脑死亡可由多种原因导致，神经系统疾病相关原因包括严重颅脑创伤（不同年龄段及有既往病史者易发生，外力致颅骨骨折、脑挫裂伤、颅内血肿压迫脑组织致脑功能衰竭）、脑出血（中老年人多见，与高血压等相关，血肿压迫致脑组织缺血缺氧、神经细胞不可逆损伤）、蛛网膜下腔出血（有颅内动脉瘤等病史者易发生，血液入蛛网膜下腔致脑脊液循环障碍、脑血管痉挛致脑实质细胞坏死）；缺血缺氧性脑病相关原因有心跳呼吸骤停（各年龄段可发生，骤停后脑缺血缺氧超4-6分钟神经细胞不可逆损伤，能量代谢衰竭等致脑死亡）、严重肺部疾病致呼吸衰竭（老年人易患，肺功能障碍致脑缺氧、脑水肿、能量代谢紊乱致脑死亡）；其他原因如中毒（一氧化碳中毒致碳氧血红蛋白形成使脑缺氧，农药中毒抑制胆碱酯酶活性致神经系统功能紊乱）等均可引发脑死亡。
一、神经系统疾病相关原因
1.严重的颅脑创伤
年龄因素：不同年龄段人群颅脑创伤的发生率和严重程度有所差异。例如儿童因活泼好动，在玩耍等过程中易发生颅脑创伤；老年人则可能因自身平衡能力下降，轻微的跌倒等也可能导致严重颅脑创伤。从病史角度看，有既往颅脑疾病史的人群再次发生颅脑创伤时，更易出现脑死亡相关病理改变。
具体机制：当头部受到外力撞击等严重创伤时，会导致颅骨骨折、脑实质的挫裂伤、颅内血肿等情况。颅内血肿会压迫脑组织，使脑组织发生移位，进而导致脑的血液循环障碍和神经结构的破坏。例如硬膜外血肿可迅速压迫脑组织，引起颅内压急剧升高，超过脑的代偿能力，最终导致脑功能全面衰竭，引发脑死亡。
2.脑出血
年龄与生活方式：多见于中老年人，常与高血压、动脉硬化等因素相关。长期高血压会使脑内小动脉壁发生玻璃样变性等病变，当血压突然升高时，易导致血管破裂出血。一些有长期高盐饮食、大量吸烟、酗酒等不良生活方式的人群，患高血压的风险增加，进而增加脑出血的发生几率，增加脑死亡的可能性。
具体机制：脑内血管破裂后形成血肿，血肿会占据颅内空间，引起颅内压升高，同时血肿会压迫周围脑组织，导致脑组织缺血、缺氧，神经细胞发生不可逆损伤。随着病情进展，脑的各个功能区域逐渐失去功能，最终发展为脑死亡。例如基底节区脑出血，由于该区域是重要的神经传导通路所在位置，出血后对神经功能的影响较大，更容易导致严重的脑损伤进而引发脑死亡。
3.蛛网膜下腔出血
病史因素：部分患者可能有颅内动脉瘤等基础病史。颅内动脉瘤是由于局部血管壁异常膨出形成的，当动脉瘤破裂时，血液流入蛛网膜下腔。
具体机制：大量血液进入蛛网膜下腔后，会引起脑脊液循环障碍，同时血液中的一些化学物质会刺激脑膜和脑组织，导致脑血管痉挛等一系列病理改变。脑血管痉挛会进一步加重脑组织的缺血、缺氧状况，使脑实质细胞发生坏死，脑的功能逐渐丧失，最终导致脑死亡。比如颅内动脉瘤破裂引起的蛛网膜下腔出血，动脉瘤破裂的瞬间大量血液涌入蛛网膜下腔，迅速引发严重的病理生理变化，若救治不及时易发展为脑死亡。
二、缺血缺氧性脑病相关原因
1.心跳呼吸骤停
年龄与生活方式：各个年龄段都可能发生，例如儿童可能因溺水、窒息等原因导致心跳呼吸骤停；成年人可能因心脑血管意外、触电等情况。一些有长期熬夜、过度劳累等不良生活方式的人群，身体机能处于相对较差的状态，在遭遇突发情况时更易发生心跳呼吸骤停。
具体机制：心跳呼吸骤停后，全身各组织器官包括脑都会立即处于缺血缺氧状态。脑对缺血缺氧非常敏感，一般脑血流中断4-6分钟后，脑内的神经细胞就会开始发生不可逆的损伤。随着缺血缺氧时间的延长，脑的能量代谢衰竭，细胞内离子稳态失衡，大量炎性介质释放，进一步加重脑组织的损伤，最终导致脑死亡。例如心脏骤停后，脑血流停止，脑内三磷酸腺苷（ATP）迅速耗竭，细胞不能维持正常的离子泵功能，钠离子、钙离子大量内流，引起脑细胞水肿、坏死，脑的结构和功能全面丧失，发展为脑死亡。
2.严重肺部疾病导致的呼吸衰竭
年龄因素：老年人由于肺功能本身逐渐衰退，更容易发生严重肺部疾病导致呼吸衰竭。例如慢性阻塞性肺疾病（COPD）在老年人中较为常见，且病情易逐渐进展。
具体机制：严重肺部疾病如重症肺炎、大面积肺栓塞等，会导致肺的通气和（或）换气功能严重障碍，使血液中的氧分压降低，二氧化碳分压升高，引起严重的缺氧和二氧化碳潴留。脑是对缺氧极其敏感的器官，长期严重缺氧会使脑的血管通透性增加，发生脑水肿，同时脑的能量代谢紊乱，神经细胞变性、坏死。当缺氧持续时间较长且程度较重时，脑的功能完全丧失，出现脑死亡。比如重症肺炎患者，肺部炎症广泛，气体交换功能严重受损，导致脑持续处于缺氧状态，最终引发脑死亡。
三、其他原因
1.中毒
不同毒物及人群差异：例如一氧化碳中毒，在冬季燃气热水器使用不当等情况下易发生。一氧化碳与血红蛋白的亲和力比氧气高200-300倍，会形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白失去携氧能力，导致脑缺氧。不同年龄人群对中毒的耐受程度不同，儿童相对更为脆弱。
具体机制：毒物进入人体后，会通过不同的途径影响脑的功能。以一氧化碳中毒为例，一氧化碳进入体内后迅速与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使得血液携带氧的能力下降，脑得不到充足的氧气供应，发生缺血缺氧性损伤。随着中毒时间延长，脑内的神经细胞逐渐死亡，脑的结构和功能破坏，最终导致脑死亡。又如某些农药中毒，农药会抑制脑内的胆碱酯酶活性，导致乙酰胆碱蓄积，引起神经系统功能紊乱，严重时可造成脑死亡。
