Sự cương cứng dương vật dựa vào tổ chức của thân xương xốp của dương vật. Tổ chức của thân xương xốp của dương vật chủ yếu do các tế bào nội bì của huyết quản, tế bào thần kinh, tế bào cơ nhẵn và tế bào gian chất v.v… cấu thành. Tổ chức cơ nhẵn với những sợi ngang sợi dọc hợp thành bởi các xơ sợi collagen, các xơ sợi có sức đàn hồi đan dệt ngang dọc thành dạng lưới, trong đó có chứa các huyết quản phong phú, mặt phang của các mắt lưới có tế bào thượng bì dẹt phẳng vá víu vào, hình thành các hốc hõm máu, các hốc hõm máu lại liên thông với nhau và trực tiếp chảy thông với các động tĩnh mạch. Áp lực bên trong của hốc hõm máu nâng cao, dương vật sẽ cương cứng lên. Lúc đó, đôi với tĩnh mạch dưới màng trắng sinh ra áp lực rất lớn làm trở ngắt đê duy trì thời gian và độ cứng khi dương vật cương cứng. Khi tế bào cơ nhẵn thu co, các khe hở của hổc hõm máu co nhỏ lại, giảm nhẹ đối với áp lực của tĩnh mạch dưới màng trắng, hồi lưu của huyết dịch tăng thêm, độ cứng khi dương vật cương cứng suy giảm. Theo truyền thông trước đây thì áp lực bên trong hốc hõm cần thiết cho dương vật cương cứng lên chủ yếu dựa vào sự mở rộng của động mạch dương vật và sự co về có tính đàn hồi của tĩnh mạch. Nhưng những năm gần đây các công trình nghiên cứu đã phát hiện quan niệm truyền thống trước đây là không chính xác. Vì theo quan sát được thì khi ngưòi thành niên dương vật cương cứng lên, áp lực của hốc hõm của xương xốp cao gấp mười mấy lần áp lực của động mạch ở thân mình và chân tay, nếu như áp lực cao này đơn thuần dựa vào nhân tố” huyết quản thì tuyệt không thể có được. Do đó, công năng của tế bào cơ nhẵn của tổ chức thân xương xốp của dương vật dưới tác dụng của những nhân tố” như thần kinh, huyết quản đã đóng vai trò quan trọng, có tác dụng chủ đạo.
Trong tổ chức cương cứng lên, tế bào cơ nhẵn thư giãn chủ yếu thúc đẩy động mạch xoáy trôn ốc của dương vật mở rộng và làm to độ rộng của hốc hõm máu, thúc đẩy dương vật cương cứng lên. Nếu tế bào cơ nhẵn có sự biến đổi bệnh lí nghiêm trọng, việc hốc hõm máu căng đầy bị chướng ngại, thì không thể duy trì công năng cương cứng lên được. Vì vậy, đôi với những người bị bệnh liệt dương do huyết quản cung cấp máu của động mạch không đủ, trước khi phẫu thuật cần trước hết kiểm tra biopsy thân xương xốp của dương vật để xác định tế bào cơ nhẵn của tổ chức cương cứng lên của dương vật có phát sinh biến đổi có tính bệnh lí hay không. Nếu tế bào cơ nhẵn đã có biến đổi bệnh lí rõ rệt, thì không nên chọn dùng phẫu thuật để làm thành huyết quản, tốt nhất là chọn dùng phẫu thuật cấy thân giả của dương vật.
Sự phát sinh biến đổi có tính bệnh lí của tế bào cơ nhẵn không chỉ làm cho khoảng trông giữa của hốc hõm máu trong thân xương xốp của dương vật giảm thiểu, béo chắc, gây trở ngại, mặt khác, do áp lực của tĩnh mạch huyết quản màng trắng hạ thấp, không đủ để nén ép làm trở ngắt sự hồi lưu của tĩnh mạch, mà phát sinh liệt dương do tĩnh mạch. Những năm gần đây, các công trình nghiên cứu trên thế giới phát hiện ra ở những người bị bệnh liệt dương, tô chức thân xương xốp của dương vật có biến đôi bệnh lí rõ rệt, những biến đổi bệnh lí này đột xuất biểu hiện thành sự teo tóp tế bào cơ nhẵn và tế bào thần kinh, sô” lượng giảm thiểu và hình thành các bọt, tế bào gian chất và xơ sợi tăng nhiều. Những tổn hại bệnh lí này có thể có liên quan với thiếu máu, thiếu oxy trong thời gian dài ở đó. Những biến đổi bệnh lí có tính thoái hóa này rất khó điều trị khỏi bằng thuốc được, cuối cùng cần phải dùng liệu pháp cấy thân dương vật giả.
