈を構成血管に含めるかどうかにも解剖学的な定義の違いがあります。2026年現在の医学情報をもとに、その役割や血流の仕組み、個人差、脳動脈瘤・脳梗塞・もやもや病との関係を詳しく解説します。
📌 【この記事の重要ポイントまとめ】
- 役割：ウィリス動脈輪は脳の前方循環と後方循環、左右の血管系を連絡し、血流不足を補う側副血行路として働く。
- 構成血管：基本的な輪状構造は内頸動脈、前大脳動脈、前交通動脈、後交通動脈、後大脳動脈から成り、脳底動脈と中大脳動脈は直接接続する血管として区別できる。
- 医学的な注意点：形態変異や低形成だけで病気とは限らないが、血流の代償能力に影響する場合がある。もやもや病や脳動脈瘤との関係では画像検査による評価が重要。
【まず知っておきたい】ウィリス動脈輪の役割と脳内での位置
ウィリス動脈輪は、脳底部に存在する動脈の吻合構造です。英語ではCircle of Willisと呼ばれ、脳に血液を供給する複数の主要動脈が連絡し、輪に近い形を作っています。
名称は、17世紀のイギリスの解剖学者・神経学者トーマス・ウィリス（Thomas Willis、1621～1675年）に由来します。脳の血管構造を解剖学的に記載した歴史的な研究にちなんだ名称です。
脳の前方循環と後方循環をつなぐ構造
脳の血液供給は、大きく前方循環と後方循環に分けられます。
前方循環は左右の内頸動脈を中心とする血管系です。前頭葉、頭頂葉、側頭葉の外側など、大脳の広い領域に血液を供給します。
一方、後方循環は左右の椎骨動脈が合流してできる脳底動脈を中心とする血管系です。脳幹、小脳、後頭葉などへの血液供給を担います。
ウィリス動脈輪は、この2つの循環系を脳底部で連絡しています。また、左右の内頸動脈系を結ぶ経路も備えているため、左右・前後の血管系を相互につなぐ役割があります。
ウィリス動脈輪が担う3つの重要な機能
最も重要なのは、脳の一部で血液の流れが悪くなった際に、別の動脈から血液を送り込める可能性があることです。
- 左右の血流補完：前交通動脈を通じて左右の前方循環を連絡する。
- 前後の血流補完：後交通動脈を通じて内頸動脈系と後大脳動脈系を連絡する。
- 側副血行路の形成：主要血管に狭窄や閉塞が生じた際、血圧差などに応じて別経路から血液を供給する。
ただし、ウィリス動脈輪が存在すれば、どのような血管閉塞でも脳血流を維持できるわけではありません。血管の太さや連絡の状態、血圧、閉塞部位、脳血流の予備能力などによって代償できる範囲は異なります。
つまり、ウィリス動脈輪は脳への血液供給を支える予備経路ですが、脳梗塞を完全に防ぐ安全装置ではありません。
【構成血管を徹底整理】前交通動脈・後交通動脈から脳底動脈まで
ウィリス動脈輪を理解するうえで、特に混乱しやすいのが構成血管の範囲です。解剖学の教科書や医療分野の資料によって、脳底動脈や中大脳動脈を含めて説明している場合があります。
2026年2月21日に最終更新された日本医事新報社の解剖学に関する質疑応答では、東京医科歯科大学大学院の寺田純雄教授が、輪状構造そのものを構成する血管と、そこに直接接続する血管を区別して説明しています。
基本となる5種類の構成血管
一般的な解剖学上の定義では、ウィリス動脈輪の輪状構造は次の5種類の動脈によって形成されます。左右に存在する血管があるため、実際には複数の血管区間が組み合わさっています。
| 血管名 | 主な位置・役割 | 解剖学的な特徴 |
|---|---|---|
| 内頸動脈（ICA） | 前方循環の主要な流入血管 | 左右から脳底部に入り、前大脳動脈・中大脳動脈へ分岐する |
| 前大脳動脈（ACA） | 前頭葉・頭頂葉の内側などに血液を供給 | 左右のA1部分が前交通動脈につながる |
