頸內動脈（internal carotid artery，ICA）向后外側上行，頸外動脈向后內側上行，頸內動脈分為顱外段和顱內段，顱外段無任何分支，起始部梭形膨大為頸動脈球部。

頸內動脈進入顳骨巖部的頸動脈管外口，沿頸動脈管向前向內側走行，此段動脈為硬腦膜所包圍，最后頸內動脈出頸動脈管至破裂孔，進入顱腔，在后床突處穿入海綿竇，為海綿竇的內膜所包圍。在前床突附近，頸內動脈重新出海綿竇，穿通硬腦膜而進入蛛網膜下腔，在此處向后急轉，形成虹吸部，并發出眼動脈、后交通動脈、脈絡膜前動脈、大腦前動脈、大腦中動脈。頸內動脈顱內段（圖1-1、圖1-2）可以分為5部分，巖骨段（C5）、海綿竇段（C4）、膝部（C3）、床突上段（C2）、終末段（C1）。海綿竇段（C4）、膝部（C3）、床突上段（C2）合稱虹吸部。

頸內動脈的主要分支有：

是由頸動脈虹吸彎發出，與視神經一起向眼眶方向走行。頸內動脈與頸外動脈通過OA實現相互貫通。

由頸內動脈C1段發出，連接頸內動脈與大腦后動脈，溝通頸內動脈系統與椎-基底動脈系統，血流方向取決于兩系統之間的壓力均衡，通常情況下后交通動脈不開放。

是頸內動脈的較小終支，在視交叉上方折入大腦縱裂，于大腦內側面延伸，主要的分支有眶動脈、額極動脈、額葉內側動脈、胼周動脈和胼緣動脈等。左、右ACA轉入正中裂之前在中線處借前交通動脈相連，有時雙側ACA由一條主干發出。ACA的皮質支主要供應大腦半球內側面前3/4和額頂葉背側面上1/4皮質及皮質下白質，深穿支主要供應內囊前肢、尾狀核、豆狀核的前部和下丘腦。以前交通動脈為界，將ACA分為交通前段（A1）和交通后段（A2）。

是頸內動脈的直接延續，呈水平位向前外橫越前穿質，進入外側裂，發出多數分支。主要分支有豆紋動脈、額眶動脈、中央溝前動脈、中央溝后動脈、中央溝動脈、頂后動脈、角回動脈和顳后動脈等。MCA在解剖上分為4段：水平段（M1）、腦島段（M2）、島蓋段（M3）及皮質支（M4）。

自頸內動脈分出后到發出分支之前稱為M1段。M1段自ICA分叉部起點延伸至側裂；M2段始于MCA主干轉向后上形成膝部處，終于環狀溝頂端，包括6～8支位于腦島上方；M3段起自環狀溝頂部，在側裂向外側走行，止于側裂表面；M4始于側裂表面，MCA各分支在皮質表面延伸。MCA供應大腦半球背外側面2/3，包括額葉、頂葉、顳葉和島葉、內囊的膝部后肢前2/3、紋狀體及尾狀核。TCD只能檢測到MCA的M1段，難以檢測M2及M3段。