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  其病因至今尚未明晰,但可以肯定的是,它至少與神經與血管相關,例如鐮刀型紅血球疾病就被認為是病因之一。此外陰莖異常勃起還可能與葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏症有關,後者將導致煙醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸缺乏,繼而形成一氧化氮,而一氧化氮被認為可能是陰莖異常勃起的成因之一。 而腺苷水平提高會導致血管擴張,繼而誘發陰莖異常勃起。  針對鐮刀型紅血球疾病引起的陰莖異常勃起,高壓氧療法在一些患者身上取得過成效。 一些狂犬病患者也曾出現陰莖異常勃起的症狀。最常見的導致此病的藥物是用於海綿竇內注射的藥物,如罌粟鹼和前列地爾。有記錄的可誘發陰莖異常勃起的藥物還有降壓藥、安定藥、抗抑鬱劑(曲唑酮)、抗驚厥劑、心境穩定劑、 抗凝血劑和娛樂毒品(酒精、海洛因和可卡因)。斑蝥等一些昆蟲的咬傷也可能會造成陰莖異常勃起。PDE-5抑制劑是現在常用的陰莖異常勃起預防藥。
陰莖異常勃起(priapism)是一種不正常陰莖勃起狀態,在這種狀態下陰莖雖然沒有受到與性慾相關的刺激,卻無法自然恢復疲軟狀態。一般與性慾無關的勃起持續四小時即算是異常勃起,這個時間標準得到醫學家的認可,較少以六個小時為標準的劃分方法。一般可分為低流血量和高流血量性陰莖異常勃起這兩種,成因分別是靜脈阻塞和動脈血注入,而80%到90%的病例都屬於前一種。