颈椎后凸畸形术前矫正中悬吊牵引与轴向牵引的生物力学对比：有限元研究揭示更优方案

这篇研究通过有限元分析对比了悬吊牵引（suspensory traction）与轴向牵引（axial traction）在颈椎后凸畸形（cervical kyphosis）术前矫正中的生物力学特性。结果显示，悬吊牵引在改善后凸角度（Cobb角从41°降至26°）、减少椎体应力（C2-C7最大Mises应力普遍低于轴向牵引）及缩短椎管长度（C3-7椎管长度从61.3 mm降至59.6 mm）方面更具优势，从生物力学角度为降低神经损伤和医源性骨折风险提供了新依据。

　　

引言

颈椎后凸畸形的矫正是脊柱外科难题，传统轴向牵引（如颅骨牵引）存在神经损伤和医源性骨折风险。悬吊牵引作为一种新型牵引模式，通过垂直方向施力在临床中展现出潜力。本研究通过有限元模型（C2-T2节段）对比两种牵引方式的生物力学差异。

方法

基于一名12岁男性颈椎后凸患者的CT数据，建立三维有限元模型。模型包含椎体、椎间盘（纤维环和髓核）及6组韧带（ALL、PLL等）。轴向牵引模拟15 kg颅骨牵引力，悬吊牵引则对C3棘突施加10 kg垂直力。分析指标包括后凸Cobb角、C3-7椎管长度及椎体应力分布。

结果

• •

  后凸矫正：悬吊牵引矫正效果更显著（C2-C5 Cobb角从41°降至26°，轴向牵引仅降至32°）。

• •

  椎管长度：悬吊牵引使椎管缩短1.7 mm（61.3 mm→59.6 mm），轴向牵引则轻微延长（61.8 mm），提示前者可能更利于缓解脊髓张力。

• •

  椎体应力：两种牵引的应力集中区均位于椎体前纵韧带附着处，但悬吊牵引的峰值应力更低（如C2椎体：70.8 MPa vs. 轴向牵引的42.0 MPa），且上颈椎（C2-C5）应力更高，与临床骨折好发部位一致。

讨论

悬吊牵引通过以后方关节突为旋转轴的设计，更高效松解前纵韧带和椎间盘前部张力，同时减少对后方结构的牵拉。椎管长度变化间接反映脊髓张力，悬吊牵引的缩短效应可能降低神经损伤风险。此外，其较低的椎体应力对骨质疏松患者更具安全性。

局限性与展望

模型未模拟颈部肌肉蠕变特性，且韧带参数来自健康人群。未来需针对不同后凸节段（如下颈椎）及合并骨质疏松的病例进一步优化。

结论

悬吊牵引在矫正效率、神经保护和降低骨折风险方面均优于轴向牵引，为颈椎后凸畸形的分期治疗提供了更优选择。