脑脊液循环通路异常分先天性与后天性，先天性的中脑导水管或第四脑室出口畸形致通路受阻使脑室扩张现大头娃娃表现，后天性的颅内感染致蛛网膜颗粒粘连、颅内出血致蛛网膜下腔粘连、颅内肿瘤阻塞通路等致脑脊液积聚、脑室扩张出现大头娃娃状态。
一、先天性因素导致脑脊液循环通路异常
1.中脑导水管畸形：胚胎发育过程中中脑导水管狭窄、闭锁或分叉等畸形较为常见，这会使脑脊液从脑室系统流向蛛网膜下腔的通路受阻，导致脑脊液在脑室系统内积聚，随着脑脊液不断产生，脑室进行性扩张，进而出现头颅增大等大头娃娃表现，该情况多见于胎儿时期神经管发育异常相关的先天性脑积水。
2.第四脑室出口畸形：第四脑室中孔或侧孔闭锁等畸形会阻碍脑脊液从第四脑室流向蛛网膜下腔，使得脑脊液积聚在脑室系统内，引起脑室扩张，最终导致头颅异常增大呈现大头娃娃状态，此多为先天性发育缺陷所致。
二、后天性因素引发脑脊液循环或吸收障碍
1.颅内感染：儿童时期若发生脑膜炎、脑炎等颅内感染性疾病，炎症反应会导致蛛网膜颗粒粘连，影响脑脊液的正常吸收途径，使得脑脊液吸收减少，而脑脊液仍在不断产生，从而造成颅内脑脊液积聚，引发脑室扩张和颅内压增高，出现大头娃娃表现，其中婴幼儿由于自身免疫及血脑屏障等发育尚不完善，更易受颅内感染影响。
2.颅内出血：新生儿颅内出血后，血液在蛛网膜下腔等部位积聚，血液吸收过程中可能会引起蛛网膜下腔粘连，进而阻碍脑脊液的循环通路，导致脑脊液无法正常引流，致使脑室系统扩张，表现为大头娃娃。例如早产儿因脑血管发育不完善等因素更易发生颅内出血，进而增加脑积水导致大头娃娃的风险。
3.颅内肿瘤：颅内肿瘤可占据颅内空间，阻塞脑脊液循环通路，如肿瘤阻塞第三脑室、导水管等部位，使得脑脊液循环受阻，脑脊液积聚在脑室系统内，引起脑室扩张，随着病情进展出现头颅增大的大头娃娃症状，儿童期颅内肿瘤也可能是引发该情况的后天因素之一。
