内镜下椎管减压治疗高位腰椎管狭窄症：3 种手术模型生物力学稳定性的比较

doi:10.12307/2026.545

中国组织工程研究 ›› 2026, Vol. 30 ›› Issue (3): 577-585.doi: 10.12307/2026.545

• 骨与关节生物力学Bone and joint biomechanics • 上一篇下一篇

内镜下椎管减压治疗高位腰椎管狭窄症：3 种手术模型生物力学稳定性的比较

马靖博1，2，杨广南2，刘江2，蒋强2，张晗硕2，韩嘉恒2，丁宇1，2

1安徽医科大学第二附属医院，安徽省合肥市 230032；2解放军总医院第六医学中心骨伤科，北京市 100048

收稿日期:2024-11-16 接受日期:2025-01-25 出版日期:2026-01-28 发布日期:2025-07-03
通讯作者: 丁宇，教授，主任医师，博士生导师，安徽医科大学第二附属医院，安徽省合肥市 230032；解放军总医院第六医学中心骨伤科，北京市 100048
作者简介:马靖博，男，1998年生，汉族，硕士，主要从事微创脊柱外科、医学有限元方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(82274637)，项目负责人：丁宇

Endoscopic lumbar canal decompression for upper lumbar spinal stenosis: a comparison of biomechanical stability of three surgical models

Ma Jingbo1, 2, Yang Guangnan2, Liu Jiang2, Jiang Qiang2, Zhang Hanshuo2, Han Jiaheng2, Ding Yu1, 2

1Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230032, Anhui Province, China; 2Department of Orthopedics, Sixth Medical Center, PLA General Hospital, Beijing 100048, China

Received:2024-11-16 Accepted:2025-01-25 Online:2026-01-28 Published:2025-07-03
Contact: Ding Yu, Professor, Chief physician, Doctoral supervisor, Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230032, Anhui Province, China; Department of Orthopedics, Sixth Medical Center, PLA General Hospital, Beijing 100048, China
About author:Ma Jingbo, MS, Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230032, Anhui Province, China; Department of Orthopedics, Sixth Medical Center, PLA General Hospital, Beijing 100048, China
Supported by:
National Natural Science Foundation of China, No. 82274637 (to DY)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
全脊柱内镜下椎管减压：是一种微创技术，旨在治疗椎管狭窄、椎间盘突出等脊柱病变。该手术通过一个小切口引入内镜，利用内镜下的直视操作，精准去除导致硬膜囊和神经根压迫的骨质、增厚的韧带或突出的椎间盘组织，创伤更小，软组织损伤显著减少，从而缩短了术后康复时间，降低了术后疼痛程度，且最大限度地保留了脊柱的正常解剖结构和稳定性。此技术已被广泛应用于椎间盘突出症和椎管狭窄症的治疗，具有较高的安全性和较好的疗效。
有限元分析：是一种基于数学和物理原理的高级模拟技术，用于模拟和评估复杂结构在各种力学条件下的响应与行为。在脊柱手术研究中，有限元分析被广泛应用于预测和分析不同手术术式对脊柱力学稳定性的影响。通过将脊柱结构离散化为有限数量的单元，详细计算出术后脊柱在不同生物力学载荷下的应力分布、位移和节段活动度变化。有限元分析为评估手术有效性提供了客观、精确的数据支持，有助于优化手术方案，提升临床治疗效果。

