一、發病原因
研究脊柱裂病因，有必要搞清楚神經胚胎發育的正常過程。在人類胚胎發育第16天，脊索上方外胚層增厚形成神經板，然後兩側神經板增高形成神經褶並向中線靠攏，融合形成神經管。神經管融合最初出現在第22天，位於第3體節水平，即未來腦干形成區域，融合是從視原基部位開始，並自腦干和視原基部位向頭和尾兩個方向發展。前神經管於胚胎發育第23～26天閉合，若閉合不全則形成顱裂及無腦畸形。而後神經管於胚胎發育第26～30天閉合，若閉合不全則形成脊柱裂。
二、發病機制
脊柱裂屬神經管畸形(NTD)，NTD是一種多基因遺傳病，其發病機制是極其復雜的，是多方面的，許多因素的干擾都會影響發病過程，根據動物實驗、臨床觀察和流行病學研究，認為NTD是遺傳因素和環境因素(子宮內環境)共同作用的結果：
1.遺傳因素在NTD發病機制研究中，很難把多基因或多因作用與復雜的環境因素作用區別開來，如某些家族可能與共同生活的環境有關。這樣，在發病機制中通常把某些特征歸結為基因因素作用的結果，諸如不同地區和種族人群NTD發病率的改變，近親婚配NTD發病率高，NTD家族內的復發危險度高等。
家系研究表明，有NTD家族史的孕婦，其NTD嬰兒的出生概率比一般人群高。Cater及Evans的研究認為，只要父母一方有過NTD病史，則其後代NTD的發病率為3%，明顯高於一般人群。有過2次及以上NTD生育經歷的母親再生育NTD嬰兒的危險性則提高10%。另外，雙胎中NTD的發病率比一般人群要高，且單卵雙胎又比雙卵雙胎NTD發病率高。這些研究結果均支持遺傳因素對NTD的作用。
有關NTD的遺傳學研究結果不能用孟德爾遺傳法則的單基因突變來解釋，而是有多對基因遺傳的基礎，即微效基因。各微效基因間無隱性或顯性差別，其作用是累積的，效應累加和環境因素作用達到一定阈值即可發病。因而NTD的發生是多基因遺傳所致，至於遺傳因素對於NTD發生有多大作用，則尚未定論。
2.環境因素環境致畸因子在妊娠早期，通常在3個月內作用於母體，導致神經管發育過程中出現障礙而發生畸形。與NTD有關聯的常見環境因素包括母親孕早期葉酸和其他多種維生素缺乏，鋅和其他微量元素缺乏，嚴重妊娠反應，病毒感染，服用某些藥物，酗酒，放射線照射，以及接觸某些化學物質等。
研究較多的是母親孕早期葉酸和其他多種維生素(包括維生素A、B1、B2、C、D、E、煙酸等)的缺乏與NTD發生的關系，尤其是葉酸與NTD關系，自20世紀80年代以來已取得突破性進展。現已確定婦女懷孕早期葉酸缺乏是NTD發生的主要原因。攝入不足、吸收不良、代謝障礙或需要增加等多種原因都可導致葉酸缺乏，致使DNA合成障礙，從而影響細胞分裂與增殖。葉酸是一種水溶性維生素，是胎兒早期神經發育必需的一種營養物質。懷孕早期正值胚胎分化、胎盤形成階段，細胞生長、分裂十分旺盛，如果孕婦葉酸缺乏，將影響胎兒神經系統雛形-神經管的正常發育，以後則將使顱骨或脊椎骨融合不良，出現NTD，而引起自發性流產、死胎。
母親孕早期鋅缺乏也是引起胎兒發生NTD的一種環境因素。其他微量元素如銅、鈣、硒等的攝入不足也可誘發NTD，但其確切作用尚不清楚。至於嚴重妊娠反應誘發NTD的原因，可能是因為嚴重嘔吐使水分丟失引起一時性脫水，造成微量元素(如鋅)或維生素(如葉酸)缺乏所致。
病毒學研究表明，母親孕早期感染巨細胞病毒或A型流感病毒可以引起胎兒中樞神經系統發育障礙，可發生NTD。妊娠早期弓形體感染也可能導致NTD。母親孕早期腹部或盆腔接受射線照射，其胎兒中樞神經系統發育往往受到影響，有的發生NTD。
患有癫痫的孕婦服用丙戊酸、苯巴比妥和苯妥英鈉等抗癫痫藥物，其後代容易發生NTD。孕早期口服避孕藥，服用某些抗腫瘤藥物如氨甲蝶呤、腺嘌呤(氨基嘌呤)和巯基嘌呤等，以及大量或持續應用可的松或潑尼松龍(強的松龍)，均可以誘發NTD。其作用機制可能是與干擾葉酸代謝有關。
