第二节 病理生理
丛集性头痛是明确的综合征，应用IHS准则，很少出现诊断不明的情况，但其病因尚不明了，至今仍没有一致的致病模式解释各种结果。引人兴致的争议是复发-缓解的过程，伴严重的眶周、单侧疼痛发作，呈丛集性。这种发作同时有局部自发症状、丛集期周期性出现、头痛发作的顺时针性、男性多见的特征。丛集性头痛属于血管性头痛范畴，因其发作时血管扩张，缩血管药物可减轻症状。丛集性头痛产生的原因还不清楚。进一步了解头颅血管的神经分布、神经内分泌、时间生物学、神经化学、功能神经影像、神经遗传学及神经药理学可增加对丛集性头痛病理生理的理解。
1．疼痛的单侧性 丛集性头痛的主要诊断原则之一为头痛绝对位于单侧，提示局部原发或继发因素引发头痛或与头痛相关。丛集发作期其头痛很少向对侧转化。中线结构受累可以表现为丛集性头痛；感染、外伤或中毒可能是丛集性头痛的初始原因。但没有研究描述丛集性头痛最初发作以前的特征，也没有研究提示其最初发作的症状学特征。
2．疼痛特征 疼痛最强点位于眼后，放射至颞叶或面颊上部。描述为极其痛苦、不能忍受，好像眼球突出眼眶或刀在剜转。疼痛时，患者更愿意站立或到处走动。丛集性头痛发作期眼动脉及大脑前、中动脉扩张。痛觉感受器过敏、痛阈下降导致的血管扩张可能是头痛的原因。但血管性疼痛应该有搏动性的特征，这在丛集性头痛中不常见。扩张或水肿的血管在狭窄的通道压迫周围组织而导致头痛。例如，颈动脉骨性通道、海绵窦病变所致静脉回流受阻。颅中窝肿瘤可出现类似丛集性头痛的症状，但丛集性头痛除血管扩张外无结构损伤的进展过程。丛集性头痛目前建议的病因是海绵窦炎，部分患者在丛集发作期表现出眶部静脉造影异常；血及脑脊液炎性改变，但目前还不能证实静脉的病变与头痛侧之间有肯定的关系，因为在其他的头痛综合征及健康对照组也发现了类似的静脉病变。
3．丛集性头痛的自主神经功能失调 对丛集性头痛自主神经功能失调的起源是有分歧的。根据一些研究者的研究，自主神经功能失调主要起源于丘脑下部的功能紊乱，其累及了抑制疼痛的控制机制；其他包括海绵窦血液淤滞或炎症过程，导致周期性头痛及相关的自主神经功能症状；另外，可能许多自主神经功能紊乱继发于三叉神经放电。
4．血压及心率的改变 丛集性头痛发作期，出现典型的血压升高及心率下降。在发作期，先出现短暂的心动过速随即心动过缓。猝发活动时，血压及脉搏同步活动增加提示，致血管收缩物质流向肌肉的增加导致血压的升高。头痛发作初始可出现短暂性心动过速；一些患者可出现心律不齐。可能在非常剧烈的疼痛时，自主神经功能失调，呼吸模式改变。
丛集性头痛者出现心动过缓的机制尚不清楚。交感神经激活可出现轻度心动过速，而副交感神经激活出现心动过缓。也许副交感神经反射形成了压力反射机制的一部分，其导致血压的下降；反之，三叉神经抑制及眼心反射的激活可导致心动过缓。头痛发作前出现动脉血氧饱和度的下降，提示在丛集发作期低氧血症可触发发作。发作期的心动过缓不可能由动脉血氧饱和度的下降引起，因为丛集性头痛患者缺氧时，应该出现心率的增加。
丛集性头痛患者在发作缓解期，心血管反射似乎大致正常。呼吸性心律不齐为迷走神经对心率的调节，患者组较对照组低，但大部分在正常范围。此外，呼吸性心律不齐在发作期不是持续存在的。
5．视觉异常 丛集性头痛时，眼交感神经通路周围部分受累可导致眼交感功能障碍。中枢或神经节前的的交感通路损伤，对酪胺或羟基苯丙胺眼药的正常反应是瞳孔扩大，神经节后交感神经纤维末端释放去甲肾上腺素。神经节后交感神经损伤或死亡，出现眼交感神经缺损体征，瞳孔扩大作用受损。(https://www.daowen.com)
Micieli等报道，在丛集性头痛发作期，对角膜疼痛刺激所造成的双侧瞳孔扩大减弱，在有症状侧更明显。散瞳药的作用由交感活动调节；短暂散瞳后的缩瞳反应由副交感活动调节，或由从感觉神经末梢释放的神经肽调节。痛性电刺激腓神经所致的瞳孔扩大反应，在发作期的症状侧也减弱，但与缓解期比较没有对照的价值。
6．面部发红及出汗 丛集性头痛患者症状侧前额体温调节性出汗功能受损，伴持续性眼交感神经通路受损的体征。
7．流泪、流涕及流涎 头痛发作时，有症状侧出现流泪、鼻塞及流涕现象，可能由于最初的三叉神经放电；也可由于交感神经的缩血管功能释放。发作时，岩浅大神经副交感神经通路的中断可防止流泪，提示三叉神经-副交感神经-泪的反射通路参与这个反射；三叉神经末端神经肽的释放也可能很小成分的参与了这个反射，并与其他自主神经功能紊乱有关，例如瞳孔缩小、眼睑肿胀、结膜水肿。
8．丛集性头痛可能的自主神经功能紊乱机制 丛集性头痛时，自主神经功能紊乱最多的证据在周围。头痛发作时，颈内动脉血管扩张、或颈动脉壁的肿胀，可能损伤了交感神经的网状组织，而交感神经随颈动脉走向。海绵窦的炎症可累及通向眼或前额的交感神经纤维。丛集性头痛发作时，三叉神经-副交感神经反射可能介导了流泪、流涕、前额出汗及血管扩张。因此，交感及副交感功能的紊乱继发于最初的三叉神经放电。针对三叉神经节的外科治疗可防止丛集性头痛的再发生，及伴随的自主神经功能紊乱。虽然自主神经功能紊乱可能继发于最初的三叉神经放电，血管功能的失调也可能促发疼痛。例如，颈动脉通道中，颈内动脉的扩张或肿胀可由于供应动脉壁的感觉神经纤维受累而引发疼痛；而肿胀的动脉也可直接压迫三叉神经节。
9．血管调节 血管症状的出现，对初次丛集性头痛发作患者的评估和诊断具有决定性意义。3个主要的神经系统调节着颅内的血管性质，即：三叉神经血管系统及副交感神经、交感神经系统。
三叉神经血管系统应用降钙素基因相关肽（CGRP）和P物质作为递质。颅内血管的三叉神经分布有传入和传出功能，因为其传递来自血管的感觉冲动；也经由基本的逆向传入而致血管的扩张。
颅内副交感神经的血管扩张纤维起源于脑干，由面神经及舌咽神经传至耳神经节、蝶腭神经节、小神经节，在其他的活动中引起血管扩张并增加脑血流。血管紧张肽（VIP）是副交感神经系统的标志物。
交感神经系统应用去甲肾上腺素、神经肽Y（NPY）及可能还有三磷腺苷（ATP）作为递质。其产生于丘脑下部，经由脊髓中间（与）外侧细胞柱与交感神经颈上的神经节形成突触，在颈动脉周围形成神经网状组织。其对颅内血管有主要的收缩作用。