可以将腰椎分为前方、后方两个要素来分析，前方要素指椎体部分，后方要素则包含椎弓根、椎板以及骨性突起的部分。机体的支持负载主要由椎体承担，压缩试验显示椎体能够对抗相当于体重10倍的负荷。当然，这也随着年龄变化而发生改变，尤其是在40岁后椎体的抗压强度有所减弱。
图3－10 椎间盘承受旋转力与旋转角度的关系
调查发现椎体的强度和其所含的骨盐含量密切相关，椎体骨盐量减少25%时椎体强度降低50%以上（图3－11），椎体海绵骨的骨小梁呈有序柱状分布，骨小梁的上下方向排列作为上、下终板的支柱，小梁间通过横梁互相连接。按照Euler法则计算的话，支柱承载的强度与其横截面积间存在1∶2的正倍率关系，而与支柱长度则成反比。因此，如果支柱横断面积减少1／2则仅能承担原来的1／4负荷，而解除骨小梁的横向连接，使支柱的负荷长度增加1倍的话则仅能承受原来的1／4载荷（图3－12）。
图3－11 腰椎骨钙量和破坏强度
psi为生理紧张指数
事实上，在椎体骨松质的组织学研究中观察到当进入年龄老化阶段时，早期先是发生横向骨小梁的减少、消失的改变，但是这种变化起始于椎体的中央部位，周缘部位的骨小梁往往不易消失，这也与临床上骨质疏松时常发生椎体中央部位的凹陷骨折现象相符合。
图3－12 骨质疏松性骨折的生物力学模式
椎体由骨皮质及其包绕的骨松质所构成，单一的外层骨皮质自身并不厚实，受到上下的压力即可简单地遭受破坏，其内部的骨松质压缩强度也不过在4．6MPa（46kgf／cm2）左右。但是一旦骨皮质的内部获得骨松质的充实，两者合成一个整体，抗压强度便得到增加。而且在椎体内骨小梁间的空间充满着血液，其也有传达负重载荷和应力吸收作用，特别是在高速承重负载时发挥重要的缓冲作用。
椎体承受负载能力随着年龄变化有所不同，将其按照不同骨结构分为外壳的骨皮质和内核的骨松质两部分来分析的话，在40岁以下时骨皮质分担压缩负荷的45%，骨松质约占55%；而超过40岁后骨皮质所承担的负荷增加（约占65%），同时骨松质负载份额下降（约35%），随着骨质疏松的发生骨松质的应力能力随之减小（图3－13）。
图3－13 骨皮质和骨松质在椎体压缩下不同的承载
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