| 前交通動脈（ACom） | 左右の前大脳動脈を連絡 | 動脈輪の前方部分を形成する |
| 後交通動脈（PCom） | 内頸動脈系と後大脳動脈系を連絡 | 左右に存在し、前後の循環をつなぐ |
| 後大脳動脈（PCA） | 後頭葉や側頭葉内側などに血液を供給 | 左右のP1部分が動脈輪の後方部分を形成する |
脳底動脈は構成血管に含まれるのか
脳底動脈（BA）は、左右の椎骨動脈が頭蓋内で合流して形成される動脈です。橋の前面を上行し、最終的に左右の後大脳動脈へ分岐します。
脳底動脈はウィリス動脈輪の後方部分に直接つながっています。しかし、輪状構造そのものの境界を厳密に定義する場合、脳底動脈本幹は輪の構成血管とは区別されます。
一方、脳底動脈の分岐部まで含めて脳底部の動脈吻合ネットワーク全体を説明する資料では、構成血管の一部として記載されることがあります。
中大脳動脈はなぜ区別されるのか
中大脳動脈（MCA）は内頸動脈から分岐し、大脳の外側面に向かって走行する重要な動脈です。前頭葉、頭頂葉、側頭葉の外側部分などに血液を供給します。
ただし、中大脳動脈はウィリス動脈輪の輪郭を形成する血管ではありません。内頸動脈から直接分岐し、動脈輪の側方につながる血管として理解すると整理しやすくなります。
この区別は、脳血管の画像診断やもやもや病の説明でも重要です。中大脳動脈は輪そのものの構成要素ではなくても、脳血流や病変の評価において重要な役割を担っています。
【血流の仕組みを解説】脳の血液はどのように補われるのか
ウィリス動脈輪の特徴は、血管同士が連絡していることです。通常は左右の内頸動脈系と椎骨脳底動脈系から血液が供給され、それぞれの血管が担当する領域に血液を送り届けています。
しかし、片側の動脈が狭くなったり、閉塞したりすると、血管間の圧力差によって血液の流れる方向や量が変化します。これが側副血行による代償の基本的な仕組みです。
前交通動脈による左右の血流補完
前交通動脈は、左右の前大脳動脈をつなぐ短い血管です。
例えば、右側の内頸動脈に血流障害が生じた場合、左側の内頸動脈から供給された血液が、前交通動脈を経由して右側の前大脳動脈系へ流れる可能性があります。
ただし、この経路による血流補完の程度は、前交通動脈の太さや血管全体の状態によって変わります。
後交通動脈による前方・後方循環の連絡
後交通動脈は、内頸動脈と後大脳動脈をつなぐ血管です。前交通動脈が左右の血管系を結ぶのに対し、後交通動脈は前方循環と後方循環の間を結ぶ役割を担います。
例えば、内頸動脈側の血流が低下した場合、後方循環から後大脳動脈、後交通動脈を経由して内頸動脈系へ血液が流れることがあります。
反対に、前方循環から後方循環に向かう血流が生じる場合もあります。重要なのは、血液の流れる方向が常に一定ではなく、血管の狭窄や閉塞、血圧の状態などによって変化することです。
側副血行路があっても脳梗塞を防げない理由
ウィリス動脈輪による血流補完には限界があります。連絡する血管が細かったり、低形成や欠損があったりすると、必要な量の血液を送り込めない場合があります。
また、脳梗塞の原因がウィリス動脈輪以外の細い動脈や血管内の血栓にある場合、動脈輪を通じた血流補完だけでは十分に対応できません。
脳卒中における側副血行を扱った医学レビューでも、ウィリス動脈輪だけでなく、脳表の軟膜吻合や脳内の微小血管、頭蓋外からの血流経路などを総合的に評価する必要性が指摘されています。
そのため、脳血流を評価するときは、血管の形だけでなく、実際に脳組織へどれだけ血液が届いているかを確認することが重要です。
【形態変異・低形成の実態】正常な人にも血管の個人差がある
ウィリス動脈輪は、全員が左右対称で完全な輪状構造を持っているわけではありません。血管の太さや走行、分岐の位置、連絡の有無などには個人差があります。
