引起癌性疼痛的原因是多方面的：
1、機械性疼痛：由於腫瘤快速生長，壓迫周圍神經，導致疼痛；
2、瘤內壓力高：腫瘤細胞增殖可以在瘤內產生高壓力，引起張力性疼痛；
3、微骨折：骨轉移時破骨細胞啟用因子刺激破骨細胞對骨質的吸收，導致進行性骨溶解破壞，引起區域性病灶的微骨折，出現疼痛；
4、運動：關節的運動也可以刺激神經末梢出現疼痛；
5、生物性疼痛：是指腫瘤細胞釋放出細胞因子和化學介質刺激周圍組織及神經末梢而出現疼痛。
歸納起來，臨床上導致癌症疼痛的原因大致可以分為四種：直接由癌症引起的疼痛，與癌症相關的疼痛，癌症治療引起的疼痛和伴隨疾病引起的疼痛。約87％～92.5％的疼痛與腫瘤有關，17％～20.8％由治療引起，有些患者兩種因素都有。
（一）直接由癌症引起的疼痛
呈膨脹性或浸潤性生長的腫瘤細胞易形成腫塊而壓迫周圍組織或阻塞各種管道，如淋巴管、血管、腸管等引發疼痛。浸潤性生長也可能侵犯神經、血管、淋巴管和胸腹膜等而導致疼痛。
1、腫瘤區域性侵及神經、血管、骨膜等造成疼痛。
如原發性乳腺癌侵及肋骨、肋間神經和胸膜，腋窩淋巴結轉移侵及臂叢神經，可刺激引起疼痛。肺上溝瘤侵犯周圍神經、胸廓等引起疼痛。頭面部腫瘤侵犯神經、口腔黏膜、骨膜等引起疼痛。
2、腫瘤區域性壓迫。
（1）病變組織容積增大，而組織包膜和骨性容積不變，導致區域性組織出現脹痛。如原發性肝癌表現為肝區脹痛；前列腺癌表現為區域性疼痛；顱內原發性腫瘤或轉移癌造成顱內壓升高引起脹痛。
（2）阻塞於管腔，造成梗阻痙攣，導致疼痛。如結腸癌造成腸梗阻，出現腹痛;支氣管肺癌引流不暢導致阻塞性肺炎而出現胸痛。
（3）侵犯淋巴管、血管及軟腦膜，造成淋巴液、血液及腦脊液迴流障礙，導致機體區域性水腫而引發疼痛。如乳腺癌腋窩淋巴結轉移壓迫腋靜脈，使腋靜脈迴流受阻，導致上肢水腫而引發疼痛。上腔靜脈阻塞綜合徵引起頭面部及上肢水腫引起脹痛。
3、病理性骨折引起的疼痛。
常見於肺癌、乳腺癌等引起的肋骨轉移及腰椎轉移，發生病理性骨折時引起疼痛，繼發截癱後疼痛反而減輕
（二）與癌症相關的疼痛
1、少數腫瘤具有內分泌功能，可產生非轉移性全身症狀而出現疼痛。如骨關節病綜合徵(杵狀指、骨關節痛、骨膜增生等)、重症肌無力、多發性肌肉神經痛等，常見於肺癌、胸腺瘤等。腫瘤細胞還能分泌白細胞介素-8(IL-8)、腫瘤壞死因子(TNF)等細胞因子、炎症因子、生長因子和酶等，也與疼痛有關。
2、腫瘤細胞的高代謝和乏氧易造成組織代謝產物增加，特別是一些致痛物質如氫離子的增加，從而引起疼痛。
3、晚期癌症患者由於機體過度消耗，營養不良所致一系列病理生理變化，如褥瘡、便祕、肌肉痙攣等引起的疼痛。
（三）與癌症治療有關的疼痛
1、手術治療：在切除腫瘤的同時難免會損傷神經、血管及淋巴管等，術後區域性引流不暢、切口感染、不癒合、瘢痕形成，均可引起疼痛。如乳腺癌術後疼痛發生率為6％，多於肋間神經損傷、上肢水腫、瘢痕和切口不癒合有關。胸部手術後引起的肋間神經疼痛等。
2、化學治療：由化療藥物副作用所致的疼痛複雜而多樣。神經毒性藥物(長春鹼類)及紫杉類藥物以周圍神經痛為多見，常伴肢端麻木，有時表現為腹痛和手足燒灼樣疼痛，停藥後多可以消失。化療藥物多可以引起靜脈炎，外滲時可引起無菌性炎症，如阿黴素、絲裂黴素等。有些藥物本身是發泡劑，當溢位血管外時可引起劇烈燒灼樣疼痛，常使患者徹夜難眠。某些藥物(如異環磷醯胺)在體內代謝後，經輸尿管排至膀胱，刺激膀胱及尿管而發生疼痛。
3、放射治療：可致放射性皮炎甚至放射性面板潰瘍，可產生不同程度的疼痛。放療後引起區域性纖維組織增生壓迫而產生疼痛，引起淋巴管阻塞引起水腫也易產生疼痛。骨腫瘤經過高劑量放射治療後，可降低骨密度，甚至出現骨折而引起疼痛。放射治療也可使神經損傷產生疼痛。
4、其他因素：晚期腫瘤患者免疫功能低下，易伴髮帶狀皰疹等而產生疼痛。
（四）與癌症無關的疼痛
癌症患者既往已有的疾病產生的疼痛，如痛風、關節炎及靜脈炎等。
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