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纵隔感染最常见的致病菌是葡萄球菌，如白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌或表皮葡萄球菌，其他是革兰阴性肠杆菌，如肠产气杆菌、产碱杆菌和变形杆菌、荚膜杆菌、绿脓杆菌。近年来由于常规采用广谱抗生素，金黄色葡萄球菌已少见，脓液细菌培养常为阴性。在慢性感染病例中常找到霉菌，如白色念珠菌。
不同原因造成食管、气管及支气管破裂可引起化脓性纵隔感染。
（1）急性上纵隔感染，多由于颈部或胸部食管损伤引起；例如食管镜检查，造成医源性器械损伤，食管异物穿通侵蚀食管壁等。以往的硬质金属管镜检查比较容易产生这种穿孔。
（2）食管手术后引起之胸内食管胃吻合口瘘，亦是急性纵隔感染常见的原因，不过这种炎症多迅速扩散至胸腔内，覆盖了急性纵隔感染问题。剧烈呕吐诱发之自发性食管破裂，则主要产生致死性纵隔感染。
（3）经气管前间隙、咽周间隙、椎前间隙向下蔓延可造成上纵隔感染。因为颈部表浅，便于引流用抗生素也易于控制，所以由颈部蜂窝织炎、急性淋巴结炎进展为急性上纵隔感染也是一种产生纵隔感染的原因。胸内化脓性病变，例如脓胸、邻近纵隔的肺化脓症，偶尔也可以直接播散达纵隔内。由急性化脓性心包炎和腹膜后区之感染上行引起之纵隔感染者极为罕见。在心脏手术，特别是正中切口病例，术后需作气管切开的病人中，由于手术中分离了胸骨上窝，使得气管切口和胸骨后间隙相通，使一些气管内分泌物流入纵隔造成纵隔的感染。在临床上常有报道。