Willis环是位于大脑底部的相互连接的动脉环。前部由两侧大脑前动脉构成，前交通动脉连接双侧大脑前动脉。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。
1664年，英国解剖学家和内科医生，托马斯·威利斯（Thomas Willis）出版了对后世神经科学影响深远的专著《大脑解剖》，详细描述了大脑底部环状血管结构，并命名为Willis环。
Willis环是颅内前后循环的一级侧支循环，将双侧大脑半球和前、后循环联系起来，对供应脑组织的动脉进行血液调配。
正常Willis环
正常willis环，是由双侧大脑前动脉始段、双侧颈内动脉末端、两侧大脑后动脉及前、后交通动脉吻合而成。
完整的willis环，呈五边形，左右对称，位于鞍上池，环绕垂体柄、漏斗和视交叉。
Willis环的功能
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死。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。
生理情况下，Willis环可以减弱颈内动脉系统和椎基底动脉系统内压力和流量的正常瞬时差异。病理条件下，如动脉粥样硬化、血栓栓塞、出血以及先天性梗阻等，Willis环可以提供灌注的替代途径，以维持脑的血液供应。
Willis环变异的临床意义
Willis环变异与脑缺血的发生密切相关。
研究表明，单侧颈内动脉闭塞时，Willis环不完整会使脑梗死风险增高1/6。Willis环前交通动脉变异与脑梗死的发生有密切相关性，是脑梗死的危险因素。完全性胚胎型大脑后动脉脑卒中发生率明显高于部分性胚胎型大脑后动脉。
Willis环是颅内动脉瘤好发部位。
Willis环解剖变异，产生血管内血流动力学的局部改变，是动脉瘤发生的形态学条件和力学基础。前后交通动脉瘤最多见。有文献报道，颅内动脉35%发生在前交通动脉，30%发生在后交通动脉和颈内动脉，大脑中动脉约占20%。Willis环前部的动脉瘤常导致视神经和视交叉的移位或受压，产生视野缺损。
Willis环变异是白质脑病的危险因素。
有研究显示Willis环变异与白质脑病相关，相对于具有完整Willis环的患者，存在Willis环变异的患者中白质脑病的比例更高。
Willis环变异是高血压危险因素。
有研究探索了高血压与Willis环变异的关系，结果显示椎动脉发育不良以及Willis环后循环不全在高血压患者中比例更高，由此推测Willis环变异可能与高血压密切相关，但仍需进一步研究揭示。
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。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。