摘要
背景：高位腰椎管狭窄症是一种复杂的脊柱退行性疾病，针对发生在高位腰椎(L1-L4)的狭窄，手术选择尤为复杂，现有微创手术各具优缺点，目前鲜有对于治疗高位腰椎管狭窄症不同手术方式生物力学对比及有限元分析的相关研究报道。
目的：分析脊柱内镜下单侧入路双侧减压术、经椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压术及交叉过顶减压术治疗高位腰椎管狭窄症的生物力学特点，评估3种手术方式在治疗高位腰椎管狭窄症中的可靠性与有效性，为临床决策提供生物力学证据支持。
方法：选择1名健康男性志愿者的腰椎CT图像，借助Mimics、Geomagic、Solidworks和Ansys等软件构建正常L1-L5腰椎节段的有限元模型M0。选择具有代表高位腰椎特点的L2-L3节段，在此基础上分别建立脊柱内镜下单侧入路双侧减压手术模型M1，经椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压手术模型M2及交叉过顶减压手术模型M3。使用软件模拟并评估各组模型在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转6种工况下腰椎全节段的活动度变化以及椎间盘的Von Mises应力极值。
结果与结论：①与模型M0相比，模型M1、M2、M3在6种工况下的活动度均增加，其中M1增加最为显著；②手术模型M1和M2在前屈、后伸及右旋转中的活动度增加尤为突出，其他工况的增加比例均不超过7%；③模型M1与M3相比，在后伸及左侧弯时整体关节活动度略有增加，其他方面无明显变化，且L1-L5腰椎节段未达失稳状态；④模型M1的椎间盘应力极值在前屈和后伸载荷条件下增加最为显著，而在左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转载荷下，增加的幅度都不超过5%；⑤结果提示脊柱内镜下单侧入路双侧减压技术在治疗高位腰椎管狭窄症时，由于小关节的偏矢状位解剖特点，完成减压操作会切除更多的小关节，这影响了腰椎整体节段的稳定性；椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压技术适用于椎间孔区狭窄患者，对于中央型腹侧狭窄严重的患者，不能充分完成减压；而Cross-Overtop技术能够有效扩大中央椎管和侧隐窝的容积，优化减压效果，在治疗高位腰椎管狭窄症时具有独特的优势。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 高位腰椎管狭窄症, 脊柱内镜, 椎管减压术, 生物力学, 有限元分析

Abstract: BACKGROUND: Upper lumbar spinal stenosis is a multifactorial degenerative disorder of the spine. For narrowing of the spinal canal in the upper lumbar region (L1-L4), surgical decision-making is particularly complex. Existing minimally invasive surgeries each have their own advantages and limitations. Currently, there are few reports on biomechanical comparison and finite element analysis of different surgical methods for the treatment of high lumbar spinal stenosis.
OBJECTIVE: To analyze the biomechanical impact of endoscopic unilateral laminotomy for bilateral decompression, transforaminal endoscopic lumbar decompression, and cross-overtop decompression in the treatment of upper lumbar spinal stenosis using endoscopy, and to verify the reliability and effectiveness of these three surgical techniques in treating upper lumbar spinal stenosis, providing a biomechanical basis for clinical decision-making.
METHODS: The CT images of the lumbar spine of a healthy volunteer were selected, and the finite element model M0 of the normal lumbar L1-L5 segments was established using Mimics, Geomagic, Solid works, and Ansys software. The L2-L3 segment, representing upper lumbar characteristics, was chosen. Based on this model, the surgical models for endoscopic unilateral laminotomy for bilateral decompression (M1), transforaminal endoscopic lumbar decompression (M2), and cross-overtop decompression (M3) were established. Using software, the changes in the range of motion of the entire lumbar segment and the maximum Von Mises stress of the intervertebral discs were simulated and evaluated for each group of models under six loading conditions: flexion, extension, left lateral bending, right lateral bending, left rotation, and right rotation.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Compared with model M0, the range of motion in M1, M2, and M3 increased under all six conditions, with M1 showing a greater increase. (2) M1 and M2 demonstrated significant increases in range of motion under forward bending, extension, and right rotation, while the increase under other conditions remained below 7%. (3) Compared with model M3, model M1 exhibited slightly increased overall joint range of motion during extension and left bending, while no significant changes were observed in other aspects, and the L1-L5 lumbar segments did not reach an unstable state. (4) In model M1, the maximum Von Mises stress of the intervertebral discs increased most significantly under flexion and extension loading conditions. However, under left lateral bending, right lateral bending, left rotation, and right rotation loading conditions, the increase did not exceed 5%. (5) These findings suggest that due to the sagittal anatomical characteristics of the facet joints, the unilateral laminotomy for bilateral decompression technique, while decompressing, involves resection of more facet joints, which impacts overall segmental stability. The transforaminal endoscopic lumbar decompression technique is suitable for patients with foraminal stenosis but cannot achieve complete decompression for those with severe ventral central stenosis. The Cross-Overtop technique effectively enlarges the volume of the central canal and lateral recess, optimizing decompression, and shows unique advantages in treating upper lumbar spinal stenosis.

