骨组织量减少
这是最基本的病变，其特征是骨量减少而导致单位骨体积内的骨组织含量的减少，即骨密度降低，留下的骨组织的化学组成并没有改变。
骨的微结构异常
骨量逐渐减少，先使骨变薄变轻，骨小梁变细。骨的继续减少使一些骨小梁之间的连接消失，甚至骨小梁也消失。这种情况在人的中轴骨上表现较为清楚。中轴骨，即脊柱，其椎体内部由海绵样网状结构的松质骨构成。当骨小梁消失，可使孔隙变大，原来有规则的海绵样网状结构，变成不规则的孔状结构。这就破坏了骨的微结构，易于骨折。
骨的脆性增高、骨力学强度下降、骨折危险性增加
由于上述两种改变，皮质骨变薄，松质骨、骨小梁变细，断裂，数量减少，孔隙变大，这样的骨支撑人体及抵抗外力的功能减弱，脆性增加，变得容易骨折。当骨密度严重降低时，连咳嗽、开窗、弯腰端水这样的小动作也可能导致骨折。与骨质疏松密切相关的骨折，即非暴力下的骨折，通常称为骨质疏松性骨折。
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