一、发病原因
脑分水岭梗死的病因目前不甚明了，以下因素可能与脑分水岭脑梗死有关，如发作性低血压、颈动脉狭窄或闭塞、血管微栓塞、低氧血症、红细胞增多症、血小板功能异常等，尤其是发作性低血压、颈动脉狭窄或闭塞和血管微栓塞更为重要，可能是主要致病因素。
1、低血压：脑血液循环是体循环的一部分，而脑分水岭区距心脏最远，最易受体循环血压或有效循环血量的影响。脑是神经系统的高级中枢，其代谢活动特别旺盛，对能量需求最高，而且脑组织几乎无氧和葡萄糖的贮备，能量完全由循环血流连续供应。当循环血压下降或循环血量突然减少，例如服用降压药物剂量过大或不合适时，容易导致血压短时间内下降，当达到一定程度、持续一定时间，尤其是两大脑动脉交界区域极易缺血，即出现脑组织缺血性坏死，其基础病因有心肌缺血、心律失常、直立性低血压发作、过分降压治疗及糖尿病并发自主神经功能障碍等。脑CT扫描或脑MRI检查表现为在分水岭区脑梗死灶。
2、颈动脉狭窄或闭塞：动脉粥样硬化等原因可导致颈动脉狭窄或闭塞，多数病变发生在颈内动脉起始部，当狭窄达正常管腔的50％以上时，血管远端的压力受到影响，在此基础上存在血流动力学紊乱及不健全的侧支循环容易导致脑分水岭梗死发生。
3、血管微栓塞：栓来源于心脏附壁血栓、大动脉粥样硬化、血小板栓子、胆固醇结晶、脂肪栓子、癌瘤栓子等，可选择性地进入脑表面动脉，造成分水岭区终末血管缺血，持续一定的时间和达到一定的程度时，可导致脑分水岭梗死发生。
4、心脏疾患和血流变学变化：疾病可造成的脑灌注压降低或附壁血栓选择性进入分水岭区终血管，导致脑分水岭梗死。血流变学变化亦在脑分水岭梗死中起着重要作用，主要是血黏度及血细胞比容增高均易致脑分水岭梗死。
5、后交通动脉的解剖变异：后交通动脉连接颈内动脉与椎-基底动脉，是Willis环前后半环的通路，一侧颈内动脉闭塞后，患者脑灌注依赖来源于另一侧的侧支血流，主要通过Willis环动脉完成。据报道，如同侧后交通动脉直径≥1mm，则可保护脑灌注，避免发生脑分水岭梗死，如同侧后交通动脉直径<1mm或缺如，容易发生脑分水岭梗死。
6、脑动脉粥样硬化：脑动脉粥样硬化一般发生较迟，在40岁以后才出现斑块。病变以Willis环和大脑中动脉最显著。据近年来报道，颈内动脉起始部及颅内部的粥样硬化病变相当常见，可有不同程度的管腔狭窄、斑块内出血、溃疡及附壁血栓形成。由于脑动脉管腔狭窄，脑组织因长期供血不足，容易发生脑萎缩。严重的脑动脉粥样硬化使管腔高度狭窄，致使脑供血不足，尤其是在分水岭区更为明显。
7、其他病因
（1）血脂增高：高胆固醇血症，高三酰甘油血症，容易导致脑动脉粥样硬化、血液黏度增加，导致脑梗死形成。
（2）糖尿病：糖尿病不仅引起微血管病变，也可以引起大血管病变，这些改变导致动脉粥样硬化和微循环障碍，脂蛋白代谢异常，免疫异常和平滑肌受损，从而促发缺血性脑血管病。
二、发病机制
脑分水岭梗死发病机制中最主要原因为体循环低血压、脑的大动脉狭窄或闭塞、心脏疾患等3方面。动脉粥样硬化为重要的基础病因。
脑分水岭梗死可能与血流动力学障碍有关，低血压是主要发病原因之一。脑分水岭梗死主要位于大的皮质动脉供血区之间，以及基底核区小动脉供血区之间的边缘带脑组织，随着脑CT扫描及脑MRI检查的广泛应用，可以明确显示其病灶形态，为研究脑分水岭梗死的临床特征提供了可靠帮助。
有研究表明，脑分水岭梗死患者多数患有高血压病，脑分水岭梗死发病前1h～4天，部分患者曾有血压大幅度下降，发病后，患者为反复发作性或持续性低血压。
在正常氧分压和葡萄糖含量下，有心脏总输出量20％血液进入脑血液循环。平均脑血流量为（50±5）ml/（100g脑组织·min）。脑组织需能量为33.5J/（100g脑组织·min）。葡萄糖脑耗量为4～8g/h，24h115g。血液如果被完全中断，8～12s氧耗尽，5min神经细胞开始缺血坏死。所以，当循环血压下降或循环血量突然减少，达一定程度、持续一定时间，尤其是两大脑动脉交界区域极容易缺血发生，即出现脑组织缺血性坏死。
多数患者位于大脑中动脉和其他动脉供血交界处，脑分水岭梗死患者的大脑中动脉平均血流速度均减慢，与血压下降程度成正比。根据血流动力学原理，脑血管阻力=平均动脉压/平均血流速度。脑血流量=平均血流速度×大脑中动脉截面积。推测大脑中动脉的平均血流速度可反映大脑血流量对动脉分布边缘区组织供血的影响。少数小脑病变患者亦并存基底核、丘脑梗死，可能与远隔功能障碍有关，故大脑中动脉的血流速度与脑分水岭梗死发生有关，且受血压影响较大。已有解剖证实供应脑皮质的主要动脉末端在软膜内彼此吻合成网，而供应深部脑的动脉末端一般无吻合血管，故当血压下降时深部脑组织的末端血管供血区最易出现缺血。由于脑血管顺应性减退，脑血流自动调节范围上移，颅底动脉环血流重新分布，全身缺氧与代谢紊乱，患者的血流动力学储备能力明显降低，即使血压波动不大，脑灌注压也可发生改变，脑血流量减少，从而引起缺血性脑血管意外。
脑CT扫描所见脑分水岭梗死病灶部位：
1、大脑前、中动脉交界处：见于额颞部，可有同侧基底核区、侧脑室旁梗死。
2、大脑中、后动脉交界处：见于颞枕部，也可有双侧基底核区，双侧颞枕部。
3、大脑前、中、后动脉角回处边缘带：也可有基底核-丘脑边缘带。
4、大脑中动脉皮质支与穿通支的分水岭区：见于基底核区、侧脑室旁。
5、小脑前下动脉与小脑后下动脉交界处等。