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關節突關節囊內包括有髓鞘和無髓鞘神經末梢兩種纖維。無髓鞘神經纖維被認為是傷害性神經纖維。一些實驗表明關節突關節的有害刺激能夠導致局部疼痛和牽扯痛。脊柱關節突關節產生的疼痛多為單側的且被描述為一種深部彌散性疼痛。

關節疼痛可由損傷導致的炎癥、機械應力或發生于成熟骨組織的退變引起。滑膜關節關節囊和椎體間關節中有神經支配的結締組織上壓力和化學感受器被激活極有可能是關節疼痛的來源。

骨骺和干骺端區域的細小的有髓鞘和無髓鞘神經纖維纏繞骨小柔和圍繞關節軟骨鋪展分開展。這些神經從受到的壓迫性的外力可能是引起關節疼痛的一個因素，因為這能導致軟骨下骨的血管充血。

關節突關節軟骨易于遭受重復負荷產生的大量應力，而且不同的負荷模式也會相應增加腰椎關節突關節的應力。腰椎過伸時，小關節和下位相鄰椎板間負荷超出關節負荷能力，因此導致早期的關節退行性病變。關節突關節的退變和關節軟骨損害及骨關節炎是脊柱疼痛的原因之一。

韌帶的傷害性感受器分布豐富，易受機械應力和化學刺激的影響。不同的姿勢、位置和活動能引起韌帶過度拉伸或變形。而這種變化會對包裹在韌帶內的神經末梢產生一個疊加的勞損力量。機械應力能活化傷害性神經末梢。

一旦機體的關節組織受到傷害和退行性改變，相應的化學物質會從受損細胞中釋放出來。這些化學刺激物質彌散進入韌帶并活化傷害性感受器的神經末梢。

骨骼肌肉包含一組數量眾多的細小有髓鞘和無髓鞘神經纖維，除了微血管中，它們以一個神經叢的網狀結構分布于所有血管周圍并能對化學刺激物作出應答。

肌肉產生的疼痛多繼發于多種機械原因，如肌肉過度勞損、肌肉斷裂、肌肉扭傷、肌肉挫傷和過度使用。這些因素主要依靠引起相關生物化學反應導致疼痛發生，而非組織本身斷裂受損。

肌肉損傷主要通過修復（瘢痕組織形成）而非再生來完成。修復的組織會對感覺沖動產生-個改變的阻攔作用，因此影響疼痛的保持和敏感性。乳酸、5-羥色胺、緩激肽和組胺等多種化學刺激物的疊加作用可能引起疼痛。

肌肉內血管發生增大變形時同樣會刺激血管壁的傷害性感受器。神經肽釋放入肌肉和慢性缺血時有毒物質的積聚都會產生疼痛。

在一個正常個體中，肌肉長時間的等長收縮和反復收縮均會引起疼痛，這點很容易被感知，尤其在未經訓練的人和老年人中。長時間姿勢應力容易導致肌肉疲勞引起疼痛。

疼痛、痙攣和觸痛三者關系較為復雜。疼痛來源于局部關節病變并非肌肉損傷。疼痛和肌肉觸痛可同時發生，而肌肉張力過高通常不引起疼痛。內臟節段性損傷可導致肌肉疼痛和壓痛的發生。

扳機點是骨骼肌或筋膜的緊張帶上的應激性過高的一個點。扳機點的特征是壓痛明顯，而且一些學者提出它們能夠引發牽扯痛和自發現象。

目前越來越多證據表明扳機點只是一個附帶現象，它只是疼痛引發的結果并不是疼痛的始發者。因此，扳機點只是痛覺過敏的一個繼發區，它本身并沒有明顯的生理變化。

動脈壓力增高或靜脈充血可能引起疼痛。疼痛與動脈壓力節律性搏動密切相關。血管的搏動能夠刺激血管壁周圍的神經網絡從的機械感受器。它們只在運動開始和結束時發生放電，因此只是產生一個搏動的感覺而非持續性疼痛。