Key words: upper lumbar spinal stenosis, spinal endoscopy, decompression surgery, biomechanics, finite element analysis

中图分类号:

马靖博, 杨广南, 刘江, 蒋强, 张晗硕, 韩嘉恒, 丁宇. 内镜下椎管减压治疗高位腰椎管狭窄症：3 种手术模型生物力学稳定性的比较[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(3): 577-585.

Ma Jingbo, Yang Guangnan, Liu Jiang, Jiang Qiang, Zhang Hanshuo, Han Jiaheng, Ding Yu. Endoscopic lumbar canal decompression for upper lumbar spinal stenosis: a comparison of biomechanical stability of three surgical models[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2026, 30(3): 577-585.

图/表（结果） 5

2.1 模型的有效性验证 在成功构建全腰椎节段有限元模型M0之后，模拟了如上6种工况下的腰椎运动表现，并将结果与YAMAMOTO等[17]、CHEN等[18]研究者的实体模型以及有限元模型的生物力学分析结果进行了比较。这一对比验证了此次构建的完整模型M0在上述6种工况下的各节段活动度值与参考文献中的数值和趋势高度一致，表明模型M0具备良好的仿真准确性，能够有效应用于此次研究并进行下一步分析。
2.2 各组模型整体关节活动度值比较 相较于初始的M0模型，手术模型M1、M2、M3在6种不同工况下的各节段活动度值及活动度增长率见表2及图3。从整体来看，所有3种手术模型在这6种工况下的整体关节活动度均有所上升，特别是模型M1和M2在前屈、后伸及右旋转时的活动度增幅较为显著，而在其他工况下的增加幅度均未超过7%，具体见图4。与模型M3相比，模型M1在后伸和左侧弯工况下的整体关节活动度略有提升，但腰椎L1-L5节段仍维持在稳定状态，未出现失稳现象。

2.3 手术方式的有效性验证 建立的手术模型基于实际临床手术综合评估后的成功减压病例，确保了手术路径和减压范围的一致。根据表2结果显示，所有手术在术后均将腰椎节段的活动度增加控制在9%以内，仅有M1的L2-L3节段活动度在前屈活动中增长8.01%，其余模型在各方向上的活动度均低于8%。这一结果表明，3种术式在实现椎管充分减压的同时，均能有效维持脊柱节段的稳定性，符合微创手术中对于脊柱活动性控制的要求，避免了活动度的过度增加，从而确保了手术的有效性。
2.4 各组模型椎间盘Von Mises应力极值的比较 见图5。
与模型M0相比，模型M1、M2和M3的椎间盘应力极值在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转载荷下都有所增加。与之对应，各纤维环的应变值也有所增大。模型M1的椎间盘应力的极值在前屈和后伸载荷条件下增加最为显著，而在左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转载荷下，增加的幅度都不超过5%，详见图6。

