椎動脈自鎖骨下動脈第一段發出後上升並經除第七頸椎外的橫突孔，自寰椎橫突孔穿出，繞經寰椎側塊後方的椎動脈溝，轉向上方穿寰枕後膜和硬腦膜經枕骨大孔進入顱腔，在腦橋下緣兩側椎動脈匯合成基底動脈，其分支供應脊髓上段，入腦的枕葉、小腦、腦幹、丘腦及內耳等部位。根據椎動脈循經部位和行程，通常可將其分為四段。
第一段（頸段）
自鎖骨下動脈發出後，在肺尖前，前斜角肌和頸長肌之間向後向上，至進入C6頸椎橫突孔之前的部分。其前方有椎靜脈、頸內靜脈、頸總動脈和甲狀腺下動脈，左側前方還有胸導管；後方為C7橫突、C7和C8脊神經的前支及交感神經幹和頸下交感神經節。
第二段（椎骨段）
為穿經頸椎（C6-C1）橫突孔的部分，走行於上6個頸椎橫突孔中，該段椎動脈發出前根動脈和後根動脈，穿行頸椎橫突孔內側至鉤椎關節。
第三段（枕段）
自寰椎橫突孔穿出部至進入顱內的部分（枕下三角部分）。當該段血管繞經寰椎側塊至椎動脈溝即向前，於寰枕後膜外緣進入椎管，上升經枕大孔入顱。
第四段（顱段）
是椎動脈進入顱腔的部分，穿過蛛網膜，在腦橋下緣左右匯合形成基底動脈，和頸內動脈形成動脈環，供應腦後部及脊髓血運。椎動脈為左右兩支，左側常比右側稍粗。
椎動脈和基底動脈分支
（1）脊髓前、後動脈：發自椎動脈，分佈於脊髓。
（2）小腦下後動脈：發自椎動脈，分佈於小腦後下部及延髓背外側部。
（3）小腦下前動脈：發自基底動脈，分佈於小腦下前部。
（4）小腦上動脈：發自基底動脈，分佈於小腦上部。
（5）腦橋動脈：發自基底動脈，分佈於腦橋。
（6）迷路動脈：發自基底動脈或小腦下前動脈，入內耳門，分佈於內耳。
（7）大腦後動脈：繞大腦腳向背側，其皮質支主要分佈於顳葉下面和枕葉內側面，以及兩葉上外側面的邊緣部。中央支亦起自根部，供應背側丘腦、內、外側膝狀體及下丘腦等。
椎動脈的CTA
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