脑血栓的发生与血管壁病变、血液成分改变、血流动力学改变相关，血管壁病变中动脉粥样硬化与血脂异常、高血压、糖尿病等有关，动脉炎由炎症性疾病累及脑血管壁引起；血液成分改变包括血液黏稠度增加（红细胞增多症、血小板增多症致血流减慢易形成血栓）和凝血机制异常（遗传性及获得性凝血机制异常易引发血栓）；血流动力学改变包含血流缓慢（心力衰竭、卧床致血流慢易形成血栓）和血压波动（低血压致脑部灌注不足、高血压骤降可引发脑血栓）。
一、血管壁病变
1.动脉粥样硬化
这是引起脑血栓最常见的血管壁病变原因。动脉粥样硬化多发生于大、中动脉，如颈内动脉、大脑中动脉等。其发病机制与血脂异常（如胆固醇、甘油三酯等升高）、高血压、糖尿病等因素密切相关。血脂异常时，脂质沉积在动脉内膜下，逐渐形成粥样斑块，使血管内膜粗糙，血流中的血小板、纤维蛋白等易于在局部沉积，形成血栓，进而导致血管狭窄或闭塞，影响脑部血液供应，引发脑血栓。例如，大量流行病学研究表明，高胆固醇血症患者发生动脉粥样硬化进而导致脑血栓的风险显著高于胆固醇正常人群。
高血压也是动脉粥样硬化的重要促进因素。长期高血压可使血管内皮细胞受损，内膜通透性增加，脂质更容易沉积，加速动脉粥样硬化的进程。高血压还可使动脉壁承受过高的压力，导致血管弹性减退，进一步影响血液循环，增加血栓形成的风险。
糖尿病患者由于血糖升高，可导致血管内皮细胞功能障碍，促进动脉粥样硬化的发生发展。高血糖可使蛋白质发生非酶糖化，改变血管壁的结构和功能，同时，糖尿病常伴有血脂代谢紊乱等情况，共同作用下易引发脑血栓。
2.动脉炎
各种炎症性疾病累及脑血管壁可引起动脉炎。例如，感染性动脉炎，如细菌、病毒、螺旋体等感染可直接侵袭动脉壁，导致血管壁炎症、坏死、增厚等改变，影响血管的正常结构和功能，促使血栓形成。常见的如结核性动脉炎、钩端螺旋体性动脉炎等。非感染性动脉炎，如系统性红斑狼疮、结节性多动脉炎等自身免疫性疾病累及脑血管时，免疫系统攻击血管壁，引发炎症反应，导致血管狭窄或闭塞，增加脑血栓的发生风险。自身免疫性动脉炎在女性患者中相对较为常见，可能与女性的内分泌等因素有关。
二、血液成分改变
1.血液黏稠度增加
红细胞增多症患者，由于红细胞数量异常增多，血液黏稠度显著升高。红细胞增多症可分为原发性和继发性，原发性红细胞增多症是由于骨髓造血干细胞克隆性增殖导致红细胞过度生成；继发性红细胞增多症常见于慢性缺氧性疾病（如慢性阻塞性肺疾病）、长期高原生活等情况，机体为了适应缺氧环境，促红细胞生成素分泌增加，导致红细胞增多。血液黏稠度增加时，血流速度减慢，容易形成血栓。例如，慢性阻塞性肺疾病患者长期处于缺氧状态，红细胞增多，血液黏稠，脑血流灌注受到影响，增加了脑血栓的发生几率。
血小板增多症患者，血小板数量异常增多，活性增强。血小板增多症可分为原发性和继发性，原发性血小板增多症是骨髓增殖性疾病的一种，血小板过度生成且功能异常；继发性血小板增多症可由感染、创伤、肿瘤等因素引起。增多的血小板容易在血管内聚集，促进血栓形成。研究发现，血小板增多症患者发生脑血栓的风险明显高于血小板正常人群，尤其是当血小板计数显著升高时，血栓形成的风险进一步增加。
2.凝血机制异常
遗传性凝血因子缺乏或异常可导致凝血机制异常。例如，遗传性抗凝血酶Ⅲ缺乏症，抗凝血酶Ⅲ是体内重要的抗凝物质，它能灭活凝血酶及凝血因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa等。抗凝血酶Ⅲ缺乏时，凝血过程失去有效的抑制，容易发生血栓形成。这种遗传性疾病具有一定的家族遗传倾向，在有家族病史的人群中需要特别关注脑血栓的发生风险。
获得性凝血机制异常也较为常见，如弥散性血管内凝血（DIC）。DIC可由感染、创伤、恶性肿瘤等多种原因引起，在DIC过程中，凝血系统被激活，大量微血栓形成，消耗了大量的凝血因子和血小板，同时继发纤溶亢进，最终导致血液处于高凝状态，容易引发包括脑血栓在内的多部位血栓形成。例如，严重感染患者，病原体及其毒素可激活凝血系统，引发DIC，进而出现脑血栓等并发症。
三、血流动力学改变
1.血流缓慢
心力衰竭患者，心脏泵血功能减弱，心输出量减少，导致脑部血流灌注不足，血流速度减慢。心力衰竭时，心脏不能有效地将血液泵入动脉系统，全身血液循环减慢，脑部血液循环也不例外。长期血流缓慢使血液中的有形成分更容易在血管壁沉积，增加血栓形成的机会。例如，慢性心力衰竭患者由于心脏功能长期处于较低水平，脑血流速度减慢，脑血栓的发生率相对较高。
卧床患者，尤其是长期卧床的老年人，活动减少，肌肉收缩力减弱，静脉回流减慢，进而影响动脉血流速度。长期卧床还可能导致血液黏稠度相对增加，进一步加重血流缓慢的情况。老年人本身血管弹性下降，血流缓慢时更易形成血栓。例如，长期卧床的老年患者，由于活动少，血流缓慢，若同时存在其他危险因素（如高血压、糖尿病等），发生脑血栓的风险明显增加。
2.血压波动
低血压可导致脑部灌注不足。当血压过低时，脑部的血液供应不能满足正常代谢需求，血流速度减慢，容易形成血栓。例如，大量失血、严重脱水等情况可导致血压急剧下降，引起低血压，进而增加脑血栓的发生风险。在老年人中，由于血管调节功能减退，更容易出现低血压相关的脑部血流灌注问题。
高血压骤降也可能引发脑血栓。长期高血压患者血管处于紧张状态，当血压突然大幅度下降时，血管不能及时适应，可导致血流速度减慢，血管内压力变化可能使原本存在的粥样斑块破裂，血小板等聚集形成血栓，阻塞血管。例如，高血压患者在服用降压药物不当或出现其他诱因导致血压骤降时，就可能发生脑血栓。