このような形態の違いは、ウィリス動脈輪の形態変異と呼ばれます。代表的なものが低形成、無形成、重複などです。
低形成とは何か
低形成とは、特定の血管が通常より細く発達している状態です。後交通動脈や前交通動脈、前大脳動脈のA1部分、後大脳動脈のP1部分などで確認されることがあります。
低形成があると、血管同士の連絡があっても、血流を補う能力が十分でない可能性があります。ただし、低形成があるという理由だけで、必ず脳血流障害や脳梗塞が発生するわけではありません。
無形成・重複などの形態変異
無形成は、血管の一部が解剖学的に欠損している状態です。一方、重複は通常1本である血管が2本に分かれて存在するような形態を指します。
特に後交通動脈は、形態変異が確認されやすい血管として知られています。左右の後交通動脈の太さが異なる場合や、一方が非常に細い場合などもあります。
形態変異はどのくらいの頻度で見られるのか
2022年にJournal of Anatomyに掲載された系統的レビューでは、42研究を対象としてウィリス動脈輪の形態変異が整理されました。
同論文が引用する2020年の研究では、神経学的に健康な集団における形態変異の割合は、平均68.22±14.32％と推計されています。また、レビューでは82種類の異なる形態変異が記録されました。
この数値は、健康な人にも形態上の違いが広く存在することを示しています。ただし、研究ごとに対象者や画像検査方法、低形成の定義が異なるため、すべての人に同じ割合が当てはまるわけではありません。
大切なのは、ウィリス動脈輪が完全な形でないことと、病的な血管障害が存在することを混同しないことです。画像で低形成を指摘された場合は、ほかの血管の状態や脳血流、症状などを合わせて判断する必要があります。
【もやもや病・脳動脈瘤・脳梗塞との関係】見逃せない3つの医学的問題
ウィリス動脈輪は、単なる解剖学上の名称ではありません。脳血管の病気を理解する際にも重要な構造です。特に、もやもや病、脳動脈瘤、脳梗塞との関係は押さえておきたいポイントです。
1．もやもや病（ウィリス動脈輪閉塞症）
もやもや病は、頭蓋内内頸動脈の終末部を中心に、血管が徐々に狭くなったり閉塞したりする原因不明の脳血管疾患です。
血液の供給が不足すると、それを補うために脳底部に細い異常血管網が発達します。この血管網が脳血管撮影で煙のように見えることから「もやもや病」と名付けられました。
旧来の病名として「ウィリス動脈輪閉塞症」と呼ばれることもありますが、正常なウィリス動脈輪の形態変異とは別の病態です。
主な特徴は次のとおりです。
- 頭蓋内内頸動脈終末部を中心とする進行性の狭窄・閉塞
- 脳底部に発達する異常血管網
- 脳血流の低下による一過性脳虚血発作や脳梗塞
- 脆弱な側副血行路に関連した脳出血や頭蓋内出血
小児では一過性の手足の脱力や言語障害など、虚血による症状が問題になりやすく、成人では脳虚血に加えて頭蓋内出血で発症する場合もあります。
日本人を含む東アジア人に比較的多い疾患で、RNF213遺伝子が発症感受性に関係することも明らかになっています。ただし、関連する遺伝子変異があるだけで発症が確定するわけではありません。
2021年改訂の診断基準で何が変わったのか
もやもや病の診断については、厚生労働省の研究班による2021年改訂版診断基準が重要です。この基準は2022年に日本脳神経外科学会の英文誌Neurologia Medico-Chirurgicaでも公表されました。
大きな変更点の一つは、片側性の病変でも、所定の画像所見を満たせばもやもや病と診断できることが明確になった点です。
また、MRI・MRAのみで診断する場合には、血管の狭窄や異常血管網だけでなく、heavy T2強調画像による罹患動脈の外径縮小を確認することが重要になりました。
