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脑部的供血动脉起自主动脉弓，弓上有三个主要的分支，自右到左分别为头臂干、左侧颈总动脉（common carotid artery，CCA）及左锁骨下动脉，头臂干由主动脉弓发出后再分出右侧的锁骨下动脉及右侧CCA；双侧CCA走行于胸锁乳突肌的内缘，在甲状软骨上缘处分为颈内动脉与颈外动脉。双侧椎动脉起自锁骨下动脉。
脑部的血液供应主要来自两个系统，即颈内动脉系统和椎-基底动脉系统。颈内动脉系统又称为前循环，主要负责大脑半球前3/5，包括额叶、顶叶、颞叶大部、基底节区及内囊的血供。椎-基底动脉系统又称为后循环，负责大脑半球后2/5，包括枕叶、脑干、小脑、丘脑、颞叶内侧和下部的血供。
颈内动脉（internal carotid artery，ICA）向后外侧上行，颈外动脉向后内侧上行，颈内动脉分为颅外段和颅内段，颅外段无任何分支，起始部梭形膨大为颈动脉球部。
颈内动脉进入颞骨岩部的颈动脉管外口，沿颈动脉管向前向内侧走行，此段动脉为硬脑膜所包围，最后颈内动脉出颈动脉管至破裂孔，进入颅腔，在后床突处穿入海绵窦，为海绵窦的内膜所包围。在前床突附近，颈内动脉重新出海绵窦，穿通硬脑膜而进入蛛网膜下腔，在此处向后急转，形成虹吸部，并发出眼动脉、后交通动脉、脉络膜前动脉、大脑前动脉、大脑中动脉。颈内动脉颅内段（图1-1、图1-2）可以分为5部分，岩骨段（C5）、海绵窦段（C4）、膝部（C3）、床突上段（C2）、终末段（C1）。海绵窦段（C4）、膝部（C3）、床突上段（C2）合称虹吸部。
图1-1 颈内动脉造影侧位像及分段
图1-2 颈内动脉造影正位像及分支
颈内动脉的主要分支有：
1. 眼动脉（ophthalmic artery，OA）
是由颈动脉虹吸弯发出，与视神经一起向眼眶方向走行。颈内动脉与颈外动脉通过OA实现相互贯通。
.. 后交通动脉（posterior communicating artery，PcoA）
由颈内动脉C1段发出，连接颈内动脉与大脑后动脉，沟通颈内动脉系统与椎-基底动脉系统，血流方向取决于两系统之间的压力均衡，通常情况下后交通动脉不开放。
.. 大脑前动脉（anterior cerebral artery，ACA）
是颈内动脉的较小终支，在视交叉上方折入大脑纵裂，于大脑内侧面延伸，主要的分支有眶动脉、额极动脉、额叶内侧动脉、胼周动脉和胼缘动脉等。左、右ACA转入正中裂之前在中线处借前交通动脉相连，有时双侧ACA由一条主干发出。ACA的皮质支主要供应大脑半球内侧面前3/4和额顶叶背侧面上1/4皮质及皮质下白质，深穿支主要供应内囊前肢、尾状核、豆状核的前部和下丘脑。以前交通动脉为界，将ACA分为交通前段（A1）和交通后段（A2）。
.. 大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）
是颈内动脉的直接延续，呈水平位向前外横越前穿质，进入外侧裂，发出多数分支。主要分支有豆纹动脉、额眶动脉、中央沟前动脉、中央沟后动脉、中央沟动脉、顶后动脉、角回动脉和颞后动脉等。MCA在解剖上分为4段：水平段（M1）、脑岛段（M2）、岛盖段（M3）及皮质支（M4）。