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引言

腰椎管狭窄症是一种常见的脊柱退行性疾病，主要表现为腰椎管内的骨性和软组织结构异常，导致硬膜囊或神经根受到压迫，从而引发一系列的临床症状[1]。腰椎管狭窄症的病因复杂，存在多因素共同作用，包括先天性因素、退行性变、创伤和炎症等[2]，其中退行性变是最主要也是最常见的病因，表现为椎间盘退化、韧带肥厚、椎体后缘骨刺形成等，这些改变导致椎管内径减小，进而压迫脊髓和神经根[3]。临床上，患者常表现为间歇性跛行、腰腿痛和下肢肌肉无力，甚至行走困难，严重影响日常生活和工作。
高位腰椎区域通常被定义为L1-L2、L2-L3、L3-L4[4]，该区域的腰椎管狭窄无法通过任何特定的肌群无力、皮肤感觉缺失或反射缺失来明确识别[5]。大多数患者表现为背痛、臀部疼痛和大腿后侧放射痛，但这些症状都是非特异性的[6]。针对高位腰椎管狭窄症患者，由于其硬膜囊中有更多的神经组织，神经根较短且更倾向于水平延伸，因此一旦发生椎管狭窄，即使程度很轻，也会对硬膜囊造成明显压迫并导致相应的症状，同时也可能会观察到膝反射的减弱或消失[7]。
与下位腰椎相比，高位腰椎的解剖特点是椎管狭窄[8]、椎弓根更密集，小关节朝向更矢状的平面而不是冠状的平
面[9]，这导致在减压过程中术者更容易切除更多的小关节而使腰椎的稳定性降低。由于高位腰椎这种独特的解剖结构，导致在手术入路及术式的选择方面更加困难。
如今治疗高位腰椎管狭窄症的手术术式有多种选择，主要包括脊柱内镜下单侧入路双侧减压术(unilateral
laminotomy and bilateral decompression，ULBD)、经椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压术(transforaminal endoscopic lumbar
decompression，TELD)、经皮内窥镜椎板间入路椎管减压术、交叉过顶减压术(Cross-Overtop)等[10]，这些术式均是通过去除部分椎板或小关节及黄韧带来减轻对硬膜囊和神经根的压迫，通过较小的切口进行手术，减少了术后恢复时间和并发症的发生。但这些术式在手术效果、手术风险、手术复杂程度和术后恢复等方面各有优缺点[11]，因此选择合适的术式需综合考虑患者的具体情况。
目前鲜有对于内镜下治疗高位腰椎管狭窄症生物力学及有限元分析的相关研究报道，针对发生在高位腰椎的腰椎管狭窄症患者，如何避免牺牲过多小关节，尽可能在保留后方韧带复合体完整性的同时最大限度地扩大中央椎管容积，以及保证其术后责任节段的稳定性已成为当前术式选择的重要难题，在处理高位腰椎管狭窄症的手术中，选择合适的手术入路与方法也是手术成功的关键。
此次实验以1名无脊柱疾患的健康成年男性志愿者的CT图像建立对照模型M0，旨在同时通过控制个体间的生物力学差异，专注于评估不同内镜下减压术式对腰椎整体节段稳定性的影响；模拟正常状态及手术操作过程，并在前屈、后伸、左/右侧弯、左/右旋转6种工况下进行仿真有限元分析，选取L2-L3节段作为手术节段，旨在研究ULBD、TELD以及Cross-Overtop术式治疗高位腰椎管狭窄症对腰椎整体节段稳定性的影响，评估各术式的有效性，以帮助临床医生更好地理解和选择治疗方案。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计 L1-L5腰椎有限元模型的构建与分析。
1.2 时间及地点 实验于2024年5-9月在解放军总医院第六医学中心骨伤科生物力学实验室进行。
1.3 材料 选择1名31岁无脊柱疾病的健康男性志愿者，使用德国西门子公司生产的256排多层螺旋CT设备对该志愿者的全腰椎进行扫描，扫描层厚设为0.63 mm，影像共生成473层，并以DICOM格式保存。在患者知情同意下完成所有检查计划，包括接受辐射检查等相关信息，同时记录患者姓名、年龄、性别以及诊断结果等内容。此次研究符合解放军总医院第六医学中心伦理委员会的伦理审查要求(伦理编号：HZKY-PJ-2024-66)。
1.4 实验方法
1.4.1 有限元模型的构建将CT扫描的图像数据导入Mimics图像处理软件中，通过调节阈值来确保腰椎骨性结构的基本完整性，并有效地去除软组织中的噪点。作者使用蒙版工具编辑L1-L5椎体的蒙板[12]，成功重建出初始的L1-L5三维模型，见图1，将其保存为.STL格式。

