在腦內的腦室系統和腦外的蛛網膜下腔充滿了無色透明的液體——腦脊液。腦脊液的生成來源於血液，具體地說是由腦室內一種叫作脈絡叢的組織濾過和分泌產生的。生成的腦脊液首先充盈腦室，然後通過腦室與外部相通的孔道流入蛛網膜下腔，最後由蛛網膜的絨毛樣顆粒吸收進入靜脈系統，以此方式完成腦脊液的迴圈。
蛛網膜下腔出血後，在蛛網膜下腔中充滿了血液。尤其是出血量較大時，凝血塊可以阻塞腦室與外部的通道，而且陳舊的血液封閉了腦脊液吸收結構——蛛網膜顆粒。這樣一來，腦室內不斷生成的腦脊液有可能流不出來，即使流出來也可能吸收不了，於是造成腦室內壓力急劇升高，引起腦室擴大，這就是腦積水。蛛網膜下腔出血急性期的腦積水有時是很嚴重的，連同出血和腦水腫一起引起明顯的顱內壓升高，因而可危及病人的生命。
蛛網膜下腔出血痊癒之後，有的病人在恢復期和以後更長的時間裡仍有漸進性的腦室擴張，這也是一種腦積水的表現。這種情況通常是由於出血後造成蛛網膜顆粒被堵塞及形成蛛網膜的粘連，使得腦脊液在蛛網膜下腔迴流不暢和吸收不良。儘管腦室與外部通道暢通，但腦室仍會漸進擴張，以代償緩慢升高的壓力。在這種情況下，測量腦脊液壓力通常並不高，所以叫作正常壓力腦積水。腦室的慢性擴張造成大腦逐漸萎縮，病人會出現進行性痴呆、雙下肢活動不利及排尿障礙等表現。
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