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颈椎小关节创伤性退变性关节炎具体的发病机制及病理改变过程，因缺乏深入的研究，而欠明了。但创伤和退变则是引起本病发病的两个肯定性因素。
1.创伤：日常生活中，头颈部屈伸、旋转等活动较多，主要依靠椎间关节和两侧小关节协同完成。不良的工作体位，如打字员、家务劳动者，长时间低头工作，在小关节产生剪切力，使关节囊处于张力状态，而超负载的张力则使关节囊产生创伤性炎症反应并逐渐变厚变硬。车祸时，头颈部挥鞭样抽伤骤然对小关节施加加减速力的损伤，使小关节发生关节软骨及软骨下骨折，关节囊撕裂及关节囊内积血等。关节囊创伤性炎性改变，使滑膜细胞活跃，骨液分泌增多，还可伴有积血，使关节肿胀，关节囊内压增高，刺激囊壁C类神经纤维未稍而引起颈部疼痛等一系列症状。有人在小关节囊内注入生理盐水可诱发颈部产生疼痛。关节囊创伤还可使微血管扩张，红细胞、白细胞等有形成分渗出至关节液内，并沉淀及机化，引起关节粘连。关节软骨的损伤使关节面粗糙，从而增加受创伤机会，导致软骨逐渐萎缩、关节间隙狭窄等关节炎性改变。骨关节的创伤是发生退变的重要因素。
2.退变：随着年龄的增长，退变是一个不可避免的过程。在小关节劳损或受创伤后会发生关节囊肥厚、疤痕形成。关节囊反复受损，使滑液分泌功能丧失，滑液分泌减少，关节软骨因缺乏营养而发生退行性变化，逐渐变薄和粗糙。软骨表面破裂，可延至软骨内，甚至形成小碎片脱落于滑液内。相互咬合的小关节面由于磨损，不仅损伤关节面，且根据Wolf定律逐渐发生软骨下骨的致密化。关节表面的愈加粗糙并硬化，导致小关节突发生肥大，边缘形成骨赘。软组织内矿物质浓度改变，也可使关节囊钙化、结构发生改变，使小关节在运动中受创伤更大，从而加速了关节退变的发生。
创伤和退变间无明确的界限，作为致病因素，两者具有互相促进的作用，创伤加速退变的发展，而退变又增加了创伤的机会。