脊柱截骨术中过度的椎体短缩会增加脊髓和神经根损伤的风险

陈永浩，富荣昌，李峰，张怀悦，王槐

（新疆大学 机械工程学院，乌鲁木齐 830017） 

摘要：为了探究矫形手术过程中不同截骨高度对脊髓和神经根的生物力学特性以及损伤情况的影响，本文建立了重度脊柱侧凸畸形患者截骨矫形手术的胸腰椎(T1—L1)-脑膜-神经根-脊髓耦合模型，依据患者CT图像及相关研究数据建立重度脊柱侧凸畸形患者的胸腰椎、硬脊膜、软脑膜、神经根及脊髓的三维模型，并进行有效性验证。分别对脊柱截骨位置施加等于被截去椎体1/4、1/3、1/2和2/3高度的位移载荷，仿真研究脊柱矫形手术过程中，脊柱截骨短缩高度对脊髓和神经根的生物力学特性以及损伤情况的影响。得出以下结果，截骨达椎体高度1/4、1/3、1/2及2/3时，椎体最大应力分别为7.233、10.095、15.753和22.845 MPa，截骨时的最大应力均位于T1固定端。截骨状态时畸形严重的T5-T8节段椎体应力均高于平均应力；截骨达椎体高度1/4、1/3、1/2及2/3时的脊髓最大应力分别为0.17、0.22、0.32和0.88 kPa。截骨1/4及1/3时的最大应力位于T7节段，1/2及2/3高度截骨时，最大应力位于T11节段。在四种截骨工况下，畸形节段T5-T8脊髓应力均高于平均应力；截骨达椎体高度1/4、1/3、1/2及2/3时的神经根最大应力分别为35.35、57.18、115.24和223.92 kPa，各工况的最大应变分别为3.535%、7.654%、11.284%和15.912%，最大应力和应变均位于T11节段。结论：脊柱截骨矫形手术时，畸形严重节段椎体的应力明显较高，可能导致椎体组织损伤，同时椎体应力随截骨高度增加非线性增大，在增加截骨高度时应谨慎。脊柱截骨矫形手术中，脊髓及神经根所受应力随截骨高度明显增加，1/2截骨高度以内是安全的，但超过1/2截骨高度脊髓和神经根即出现损伤风险。

关键词：重度脊柱畸形，脊柱截骨，脊髓损伤，神经根，有限元分析

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Cite this article

Chen, Y., Fu, R., Li, F. et al. Excessive Vertebral Shortening in Spinal Osteotomy Increases the Risk of Spinal Cord and Nerve Root Injuries. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) (2025). https://doi.org/10.1007/s12204-025-2849-x