大动脉炎受累的血管可为全层动脉炎。受累动脉壁正常结构消失，外膜与周围组织分界不清，受累管壁呈局限性或普遍性增厚，为低回声或中强回声。
大动脉炎早期为动脉周围炎及动脉外膜炎，血管壁为淋巴细胞、浆细胞浸润，偶见多形核中性粒细胞及多核巨细胞。
以后向血管中层及内膜发展。由于血管内膜增厚，导致管腔狭窄或闭塞，少数病人因炎症破坏动脉壁中层，主动脉血流通过内膜破裂处进入主动脉壁，在主动脉壁内形成血肿。血肿扩大时，将主动脉壁中层剥离成为内、外两层，称为主动脉夹层。弹力纤维及平滑肌纤维坏死，而致动脉扩张、假性动脉瘤或夹层动脉瘤。
后期全层血管壁遭受破坏，动脉壁的病变以纤维化为主。
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