これは、動脈硬化による血管狭窄など、似た画像所見を示す別の病気との鑑別精度を高めるためです。
2．脳動脈瘤との関係
脳動脈瘤は、脳の動脈壁の一部がこぶ状に膨らんだ状態です。特に血管が分岐する部分は血行力学的な負荷がかかりやすく、脳動脈瘤が発生する代表的な場所となっています。
ウィリス動脈輪の周辺では、次のような場所が脳動脈瘤の好発部位として知られています。
- 前交通動脈と前大脳動脈の分岐付近
- 内頸動脈と後交通動脈の分岐付近
- 中大脳動脈の分岐部
- 脳底動脈の先端部分
ここで注意したいのは、中大脳動脈の分岐部も脳動脈瘤の好発部位ですが、中大脳動脈そのものは厳密な意味でのウィリス動脈輪の輪状構造には含まれないことです。
日本医科大学付属病院の脳神経外科も、ウィリス動脈輪周辺の血管分岐部に脳動脈瘤が多く見られることを解説しています。
ただし、ウィリス動脈輪に形態変異があるからといって、必ず脳動脈瘤が発生するわけではありません。血管の形態、動脈瘤の大きさや形状、高血圧、喫煙、家族歴などを総合して評価する必要があります。
3．脳梗塞との関係
脳梗塞は、脳の動脈が詰まったり、血流が著しく低下したりすることで、脳組織が酸素不足に陥る病気です。
ウィリス動脈輪が十分に発達していれば、ある血管で血流障害が生じても、別の経路から血液を供給できる場合があります。
一方、後交通動脈や前交通動脈が低形成・欠損している場合には、血流を補う経路が限られる可能性があります。
ただし、形態変異と脳梗塞の発症を単純に結びつけることはできません。脳梗塞には動脈硬化、心臓由来の血栓、小血管病変など多様な原因があり、ウィリス動脈輪の形だけで発症リスクを判断することは不適切です。
【MRA・MRIで何がわかる？】検査方法と画像を見るときの注意点
ウィリス動脈輪の状態を調べる代表的な方法が、MRI・MRA、CT血管撮影（CTA）、脳血管撮影です。それぞれ観察できる情報や検査の負担が異なります。
MRAで確認できること
MRAは、磁気共鳴を利用して血管の状態を画像化する検査です。一般的な脳ドックや脳血管疾患の検査でも使用されます。
主に次のような情報を確認できます。
- 前交通動脈や後交通動脈の描出状態
- 左右の前大脳動脈・後大脳動脈の走行
- 内頸動脈終末部の狭窄や閉塞
- 血管の低形成や形態変異の可能性
- もやもや病に関連する異常血管網の有無
ただし、MRAは血流信号を利用して血管を描出する検査です。血管の細さや血流速度、撮像条件などによって描出が変わるため、画像上で血管が見えにくいことだけを理由に、解剖学的な欠損と断定することはできません。
脳血管撮影と脳血流検査の違い
脳血管撮影は、カテーテルを血管内に進めて造影剤を注入し、脳の血管を詳しく調べる検査です。血管の狭窄や閉塞、細い側副血行路の状態、血液の流れ方などを詳しく評価できます。
国立循環器病研究センターは、もやもや病では細い側副血行路が発達するため、MRAだけでは正確な評価が難しい場合があり、カテーテルによる脳血管撮影が重要になると説明しています。
一方、SPECTやPETなどの脳血流検査では、脳組織にどの程度血液が供給されているかを評価します。血管の形を確認する検査と、脳組織への血液供給を調べる検査は、それぞれ異なる情報を提供します。
もやもや病が疑われる場合の画像診断
2021年改訂診断基準では、MRI・MRAによる診断に関して、次の3点が重要な所見として示されています。
- 頭蓋内内頸動脈終末部に狭窄または閉塞があること。
- heavy T2強調画像で内頸動脈終末部と中大脳動脈水平部の外径縮小を確認すること。
- MRAで大脳基底核部または脳室周囲白質に異常血管網が確認されること。
