基本病變為囊性中層壞死。動脈中層彈性纖維有區域性斷裂或壞死，基質有粘液樣和囊腫形成。夾層分裂常發生於升主動脈，此處經受血流衝擊力最大，而主動脈弓的遠端則病變少而漸輕。主動脈壁分裂為二層，其間積有血液和血塊，該處主動脈明顯擴大，呈梭形或囊狀。病變如涉及主動脈瓣環則環擴大而引起主動脈瓣關閉不全。病變可從主動脈根部向遠處擴延，最遠可達髂動脈及股動脈，亦可累及主動脈的各分支，如無名動脈、頸總動脈、鎖骨下動脈、腎動脈等。冠狀動脈一般不受影響，但主動脈根部夾層血塊對冠狀動脈開口處可有壓迫作用。多數夾層的起源有內膜的橫行裂口，常位於主動脈瓣的上方，裂口也可有兩處，夾層與主動脈腔相通。少數夾層的內膜完整無裂口。部分病例外膜破裂而引起大出血，破裂處都在升主動脈，出血容易進入心包腔內，破裂部位較低者亦可進入縱隔、胸腔易進入心包腔內，破裂部位較低者亦可進入縱隔、胸腔或腹膜後間隙。慢性裂開的夾層可以形成一雙腔主動脈，一個管道套於另一個管道之中，此種情況見於胸主動脈或主動脈弓的降支。DeBakey將主動脈夾層分為3型：Ⅰ型夾層起自升主動脈並延至降主動脈，Ⅱ型侷限於升主動脈，Ⅲ型夾層起自降主動脈並向遠端延伸。 武漢協和醫院心外科蔣雄剛
此外，Daily和Miller又將主動脈夾層分為兩型：凡升主動脈受累者為A型（包括DeBakeyⅠ型和Ⅱ型），病變在左鎖骨下動脈遠端開口為B型（即DeBakeyⅢ型），A型約佔全部病例的2/3，B型約佔1/3。
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