正如上一节所述，缺血性脑卒中的病因多种多样，其发病机制也复杂且因人而异，是高度异质性的一组疾病。在神经病学临床工作中，为了及时提出个体化治疗和二级预防策略，明确缺血性脑卒中的发病机制显得尤为重要而迫切。既往缺血性脑卒中发病机制多分为以下几种：脑血栓形成、脑栓塞、低灌注（血流动力学机制）、其他机制，见表7-4。近年来随着神经影像学技术的发展，如CT血管成像（computerized tomography angiography，CTA）、磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）、高分辨MRI（high resolution MRI，HR-MRI）、磁共振灌注加权成像（perfusion-weighted imaging，PWI）、磁共振弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）以及TCD微栓子信号（microembolic signals，MES）监测等，为明确缺血性脑卒中患者的发病机制提供了强有力的新的手段和思路。

前述的多种缺血性脑卒中病因分型，均将心源性栓塞列为独立病因，以区别于同样是大动脉粥样硬化引起的动脉-动脉栓塞。尤其是最新的CISS病因分型详细列出了大动脉粥样硬化型缺血性脑卒中的4种发病机制，因此有的作者不再单独使用“脑栓塞”概念进行发病机制分析，而是将其直接分为心源性栓塞、动脉-动脉栓塞、原因不明性栓塞进行描述。鉴于缺血性脑卒中病因分型中尚有其他病因如各种动脉炎、脑动脉夹层、凝血障碍性疾病、结缔组织病等非动脉粥样硬化病变所致的脑卒中，因此本节仍沿用传统的发病机制分类方法。

传统观点认为，随着脑动脉粥样硬化斑块的不断增大，动脉管腔变得越来越狭窄，在某些诱因的作用下血液在狭窄的脑动脉内凝集，造成管腔闭塞，从而引起动脉远端所供应的脑组织缺血、缺氧、坏死，出现相应的神经系统受损表现，影像学上显示出相应区域的脑软化灶，以上过程称为脑血栓形成。

近年来研究发现，急性冠脉综合征（ACS）的发生与冠状动脉狭窄的严重程度并无明显的关系，大多数ACS的冠状动脉狭窄程度都小于50%，轻中度狭窄的冠状动脉粥样硬化斑块更容易发生破裂而导致急性冠脉事件的发生。因此，目前认为动脉粥样硬化斑块形成后是否出现临床事件，不仅仅取决于动脉的狭窄程度，动脉粥样硬化斑块是否稳定以及是否继发血栓形成等病变有时起着更重要的作用；体积大的稳定性斑块可以长时间不引起临床事件，体积不大的不稳定斑块反而可以因为破裂而引起临床事件。目前认为，急性脑动脉内血栓形成源于动脉粥样硬化斑块纤维帽的破裂，破坏动脉内皮细胞表层，组织因子释放，促进血凝块附着于斑块表面，随着血凝块的进展，动脉局部管腔可以发生闭塞导致脑血栓形成，可以继发动脉-动脉的栓塞，见图7-2。

因此，动脉粥样硬化性脑血栓形成的核心是易损斑块的破裂及其引起的血栓／栓塞事件。易损斑块（vulnerable plaque）指所有具有血栓倾向的斑块和有高度可能快速进展为“罪犯”病变的斑块。在临床工作中，接近或可替代“易损斑块”的常用术语还有“高危斑块”“危险斑块”“不稳定斑块”等，不推荐使用“软斑块”“未钙化斑块”等名称。研究发现，典型的易损斑块具有以下病理学特征：丰富的体积相对较大的脂质核心，薄的不规则的纤维帽，斑块内大量炎细胞浸润，斑块内大量新生血管，斑块内膜表面可有不同程度的糜烂、剥脱、裂缝和溃疡，严重狭窄，见图7-3。2003年Naghavi等根据尸检资料提出了诊断易损斑块的主要标准和次要标准。主要诊断标准：活动性炎症（单核细胞及巨噬细胞浸润，有时有T细胞浸润）、内皮损伤致表面血小板聚集、斑块有裂隙或损伤、薄的纤维帽和大的脂质坏死核心、管腔狭窄＞90%。次要诊断标准：斑块表面有钙化结节、血管内镜下见黄亮斑块、斑块内出血、内皮功能障碍、斑块正性重构。

这一类型的脑血栓形成是由其他少见的病因所引起的，如各种感染性和非感染性动脉炎、脑动脉夹层、纤维肌性发育不良、血液系统疾病等。除了临床表现和头颅CT／MRI检查支持缺血性脑卒中的诊断，还需要进行血液学、免疫学、血管影像学等检查以明确其少见原因，并且需要排除大动脉粥样硬化病变、小动脉病变以及心源性栓塞。

