颈椎病通常发生在颈椎下段(尤其是C4-C7),但也可能在各节段都存在,特别是在老年人中更是如此。典型的变化过程始于椎间盘,可能是随年龄增加而出现的蛋白聚糖矩阵损失的结果,其次是由椎间盘含水量减少所致。脱水的椎间盘变硬并开始皱缩,造成部分或全部解体。有时椎间盘可能急性突出,引起症状。即使不发生椎间盘突出,也会出现椎间盘空间变窄以及一些反应性和代偿性的变化:外面的髓核退化对椎体边缘施压,使椎体上生成骨赘(即通常所说的骨质增生),磨损关节,形成骨桥;黄韧带也可能发生增厚、骨化。有些人还会出现后纵韧带增厚、骨化。因为椎体逐渐受损,颈椎可能失去其正常的生理前曲。
当颈椎病进展时,可能会损害神经组织。这种损害最常发生在C5-C7水平,因为此处的颈椎病通常最重。最常见的是穿出神经管的神经根受损。这是椎骨关节突关节和钩突关节上骨赘生成的结果。这些骨赘侵占椎间孔,引起椎间孔狭窄,神经和神经外膜受压。当脊柱进行伸展、侧屈和(或)旋转活动时可能会加重椎间孔狭窄,导致神经损害。
少数人的脊髓也可能受到损害,产生脊髓病综合征。但并非所有脊髓受压的患者都会有症状出现。颈椎病可能会从三个方面造成脊髓损害。首先,侵占椎管空间造成椎管狭窄的骨赘,脊韧带(前纵韧带)或间盘物质可能会对脊髓产生静力性的机械压迫。有先天性椎管狭窄时,脊髓尤其易受静力性机械压迫的打击。脊髓压迫可以来自任何方向,但最常见的是沿着前后向轴的压迫。前方的压迫由椎体后表面上的骨赘、间盘物质引起,少数情况下也可由增厚或骨化的后纵韧带引起。由于脊髓在椎管内是从前方受到压迫,因此颈椎正常生理前曲的消失会加剧脊髓前方的压迫。脊髓侧方和后方所受的压迫来自于椎弓上的骨赘或增厚的黄韧带。当脊髓受压达到30%或更多时,病人往往就会出现症状,但这也会因人而异。有严重椎管狭窄的病人也会有更大的合并创伤性脊髓损伤的风险。
动力性—机械性脊髓压迫也可能会出现,一般发生在正常颈部的屈伸活动加重脊髓损害时。颈部屈曲使椎管的前后径减少2~3 mm,造成骨赘对脊髓前后向的压力。颈部伸展使黄韧带将脊髓挤压在前方的骨赘上。颈部侧方运动可能造成神经根压迫,引起根性症状。最后,骨赘还可能压迫脊髓血管,减弱脊髓内的血液循环,造成神经缺血性脊髓病。