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引起甲状腺眼病患者视力下降或丧失的原因是多方面的：
由于眼眶内的组织，如眼外肌和眼眶脂肪出现炎症和水肿 1 ，导致眼外肌和脂肪的体积不断增加。原本眼眶就像一个小房子，眼球就位于其中，但随着眼球周围的眼外肌和脂肪水肿膨胀，就会不断挤压眼球， 导致眼球形状改变，进而影响屈光和患者视力 。越向后方，眼眶这个房子越狭窄，而眼球后方有视神经通过，眼肌和软组织肿胀严重 会压迫视神经，从而导致视力下降，这种情况称为压迫性视神经病变 。
患者会出现视野缺损，视力明显下降（不能用眼镜矫正到正常水平），色觉减退（看东西觉得颜色变暗），色觉障碍（俗称“色盲”，即对全部颜色或某些颜色缺乏分辨能力），严重者仅剩光感。同时，由于眼球过于向前突出，还会使角膜脱离眼睑的保护，从而导致患者角膜溃疡，就像照相机的镜头被磨损了，拍出的照片不清晰，患者进一步出现视物不清，视力下降。当 角膜溃疡最终进展成角膜穿孔时，就像镜头破裂，甚至会导致患者视力完全丧失 。