石骨症的發病原因尚不明確，可能與骨吸收異常有關，致使鈣鹽過量沉積於骨內外觀呈大理石或象牙樣，脆性增加。本病有家族史，多見於近親結婚的子女中。有人認為屬遺傳性疾病。本病分輕重二型，輕型為顯性遺傳，重型為隱性遺傳。
Caffey認為石骨症的基本病理改變為在軟骨內骨質形成時，鈣化的軟骨性基質吸收不良並保持下來，結果使骨髓腔縮小，甚至閉塞，形成硬化和脆性的骨質，骨皮質也增厚緻密，鬆質的骨小樑也增多增厚使骨皮質與骨鬆質無明顯分界。顯微鏡下見破骨細胞異常失去不規則邊緣說明不活躍。在顱骨中主要累及顱底嚴重者顱蓋也可被廣泛累及。
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