百日咳杆菌从易感者的呼吸道侵入，约经1～3周的潜伏期（一般7～10天)后出现症状，病程分3期，但无明显界限。
1、卡他期：一般为1～2周，发病的早期患儿有流泪、流涕、咳嗽和低热等症状，与普通感冒难以区别。3天左右后症状减轻，唯咳嗽加重，渐渐转变成阵发性痉挛性咳嗽，逐渐发展至阵发性痉挛期，本期传染性强。
2、痉咳期：一般为2～6周，阵发性痉挛性咳嗽是本期特点。痉咳发生时，先是频繁短促的咳嗽十多声以至数十声，患者处于呼气状态，随之是一次深长吸气，但此时喉部仍是痉挛状态，气流通过紧张狭窄的声门发出一种高调的吼声，如鸡鸣或犬吠样。如此一日发作几次乃至30~40次，尤以夜间明显，年龄愈小，病情愈重。如此反复上述咳嗽过程，直至把呼吸道积聚的粘痰咳出为止。由于剧咳，可致呕吐、大小便失禁、面红耳赤、口唇发绀、张口伸舌。总是剧咳可致上腔静脉回流受阻，出现颜面、眼睑浮肿，重者鼻粘膜、眼结膜出血，咯血，甚至颅内出血。痉咳发作无先兆，任何刺激都可诱发。若无继发感染，一般体温正常，肺部无阳性体征，或有患百日咳的儿童不固定的啰音 。新生儿及6个月以内婴儿多无痉咳及特殊吼声，而是阵发屏气、紫绀，易惊厥、窒息而死亡。成人患者多数有典型症状，但也可能仅有几周干咳，大多仍坚持工作，并作为传染源，对此应予重视。痉咳期长短与治疗的迟早、病情轻重有关，短者数天，长者可达2月，一般为2～6周。
3、恢复期：痉咳减轻、停止，鸡鸣样吸气声消失，精神食欲恢复正常，若无并发症，约经2～3周即愈。遇烟、气味、上呼吸道感染，痉咳可再次出现，但较轻。上呼吸道感染和支气管炎愈后，痉咳随之消失。
支气管肺炎是常见的并发症，多发生在痉咳期。还可并发百日咳脑病，患者意识障碍、惊厥，但脑脊液无变化。
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