Willis环首先由英国解剖学家和内科医生Thomas Willis发现并完整地描述——Willis环是一个位于大脑底部的相互连接的动脉环。在解剖学上，它的前部由两侧大脑前动脉构成，前交通动脉（AcoA）连接双侧大脑前动脉。在Willis环的后部，基底动脉分成两侧大脑后动脉，并且通过后交通动脉连接到双侧颈内动脉。

Willis环是颅内前后循环的一级侧支循环。Willis环由双侧大脑前动脉（ACA）的A1段、前交通动脉、双侧颈内动脉的末端、双侧大脑后动脉（PCA）的P1段和后交通动脉（PCoA）构成。

Willis环的功能是提供持续和规律的血液流入大脑以保护大脑免于缺血或梗塞。Willis环对动脉供血和供氧不足非常敏感。尽管大脑占体重的百分之二，但每次呼吸它都需要六分之一的心输出量和四分之一的氧气。持续不断的血液和氧气供应对大脑功能的维持具有至关重要的作用。在发生脑血管疾病后，Willis环通过其潜在的血液再分布功能维持足够的血流量以减少病变部位的损伤。Willis环的侧支循环能力取决于Willis环解剖形态。Willis环的结构的变化可能导致大脑的血液供应欠佳，也可能通过潜在的重新分配功能，维持大脑足够的血流量，减少受影响区域的损害。

Willis环

A1段：大脑前动脉从颈动脉分叉发出，至前交通动脉发出豆纹动脉内侧支。

A2段：大脑前动脉的一部分，位于前交通动脉远端。

P1段：大脑后动脉至后交通动脉的部分（后交通动脉位于颈动脉分叉和大脑后动脉之间）。

P2段：大脑后动脉的一部分，位于后交通动脉远端。

M1段：大脑中动脉水平段，发出豆纹动脉外侧支，为基底节区域的主要供血动脉。

M2段为外侧裂段，M3段为皮质段。

环池：蛛网膜下腔的脑池，位于胼胝体后方和小脑上表面之间。有时会把四叠体池也定义为环池的一部分。

治疗方面，Willis环变异可作为提示脑大血管病及小血管病高风险患者的重要因素，针对疾病进行个体化治疗时应将其变异情况纳入危险因素评估范畴。例如，Willis环不完整的颅内动脉粥样硬化性狭窄患者侧支循环代偿功能较差，提示血管内治疗可能使其获益更大。未来研究中应进一步明确血流动力学改变在脑大血管及小血管损伤中的作用，探究相关炎症过程、血管危险因素和神经机制等，从而获得相应干预靶点。此外，Willis环形态学的定量数据可以作为诊断脑大血管病及小血管病的潜在生物学标志物。例如，针对临床表现隐匿﹑影像学表现轻微的脑小血管病患者血管分型维度（fractal dimension）显著低于健康对照者，提示可以将Willis环及其分支的血管分型维度作为诊断脑小血管病的生物学标志物。

Willis环结构变异类型示意图