1.4.2 优化模型将L1-L5的STL格式模型依次导入Geomagic Studio，为每个椎体设定单位并清除不必要的边界和特征；通过曲面片修复、构造格栅与偏移等功能生成松质骨结构；最后将L1-L5的松质骨及皮质骨分别保存为STEP格式，包含所需的模型数据。
1.4.3 建立标准腰椎模型M0 将模型导入SolidWorks，选择固定原点进行组装。通过绘制草图等手段，成功构建了髓核、纤维环、终板和关节软骨，其中髓核在椎间盘中的占比约为47.8%，作者认为这与文献中的50%比例是一致的[13]。完成所有检查后，得到标准腰椎模型M0。
1.4.4 接触设置、附加韧带及有限元分析从ANSYS软件中打开已保存为.STEP格式的文件后，设定一个合适的间隙值，以便准确判定接触关系。将value数值设置为0.1 mm[14]，并将椎间盘中的髓核和纤维环接触设置为绑定，椎间盘与椎骨之间的接触也设置为绑定。
在设置材料属性时，根据表中提供的脊柱各结构的材料特性为每个结构部分配置相应的材料参数[15]，包括弹性模量和泊松比，具体设置属性数值见表1。同时进行韧带重建，包含前纵韧带、后纵韧带、黄韧带、棘间韧带、棘上韧带和横突间韧带的模拟，使用Spring单元可以更准确地反映韧带的力学特性。

完成材料和接触关系的设置后，对模型进行网格划分，划分出35 626片网格，见图2。完成所有设置后，设置固定支撑条件。将L5的下表面设置为固定支撑，以限制其移动。L1的顶部被定义为施加载荷与力矩的加载面，其中包括150 N的垂直轴向负载和各个方向10 Nm的扭矩。这些载荷将用于模拟脊柱在实际运动中的受力情况。

为了便于后续关节活动度的计算，选择在模型中添加远程点命令，通过施加同样大小及方向的载荷和力矩，对活动度进行求解分析[16]，并在求解根目录输入命令流以获取精确的位移和活动的测量值。
1.4.5 手术模型的建立建立手术模型需要对原始完整模型进行局部的切除，选择在SolidWorks软件中使用3D草图绘制与凸台拉伸/切除等操作，对原始模型进行切除，根据经过实际临床手术验证的有效减压路径，模拟了手术中常用的6.9 mm横径的镜外环锯，对原始模型的椎板及关节骨进行切除，去除了黄韧带和部分棘突的根部，从而成功建立了ULBD手术模型M1；利用同样的方法，建立TELD手术模型M2，切除扩大双侧椎间孔并去除黄韧带，以模拟还原真实的椎间孔双侧减压手术路径；在Cross-Overtop手术中，将模拟工作套管直接定位于棘突根部，去除棘突根部的部分骨性结构，扩大中央椎管和双侧侧隐窝，形成交叉减压以建立手术模型M3。手术模型的建立基于经过实际临床手术后的综合评估，包括患者术后的主观感觉评价(目测类比评分和Oswestry功能障碍指数)以及术后的影像学证据。所有手术均由同一位经验丰富的脊柱外科医生执行，确保手术路径和减压范围的一致性。仅纳入在术后评估中有显著改善的患者，以验证手术减压的成功性，并根据这些实际手术的减压范围重建相应的有限元模型。这一方法确保了手术模型准确反映了真实的减压效果，从而在有限元分析中有效评估不同术式对脊柱稳定性的影响。
此次研究中，每种术式(ULBD、TELD、Cross-Overtop)均基于单一模型进行构建和分析。由于有限元分析主要用于评估不同术式下脊柱的力学特性变化，每种术式对应一个特定的手术模型，因此在结果中呈现的数据为单一模拟结果。
1.5 主要观察指标各组模型在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转6种工况下，腰椎各节段的活动度变化以及椎间盘的Von Mises应力极值。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

