뇌헐혈증은 다양한 요인으로 유발될 수 있겠으나 궁극적으로는 국소적 뇌혈류량이 적정수준 이하로 감소됨으로 해서 초래된다. 이렇게 뇌혈류가 감소된 부위의 중심에는 이미 괴사가 일어난 부위도 있겠지만, 그 주위에 현재 뇌기능은 없으나 장차 혈류가 충분해 지면 소생 가능한 penumbra 영역이 있다. 이런 penumbra영역으로 다시 혈류가 충분히 보충되면 뇌기능이 소생되어 호전의 양상을 보이게 되나, 혈류가 계속 저하되어 있으면 비가역적 뇌손상을 받게 되어 증상이 악환된다. 병변 부위는 자율조절기능(autoregulation)이 파괴되어 혈관이 이완된 상태이기 때문에 측부혈행을 통하여 뇌혈류를 공급시키기기 위해서 혈압을 올리면서 혈액유동을 원활하게 해주는 보존적인 방법을 시행하면서 적응증이 되는 경우에는 수술적으로 외내경동맥문합술과 같은 여러 방법의 bypass혈관 수술이나 경동맥내막절제술로 뇌허혈 부위에 뇌혈류를 적극적으로 증강시켜 호전시킬 수 있다.