脑组织在人体器官中最容易受缺血伤害，这是由于脑组织的高代谢率、高氧耗和对高血流量的需求。整个脑组织的重量只占体重的2%～3%，而对氧的需求却占人体总摄取量的20%。成人大脑血流量占心排血量的15%。正常脑血流量（CBF）为每100g脑组织45～60ml／min，低于20ml／min可有脑功能损害，低于8ml／min即可导致不可逆损害，前者称为神经功能临界值，后者称为脑衰竭临界值。
脑内的能量储备很少，所储备的ATP和糖原，在心跳停止5min内即完全消耗，故脑血流中断5～10s就会发生晕厥，继而抽搐，如超过4～5min，就有生命危险。研究认为，重建循环后发生或发展的病理生理变化，即“无血流”现象给脑组织以第二次打击，可能成为脑细胞死亡的主要原因。随着心肺复苏，脑血流的恢复有以下四个不同阶段，与处理上有密切关系。
1.心脏复苏后即刻为初期低灌注和无再灌现象 无再灌注是随时间延长而延长。循环停止15～30min，有44%～50%大脑切面出现无再灌注。
2.初期的高灌注状态 这种高灌注在复苏后3～30min。原因有：①脑血管阻力突然下降；②可能与肾上腺素的神经作用有关。缺血1min，高灌注在10min左右出现，血流可比对照多出2～6倍。
3.延迟性低灌注 此阶段可持续45～60min或更长时间，此现象是由于血管主动收缩或呈痉挛状态，也可能与血管周围胶质细胞和血管内膜水肿所致的循环障碍有关。
4.血流灌注趋于正常 约在心肺复苏后第3天，但仍有高凝状态。除脑供血中断及缺氧损害外心脏复苏后脑再灌注会进一步损害大脑，即发生“脑再灌注性损伤”。“脑再灌注性损伤”主要与缺血缺氧、大量Ca2＋聚积及自由基破坏作用等损伤因素有关。
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