讨论

高位腰椎管狭窄症是由于腰椎椎管内的结构发生退行性改变，导致硬膜囊或神经根受到压迫，从而引发一系列症状的临床常见疾病[19]。随着现代医学技术的发展，微创手术已经成为治疗腰椎管狭窄症的重要手段之一，微创技术之所以受到广泛关注，主要是因为它相比传统开放手术具有创伤小、出血少、术后恢复快、住院时间短等优点[20]。研究表明，微创治疗不仅能够减少对周围组织的损伤，减轻患者术后的疼痛程度，还能降低并发症的发生率，缩短患者的术后康复时间。尤其在老年患者中，微创技术的优势更加显著，因为这部分患者通常存在多种合并症，传统开放手术带来的术中及术后风险更高。
在此次研究中，探讨了几种常见的微创治疗技术治疗高位腰椎管狭窄症，如ULBD、TELD、Cross-Overtop等。这些微创手术与传统开放性手术相比能够最大程度地减少对患者肌肉、韧带和骨性结构的破坏，显著降低患者术后的不良反应，相比开放手术具有明显的优势[21]。在讨论高位腰椎管狭窄症的微创治疗时，首先需要关注这种手术方式的优势与挑战，以及在不同病例中的适用性[22]。
ULBD技术是一种临床上常用的使用内窥镜治疗腰椎管狭窄症的双侧减压方案[23]，手术通过切除部分椎板和关节突内侧缘，暴露黄韧带止点；然后去除棘突根部，越过椎管顶部显露对侧结构，再切除对侧椎板和关节突内侧缘，暴露对侧黄韧带止点[24]。手术中保留入路侧的下关节突也有助于维持腰椎节段的稳定性[25]。
但是临床经验表明，在治疗严重和复杂的高位腰椎管狭窄症时，ULBD技术也存在一定的局限性，例如术中对中央椎管和对侧侧隐窝的减压不足、对侧视野中存在某些内窥镜“盲区”、过多的小关节切除会导致后天性非缺血性脊柱滑脱等并发症的发生。在此次研究中，对于高位腰椎管狭窄症患者，其活动度及椎间盘应力极值均高于TELD及
Cross-Overtop术式，尤其是在追求理想减压范围时，操作过程中可能会切除过多的小关节或导致小关节离断，这会增加医源性节段不稳的风险[26]，主要原因可归咎于内窥镜手术的能见度有限以及骨性结构去除过多，因此对于主要病理特征为黄韧带肥厚和关节突增生以及腹侧狭窄不严重的高位腰椎管狭窄症病例，ULBD技术在实现充分减压的目的下还略显不足[27]。
TELD技术的使用始于20世纪90年代末，AHN[28]采用内窥镜激光椎间孔成形术治疗椎间孔神经根卡压综合征。与传统的开放手术相比，TELD手术为椎管狭窄症患者减压具有以下特点：①首先，它可以在局部麻醉下进行，手术时间短，失血量少，这些优势对于全身麻醉有困难的老年人或身体状况较差的患者来说，是很好的治疗选择[29]。②其次，通过侧方入路可以最大限度地减少小关节的损伤，并且没有后方韧带结构和肌肉的损伤。这可以减少术后节段的不稳定或脊柱滑脱的发生。③第三，通过椎间孔入路，可以同时对侧隐窝的狭窄和椎间孔病变区域进行减压。这种技术方法的优点是可以最大限度地减少小关节的破坏，并同时对椎间孔处的病变或狭窄进行减压[30]。在此次研究中，由于高位腰椎独特的解剖结构：腰椎椎板的间隙相对狭窄，椎间孔相对较大，椎体和椎间盘相对较小，椎管主要呈椭圆形，没有侧隐窝或侧隐窝很浅，这些因素都使得对于高位腰椎管狭窄症患者，往往需要采用较大的进针角度和侧方入路，能够有效地保护出口神经根，避免器械前缘靠近神经根轨迹。其中沿上关节突关节面采取更偏尾侧的进针方法可以有效地避免损伤到出口神经根[31]。
通常椎管外侧的狭窄是一种混合的病理状态，其特点是椎管外侧的骨-韧带性狭窄，或伴有椎间盘的弥漫性膨出、椎体的骨赘形成、肥厚的关节突、椎间盘高度减小以及后纵韧带及其椎间孔扩展部分的骨化。经椎间孔入路减压的优势在于能够更好地对椎间孔及其外侧狭窄区域进行减压，对后方韧带复合体干扰较少，降低了术后发生医源性不稳定的风险[32]。
