血管病变 最重要而常见的血管病变是动脉粥样硬化，其次是
高血压病伴发的脑小动脉硬化。其他还有血管发育异常，如先天性动脉瘤和脑血管畸形；脉管炎，如感染性风湿热、
结核病、钩端螺旋体病、梅毒等所致的动脉内膜炎；一些非感染性的脉管炎，如血栓闭塞性脉管炎、结节性多动脉炎，动脉壁创伤如损伤、
手术、导管、穿刺等；少见的主动脉、颈动脉的夹层动脉瘤等。
血液成分的改变 血管病变处的内膜粗糙，使血液中的血小板易于附着、积聚以及释放更多的5-羟色胺等化学物质。血液成分中脂蛋白、胆固醇、纤维蛋白原含量的增加，可使血液黏度增加，致使血流速度减慢。此外还有血液病如白血病、红细胞增多症和各种影响血凝固性增高的因素，均使脑血栓形成易于发生。
血液动力学改变 脑血流量的调节，受到多种因素的影响。血压的改变是影响脑局部血量的重要因素，当平均动脉压低于9.5KPa（71mmHg）和高于24KPa（180mmHg）时，由于血管本身存在的病变，管腔狭窄、自动调节功能失效，局部脑组织的供血即可发生障碍。
另外，有人对脑血栓形成的病人，通过与其他疾病患者配比对照，采集年龄、性别、民族、婚姻状况、吸烟、饮酒、饮食、精神刺激、体育锻炼、体重、血压、血糖、心电图、血清胆固醇等30多个成分进行回归分析，发现高血压病史、心电图异常、心脏病、
糖尿病、高脂血症、高血压家族史、超重和喜食肥肉等与脑血栓形成的发病有关，其顺序为高血压病史、收缩压升高、体重指数和高密度脂蛋白减少，是影响脑血栓形成的主要因素。体育锻炼可减少脑血栓形成的发生。
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