人體脊柱由7個頸椎（C）、12個胸椎（T）、5個腰椎（L）和尾骶椎組成，側面看頸椎前凸、胸椎后凸和腰椎前凸。脊柱的主要功能是保護脊髓、承重和支持軀干運動。運動節段是脊柱的基本功能單位，它是由相鄰的兩節脊椎及其之間的椎間盤、關節突和韌帶等構成。
Write等（1987）先提出脊柱穩定性的概念，認為在生理條件下脊柱各結構能夠維持其相互間的正常位置關系，不會引起脊髓或者脊神經根的壓迫和損害，稱為“臨床穩定”，而當脊柱喪失這一功能時，叫作“臨床不穩定”。
影響脊柱穩定性的因素包括四大類：
結構性穩定器——椎體的形狀與大小，關節面的形狀、大小與方向；
動力性穩定器——韌帶、纖維環、關節面軟骨；
流體力學穩定器——髓核的膨脹度；
隨意性穩定器——整體運動肌和局部穩定肌。
以上四種因素的病理改變都可導致脊柱穩定性的下降，如脊柱骨折導致結構性穩定器的破壞，腰部急性扭傷導致動力性穩定器的損壞，隨著年齡增長、髓核的膨脹度逐漸下降，以及各種原因導致的肌肉功能下降。對于結構性穩定器、動力性穩定器、流體力學穩定器的問題，臨床一般采取保守治療如臥床、矯形器保護、藥物、牽引、理療等方法，對于隨意性穩定器的功能障礙，則采取運動治療技術。
Panjabi于1992年提出了保持脊柱穩定性“三亞系模型”：被動亞系、主動亞系和神經控制亞系。被動亞系主要由椎體、小關節突和關節囊、韌帶等成分組成。軀干前屈過程中，后縱韌帶、小關節突及其關節囊和椎間盤是主要的穩定性維系結構。軀干后伸過程中，前縱韌帶、纖維環前部纖維和小關節突是主要的穩定性維系結構。水平旋轉運動中脊柱的穩定性主要由椎間盤和椎骨關節突維系。側屈過程中脊柱穩定性的研究較少，可能與椎體間韌帶作用有關。在脊柱活動的中位區域，被動亞系還可作為本體感受器，感受椎體位置的變化，為神經控制亞系提供反饋信息。其感受器主要位于椎間盤、韌帶和關節面上。被動亞系損傷可以增大中位區間的范圍，提高對神經控制亞系活動的要求。
中位區域（Neutral Zone）是指在此脊柱活動范圍內，脊柱節段活動的內部阻力較小，屬于生理性活動范圍的一部分，此時總內應力（活動阻力）保持比較小的狀態。
張力性區域（Elastic Zone）指從中位區域（NZ）到脊柱節段活動極限范圍之間區域，此時脊柱節段活動會遇到較大的內部阻力。
在NZ區間，被動亞系不參與脊柱穩定性維持，此刻的脊柱穩定性取決于局部肌肉（local muscle）活動的維系；在EZ區間，被動亞系參與脊柱穩定性維持。
主動亞系由肌肉和肌腱組成，它們與神經控制亞系協同活動，共同維系脊柱在中位區間的穩定性。采用去除肌肉的實驗證明，缺乏相應的肌肉的支持，腰椎可以在非常輕度的負載之下就會變得非常不穩定。單節段肌肉如橫突間肌和棘突間肌，因其肌肉體積小、位置靠近脊柱旋轉運動的中部且肌梭密度高，故主要作為張力傳感器，為神經控制亞系提供脊柱姿勢和運動狀態的反饋信息。體積較大的多節段肌肉主要參與脊柱運動的運動及其控制。腰部豎脊肌是完成搬舉動作的主要背伸肌肉；旋轉運動主要由腹斜肌收縮完成；而腰部節段運動控制主要由腰部多裂肌活動完成，用以控制搬舉和旋轉運動時的腰椎節段穩定性；額狀面脊柱運動的穩定性研究較少，一般認為主要與腰方肌活動有關。腹部肌肉與脊柱穩定性的關系尚未定論。有研究認為腹肌因其收縮活動能夠增加腹內壓和提高腰背筋膜張力而在維持背伸運動中發揮主要作用，但也有研究指出這種作用不可能長時間維持。目前研究認為，腹肌是軀干前屈和旋轉的運動肌。
