（一）脑底动脉环（Willi's环）虽然颈内动脉系统与椎基底动脉系统是两个独立的供血系统，但彼此还存在广泛的侧支循环，其中最重要的是脑底动脉环（Willi's环）。两侧大脑前动脉由一短的前交通动脉互相连接；两侧颈内动脉和大脑后动脉各由一后交通动脉连接起来，共同组成脑底动脉环。在正常情况下，组成环的各动脉内血流方向一定，相互并不混和，只是在某动脉近端血流受阻，环内各动脉间出现压力差时，脑底动脉环才发挥其侧支循环作用。因此要认识单支脑动脉闭塞可能出现什么症状，就必须了解脑底动脉环的状况。脑底动脉环可发生多种先天变异，有可能使侧支循环不能迅速、有效地发挥作用。这是脑梗塞发生的重要影响因素之一。据统计该环完整者仅50%。有报道，死于非脑梗塞疾病的病人，正常环为52%，而脑梗塞病人只有33%。另有人报道，此环的异常发生率达79%。此环最异常的为颈内动脉发出的后交通动脉细小及大脑后动脉由颈内动脉分出。在一组未经选择的尸检中，后交通动脉直径小于1mm的为32%；大脑后动脉的一侧或二侧由颈内动脉发出的为30%，其它常见的异常有前交通动脉发育不全，占29%，前交通动脉增为二支的占33%。颈内动脉与前交通动脉间的大脑前动脉仅为一细支的为13%。在一组脑梗塞病人中，后交通动脉直径小于1mm的占38%，而没有梗塞的占22%，大脑后动脉起自于颈内动脉的占29%，而正常的为15%。在另一组报道中，脑梗塞细小后交通动脉的为59%，较非脑梗塞病人（39%）多得多，无一侧或两侧后交通动脉或仅留残迹者，高达15%；大脑前动脉融为单支或分成3支达12%；有15%人的大脑后动脉来自前循环颈内动脉系统，而非来自后循环。
（二）其他侧枝循环 除脑底动脉环外，还存在其他部位的脑动脉吻合，可以起侧支循环作用。
（1）在大脑表面大脑前、中、后动脉皮质支之间彼此交通，密如蛛网；
（2）颈内、外动脉围绕眼、耳、鼻的深浅分支互相吻合；
（3）大脑动脉皮质支与脑膜动脉（颈外动脉分支）分支也存在丰富的侧支吻合，当颈内动脉狭窄或闭塞时可起重要作用。
（4）中面支常被认为是终末动脉，实际上，相邻中央支间也存在丰富的血管吻合，只是吻合支细小，不能完成有效的侧支循环。前、后循环分水岭在皮质位于顶、颞、枕交界处，在深部则在丘脑水平。侧支循环开放的有效性还决定于主血管闭塞的。
