一、概述
（一）神经解剖
头皮中痛觉感受器最丰富，其次鼻口眼耳，再次脑组织和颅内外血管本身或继发改变。头痛敏感结构分述如下。
1.颅内 三叉神经、舌咽神经、迷走神经、C1-C3神经根及动脉周围神经丛。
（1）硬脑膜：小脑幕上比较敏感，前颅凹及中颅凹处硬脑膜痛觉由Ⅴ传导，致同侧眼眶及前额痛；小脑幕下和后颅凹的硬膜比较迟钝主要由C1-C3神经传导，致枕部及后颈痛；Ⅸ、Ⅹ传导部分后颅凹硬膜痛觉，引起耳喉痛；颅底较敏感尤以前颅凹嗅窝为最，大脑凸面的硬脑膜及大脑镰几乎无痛觉，垂体肿瘤使蝶鞍隔膜受刺激，眼眶后痛感。
（2）颅内血管：颈内动脉颅内段，大脑动脉环、大脑前中后动脉、硬脑膜动脉、椎动脉及基底动脉主干、静脉窦（上矢状窦、直窦、乙状窦）等均属痛敏组织，脑膜中动脉为最，幕上动脉由Ⅴ传导，痛感向眼眶、前额和颞部放射，椎动脉和基底动脉主干痛觉由C2-C3传导，痛感传至枕下部。此外，血管被牵拉伸展、挤压移位；动脉扩张；颅内压改变。
（3）Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ神经根及颅内分支：Ⅴ痛感在前头部、面部；Ⅶ在耳部；Ⅸ、Ⅹ在枕区。
颅骨、脑实质（除中脑导水管周围灰质）、软脑膜、蛛网膜（除脑底大血管周围蛛网膜）、室管膜、脉络膜丛对疼痛均不敏感。
（4）脑干导水管周围灰质。
（5）丘脑感觉核。
（6）小脑：幕上疼痛在两耳垂线前方，幕下头痛在双耳垂线后方。小脑肿瘤致疼痛缘于脑室积水、血管移位及肿瘤压迫小脑幕上三叉神经末梢。(https://www.daowen.com)
2.颅外 主要由三叉神经、上部颈神经传导，一部分舌咽和迷走神经传导。
（1）颅外动脉：眶上动脉、额动脉、颞浅动脉、枕及耳后动脉壁均含痛觉末梢神经，引发局部疼痛并扩散。前头部动脉痛感由Ⅴ传导，后头部动脉痛觉由C2-C3传导。
（2）颅外肌肉：头颈部肌肉持续收缩和血流受阻，引起代谢产物堆积产生疼痛。颞部肌肉由Ⅴ传导，颈后肌肉由C2-C3传导。
（3）颅外末梢神经：眶上神经、耳颞神经、耳蜗神经、枕大神经、枕小神经、耳大神经（C2-C3分支）。三叉神经触、痛、温度觉纤维发源于三叉神经核半月节，周围支随眼支分布于额部等，中枢支进入脑桥后，触觉纤维终止于感觉主核，痛、温度觉纤维循三叉神经脊束下降，终止于三叉神经脊束核，再分别由感觉主核及脊束核的二级神经元发出纤维交叉到对侧组成三叉丘系上行，与脊髓丘脑束一起止于丘脑外侧核群中的腹后内侧核。从丘脑发出纤维经内囊后肢最后终止于大脑皮质中央后回感觉中枢的下1／3部。Ⅴ1从半月神经节发出通过海绵窦外侧壁，在颈内动脉外侧，动眼神经、滑车神经下方，经眶上裂进入眼眶。在海绵窦内Ⅴ1又分为泪神经、额神经和鼻睫神经。
（4）五官：外耳、中耳、鼻腔、鼻旁窦黏膜、副鼻窦、口腔牙髓等痛觉由Ⅴ1-Ⅴ3传导；软腭、扁桃体、咽、舌、耳咽等痛感由Ⅸ传导；外耳道、部分耳郭由Ⅶ中间神经和Ⅹ传导，可扩散到前头部及后枕区。
（5）其他组织：头皮、皮下组织、帽状腱膜、骨膜、关节面。
3.头面部痛感的神经传导 本身病变或受邻近组织病变刺激、压迫、牵引产生神经痛。头面部及颅内外痛觉主要由Ⅴ传导，还有面神经、舌咽神经、迷走神经及C1-C3传导。所有痛觉传入纤维均终于三叉神经脊束核。痛觉二级神经元位于三叉神经脊束核。舌咽和迷走神经主要传导幕上后部感觉，投射到咽喉部和耳部。高位颈神经传导幕下和颈部结构感觉，后颅窝损伤可投射到高位颈段皮节。C1-C3脊神经：C1脊神经（枕下神经）支配寰枕关节，枕区牵涉痛可能来源；C2脊神经及后根神经节支配寰枢关节和C2-C3关节突关节，后者疼痛牵涉至枕区、额颞和眶周区域。
（二）病理生理
大部分头痛系因颅内外组织结构中的痛觉神经末梢受到机械、化学、生物刺激颅内、外痛敏结构或内环境改变时，产生异常神经冲动，经痛觉传导通路传导到达大脑皮层。颅内痛敏结构包括静脉窦（如矢状窦）、脑膜前动脉及中动脉、颅底硬脑膜、Ⅴ、Ⅸ和Ⅹ、颈内动脉近端部分及邻近大脑动脉环分支、脑干中脑导水管周围灰质和丘脑感觉中继核等；颅外痛敏结构包括颅骨骨膜、头部皮肤、皮下组织、帽状腱膜、头颈部肌肉和颅外动脉、第2和第3颈神经、眼、耳、牙齿、鼻窦、口咽部和鼻腔黏膜等。如颅内、外动脉扩张或受牵拉，颅内静脉和静脉窦的移位或受牵引，脑神经和颈神经受到压迫、牵拉或炎症刺激，颅、颈部肌肉痉挛、炎症刺激或创伤，各种导致脑膜刺激、颅内压异常、颅内5-羟色胺（5-HT）能神经元投射系统功能紊乱等。全部脑实质、软脑膜及脉络丛等则无痛觉感受器。
偏头痛与皮质功能紊乱、神经元活性异常增高有关，头痛与三叉血管调节机制有关。颅内痛觉敏感组织如脑血管、脑膜血管、静脉窦，其血管周围神经纤维和三叉神经可能是偏头痛发生生理基础和痛觉传导通路。丛集性头痛是下丘脑后部激活，通过下丘脑-三叉途径及三叉-面脑干反射途径激活三叉神经和脑副交感神经系统。躯体化的头痛，与大脑皮质功能减弱导致痛阈降低，对疼痛的感受性增高，系主观感觉体验，是精神障碍以头痛形式的表达，无痛觉刺激病灶。中枢神经系统的异常放电即头痛为主的癫痫发作。