痘病毒科(Poxviridae)是一群体形较大、结构较为复杂的DNA病毒。呈砖形或椭圆形，大小为(200nm～90nm)×(100nm～260nm)，是体积最大的病毒之一，甚至在光学显微镜下勉强可见。痘病毒在细胞的胞质内进行复制，形成嗜酸性包涵体。受染者发病后皮肤出现丘疹，然后转化为水疱及脓疱。病毒多数能在鸡胚绒毛尿囊膜上生长，产生肉眼可见的痘疱样病损。根据其抗原性及病毒生物学特征，痘病毒科可分为五组。可寄生于人类的有三组：第一组为天花组病毒，包括天花、类天花、牛痘苗、牛痘及猴痘；第二组为副牛痘组病毒，包括羊痘及副牛痘；第三组为传染性软疣病毒。天花、类天花、牛痘及猴痘病毒均归属于正痘病毒属(Orthopoxvirus)，由于共同抗原的存在，故可通过接种牛痘疫苗来预防天花、类天花及猴痘。它们在形态学上几乎一致。病毒颗粒均呈砖形，核心致密，由双链DNA分子和两个侧体组成，呈哑铃状。外层为双层的脂蛋白包膜。正痘病毒属内的病毒在形态、大小、结构、对外界抵抗力、免疫学特性等方面均十分相似。天花与类天花病毒所产生的痘疱较小，边缘完整而突起。痘苗病毒所产生者则较大，边缘不整齐。天花病毒致病力较强，但所致细胞病变较痘苗病毒稍慢。天花、类天花、痘苗病毒能在多种细胞组织培养中增生。天花病毒引起典型天花；而类天花病毒(alastrimvirus)毒力较低，引起类天花，临床病情较轻。不过，天花病毒在体外生命力较强，耐干燥及低温，但不耐湿热。在4℃时对20%乙醚及1%苯酚有耐受力，可存活数周以上；但在37℃仅能存活24h。0.2%甲醛溶液于室温须经24h始能使天花病毒丧失传染性。存在于患者的痂皮、尘土及衣被物品上的天花病毒可长期存活；在室温中达数月或更久，在－10～15℃可存活4～5年；而在热带气温下，病毒感染性在3周内即逐渐消失。天花病毒对75%乙醇、1∶10000高锰酸钾溶液及酸性环境甚为敏感。在pH3环境1h即被灭活。亦易于被蒸汽消毒法或紫外线照射杀死。