自颈内动脉分出后到发出分支之前称为M1段。M1段自ICA分叉部起点延伸至侧裂；M2段始于MCA主干转向后上形成膝部处，终于环状沟顶端，包括6～8支位于脑岛上方；M3段起自环状沟顶部，在侧裂向外侧走行，止于侧裂表面；M4始于侧裂表面，MCA各分支在皮质表面延伸。MCA供应大脑半球背外侧面2/3，包括额叶、顶叶、颞叶和岛叶、内囊的膝部后肢前2/3、纹状体及尾状核。TCD只能检测到MCA的M1段，难以检测M2及M3段。
椎动脉（vertebral artery，VA）自双侧锁骨下动脉发出，向上走行在第6颈椎（C 6 ）至第1颈椎——寰椎（C 1 ）的横突孔内，经枕骨大孔入颅，在脑桥腹侧下部双侧椎动脉汇合成基底动脉。主要供应大脑半球后2/5部分、丘脑、脑干和小脑的血液。
椎动脉分为4段：
.. 颈段（V1段）
椎动脉自锁骨下动脉发出向后上走行至入颈6横突孔之前。椎动脉起始部是动脉硬化的好发部位。
.. 椎间孔段（V2段）
椎动脉垂直走行于C 6 至C 3 之间的颈椎横突孔内，上行并转向外出枢椎，并呈倒“L”字形通过枢椎（C 2 ），再通过C 1 横突孔上行。颈椎骨质增生或颈部过度旋转可以压迫或损伤椎动脉。
.. 枕段（V3段）
椎动脉出C 1 横突孔之后，止于穿过硬脑膜处。
.. 颅内段（V4段）
经枕骨大孔入颅后向前内走行在斜坡的下部走向上，在脑桥与延髓交界处或其附近双侧的椎动脉合并形成基底动脉。
椎动脉在颈部发出肌支与脊髓支，肌支供给颈部深部肌肉，脊髓支与其他（如甲状颈干或咽升动脉）动脉吻合供血给脊髓及被膜。椎动脉的颅内分支包括数支，有脑膜动脉、脊髓前动脉、脊髓后动脉及小脑后下动脉（PICA），其中PICA是椎动脉的最大分支、变化最多的动脉，供应延髓背外侧、小脑后皮质、小脑扁桃体及齿状核。
基底动脉（basilar artery，BA）走行在脑桥腹侧正中沟，在脑桥与中脑交界处分为双侧的大脑后动脉（posterior cerebral artery，PCA），92%BA的终末分支位于脚间池。正常BA管径为3～4mm，平均长32mm。基底动脉的主要分支有：脑桥支、小脑前下动脉、内听动脉、小脑上动脉及大脑后动脉。PCA是基底动脉的终末支，其血流多数情况下来自椎-基底动脉系统，但25%～30%存在正常变异，PCA起自颈内动脉，血液来自颈内动脉系统，又称为胚胎型大脑后动脉。以后交通动脉为界，大脑后动脉分为交通前段（P1）和交通后段（P2）。
.. 颈内动脉和颅外动脉的吻合
此种吻合位于眼、耳、鼻区，以眼区更为重要。眼动脉是颈内动脉的分支，它与颈外动脉的分支颞浅动脉、上颌动脉、面动脉的鼻外侧动脉等分支间有广泛的吻合。常见的吻合有眼动脉的鼻背动脉与面动脉的鼻外动脉的吻合；眼动脉的泪腺支与颞浅动脉的额眶动脉的吻合；眼动脉的鼻背动脉与颌内动脉的眶下动脉的吻合。另外，大脑中动脉与上颌动脉的脑膜中动脉吻合。当颈内动脉颅外段发生严重狭窄或闭塞时，颈外动脉通过上述侧支通路向颈内动脉远端供血。
.. 颈部颅外动脉的吻合
一侧或双侧颈外动脉之间有相应的分支进行广泛的吻合。由于这种广泛的吻合，当一侧颈总动脉闭塞时，血流可经过这些吻合支由健侧流入患侧颈外动脉，再由颈外动脉的侧支循环流入颈内动脉，保证了病变侧脑部的供血。
.. 颈外动脉和椎动脉的吻合
颈外动脉与椎动脉在颈部有许多分支，在椎动脉起始端闭塞时，颈外动脉起到强大的代偿作用。其中颈外动脉的分支枕动脉作用最为重要。
.. 脑底动脉环（Willis环）
