(一)发病原因
除外伤是主要致病因素外，自发性颈动脉海绵窦瘘的病因为：
1.动脉血管壁异常 肌纤维发育不良和Ehlers-Danlos综合征或弹性纤维假黄瘤易于导致自发性颈动脉海绵窦瘘。Ehlers-Danlos综合征的病人，胶原缺失造成动脉迂曲、血管脆性增加，常给经动脉途径的诊断和治疗带来困难。成骨不全症也会出现血管脆性增加，从而导致自发性颈动脉海绵窦瘘的产生。
2.炎症 梅毒性和真菌性动脉炎导致自发性颈动脉海绵窦瘘的病例，文献中也有报道。
(二)发病机制
颈动脉海绵窦瘘的主要发病机制有以下几点：
1.盗血 颈内动脉血流经瘘口直接流入海绵窦，颈内动脉的血流速度和血流量明显增加，并与瘘口大小呈正相关。大量血液流入海绵窦引起颈内动脉远端出现供血不足，产生脑缺血及眼动脉灌注不足;瘘口血流量越高，盗血量越大，病程越急，症状也越重。当瘘口小、盗血量少、Willis脑动脉环交通良好时，病程缓慢，症状也较轻或不明显。
2.引流静脉扩张淤血 海绵窦与周围静脉有广泛的交通，大量颈动脉血直接进入海绵窦，造成这些静脉的高度扩张、动脉化和淤血，并因静脉引流的不同而出现不同的症状。最常见的引流方式是经眼上静脉向前方流入眼眶，引起搏动性突眼、眶周静脉怒张、眼底静脉淤血、视盘水肿、眼结膜充血、眼外肌不全性麻痹等;其次，当血流向后经岩下窦、横窦及乙状窦引流时，眼部症状轻微而颅内杂音可很明显;血流向上经蝶顶窦流入侧裂静脉、皮质静脉及上矢状窦时，可出现颅内静脉扩张和颅内压升高甚至蛛网膜下腔出血;血流向下经颅底引流至翼窝，则可引起鼻咽部静脉扩张，导致鼻出血;另外，如果血流向内侧引流，也可通过海绵间窦引起对侧症状。
3.出血 颈动脉海绵窦瘘伴有硬脑膜血管畸形或过度扩张的静脉破裂引起颅内出血;眼底静脉持续淤血引起视网膜静脉破裂出血影响视力;鼻腔及鼻咽部静脉扩张破裂引起鼻出血。
