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嬰兒搖晃症候群會造成腦部的傷害主要是因為嬰幼兒的頭部佔了約全身重量的百分之二十五（成人的比例為百分之十），且嬰兒腦部的水分含量較高，髓鞘化未完全，所以較成人的腦部柔軟且脆弱，而嬰兒的頸部肌肉較柔弱無力，所以在被搖晃時在頭顱骨內腦部更容易被扭曲和壓迫，此時，經由以下的機轉，就造成了腦部程度不等的傷害

臨床上這些症狀反應有不安、嗜睡、不停的流口水、四肢無力、抽搐痙攣、嘔吐、乃至呼吸加快、體溫下降和心跳過慢，嚴重者呈現昏迷、、心跳停止、瞳孔放大甚至死亡。其他常合併的發現有視網膜出血，顱骨骨折，肋骨、鎖骨骨折，頭臉或身體皮膚瘀血等。