TELD技术在保持脊柱的解剖完整性和稳定性方面具有显著优势，因为它不损伤脊柱旁的结构，如椎板、小关节、韧带和肌肉等。在此次研究中，通过测定腰椎各个节段的活动度及椎间盘应力极值已证实TELD技术可以保持良好的稳定性，同时在手术过程中后外侧入路能够充分暴露椎间孔部分，从而实现全面的椎间孔减压[33]，对腰椎侧隐窝和椎间孔狭窄的病例显示出良好的效果。然而，手术视野的限制使得TELD技术对中央区狭窄的减压效果不佳，且存在出口神经根损伤的风险，导致术后疼痛的发生[34]。鉴于高位腰椎解剖结构的特殊性，相比较下位腰椎，高位腰椎椎间孔较大、小关节矢状位且横径较小，双侧TELD可以在避免过多去除小关节的同时有效扩大椎管矢状径。ZHANG等[35]的研究表明，双侧椎间孔减压能够显著提高椎管内径的扩展程度，确保椎管的充分解压，从而提高术后疗效。因而此次研究模拟为双侧椎间孔均做内镜下减压，更全面地评估TELD术式在充分椎管减压和维持节段稳定性方面的效果，同时与其他术式进行生物力学比较。另外，在决定手术方案时，需要评估上腰段手术的风险，注意保护硬膜囊及腹膜后脏器，必要时通过CT或MRI进行更为详细的解剖学评估以确保手术的安全性和有效性[36]。
尽管如此，诸多脊柱内镜技术在处理不同区域的狭窄各有其独自的特点及优势。早在1954年，VERBIEST就根据狭窄部位将腰椎管狭窄症分为3种类型：侧隐窝狭窄、中央椎管狭窄和椎间孔狭窄。然而，ULBD技术和后路椎板开窗髓核摘除技术(Endo-LOVE)在处理严重和复杂的腰椎管狭窄症时可能会有一定的局限性[37]，例如小关节的增生内聚、黄韧带肥厚和椎间孔狭窄共同导致的马尾汇聚和硬膜外的脂肪丢失等情况。临床经验表明，ULBD技术有部分难以解决的问题，包括术中对中央部位减压不足以及对侧视野中的某些内镜“盲区”。虽然它能有效解决侧方和侧隐窝处的狭窄，但对于严重的中央管狭窄，其减压范围可能不足。近年来，随着微创手术方式的不断优化，鉴于这些问题，引入了DING等[38]
改良的内镜下椎管减压技术，其命名为“Cross-Overtop”，即交叉过顶减压术，以扩大狭窄的中央椎管和双侧的侧隐窝。创新的Cross-Overtop手术在本质上借鉴了ULBD和
Endo-LOVE手术的经验，基本手术过程相似，但主要目的是最大限度地扩大中央椎管，解决中央腹侧的狭窄，同时尽可能保留小关节和后方复合体的完整性。此外，Cross-Overtop手术在扩大椎管容积的同时，也避免了过度去除小关节并且保留了后方韧带复合体的完整性。
黄韧带在腰椎部位最为发达，起始于上棘突内下缘，延伸至下棘突外上缘，参与形成椎管后壁及后外侧壁，起到限制脊柱过度屈曲的作用。在高位腰椎管狭窄症的病理改变中，后方中央区域的黄韧带肥厚和关节突增生往往是需要干预的关键部位。由于此次研究着眼于微创脊柱手术，这类手术通常在有限且狭小的手术野中进行，允许术者对个别韧带进行精确且有限的切除，尽可能地减少对其他韧带及周围组织造成损伤。去除增厚的黄韧带是Cross-Overtop手术中的核心步骤[39]。此次研究中，手术模型模拟了黄韧带的切除[40]，未来将进一步扩展手术模型，模拟不同术式对后方韧带复合体中各类韧带的具体损伤情况，以全面评估手术对脊柱稳定性的影响。
在对微创腰椎手术的腰椎有限元分析中，其关键观察点是黄韧带的前屈限制，这一点已通过有限元分析证明。同时黄韧带和棘突根部的广泛切除可能会影响后方复合体的完整性，而这对于稳定腰椎运动节段至关重要，但其对生物力学的影响尚不清楚[41]。在经皮内窥镜椎板间入路椎管减压术及TELD手术中，脊柱后方复合体的完整性得到了很好的保留，但在Cross-Overtop手术中由于黄韧带被大部分切除，腰椎可能存在过度弯曲的风险，这一点应引起高度关注，因此手术范围的确定以及黄韧带的切除范围更需要得到术者的重视。在此次研究验证的节段稳定性下，Cross-Overtop手术具有避免了多余的马尾神经嵌顿和弥补了ULBD和Endo-LOVE手术中对于中央椎管减压不足的优势，它确保了中央椎管的完全扩大，并且不会造成过多的小关节损伤，保留了后方复合体的完整性[42]，并提供了有效的对侧侧隐窝减压，同时保留了负重的骨性结构，有效保护了下关节突，防止了节段不稳的发生。
