В основе морфологических, функциональных и биохимических изменений в организме при действии вибрации лежат закономерности распространения механических колебаний от зоны возбуждения по биологическому объекту, которые вызывают в тканях переменные напряжения (сжатие, растяжение, кручение, сдвиг или изгиб).
Первым звеном патогенеза вибрационной болезни является изменение вибрационной чувствительности. Контакт с источниками вибрации приводит к раздражению кожных, мышечных рецепторов, рецепторов сосудистого ложа, надкостницы и другую не только в зоне соприкосновения с вибрацией, но и на пути ее распространения. Афферентная импульсация вызывает ответные рефлекторные реакции на различных уровнях центральной нервной системы (нейронах спинного мозга, симпатических ганглиях, ретикулярной формации и в высших отделах головного мозга, в том числе и в вегетативно-сосудистых центрах). В основе вибрационной болезни лежит сложный механизм нервных и рефлекторных нарушений, которые приводят к развитию очагов застойного возбуждения и к стойким изменениям как в рецепторном аппарате, так и в различных отделах центральной нервной системы.
В результате включения различных патологических рефлекторных механизмов наступают специфические морфологические изменения. В первую очередь развивается поражение системы регионарного кровообращения — ангиоспазм. В дальнейшем изменения носят дистрофический характер и в скором времени проявляются ангиотрофоневрозом, который имеет тенденцию к генерализации. Наряду с нарушением сосудистого тонуса вибрация вызывает биологические эффекты в состоянии рецепторных аппаратов почти всех тканей, а также периферических нервов.
В различных участках нервной системы возникают очаги парабиотического возбуждения, раздражение иррадиирует на таламические центры. Морфологически выявляются изменения нервных стволов в виде поражения миелиновых перегородок, участков перехода миелина в эндоневрий и самой нервной ткани. Поражение нервной системы проявляется церебрастениями, полиневритами, боковым амиотрофическим склерозом, радикулитами, радикулоневритами.
В основе нарушения работы опорно-двигательного аппарата лежат трофические расстройства, в развитии которых играет роль не только вибрация, но и статическое напряжение. В начале болезни изменения биоэлектрической активности мышц проявляются снижением мышечной силы, в дальнейшем развивается атрофия ряда мышц. Для вибрационной болезни характерно развитие очагового некроза в хрящах и подлежащей костной ткани, бурситов суставов верхних конечностей, появление околосуставной кальцинации и окостенения сухожилий, дегенеративных изменений связочного аппарата. Вибрация способна изменять дисперсность коллоидов в костной ткани, что препятствует способности связывать соли кальция. Сочетание вибрации и статического напряжения вызывает резкое сужение суставной щели. Поражение опорно-двигательной системы имеет клиническое разнообразие: эпикондилиты, стилоидиты, тендовагиниты, периартриты, деформирующий артроз мелких суставов, спондилез, спондилоартроз.
Возбуждение вибрационных центров (спинно-мозговых, таламических и корковых) передается на соседние сосудодвигательные центры, а также на центры болевой и температурной чувствительности, поэтому при вибрационной болезни нарушается болевая, тактильная и температурная чувствительность.
Вследствие действия вибрации происходит возбуждение центров секреторной деятельности желудка и вегетативных центров нервной системы.
Вибрация способна оказывать не только опосредованное, но и прямое воздействие на внутренние органы из-за хорошей проводимости тканей между кожными покровами и висцеральными органами. При этом возможны нарушения ритма сердца, трофические изменения в миокарде и т. д.