La duramadre es la cubierta fuerte y flexible de la médula espinal dentro de los huesos de la columna. Ciertos procedimientos médicos requieren una aguja para perforar la duramadre y otras técnicas médicas pueden perforar accidentalmente la duramadre. Como la duramadre contiene el líquido cefalorraquídeo (LCR) que baña y protege los nervios dentro de la columna vertebral y el cerebro, el daño puede causar una fuga de LCR. Puede producirse un dolor de cabeza si la fuga reduce la presión dentro de la duramadre, y este dolor de cabeza posterior a la punción dural puede durar semanas y causar malestar y dolor durante este tiempo. Los procedimientos que conllevan la posibilidad de dolor de cabeza posterior a la punción dural incluyen epidurales para mujeres en trabajo de parto y punciones lumbares por motivos de prueba.
Una columna vertebral humana está compuesta por estructuras óseas que están huecas en el interior. Los nervios atraviesan los huecos de los huesos y estos nervios están rodeados y protegidos por LCR. Fuera de los nervios se encuentra la capa de duramadre, que está formada por fuertes fibras de tejido conectivo. Normalmente, la duramadre permanece intacta, a menos que esté dañada por una lesión o por la inserción de agujas espinales.
Algunas pruebas médicas implican el uso de agujas para llegar al área interior de la columna. Para las mujeres en trabajo de parto que se someten a epidural, se supone que la aguja debe entrar en el espacio epidural alrededor de la duramadre y no en la duramadre. Las personas que requieren anestesia para procedimientos médicos o para el manejo del dolor también pueden recibir inyecciones espinales. Algunos casos, como los de personas que pueden estar sufriendo de meningitis, requieren una punción deliberada de la duramadre para que un médico pueda extraer una muestra de LCR para detectar una infección.
Ya sea que la duramadre se pinche deliberada o accidentalmente, el dolor de cabeza posterior a la punción dural tiene una tendencia relativamente alta a aparecer como efecto secundario. Cuando se utilizaron por primera vez las técnicas de inyección espinal a fines del siglo XIX, los dolores de cabeza posteriores a la punción dural eran muy comunes. A medida que las agujas se hicieron más pequeñas y se fabricaron con diseños que tenían menos probabilidades de causar daños accidentales, disminuyó el riesgo de dolores de cabeza. En los pacientes, el riesgo más alto existe para las personas que se someten a una punción dural deliberada, seguidas de las mujeres que reciben epidurales. El riesgo para las personas que reciben anestesia en el área de la columna tiende a ser mucho menor que en otros procedimientos.
A partir de 2011, se desconoce la forma exacta en que una punción dural produce un dolor de cabeza posterior a la punción dural. Una reducción de la presión del LCR parece ser una causa, pero las razones del dolor de cabeza no son definitivas. Una posibilidad es una disminución en el soporte físico de las estructuras cerebrales, lo que puede producir señales de dolor cuando no se apoya de forma normal. Alternativamente, la reducción de la presión del LCR da como resultado un aumento del diámetro de los vasos sanguíneos, que también es capaz de producir dolor en la cabeza.