血栓形成
颈内动脉起始处为动脉粥样硬化性血管狭窄最常见的发病部位，此外，ICA（颈内动脉）虹吸段是粥样斑块的好发部位，而ICA的其他部分则很少受累。与ICA颅外段和虹吸段相比，白人中ICA前床突上段、MCA（大脑中动脉）主干以及ACA（大脑前动脉）主干发生动脉粥样硬化性血栓形成的可能性较小。但在黑人、中国人和日本人群中，MCA 病变发生率较ICA病变发生率高。
图1 动脉粥样硬化性血管狭窄的好发部位：灰色部分表示斑块
在后循环中，椎动脉和锁骨下动脉起始处、椎动脉颅内段的近端和远端、基底动脉的近端和远端以及大脑后动脉起始处均为动脉粥样硬化性血管狭窄的好发部位。图1显示了动脉粥样硬化的常见发病部位。动脉粥样硬化性血管狭窄很少累及大脑动脉（ACA，MCA，PCA）和小脑动脉（PICA，AICA， SCA）的远端表浅分支。
图2 大脑半球冠状面显示大脑中动脉主干及其分支——豆纹动脉
由高血压引起的脂质透明样变性和中膜过度增生主要累及：①大脑中动脉的豆纹动脉穿通支（图2）；②大脑前动脉的穿支，通常指Heubner动脉（图3和图4）；③前交通动脉发出的穿通支（图5和图3）；④大脑后动脉发出的丘脑穿通动脉和丘脑膝状体穿支（图3）；⑤由基底动脉发出，到达脑桥、中脑和丘脑的旁中央穿通支。在某些情况下，母动脉粥样硬化斑块形成或穿支口微小粥样硬化斑块会堵塞穿通动脉（图6）。动脉粥样硬化性穿支闭塞的累及部位与脂质透明样变性有相同之处，但同时前者还可累及较大的动脉（例如颈内动脉的分支脉络膜前动脉以及大脑后动脉发出的丘脑膝状体动脉）。
图3 基底节和丘脑的穿通动脉
图4 冠状位尸解血管造影显示大脑前动脉（白箭头）的分支。黑点区域（图片左侧）为内交界区。（From Pullicino P：Lenticulostriate arteries. In Bogousslavsky J，Caplan LR(eds)：Stroke Syndromes，2nd ed. Cambridge：Cambridge University Press，2001，pp 428-437.）
图5 脉络膜前动脉的供血范围
图6 动脉粥样硬化性穿支病变的病理表现：（A）母动脉中的斑块堵塞穿支口；（B）母动脉中的斑块延伸至穿支中；（C）穿支口的微小粥样硬化。
外伤性或自发性血管壁撕裂引起的动脉夹层最常见的累及部位包括颈动脉的咽部、椎动脉起始处至进入椎间孔之前的部分及椎动脉V3段（盘绕嘴侧颈椎至穿过硬膜进入颅腔前的部分）。在这些部位，颈部的动脉没有依附于其他动脉或骨性结构，因此活动性相对较大。颈部动脉管壁撕裂最常见的原因是动脉的突然牵拉或直接的外伤。除去上述常见的夹层部位之外，其他较少见的形成夹层的部位包括ICA、MCA和VA的颅内段以及基底动脉。颞动脉炎最常累及ICA和VA即将穿过硬膜入颅的部分，以及眼动脉的入脑前分支。
栓塞
不同大小、性质和来源的栓子可堵塞不同的动脉。较大栓子（通常来源于心脏）有时可栓塞颅外大动脉，例如头臂干、锁骨下动脉、颈部的颈动脉和椎动脉等。而在心脏或外周动脉中形成的较小栓子常会栓塞颅内动脉，例如ICA、ACA、VA基底动脉、PCA以及MCA等，其中以栓塞MCA主干或其 上、下干最常见。在前循环中，最常见的栓塞部位为MCA及其分支。动物实验发现，释放入ICA的微小异物会沿血流进人MCA的分支。而在后循环中，最常见的栓塞部位主要是VA颅内段、基底动脉以及 PCA。此外，一些微小的栓子，例如血栓碎片、血小板-纤维蛋白聚集体、胆同醇结晶或其他自脂质斑块脱落的碎片，以及自心脏瓣膜或动脉壁脱落的钙化碎片等，可栓塞大脑或小脑的小穿支动脉、眼动脉以及视网膜动脉等。
脑出血
图7 大脑的水平切面和脑干的矢状面，可见脑出血的常见部位。
脑出血的最常见原因是髙血压，其部位与高血压性动脉脂质透明样变性相同（图7）。1872年， Charcot和Bouchard首次提出了微动脉瘤的概念，他们认为脑出血是由微动脉瘤破裂引起的。即使患者没有长期高血压病史，突然升高的血压和脑血流量也可引起上述穿通动脉的破裂，从而导致脑出血。而脑血管畸形则可引起任何部位的脑出血；此外，累及蛛网膜下腔和脑皮质内中小动脉和微动脉的脑淀粉样血管病也是脑出血的原因之一。
图8 颅内动脉瘤的最常见发病部位：(a)PICA；(b)基底动脉；(c)PCoA；(d)ICA；(e)ACoA；(f)MCA分叉处。
蛛网膜下腔出血
动脉瘤常见的发病部位为构成Willis环的各大动脉交界处。其中，最常见的是ICA-PCoA交界处、 ACoA-ACA交界处以及MCA分叉处；另外，ICA床突上段、胼胝体周围动脉、VA-PICA交界处以及基底动脉尖也是动脉瘤的好发部位（图8）。引起蛛网膜下腔出血的动静脉畸形常位于靠近软脑膜或脑室表面的脑实质内、脑室系统内或蛛网膜下腔中；一些大的动静脉畸形有时完全位于蛛网膜下腔中。