如上所述，脊柱的功能单位由椎间盘和两侧的关节突关节组成，承担支持和运动的功能，这两种功能互为依存制约，一旦发生障碍相互影响，变化延续进行。Kirkaldy－Willis将这种变性过程分为早期功能不全期、不稳定期和再稳定期3相（图6－8）。
图6－8 脊柱功能单位受损演变分期
A．早期功能不全期（Ⅰ期）；B．不稳定期（Ⅱ期）；C．稳定重建期（Ⅲ期）
（一）早期功能不全期（第1相）
1．椎间盘 由于反复经受挤压，椎间盘的髓核和纤维环的蛋白多糖降低，水含量减少，纤维环发生多处的微细圆轮状断裂，这种断裂互相连接发展成从纤维环贯通到髓核的放射状断裂。
2．关节突关节 早期不稳定引起关节突关节的异常运动，产生滑膜炎，关节裂隙滑膜增生嵌顿。
3．腰痛特点 以上变化结果刺激窦椎神经、脊神经的背支和内侧支，发生深部腰痛或者在扭转运动时出现急性腰痛。
（二）不稳定期（第2相）
1．椎间盘 髓核和纤维环的变性继续发展，水含量进一步减少，椎间盘内压降低，纤维环整体发生放射状断裂，椎间盘内部崩裂加重，椎间盘全方位膨隆，前纵韧带、后纵韧带弛缓，椎间隙狭小。如变性进行性发展可使椎间盘整体发生纤维化，继而被逐渐吸收。
2．关节突关节 关节软骨退变继续，关节突关节囊松弛，关节面对合变得不适应（不匹配）或者发生半脱位。发展结果病变椎节段不稳定，除了前后、左右方向外，包含旋转在内的腰椎所有方向的运动都发生不稳定。
3．腰痛特点 这个时期对脊神经的背支、内侧支以及窦椎神经形成慢性刺激，加之椎旁肌、腹肌的减弱，表现为双侧的非放射性深部腰痛，并且常伴有腰部僵硬感。随着退变进一步发展，纤维环断裂扩大，感觉神经末梢支随之伸入。同时由于后侧纤维环膨隆，与此伴随的后纵韧带张力增加，结果导致窦椎神经过分紧张，进而刺激支配神经根的神经干神经，引起深部重压痛，并因劳作加重。
4．腰椎间盘突出 纤维环形成放射状龟裂，在此基础上遭受轻微外伤使纤维环、髓核向后方膨隆或突出，刺激神经根而产生伴有下肢感觉、运动障碍的根性疼痛。
（三）再稳定期（第3相）
1．椎间盘 椎间盘的内容物被吸收，形成纤维化，同时韧带附着部位生成骨赘抑制椎间盘膨隆的继续发展，骨赘进一步形成并连接上、下椎体，因此达到骨性强直者也并不少见。
2．关节突关节 不稳定期后退变继续发生使关节软骨完全消失，骨膜下骨组织新生形成骨赘，关节呈球状肥大、变形，关节周围纤维化，最终导致活动范围减小。
3．腰痛特点 由于发生以上变化，使得马尾、神经根以及脊神经在椎管中央以及侧方受到挤压，形成椎管狭窄症。最初这种神经受到挤压引起的狭窄发生于单一部位，倘若病变继续可波及腰椎的多个节段，症状表现为间歇性跛行，主要是下肢的麻木、刺痛，时有乏力感，站立和行走时症状加重，前屈姿势或休息后会缓解，其原因不仅与马尾、神经根的直接受压有关，神经的循环障碍也是一个重要因素。
总之，脊柱前方的椎间盘和后方的关节突关节之间密切关联，这个脊柱功能单位变性是长年持续演化的过程，随着功能单位的退变、破损引起各种各样的疾患，在腰椎各部位载荷后出现不同的腰痛和下肢痛（表6－2）。
表6－2 腰椎不同部位的疼痛特点和代表疾患
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