大动脉粥样硬化是脑梗死最常见的病因。大动脉粥样硬化导致脑梗死的机制，主要包括血栓形成、动脉到动脉栓塞、载体动脉病变堵塞穿支动脉及低灌注。
血栓形成：动脉粥样硬化病变可促进血小板的黏附、聚集和释放，进而导致血栓形成。随着动脉粥样硬化病变的发展和反复的血栓形成，最终导致管腔闭塞。
动脉到动脉栓塞：是指动脉粥样硬化病变部位脱落的栓子，堵塞远端血管。脱落的栓子可以是动脉粥样硬化斑块碎片，也可以由动脉粥样硬化部位形成的血栓，部分或完全脱落所形成。
载体动脉病变堵塞穿支动脉：动脉粥样硬化斑块或血栓形成覆盖穿支动脉的开口，导致穿支动脉闭塞。
低灌注：动脉粥样硬化病变导致管腔狭窄后，当出现低血压或血压波动时，引起病变血管的血流减少，病变血管远端位于动脉供血区之间的脑组织，发生低灌注，严重时可导致脑组织缺血、缺氧性坏死。

同一患者可能同时存在不同的发病机制，如对于动脉粥样硬化性颈内动脉严重狭窄的患者，其发生脑梗死机制可以是动脉到动脉栓塞合并低灌注。
除了大动脉粥样硬化引起的脑梗死较常见以外，心源性脑栓塞、小动脉闭塞也会引起脑梗死
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