颈内动脉一旦破入海绵窦内，不仅因受损动脉的血液直接流入静脉系统形成短路循环，引起所有汇入海绵窦的静脉怒张，而且由于瘘口的盗血，使颈内动脉所属各支血液逆流，造成有关的脑域缺血，严重时可出现脑机能损害和颅内压增高，甚至因动静脉瘘大量分流而致代偿性心脏扩大。有时出血经颅底骨折缝流入蝶窦，可引起致命的大量鼻衄。若出血进入蛛网膜下腔，则将导致急性颅内高压，终因脑疝而死亡。
典型的颈内动脉海绵窦瘘首发症状，多为病人自己听到的连续性杂音，随心脏的收缩而增强，日夜搅扰，难以安宁，由于眼静脉、蝶顶窦、外侧裂及基底静脉回流受阻，随之于伤后24小时之内，即有患侧眼球结合膜充血水肿、外翻，眼球前突并伴有与心跳一致的搏动。此时在患侧眼眶、颞窝、额部等处听诊，可获吹风样杂音及猫喘样震颤。约有70%的病人眼球运动受限，特别是外展神经和动眼神经的受累，可引起复视，严重时可导致结合膜炎、角膜溃疡、眼球受压青光眼及视神经萎缩，甚至失明。偶尔病人有三叉神经眼支症状，如患侧额颞、眶部疼痛或前额皮肤感觉障碍及角膜反射减弱。此外，尚有部分病人，可因海绵窦间较大，两侧交通甚易，而有出现双侧眼部的症状和体征者。
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