脑底动脉环由成对的大脑前动脉A1段、颈内动脉终末段C1段、大脑后动脉P1段、后交通动脉以及单一的前交通动脉组成（图1-3）。脑底动脉环为双侧颈内动脉系统之间、颈内动脉系统与椎-基底动脉系统之间建立了侧支循环，可代偿颈部一支或多支动脉发生狭窄或闭塞时的血液供应。如一侧颈内动脉起始端闭塞，颅内大脑前动脉、大脑中动脉供血发生障碍，前交通动脉开放，由健侧颈内动脉系统向患侧供血；也可经由后交通动脉由椎-基底动脉系统向病变侧颈内动脉系统供血，以上分别称为前交通动脉侧支循环开放与后交通动脉侧支循环开放。因此，在脑动脉发生病变时，颅底Willis环发生强大的代偿作用。
图1-3 颅脑CTA显示完整Willis环
.. 软脑膜动脉的吻合
大脑半球和小脑表面的软脑膜内有丰富的侧支循环。大脑前、中、后动脉在大脑半球表面形成一个软脑膜血管网，能使血液在大脑前、中、后动脉之间建立侧支循环，若某一大脑动脉的分支发生闭塞时，能起某种程度的代偿作用。
很多因素决定了能否建立有效的侧支循环。如果血管闭塞突然发生，侧支循尚未充分建立，很容易发生卒中；如果血管闭塞逐渐产生，有时间建立侧支循环，临床症状可以很轻，甚至无临床症状。
由此可见，大脑的供血系统是极其复杂的，动脉与动脉之间具有广泛的侧支循环，这就保证在一条或几条供血动脉发生病变时，大脑-人体最重要的器官能够正常工作，这也可以解释有时一条大的供血动脉发生严重血管狭窄或闭塞时，未发生脑梗死，也可无任何临床症状；但如果由于发育异常，造成侧支循环建立不良，则容易发生严重脑梗死。
Willis环是颈内动脉与椎-基底动脉系统之间的重要交通，正常情况下组成Willis环的各条动脉各司其职，供应各自的供血区域，当某条血管发生狭窄时，Willis环是良好的侧支循环通道，发挥代偿作用。但是组成Willis环的动脉时常会发生变异，典型Willis环少见，表现为组成Willis环的动脉一处或几处发生形态变异。脑血管的变异与动脉瘤及缺血性脑血管病的发生密切相关，在TCD的检测过程中要很好的区别正常变异与血管病变，判断与脑卒中的关系，具有重要的临床意义。
解剖标本中10%～25%的大脑前动脉A1段发育低下或缺如，此时对侧的ACA通过一支大的前交通动脉（anterior communicating artery，AcoA）及双侧正常的远段（A2）供血给部分或全部对侧半球ACA的供血区。由于一侧大脑前动脉A1段发育低下或缺如，当健侧ACA急性闭塞，可引起双侧ACA分布区脑梗死。
前交通动脉变异有发育低下或缺如，双支、三支甚至多支AcoA。AcoA发育低下或缺如，当一侧颈内动脉起始端发生严重狭窄或闭塞时，健侧不能通过AcoA向患侧供血，容易发生颈内动脉供血区大面积脑梗死。
双侧大脑后动脉管径不对称型，此型诊断需排除一侧颈内动脉严重狭窄或闭塞后，患侧大脑后动脉参与代偿，引起代偿性管径增粗。一侧大脑后动脉P1段发育低下或缺如，直接由颈内动脉发出大脑后动脉P2段，大脑后动脉的血流来自颈内动脉，这种变异称为“胚胎型”或“大脑后动脉胚胎型起源”（图1-4），有关PCA胚胎型起源的发生率报道为25%～30%不等。PCA胚胎型起源，当起源侧颈内动脉（图1-5A）突然闭塞时，梗死不仅累及颈内动脉供血区梗死，还累及PCA供血区，梗死灶明显增大（图1-5B）。后交通动脉变异有单侧或双侧发育低下或缺如。椎动脉变异多见于双侧管径不对称型，约占30%～40%，多以左侧椎动脉为优势侧。
图1-4 颅脑MRA示左侧PCA起自颈内动脉
图1-5 A示含有胚胎PCA的左侧颈内动脉闭塞及闭塞后引起前、后循环支配的颞叶及枕叶同时梗死（B）
图1-5（续）
TCD主要用于检测组成颅底Willis环大动脉的血流动力学改变，了解Willis环正常结构及异常变异，对TCD正确筛选颅内外血管病变具有重要意义。
（赵洪芹 聂淑敏）