股骨头因保持有正常骨组织、骨量及骨结构，才使其具有足够的生理强度以承载髋关节较大的应力。当股骨头坏死时，坏死骨强度不同于常骨，新生骨的强度也不能和原来的常骨相比，而且股骨头的骨量及骨结构等也发生了改变，从而影响了股骨头的机械强度。骨坏死的病理变化分为两个阶段。
第一阶段是坏死阶段
由于大量骨细胞坏死，影响股骨头的机械强度。尽管死骨的机械强度很高，甚至可维持数年不变，但其强度毕竟不如活骨。而且如果死骨被吸收与周围骨分离或吸收后形成空洞，其机械强度将明显下降。梁一方面因骨坏死骨吸收，引起骨质疏松，死骨吸收形成空洞，均导致股骨头的骨量减少。在X线片上表现股骨头密度减低，有的还出现囊性区。在CT扫描上更能清晰观察到股骨头出现的骨质疏松囊性变及空洞。股骨头骨量减少的结果，使股骨头的机械强度下降。
第二阶段即修复阶段
坏死股骨头血液运输开始逐渐增加，新骨形成并逐渐增加，而死骨逐渐被吸收。但这种修复过程并不完全均匀一致，处在活骨与死骨交界处的坏死骨小梁已进入修复期，而处在坏死中心部位的骨小梁仍未修复，有的还停止修复。
因此在X线片上可同时看到新骨修复密度增高影和未修复死骨区的密度减低影。虽然死骨逐渐被新骨替代，骨量也有增加，但由于新生网状原始骨强度低，受力后易变形，因此股骨头的强度并未增加，此期股骨头更易塌陷变形。
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