椎骨動脈の血管壁は「内膜・中膜・外膜」の3層構造で形成されています。血流の圧力によって内膜が裂け、壁の内部に血液が流れ込むことで、病態は主に2つの危険なルートへと分岐します。
1つ目は、血管内腔が狭窄・閉塞するか、解離部に生じた血栓が末梢へと飛散して引き起こされる脳梗塞（虚血性病変）です。椎骨動脈は小脳や脳幹（生命維持を司る中枢）へ血液を供給しているため、血流が途絶えると「激しい回転性めまい」「ろれつが回らない（構音障害）」「物が二重に見える（複視）」「食事でむせる（嚥下障害）」「体の片側の温痛覚麻痺（ワレンベルグ症候群）」などの重篤な神経症状が突発します。
2つ目は、血管壁の外膜側へと解離が進み、血管がコブ状に膨らんだ（解離性動脈瘤）末に破裂するくも膜下出血（出血性病変）です。椎骨動脈が頭蓋内に入る境界部付近で破裂が起きると、意識障害を伴う劇症型の出血を引き起こし、救命率や機能予後が著しく悪化します。統計上、脳梗塞や出血を併発した場合の後遺症の残存率は約30〜40%に達するため、血管が破綻する前段階での早期診断が生命の分かれ目となります。
