瘻的近端動脈進行性擴張和伸長;動脈壁初期有些增厚，後期發生退行性改變，平滑肌纖維萎縮，彈力纖維減少，管壁變薄，以及粥樣斑塊形成，如瘻孔大，鄰近瘻口主幹動脈可膨脹而形成動脈瘤，遠端的動脈因血流量減少而縮小。靜脈逐漸擴張，遠端可達最後一個瓣膜，近端可達腔靜脈，如瘻孔大，靜脈內壓力驟增，外傷幾星期後就可見到區域性由於靜脈膨脹而形成一個搏動性腫塊。
其他原因引起動靜脈瘻不多見。自發性動脈瘤硬化逐漸粘連、腐蝕最後穿破伴行靜脈;細菌性動脈炎，停留在動脈分叉處的細菌引起動脈穿孔並通入伴行的靜脈，都可能發生動靜脈瘻。一貫通傷絕大多數後天性動靜脈瘻是貫通傷引起。如各種穿刺傷，特別是高速子彈、鈉鐵和玻璃碎片飛擊傷。在受傷的當時，同一鞘內的動脈和靜脈一起受損傷。閉合性骨折由於尖銳的骨折端或碎骨片刺破鄰近血管。經皮穿刺動脈造影和手術時創傷是最常見的病因。第四，五腰椎間盤靠近髂血管，作椎間盤切除手術時，易造成髂血管損傷引起髂動靜脈瘻。一般貫通傷外口很小，因鄰近的肌肉和軟組織阻止了大量出血，在區域性軟組織內形成血腫，血腫機化後形成動靜脈瘻的囊壁。二擠壓傷平行的動脈和靜脈同時受擠壓可發生動靜脈瘻。醫源性損傷例如脾切除和腎切除，大塊結紮脾蒂和腎蒂;截肢時股動靜脈結紮;甲狀腺切除時，上極動靜脈大塊結紮，均可發生動靜脈瘻。外來的暴力作用於軟組織，將軟組織擠壓在骨骼上，如肩部、臀部挫傷可引起區域性動靜脈瘻，顱骨骨折可引起腦膜血管的動靜脈瘻等。三其他原因動脈瘤逐漸產生粘連、腐蝕，最後穿破伴行靜脈，甚至腫瘤潰瘍破到大的血管壁都可發生動靜脈瘻。
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