要想了解阴茎为什么会勃起，还要从阴茎的解剖结构谈起。
阴茎由3条长形海绵体组成，包括位于背侧的2个阴茎海绵体和位于腹侧的1个尿道海绵体(尿道穿过其间)。阴茎海绵体是勃起组织，特别是海绵体窦和动脉壁的平滑肌。包绕阴茎的组织由表及里依次为皮肤、阴茎浅筋膜、阴茎深筋膜和白膜。为了能有效地发挥作用，这些筋膜必须在阴茎勃起时有高度的坚硬度与中轴力量，而在阴茎疲软时变得柔软;这些筋膜层在勃起时必须对称地延长及增加周径，并形成一个直的勃起。白膜结构复杂，内层纤维呈环形，外层呈纵形。
一个健全白膜的胶原纤维与其下层的弹性纤维有密切的关连，才能进行正常的强有力的性反应的一面及柔软的另一面。多层次的筋膜排列可使一层筋膜在另一层上滑动，这样就可以勃起时阻止静脉血液外流。
正常情况下，这种阻塞机制与平滑肌小梁及小动脉松弛是同时进行的，这样才能使大量动脉血流入，将海绵体窦隙扩大，使白膜下的小静脉受压。另外白膜筋膜层互相滑动使导静脉阻塞，减少阴茎静脉血外流而有助于形成一个完全坚硬的勃起。
需要弄清楚的是：由于包绕阴茎海绵体的白膜厚韧致密，包绕尿道海绵体的白膜较薄，在阴茎勃起时硬度较差，但更富于弹性。由于阴茎头无被膜、尿道海绵体及阴茎头在勃起时只发生体积的扩张，不会像阴茎海绵体那样因为具有厚韧的白膜而提供勃起时所具有的硬度，所以阴茎头在勃起时也是很软的。
有些男士把双方性不满足的原因归咎于阴茎头不硬，甚至说过去一直很硬，现在不硬了，这是一种误解。认清在阴茎海绵体、尿道海绵体和阴茎头之间存在的被膜及内部结构的差别，就可以理解它们的功能差异和在勃起中的不同表现。
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