结缔组织病、细菌、病毒、螺旋体感染等均可导致动脉炎症，使脑动脉狭窄或闭塞；脑动脉夹层可以直接阻塞动脉管腔导致血管狭窄或形成血栓／栓塞；纤维肌性发育不良可以引起动脉狭窄和血栓；各种非动脉粥样硬化性病变引起动脉管壁损伤，刺激血小板的黏附和聚集，导致血栓形成；多种血液系统疾病可以导致血流缓慢、高凝状态，促进脑动脉血栓形成。以上多种原因均可以导致非动脉粥样硬化性脑血栓形成，引起相应动脉供血区脑组织缺血、坏死而出现神经功能障碍。

脑栓塞是指各种栓子随血流进入脑动脉系统，造成相应的脑动脉闭塞而血流中断，引起远端供血区脑组织缺血、缺氧、坏死，出现与脑血栓形成相同的神经功能障碍。根据栓子来源可分为心源性、非心源性和来源不明性栓塞3种。

临床最常见的脑栓塞来源为心源性，占脑栓塞的60%~75%。心源性的栓子来源于心内膜和瓣膜，栓子脱落后随血流入脑而致病。常见的可以产生心源性栓子的心脏疾病有心房颤动、心脏瓣膜病、心肌梗死、心房黏液瘤、二尖瓣脱垂、先天性心脏病、扩张型心肌病、感染性心内膜炎等，其中最主要的心源性栓塞来源为非瓣膜性心房颤动。卵圆孔未闭可导致静脉系统的栓子由右心系统进入左心系统，从而引起所谓“反常”脑栓塞。

非心源性栓塞指心脏以外的栓子随血流入脑而致病。主要分为以下两类。

常见的非心源性栓塞来源为颈动脉、颅内大动脉、主动脉弓粥样硬化斑块破裂及血栓脱落所致的栓子，见图7-2。此外，脑动脉夹层、纤维肌性发育不良、动脉炎等非动脉粥样硬化性血管疾病也可以因局部血栓形成而产生动脉-动脉栓子。动脉粥样硬化既可以导致动脉原位血栓形成，也可以引起动脉-动脉栓塞（artery-to-artery embolism），还可以引起穿支动脉闭塞性疾病。颈动脉粥样硬化斑块的稳定性主要和纤维帽的完整性、斑块内出血、脂质池及坏死核心大小等有关。粥样斑块纤维帽的完整是斑块稳定性的重要特征之一，纤维帽破裂可导致斑块的粥样物质入血，血管胶原暴露后可继发血栓形成，脂质和（或）血栓栓子随血流运行造成脑栓塞，粥样物质溢出后斑块形成溃疡继发血栓形成造成动脉狭窄或闭塞，以上机制造成短暂性脑缺血发作（TIA）及脑梗死的发生。

在缺血性卒中的CISS分型中，对颅内／颅外大动脉粥样硬化所致缺血性卒中的发病机制进行了分类，包括以下4种：载体动脉（斑块或血栓）阻塞穿支动脉、动脉-动脉栓塞、低灌注／栓子清除下降以及混合机制。其中除了第一种机制外，其余3种均包含有动脉-动脉栓塞机制。以下为CISS分型中所列举的动脉-动脉栓塞特点：影像学显示有粥样硬化性病变的颅内外大动脉分布区内小的皮质梗死灶或单发的流域性梗死灶。在该病变血管供应区内不存在与之相关的分水岭区梗死。如果病灶为多发，或者虽为单一梗死病灶但TCD发现微栓子（MES），则诊断可以明确。但是，即使皮质梗死病灶为单发或者虽有流域性梗死但TCD未发现微栓子信号也可以诊断动脉-动脉栓塞。

其他少见的非心源性栓塞来源有脂肪栓子、空气栓子、肿瘤性栓子、感染性脓栓、寄生虫栓子、异物栓子、羊水栓子等。以上少见的栓塞来源需要结合病史及相应的辅助检查才能明确。

经过多种检查，仍有少数脑栓塞病例不能确定其原因。推测栓子可能来源于心脏，也可能来源于动脉粥样硬化斑块，或者其他隐匿来源。

分水岭脑梗死也称为边缘带脑梗死、交界区脑梗死，是由颅内相邻的2支或2支以上脑动脉供血的交界区或分水岭区低灌注及栓塞所致，此类患者常有梗死病灶同侧颅内／颅外大动脉的严重狭窄或闭塞，在低血压、心脏疾病、血流动力学改变等血流动力学明显变化时出现相应的神经功能障碍。常见的引起体循环低血压的病因有心肌缺血、心力衰竭、心室流出道梗阻、心律失常、直立性低血压、过度运动锻炼、失血、呕吐、腹泻、休克、全麻手术及降压过度等。