神經控制亞系指神經肌肉運動控制系統，它可以接受來自脊柱穩定性有關肌肉的信息，然后控制主動亞系的有關肌肉活動，維持脊柱的穩定。神經控制亞系主要接受來自主動亞系和被動亞系的反饋信息，判斷用以維持脊柱穩定性的特異性需要，然后啟動相關肌肉的活動，實現穩定性控制的作用。研究發現，神經控制亞系功能障礙是其他脊柱結構損害的危險因子。此外，一次損傷后神經控制功能沒能得以康復也可以使得再次損傷的危險性提高。研究發現，神經控制亞系能夠預測即將發生的肢體運動，然后啟動相關肌肉活動來保持肌肉穩定性，如在上肢運動發生之前多裂肌和腹橫肌活動先行啟動。而慢性腰痛患者這些肌肉的啟動時間相對較晚，表現出明顯的神經控制功能障礙。慢性腰痛患者腰部脊柱穩定性的神經控制功能較差且在初期損傷后的功能恢復不能自動進行，需要采用特殊的方法加以訓練。
根據Panjabi的觀點，三個亞系分別是維持脊柱穩定性的三個獨立性因素，通常某一因素的損害，可以由其它要素加以代償。而各個亞系之間的功能無法代償的時候，脊柱穩定性逐漸喪失，出現各種臨床癥狀。
根據功能和解剖位置的不同，將脊柱周圍肌肉區分為局部穩定肌和整體運動肌兩類。在肌肉保持脊柱穩定的作用中，局部穩定肌起到主要作用，整體運動肌主要作為身體運動所需的動力的來源，負責做功，而在保持脊柱穩定性方面起到輔助作用。整體運動肌位于表層、具有雙關節或者多關節分布如連接胸廓和骨盆，這些肌肉收縮通常可以產生較大的力量，通過向心收縮控制椎體的運動和產生功率，如骶棘肌(分三組肌肉，腰部主要為腰部長肌和髂肋肌)、背闊肌等。局部穩定肌肉通常起源于脊椎，它們的主要作用是控制脊柱的彎曲度和維持脊柱的機械穩定性，通常位于深部、具有單關節或者單一節段分布、通過離心收縮控制椎體活動和具有靜態保持能力，脊柱重要的局部穩定肌為多裂肌，其他如腹橫肌、腰大肌也起到類似作用。多裂肌作用包括提供脊柱的節段穩定、保持脊柱的自然生理前凸、控制小關節的運動、調整椎體間壓力和負荷的分配。腰部多裂肌的每一肌束均有來自背部神經支的內側分支分布，且均來自同一節段腰椎的神經，這就意味著節段間的多裂肌能調整和控制相應節段去承載負荷，多裂肌是僅有一塊主要起到保護椎骨的作用的肌肉。多裂肌與椎骨關節突關節有非常緊密的關系，控制椎骨關節突關節在頭尾方向的滑動，控制著在椎骨上的壓力和負荷的分配。
以腰椎穩定性為例，膈肌、腹部肌群、背部肌群、盆底肌肉都在中樞神經系統的控制下參與到這一過程中來。其機制則涉及前饋、反饋等多種控制模式。只有整體運動肌和局部穩定肌協調一致的運動，才能保證關節的穩定、應力的正常分布。一旦控制這一過程的神經亞系出現問題，就可能導致局部疼痛等一系列癥狀。在中國傳統的脊柱康復方法中，比較重視對肌肉功能的訓練，如臨床醫師經常指導慢性腰痛患者進行“燕子飛”、“搭橋”等肌肉訓練，但由于不重視對神經肌肉運動控制系統的訓練，導致很多患者效果不佳。