视网膜动脉阻塞发病的真正病理机制常很难确定。主要致病因素有血管壁的改变和血栓形成，血管痉挛，各种栓子及血管受压等。多数情况下伴有偏头痛、血粘度异常、血液病和外伤等诱因。
动脉壁改变与血栓形成：动脉硬化、高血压等心血管系统疾病及全身或局部的炎症性血管病（如颞动脉炎、血栓性脉管炎、结节性动脉周围炎，Behat病、Eales病、葡萄膜炎等）均可累及视网膜中央动脉，引起该动脉内膜增生或水肿，使管腔狭窄、内壁粗糙。由于血液冲力，狭窄处常留有间隙，当间隙尚剩有原管腔的三分之一时，临床上可无表现，但在某些因素作用下（如血栓形成、血管痉挛、血流灌注压不足或眼压升高等），此间隙可突然关闭而发病。
动脉痉挛：急性高血压病、肾性高血压等引起动脉痉挛和慢性进行性高血压病在全身小动脉广泛硬化基础上所导致的动脉痉挛，均可累及视网膜中央动脉引起其主干或分支的一过性阻塞。
栓塞：本病很少由血循环中的栓子所引起。由栓子发生阻塞者，栓子常来源于心瓣膜及附近大动脉内壁脱落的赘生物。如细菌性心内膜炎时主动脉瓣、二尖瓣上的赘生物，大动脉粥样硬化的斑块及动脉瘤内的血栓等。栓子的病理检查，发现含有钙、胆固醇、中性脂肪及血小板等。此外，文献中报道亦含有空气、脂肪、肿瘤碎片、脓块、寄生虫及虫卵等栓子。视网膜中央动脉在进入视神经及球内之前，由于在穿过视神经硬鞘膜级巩膜筛板管径变窄，为栓塞之好发部位，体积较小的栓子可发生于该动脉的某一分支。
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