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病毒經(jīng)口進入后起初在口咽，消化道，主要在回腸淋巴組織增殖，包括扁桃體、回腸集合淋巴結(jié)、頸部深層淋巴及腸系膜淋巴結(jié)，并在其中繁殖，如此時人體產(chǎn)生特異性抗體，局部感染得到控制，則形成隱性感染;少量病毒進入血流被帶到其他部位的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)，并在那里廣泛繁殖。繼病毒血癥發(fā)生后，病毒侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。有時病毒也可通過周圍神經(jīng)纖維末梢到達中樞神經(jīng)系統(tǒng)。在潛伏期病毒存在于咽部和糞便中。發(fā)病后咽部持續(xù)帶病毒達1～2周，大便中持續(xù)排毒達3～6周，甚至更久。病毒血癥持續(xù)數(shù)日，到發(fā)病時消失，此時特異性抗體開始出現(xiàn)。

病毒能引起顯著病理改變的唯一部位是脊髓和大腦，主要累及脊髓的前角運動神經(jīng)元和脊髓。大腦的其他部位，包括小腦和皮質(zhì)運動區(qū)都受到較小程度的侵犯。病變可累及大腦、中腦、延髓、小腦及腦干，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、前庭核、小腦蚓突和小腦核也可受損，大腦皮層運動區(qū)病變輕微。交感神經(jīng)節(jié)和周圍神經(jīng)節(jié)偶有病變。

病毒對神經(jīng)元的損害引起強烈的炎癥反應(yīng)，最終引起噬神經(jīng)細胞作用。癱瘓的部位和嚴(yán)重程度決定于被侵犯神經(jīng)元的分布。造成嚴(yán)重神經(jīng)損害的促發(fā)因素包括年齡的增加，近期扁桃腺摘除術(shù)，接種，其中以接種白百破疫苗最常見，妊娠和正值中樞神經(jīng)系統(tǒng)侵襲期的身體過度虛弱。其他病變可有局灶性心肌炎、間質(zhì)性肺炎、肝及其他臟器充血和混濁腫脹，淋巴結(jié)增生腫脹等。

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