在此次实验中，由于ULBD和Cross-Overtop技术都属于双侧椎板间减压术，在解剖操作上有很多相似之处，可以将已成熟的操作在特定范围内重叠，以保证Cross-Overtop操作在有限元模型中模拟的规范性，分析结果也证实了3种内窥镜方法之间的横向比较。作者发现使用Cross-Overtop技术可以最大程度地保留小关节以及完成中央腹侧部位的减压工作，在高位腰椎管狭窄症的患者中，维持腰椎整体节段稳定性的表现更优于ULBD技术。尽管ULBD和Cross-Overtop术式在技术方法上存在一定的重叠，这是由于Cross-Overtop术式是在ULBD技术基础上的改良所致。然而，两者在具体操作步骤和减压范围上仍存在显著差异。ULBD主要集中于双侧椎板和部分关节突的切除，而Cross-Overtop术式则通过交叉过顶的方式，实现更确切的中央椎管和侧隐窝减压。这些差异确保了不同术式在应对不同程度和类型的椎管狭窄时具有各自的优势。
无论是ULBD、TELD、Cross-Overtop还是经皮内窥镜椎板间入路椎管减压技术[27]，高位腰椎管狭窄症治疗的主要目的仍然是通过对硬膜囊和神经根的减压来缓解症状，提高患者的生活质量，在做到充分减压的同时维持更好的脊柱稳定性和正常应力。然而，脊柱微创技术也存在一些限制和挑战，如视野受限、操作难度较高以及对术者技术水平要求较高等问题。因此，在实际应用中，如何根据患者的具体病情选择合适的手术方式，已成为临床医生面临的重要问题[43]。
有限元分析是脊柱手术生物力学评估的重要工具，能够精确分析腰椎活动范围和应力分布。此次研究采用无脊柱疾患的健康成年男性CT图像建立对照模型M0，旨在建立一个标准化的基线模型，以便在控制椎体退变干扰的情况下评估不同内镜下减压术式对腰椎整体节段稳定性的影响。同时通过控制个体间的生物力学差异，专注于评估不同内镜下减压术式对腰椎整体节段稳定性的影响。然而，单一样本的选择限制了研究结果的代表性和普适性，并且临床上大多数接受手术的患者椎体存在不同程度的退变，这可能会影响不同术式对脊柱稳定性的实际效果。未来将会考虑使用多名志愿者的脊柱模型，涵盖不同性别、年龄及具有不同退变程度的脊柱模型，以更全面地评估不同手术后的生物力学影响，通过分析不同载荷条件下腰椎的应力、应变和位移分布，有助于帮助术者优化手术设计、降低风险并提高治疗效果。尽管其应用前景广泛，但在软组织建模和韧带实体化模拟等方面仍需进一步探索。
总的来说，通过微创技术治疗腰椎管狭窄症具有多种优势，包括较低的并发症发生率、更少的手术创伤、更短的住院时间及患者更快的功能恢复，成为许多保守治疗无效并难以接受开放手术患者的理想选择之一，进一步的研究可以不断验证微创手术的长期效果及其在特定患者群体中的广泛适用性，进一步减轻社会医疗资源的压力，促进社会整体健康水平的提升。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

内镜下椎管减压治疗高位腰椎管狭窄症：3 种手术模型生物力学稳定性的比较

Endoscopic lumbar canal decompression for upper lumbar spinal stenosis: a comparison of biomechanical stability of three surgical models

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