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肥胖者容易发生大脑动脉粥样硬化，他们的大脑血管变得又硬又脆，容易在高血压的作用下发生破裂，引起脑出血，甚至危及生命。肥胖男性脑出血发生率是非肥胖者的3.6倍，肥胖女性脑出血发生率是非肥胖者的1.7倍。
肥胖者血液中的组织纤溶激活抑制因子水平也比普通人高。这种因子使血栓一旦生成，就难以溶解，所以肥胖者又容易导致脑血栓形成，造成脑梗死。中年男性体重高于标准体重的30%后，发生脑卒中的机会增加。与体重正常者相比，肥胖者卒中后的机体恢复能力明显降低。造成这种情况的原因之一是肥胖者多有高血压和血脂异常，血液黏稠度也高，不利于血管的疏通，损伤部位既得不到恢复所需要的氧气和营养物质，而损伤产生的有害废物也不能及时运走，不利于损伤的恢复。此外，肥胖者身体笨重，活动不便，而卒中者功能恢复主要靠肢体活动，故肢体力量恢复过程中任务更加艰巨，肥胖者更难于坚持恢复性锻炼；肥胖者多合并呼吸困难，他们夜间睡眠时发生呼吸暂停的概率明显增加，氧气摄入不足，不利于损伤的恢复。
脑卒中的发生也与肥胖者是否并发糖尿病、心脏病等有关。