传统观点认为，低灌注和动脉-动脉栓塞是动脉粥样硬化型缺血性卒中互不相关的独立发病机制。近年来应用DWI、PWI、MES等技术发现，在颅内外大动脉严重狭窄或闭塞所致的分水岭脑梗死患者中，这两者常同时存在，两者起互补作用，即在低灌注区域，栓子不能被清除而导致脑梗死。侧支循环障碍与分水岭脑梗死的发病也有关，但目前仍有争议。因此，在CISS分型中提出颅内／颅外大动脉粥样硬化所致缺血性卒中的低灌注／栓子清除下降（hypoperfusion／impaired emboli clearance）的机制，其特点为梗死病灶仅位于分水岭区。在病变血管供应区内没有急性皮质梗死灶或流域性梗死灶。与临床症状相关的颅内或颅外血管狭窄程度通常＞70%，伴或不伴有灌注血管相关区域的低灌注或侧支代偿不良的证据。需要注意的是，有时载体动脉阻塞穿支动脉、动脉-动脉栓塞、低灌注／栓子清除下降中有2种或2种以上发病机制同时存在，在CISS分型中称之为混合机制（multiple mechanism）。

脑动脉窃血综合征（cerebral steal syndrome）是指主动脉弓及其大动脉近心端严重狭窄或闭塞，导致动脉远端压力下降并产生虹吸作用，引起邻近的动脉血液逆流而代偿病变动脉远端的供血，产生邻近动脉供血区的脑组织缺血综合征。

当一侧椎动脉开口近心端的锁骨下动脉或头臂干重度狭窄或闭塞，而上肢的供血需求不能得到满足时，同侧椎动脉的血液向锁骨下动脉逆流，导致该侧椎-基底动脉供血不足而出现相应的神经功能障碍，称之为锁骨下动脉窃血综合征，为最常见的脑动脉窃血综合征。此外，颈内动脉系统与椎-基底动脉系统之间、颈内动脉系统之间也可以出现窃血现象，产生颈内动脉窃血综合征和椎-基底动脉窃血综合征。

脑血管痉挛（CVS）是蛛网膜下腔出血（SAH）最严重的并发症之一，多数报道其发生率为30%~70%，个别报道CVS发生率甚至可高达90%。CVS可加重颅内压增高，引起严重的局部脑组织缺血或迟发性缺血性脑损害，甚至导致脑梗死，成为SAH致残和致死的重要因素。根据发生时间的不同，SAH后CVS分为早发性痉挛和迟发性痉挛。SAH后破入脑脊液中的血液对脑血管的机械性刺激引起早发性CVS，血管痉挛在SAH起病后会立即出现，历时短暂，持续约数十分钟或数小时；持续时间较长的迟发性脑血管痉挛（DCVS）开始于出血48小时后，在7~10天达到高峰，可持续2~3周或更长，发生后药物治疗效果差，可导致继发性缺血性脑损害。尽管SAH后CVS的机制尚未完全阐明，但是随着研究的不断深入，目前认为SAH后血块的机械刺激、氧合血红蛋白（HbO ₂）、缩血管物质、Rho激酶、氧自由基、离子通道紊乱、炎症和免疫反应、神经元凋亡等在脑血管痉挛及其继发缺血性脑损伤中起着重要的作用。

脑动脉狭窄是缺血性脑卒中的重要危险因素，它与脑梗死的发生、发展密切相关。但部分颈内动脉严重狭窄或闭塞患者并无脑梗死的发生或者临床表现轻微，其差异性与侧支循环代偿的不同相关。当发生颅内外大动脉狭窄或闭塞时，机体可能通过脑动脉侧支循环的形成维持血液供应。颅底Willis环是一级侧支循环，眼动脉及软脑膜吻合侧支为二级侧支循环，缺血区周围新生血管形成三级侧支循环。侧支代偿出现需要两个必备条件：血流动力学改变形成动脉间的压力不均衡以及侧支循环血管的完整。血流动力学改变主要是因为供血动脉狭窄，灌注压下降，此时血管侧支循环的建立有助于减缓脑梗死病情发展，改善预后。多种先天性变异或继发病变导致部分侧支循环血管的缺失或狭窄，削弱了Willis环等的侧支循环代偿能力，可能导致缺血性脑卒中的发生或影响其转归。

颅脑外伤可引起继发性脑梗死，属于较为少见的颅脑外伤并发症，临床主要表现为与原发性颅脑损伤不相符合的迟发性神经功能损伤。随着头颅CT及MRI的普及和临床广泛使用，颅脑外伤性脑梗死的确诊率有上升趋势。颅脑外伤病程中发生脑梗死并发症，主要是因为在颅脑损伤后出现脑挫裂伤、蛛网膜下腔出血、颅内血肿形成、脑水肿以及脑疝等，引起血管受压、血管痉挛甚至血管闭塞，最终导致脑梗死的发生。此外，由于大脑中动脉的穿支动脉迂曲且细长，属于终末分支，在发生颅脑外伤时可造成穿支动脉牵拉、扭曲、移位，引起血管内膜损伤甚至可以形成动脉夹层及壁内血肿，继而导致脑血栓形成／脑栓塞。