MRI・MRAだけで診断する場合には、1.5テスラ以上の装置を使用したTOF法など、所定の条件を満たす必要があります。3.0テスラの装置は、より有用とされています。
一方、片側性病変や動脈硬化を伴う症例、画像所見だけでは鑑別が難しい症例では、脳血管撮影が特に重要です。
2025年5月に医学書院の専門誌に掲載された診療解説でも、画像診断の進歩とともに診断基準の精緻化が進み、症候性もやもや病に対する血行再建術の重要性が取り上げられています。
検査結果で低形成を指摘された場合の判断基準
脳ドックなどで「後交通動脈が低形成」「ウィリス動脈輪が不完全」と指摘された場合、まず確認したいのは、その所見が単独の解剖学的特徴なのか、ほかの血管異常を伴っているのかという点です。
特に、次の項目を総合的に評価することが大切です。
- 左右の血管の太さや連続性に大きな違いがあるか。
- 内頸動脈や前大脳動脈などに狭窄・閉塞がないか。
- 脳底部に異常血管網が形成されていないか。
- 脳血流が十分に保たれているか。
- 一過性の神経症状や脳梗塞の既往があるか。
無症状の形態変異であれば、直ちに治療が必要になるとは限りません。一方、血流障害や進行性の血管狭窄が疑われる場合には、脳神経内科や脳神経外科で詳しい評価を受ける必要があります。
【プロの結論】ウィリス動脈輪を理解するうえで重要な3つの判断基準
ウィリス動脈輪を正しく理解するには、単に血管の名前や位置を覚えるだけでは不十分です。解剖学的な形、実際の血流、病気による変化を分けて考える必要があります。
判断基準1：完全な輪であることが必ずしも健康の条件ではない
ウィリス動脈輪には多くの形態変異が存在します。後交通動脈が細い、前交通動脈の形が通常と異なるなどの特徴があっても、それだけで病気とは判断されません。
形態の違いと機能の違いは必ずしも一致しません。画像上で不完全な輪に見えても、脳血流が十分に維持されている場合があります。
判断基準2：血管の形と血流の機能は別々に評価する
MRAで確認できるのは、主として血管の形態や血流信号です。脳組織に必要な血液が届いているか、血流の予備能力がどの程度残っているかは、別の検査が必要になる場合があります。
特に、もやもや病のように血管の狭窄が進行する病気では、血管の画像だけでなく、脳血流や側副血行路の状態を確認することが重要です。
判断基準3：形態変異・もやもや病・脳動脈瘤を混同しない
これらは関連する血管構造を扱うものの、医学的には異なる概念です。
- 形態変異：生まれつきの血管の太さや走行、連絡状態の個人差。
- もやもや病：内頸動脈終末部を中心とした進行性狭窄と異常血管網の形成を特徴とする疾患。
- 脳動脈瘤：動脈壁の一部がこぶ状に膨らんだ血管病変。
- 脳梗塞：血管の閉塞や血流低下によって脳組織が障害される病気。
形態変異があるからといって、もやもや病や脳動脈瘤、脳梗塞が必ず発症するわけではありません。診断では、血管形態と血流機能、症状、ほかの病気の有無を組み合わせて判断します。
なお、突然の片側の手足の麻痺、顔のゆがみ、言葉が出ない、視野の異常などが現れた場合は、脳卒中の可能性があります。また、突然発症する経験したことのない激しい頭痛も危険な兆候です。症状が一時的に改善しても自己判断で様子を見ず、日本国内では119番に連絡して救急受診してください。
【ウィリス動脈輪に関するよくある質問（FAQ）】
Q1：ウィリス動脈輪は何本の血管で構成されていますか？
A1：基本的な輪状構造は、左右の内頸動脈、左右の前大脳動脈のA1部分、前交通動脈、左右の後交通動脈、左右の後大脳動脈のP1部分から構成されます。脳底動脈や中大脳動脈まで含める説明もありますが、厳密には輪状構造に直接接続する血管として区別できます。