潜伏期10～14天，一般为8～12天。临床表现为发热、肌痛等全身症状，和皮肤、黏膜的发疹。典型天花的病程，可分为前驱期，发疹期及结痂期三个阶段。
1.前驱期持续3～4天，起病急，出现寒战，高热，乏力，畏光，头痛，腰背部及四肢酸痛，腹痛；某些患者可有轻度上呼吸道炎症状。儿童患者可有呕吐。高热可持续2～5天。患者呈重病容，表情痛苦，结膜充血，有时流泪，肝、脾轻度肿大等。发热第1～2天，在下腹部、腹股沟、大腿内侧、腰腹部两侧及腋窝，可出现一过性“前驱疹”，呈麻疹样、猩红热疹样、荨麻疹样或出血疹；由于数目不多，数小时后即隐退，故易被忽视。
2.出疹期天花出疹的时间、部位及顺序，均有一定的规律。在发病的第3～4天，体温稍降，此时皮疹出现。自颜面部开始，迅速蔓延至颈部、前臂、上臂、手、胸、腹，最后为下肢及脚底，于1～2天内遍及全身。皮疹呈离心性分布，以头部、四肢等暴露部位为多，身体上部较下部为多，腋下及腰部皮疹稀少或无疹。最初，皮疹为红色斑疹，但很快变成直径2～4mm，质地较坚实的丘疹，深藏皮内。在角质层较厚的手掌及足底，则形成坚硬的淡红斑。在病期第6～7天，丘疹变成疱疹，绕以发硬的红晕。疱疹周围隆起，中心凹陷，称为“痘脐”。疱疹呈多房性，硬如豌豆，大小均匀，疱液混浊，此时体温又逐渐上升，病情再度加重。皮肤出疹的同时，口咽部、上呼吸道黏膜、结膜等处也有黏膜疹出现。气管、食管、泌尿道、阴道等处黏膜亦可受累。由于黏膜为无角化的鳞状上皮，在向疱疹转化的过程中，黏膜疹的上皮层很快就破裂，往往看不到疱疹形成。黏膜病损破裂不仅形成炎症小溃疡，而且由于溃疡周围显著的炎症反应，可以导致严重的症状，产生流涎、声音嘶哑、畏光、鼻塞、流泪、咽痛、吞咽困难、大小便激惹等临床表现。病期第8～9天，疱疹继续充盈，疱液浑浊；约在24h内，疱液转为黄色脓性，疱疹变成脓疱疹，疱疹周围红晕更显著，皮肤发红微肿。皮下组织疏松部如眼睑等处出现水肿。在皮肤与皮下组织紧密的部位，如头额、手掌等处水肿可引起局部明显疼痛。此时体温进一步上升，中毒症状继续加重。若合并细菌感染，症状更重,可并发肺炎、休克而死亡。
3.结痂期在病程10～12天，脓疱开始皱缩干枯，周围红晕消失，疱疹逐渐干燥，结成黄绿色厚痂，局部常出现难以忍受的瘙痒。此时体温逐渐回降至正常，开始脱痂，全身情况好转。于病期第2～4周后，痂壳脱落；若皮肤损害较深，则留下终身存在的凹陷瘢痕。天花皮疹自头面部出现后，依序发展为斑疹、丘疹、疱疹、脓疱与结痂。自出疹至结痂，通常大约8天。同一时期、同一部位皮疹常为同一形态的改变。但皮疹有时可在某一阶段停止进展，不一定转成脓疱及结痂。
4.临床类型由于患者机体免疫状态、天花病毒毒力及数量的不同，天花的临床表现轻重不同，可划分为普通型、轻型、重型。
(1)普通型(ordinarysmallpox)：即呈现上述的典型症状。未种过痘的患者约90%表现为此型。
(2)轻型(variolaminor)：包括以下类型。
①无疹天花(variolasineeruption)：又称咽型天花，或一过性天花。常见于已对天花存在有部分免疫力的患者，例如曾经种过牛痘，但未按计划复种者。表现为有短暂的发热、头痛、肌痛、腰痛，及前驱疹，但无典型天花皮疹。无疹型天花患者具有传染性，临床诊断困难，主要依据血清学检查才能确诊。
②变型天花(modifiedsmallpoxvarioloid)：病情轻，体温不高，皮疹少，一般不形成脓疱，无瘢痕形成。病程短，约10天结痂。
③类天花(alastrim)：为类天花病毒感染所致，由于毒力较弱，潜伏期可长达20天左右。病情轻，病程短，病死率不到1%。皮疹少，不留瘢痕，此型疱疹质软易破，有时可呈单房，极易误诊为水痘。
(3)重型(variolamajor)：病死率高，可达20%～50%。可分融合性和出血性两类。
①融合性天花(confluentsmallpox)：皮疹多，分布广泛，发展迅速，脓疱互相融合，脓疱周围组织的炎症反应使皮肤显著肿胀，以面部、手背及足背为重。黏膜溃疡，红肿亦明显，患者痛苦异常。伴严重的毒血症症状，高热衰竭等。
②出血性天花(hemorrhagicsmallpox)：又称黑天花，多为凝血功能障碍所致。皮肤黏膜可有瘀点、瘀斑，内脏严重出血，易被误诊为出血性疾病。由于高热、烦躁及虚脱等严重的感染中毒症状，多数患者皮疹未及发展至疱疹，即可能已经死亡。

1.严密隔离一旦发现天花患者或疑似病例，应立即送传染病院严密隔离，同时紧急电话报告当地疾病控制中心。隔离期应延续至病后40天，患者痂壳脱落痊愈为止。
2.对症支持天花无特效药物。治疗原则是加强对症支持，维持水、电解质平衡，防治继发性感染，以帮助患者度过极期。患者应保证充分的营养。高热、头身痛可采取物理降温或给予解热镇痛药；烦躁者用小剂量镇静剂。注意维护口腔、鼻咽部、眼睛等部位的清洁卫生，预防及治疗各种继发感染。皮疹可用1∶4000高锰酸钾溶液、2%硼酸或2%碳酸氢钠溶液清洗或湿敷，以止痒消毒。
3.被动免疫疗法重型患者可肌内注射抗天花人血丙种球蛋白6～12ml，亦可考虑肌内注射人血丙种球蛋白或冻干人胎盘血丙种球蛋白(胎盘球蛋白)。

预后：取决于患者的年龄、体质和免疫状况、病毒株的毒力、临床类型、治疗措施是否及时得当等。重型天花病死率可达50%，而类天花的病死率低于1%。
预防：由于存在着天花病毒被作为生物恐怖武器的危险，虽然1980年业已宣布消灭天花，但医务工作者不应因此而放松警惕，尤其是在全世界已停止牛痘普种的情况下更是如此。万一出现早期典型或非典型天花患者，应能及时认识并正确处理。
1.控制传染源发现患者或可疑病例，必须立即严密隔离治疗患者，严格消毒患者接触过的一切衣物用具等，低值物品甚至可考虑焚烧处理。与此同时，采用电话向当地疾病控制中心紧急报告疫情，进行快速诊断和疫源地调查。
2.接触者的处理迅速搜索全部接触者进行登记，一律单独隔离检疫16天，并立即种痘。对于不能种痘者，给予高价抗天花免疫球蛋白肌注。若接触者离开疫区到他处，应立即通知该地区对其实施种痘。
3.实行交通检疫在交通要道实行交通检疫，设立临时检查站、留验所，以防止天花沿交通线传播。