椎管內軟組織的炎癥與靜脈充血相關聯，因此機械因素或化學因素可導致疼痛。關節囊或韌帶等處的機械感受器的機械應力能引起疼痛，組織分解過程中形成的代謝產物也可引起疼痛。主動脈、股血管和髂血管的動脈狹窄會引起腰痛和下肢癥狀。

狹窄的位點影響腰部、臀部、大腿或小腿的癥狀。狹窄遠端的區域發生缺血引起疼痛癥狀。當肌肉活動需氧量增大時，狹窄的動脈血流不能滿足缺血區氧供應，疼痛的癥狀會進一步加重。

脊柱疼痛癥狀的來源主要表現為神經根的癥狀。脊柱成熟老化或相關疾病引起椎間盤病變、小關節紊亂和節段性不穩，這些病變都能引起神經根性疼痛。脊神經的機械（壓力、肌肉牽引）或化學刺激可導致疼痛。

正常的神經受壓或拉伸并不會產生疼痛，但是受損的神經受到機械應力壓迫時會導致疼痛。炎癥本身的生物化學反應使得神經根敏感，因此，一旦神經根受到機械應力時，神經根疼痛癥狀就會產生。

研究表明，突出髓核的組織勻漿是一種化學刺激物，它對神經根形成一種綜合的炎癥反應，促進神經根纖維化。神經根的炎癥或纖維化形成一個物理屏障，阻礙腦脊液中的營養物質通過神經膜。這些綜合因素影響神經根缺血癥狀，反過來影響神經根的營養物質交換。神經根缺血及營養物質缺乏會導致軸突的細微受損。

軸突受損后，發生的化學反應可以改變神經根的電生理活動。神經根的去極化閾值下降，因此本身不能產生疼痛的機械應力會啟動傷害性應答。神經根纖維化及其自身的保護鞘降低了其在神經根管中的相對活動度，因此，在某些正常和異常機械應力條件下神經根更易于受損。

神經根壓力過高改變了它的傳導能力，感覺異常與疼痛相伴隨產生。例行的臨床查體能夠提示神經受累情況。皮膚感覺的異常、肌力下降或肌肉萎縮及反射消失等提示神經受壓的可能。

化學刺激能夠增加神經根的機械敏感度。一些臨床測試能夠對神經根的機械應力耐受情況進行評估。直腿抬高試驗就是一個例子。它能夠評估腰骶椎神經根的機械敏感度。

畸形神經根疼痛十分劇烈，臨床多表現為令人作嘔的、撕裂樣或燒灼樣疼痛。一般疼來講，神經遠端受累嚴重，神經根支配區的分布較為清晰，它主要以受累神經根的皮區進行分界。

神經根疼痛有一個延遲過程。導致神經根痛的運動病因開始后數秒，受累肢體的神經根疼痛才開始發生。這些癥狀通常是高度應激性的。當我們處理伴有神經根疼痛的患者時，應確保這種疼痛并沒有被加深惡化，我們應該高度重視這種情況。

骨性疼痛通常被描述成種不愉快的深部跳動性疼痛，由下列果因引起：

1.新生物——原發性和繼發性。

2.內在的骨疾病，如Paget病。

3.骨折——骨質疏松導致脊柱椎體壓縮骨折。

4.椎靜脈的靜脈充血。

5.骨髓炎。

尚無證據表明骨贅和骨囊腫本身會引起疼痛。

外部的椎間盤的纖維環包括脫髓鞘的神經末梢。椎間盤可能是疼痛的主要原因。纖維環的游離神經末梢的化學或機械刺激會導致椎間盤源性疼痛，這種疼痛與關節、神經和韌帶疼痛不同。

這種疼痛為深部的、令人惡心的和磨損性疼痛。這種疼痛可以是雙側放射痛，但是多為沿腰部向臀部的一側放射痛。疼痛有時能夠延伸到大腿外上側，甚至到前腹部。臨床試驗表明后外側纖維環的機械刺激可以導致腰痛。

背側神經根神經節由神經鞘神經供給。其含有對機械刺激也是極為敏感的傷害性感受器。與神經根不同，神經節在在即使沒有化學刺激的情況下對機械刺激也是極為敏感的。背側神經根的神經節對機械刺激壓迫極為脆弱，如突出的椎間盤和椎間孔的骨贅。