Q2：ウィリス動脈輪が不完全でも問題ありませんか？
A2：必ずしも問題があるとは限りません。血管の低形成や欠損などの形態変異は健康な人にも見られます。ただし、血管の状態によっては側副血行路としての機能が制限される可能性があるため、ほかの血管や脳血流の状態も含めて評価します。
Q3：後交通動脈が低形成だと脳梗塞になりやすいですか？
A3：後交通動脈の低形成によって前方循環と後方循環を結ぶ血流補完能力が制限される可能性はあります。ただし、低形成だけで脳梗塞の発症が決まるわけではありません。動脈硬化や血管狭窄、心臓由来の血栓など、ほかの危険因子も関係します。
Q4：もやもや病とウィリス動脈輪の形態変異は同じですか？
A4：異なります。形態変異は血管の発達や構造に関する個人差ですが、もやもや病は内頸動脈終末部を中心とする進行性の狭窄・閉塞と異常血管網の形成を特徴とする疾患です。
Q5：ウィリス動脈輪はMRAで調べられますか？
A5：はい。MRAでは前交通動脈や後交通動脈、前大脳動脈、後大脳動脈などの描出状態や血管の狭窄を確認できます。ただし、細い側副血行路や複雑な血管病変の評価では、脳血管撮影やSPECT・PETなどが必要になる場合があります。
Q6：ウィリス動脈輪に異常があると必ず手術が必要ですか？
A6：いいえ。無症状の形態変異だけで手術が必要になるわけではありません。もやもや病などの疾患がある場合も、症状、脳血流、出血・虚血のリスク、画像所見などを総合的に判断して治療方針を決定します。
まとめ：ウィリス動脈輪は脳血流を支える重要な連絡路
ウィリス動脈輪は、脳底部で前方循環と後方循環、左右の血管系をつなぐ重要な動脈構造です。前交通動脈と後交通動脈を介して血流を補完する仕組みを持ち、脳の血液供給を安定させる側副血行路として機能します。
基本的な構成血管は内頸動脈、前大脳動脈、前交通動脈、後交通動脈、後大脳動脈です。脳底動脈と中大脳動脈は直接接続する血管ですが、輪状構造そのものとは区別する解剖学的な考え方があります。
また、ウィリス動脈輪には低形成や無形成などの形態変異が広く見られます。形が完全でないことだけで病気と判断することはできませんが、血流の代償能力に影響する可能性はあります。
特にもやもや病では、内頸動脈終末部の狭窄と脳底部の異常血管網が重要な診断所見となります。脳動脈瘤や脳梗塞についても、ウィリス動脈輪周辺の血管構造と血流の状態を把握することが欠かせません。
2026年現在、脳血管診断ではMRAやMRIの画像技術が進歩し、脳血管撮影や脳血流検査と組み合わせた、より詳細な評価が行われています。血管の形だけに注目するのではなく、実際に脳へどの程度の血液が届いているかを確認することが、正しい理解と適切な医療判断につながります。
主な医学的根拠資料
- 日本医事新報社・寺田純雄教授「ウィリス動脈輪はどのように構成されているか？」（2026年2月更新）
- Journal of Anatomy「A new classification system for the anatomical variations of the human circle of Willis」（2022年）
- 日本脳神経外科学会・厚生労働省研究班「Diagnostic Criteria for Moyamoya Disease - 2021 Revised Version」（2022年公表）
- 国立循環器病研究センター「もやもや病」
- 日本脳卒中学会「脳卒中治療ガイドライン2021〔改訂2025〕」
- 日本医科大学付属病院「クモ膜下出血と脳動脈瘤」
（出典: ウィリス 動脈 輪（Yahoo!ニュース））
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