病理学检查：眼眶静脉曲张的病理改变与下肢，阴道和食管内的静脉扩张有所不同，这些血管不经常受到压力，静脉壁薄而带有较大的弹性，而且有眶内脂肪的阻力，很少延长到眼眶以外，就其形态而言可有：
(1)囊状血管扩张，位于眶脂肪内，一端连于导血管，另一侧是盲端，状如紫葡萄样，随着腔内压力加大而囊肿扩大，管壁很薄。利用血管钳分离周围脂肪即可破裂，破裂的管壁即收缩变小，如同膀胱一样有很大的弹性。
(2)1条或数条血管扩张缠绕成块状，内有大的血窦，血管壁也易破裂。
(3)畸形静脉血管高度扩张，致使肌锥内脂肪全部或大部吸收，血管壁很薄，贴附在眶壁、视神经、眼外肌和神经血管等功能结构表面。肌肉圆锥成一个潜在的腔隙，充血时腔内充满血液，使功能结构伸直，在手术时腔内属于贫血状态，向前牵拉眼球，可见肌锥内缺乏脂肪、视神经、运动和感觉神经，眼动脉和静脉均呈孤立的悬挂状态，类似眼眶后部脱脂肪的眼眶标本。还有一类位于肌锥之外，贫血时是一大范围潜在间隙，可自眶上部经外侧至下部，或占据眶内侧，向前至结膜下，人体直立时仅表现眼球内陷，压迫颈内静脉(相当于低头体位)，则潜在间隙充血扩张，如管腔内压力加大，甚至 可见结膜下有成片的血管湖。
(4)另有一种形式的静脉曲张主要表现为许多大蜂窝状管腔，腔壁有内皮细胞及纤维束支持，充血时腔隙扩张，虽然不是一或数条血管扩张，在临床上也表现为体位性眼球突出，病理医师有时将此类诊断为静脉性或海绵状血管瘤。总之，眶内有囊状、条状、块状、蜂窝状静脉腔，并具有体位性眼球突出者，临床均视为原发性静脉曲张。
静脉曲张的组织学改变是血管腔大而壁甚薄，血管内皮细胞和平滑肌纤维疏松，较大血管有弹力纤维存在，呈间断性，以适应血管扩张，老化的畸形血管壁可增厚，玻璃样变，管腔内多有血栓形成，这种血流缓慢的畸形血管容易形成血栓，血栓机化沉着钙质，最终形成静脉石(phleboliths)，血管之间存在不等量的纤维组织，内有慢性炎性细胞浸润。
1.X线检查 多数正常，约1/4发现静脉石，幼年开始患病者眶腔扩大及眶上裂扩大。
2.超声检查：静脉曲张在超声上有典型的表现。首先当颈部未加压或患者直立时眼球往往不突出甚至内陷，畸形静脉不充血，超声表现为正常眼眶图像，或显示球后脂肪较少，也可显示较小范围的病变，当颈部加压后，A超显示多个或单个低反射占位病变，随着颈部压力(压迫颈静脉)放松或患者直立，静脉血回流，眶内畸形血管逐渐排空，A超又恢复正常眼眶图像，这种动态改变对诊断静脉曲张非常有价值。B超可见球后脂肪随之变大，正常球后脂肪内出现一个或多个低回声占位，呈圆形、椭圆形或不规则形，眼眶静脉曲张的病变内常有静脉石出现，B超显示为强回声光斑，这对诊断非常有帮助。B超不仅发现病变的范围、形状，还要注意病变与眶内正常结构的关系。偶尔静脉性血管瘤，尤其是儿童时期发病，病变本身也有一定的体位性，即颈部加压后病变稍有扩大，由于颈部加压后，患者出现眼球突出，眶压增高等症状且较痛苦，所以检查时间宜短。
3.CDI：CDI可提供血液动态图像对发现和定位畸形病变的导血管有参考意义，由于颈部加压后，血液向眶内充盈，可显示眶尖或眶上裂部位出现红色血流信号，即朝向探头流动;当压力消失时，血液向颅内回流，血流信号由红色变为蓝色，检查时需要耐心操作，以发现病变的导血管。
4.CT扫描：CT平扫一般仅显示很小体积的眶内高密度占位病变，或无明显占位病变，颈部加压后或增强扫描后，病变体积明显扩大，可充满眼眶，形状与眼眶一致，多数病变内有静脉石。
如病变血管与颅内沟通或自幼长期病变，CT可显示眶上裂扩大，眶顶骨缺失，部分可能合并颅内血管畸形。
5.MRI：静脉曲张和一般眼眶肿瘤有类似的MRI信号，但静脉曲张的血栓形成在MRI信号上根据血栓的时间和血红蛋白中铁的性质而不同，扩张的眼眶静脉内缺乏血流引起的无信号区提示血栓形成，并出现异质信号强度，T1WI中低信号和T2WI明显低信号与存在脱氧血红蛋白有关，信号增强是因正铁血红蛋白所致，眼眶静脉曲张可因某种原因导致血栓形成，出现血肿的信号。
