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(一)发病原因
白血病伴发的精神障碍发病原因尚不清楚，其中白血病是精神障碍主要致病因素，但不是惟一的原因。生物心理社会因素与素质因素如人格特征、年龄、遗传倾向及个体神经系统功能的差异及机体的反应性等都与精神障碍的发生有关。白血病伴发精神症状的出现与白血病的严重度并不总呈正比。白血病引起精神障碍的可能因素有：
1.中枢神经系统出血 白血病性脑出血系白血病并发神经系统损害中最常见的类型，近年来有逐渐增加的倾向，有人统计约占白血病引起神经损害中的32%。这可能是引起精神神经障碍的主要原因。
2.白血病细胞增生和浸润 因为抗白血病药物大多不能通过血脑屏障，使白血病细胞得以在中枢神经内大量繁殖而出现神经精神障碍。
3.中枢神经感染 白血病患者由于正常成熟粒细胞减少和质的缺陷，而抗白血病药物又能促使粒细胞减少，抑制了细胞和体液免疫，同时肾上腺皮质激素的大量应用，均可使机体抵抗力下降，在防治感染时往往又应用大量抗生素，使某些菌群受到抑制，又促使另外一些菌群得以大量繁殖，构成中枢神经系统的细菌、病毒、真菌感染，增加了神经精神障碍的发生机会。
4.能量供给不足 白血病伴发精神障碍的共同病理生理改变为弥漫性大脑能量需求改变。由于白血病引起机体代谢障碍，导致能量供应不足。而大脑对能量的要求非常敏感，当白血病时，大脑对能量的需求增长，此时机体发生能量供求矛盾，致使大脑正常的生理功能发生紊乱。这是此类精神障碍发生的主要机制。
5.脑低氧 白血病，特别是心血管、肺和脑部受累，可导致携氧能力不足，或机体在有害因素影响下出现微循环障碍等，均可导致脑供血、供氧不足而发生脑功能受损，这也是发生精神障碍的重要机制。
6.生物毒素作用 白血病时，如有外源性物质如细菌、病毒、寄生物、化学物质、有害气体等侵入机体，其毒素或中间代谢产物直接作用于脑细胞，造成脑细胞受损而发生脑功能紊乱导致精神障碍。
7.机体代谢紊乱 白血病时，体液代谢与酸碱平衡紊乱以及某些维生素的不足等均可导致代谢酶活性障碍，进而影响新陈代谢，使能量供应不足，势必影响脑功能而出现神经精神障碍。
8.应激反应 白血病时，外源性有害因素包括生物性应激源和心理性应激源作用于机体，通过神经生理、神经生化、神经内分泌及免疫机制，产生一系列生理生化反应。在这些反应中，大脑或直接参与，或间接受累，致使其正常生理功能受到影响，导致精神障碍的发生。
9.个体易感性 临床也可见到这样的事实，患白血病人群中只有少数患者发生了白血病伴发精神障碍，提示这可能与遗传因素和个体素质或性格缺陷有关，如躯体疾病所致精神障碍有家族史者占2%～8%，高于普通群体;性格内向、急躁、固执、任性者躯体疾病时易发生精神障碍;大脑功能稳定性差者，如老年人及儿童躯体疾病时易发生谵妄等。
(二)发病机制
白血病伴发精神障碍出现的精神症状，机制并不清楚。可能是与以下因素有关。
1.身心障碍 是指对躯体疾病产生的心理反应，如患了白血病后的焦虑、抑郁、易激惹、多疑、孤独感等引发精神障碍。
2.精神障碍是由白血病产生的生物因素直接所造成。如中枢神经系统出血、白血病细胞增生和浸润、中枢神经感染以及能量供应不足(脑供血不足、脑乏氧等)，毒素作用、水、电解质紊乱、应激反应、神经递质改变等等。直接或间接影响脑功能，产生精神神经症状。
3.在大部分病例中，往往是由上述两者共同作用的结果。