2.1   腰椎生物力学稳定性的生理支持结构   腰椎的生物力学稳定性取决于腰椎椎体的大小、形状和骨矿物质密度、椎间盘组织、关节突关节以及韧带等结构，所以腰椎手术中椎体的切除对腰椎的稳定性有一定的影响[10-11]。而OLIF术中不需要进行腰椎椎体的切除，也不会破坏关节突关节，可以减少对腰椎生物学稳定性的影响。小关节的长期不对称和不稳定以及韧带的退行性变化会导致退行性腰椎滑脱[12]，估计有15%-40%的慢性下腰痛病例是由关节囊的生理应力改变和炎症反应激活导引起[13-14]。韧带是脊柱稳定的支持结构，包括前后纵韧带、关节囊、黄韧带、棘间和棘上韧带，其中前后纵韧带最有韧性[15]，这些韧带连接相邻椎骨，连同脊椎周围肌肉一起维持脊柱稳定性，术中如果破坏这些组织结构会影响脊柱的稳定性。OLIF术中可能切除小部分前纵韧带[16]，但是切除范围很小，对脊柱稳定性的影响也较小，OLIF的手术通道避开了上述韧带和小关节，避免了韧带或小关节的损伤。椎间盘的生理结构包括纤维环、髓核以及软骨终板，最近的研究表明终板软骨的形状对腰椎融合术很重要[17]；髓核是椎间盘的中心凝胶状部分，能把脊柱变得更具有柔韧性[18]。正常生理状态下，椎间盘承受的压力会分散到髓核和纤维环，髓核受压占75%，剩下25%由纤维环承受[19]，腰椎间盘退变是椎间盘内组织进行性结构破坏的一种异常表现，随着结构破坏的加重，承受应力的能力越来越低。GOEL等[20]提出切除椎间盘会造成腰椎该节段的运动范围明显增加，手术中应尽量少切除椎间盘组织。OLIF和其他腰椎融合术一样均需要打开纤维环，切除部分髓核和刮除终板，影响了腰椎的生物力学稳定性。PANJABI等[21]报道过，肌肉和腱在神经系统的控制下可以使脊柱主动稳定，从而确保稳定性。在站立、抬起和弯曲活动期间，需要肌肉动作来稳定脊柱，没有肌肉，即使在非常小的负荷下，脊柱也会极为不稳。对比其他腰椎融合术入路，OLIF从腹膜后建立手术通道，避免了韧带和小关节等结构的损伤，更避免了因穿过腰大肌等肌肉结构而导致的腰部外侧肌肉组织的破坏。与前方入路腰椎融合术、后方入路腰椎融合术、经椎间孔入路腰椎融合术或侧方入路腰椎融合术等其他腰椎融合术相比，OLIF在术后的生物力学稳定性上更有优势。 OLIF从斜外侧腹膜后建立手术通道，避开了前后纵韧带和腰大肌等结构，不会破坏腰部外侧肌肉组织和小关节等腰椎的生理支持结构。理论上来说，OLIF仅切开单侧的纤维环以及切除小部分椎间盘，对脊柱稳定性的影响较小。 2.2   Stand-alone OLIF的生物力学稳定性   OLIF存在两种主要不同的手术方式，分别为Stand-alone OLIF和OLIF联合内固定装置，OLIF联合内固定装置又包括联合侧方钢板内固定、联合单、双侧钉棒内固定等多种术式，国内外的一些学者和专家对这几种术式进行了生物力学相关的比较，以此来说明不同术式对生物力学稳定性的影响也不同，并探究OLIF的最佳术式，进一步证明最佳术式的临床优势和可靠性，减少临床手术相关并发症发生的风险。ST CLAIR等[22]对随机分配的L3-L5不同节段的Stand-alone OLIF和OLIF联合双侧椎弓根钉棒内固定两种模型的运动范围进行了比较，发现Stand-alone OLIF在屈曲、伸展动作上运动范围减少了(36±14)%，而OLIF联合双侧椎弓根钉棒内固定减少了(27±22)%，两者对脊柱稳定性的影响没有显著差异(P=0.39)；屈曲时Stand-alone OLIF和OLIF联合双侧椎弓根钉棒内固定的脊柱节段的平均破坏载荷分别为1 284 N和1 158 N，伸展时分别为1 879 N和1 934 N， 二者差异无显著性意义(P > 0.05)；这些结果表明两者的刚度是相当的，即Stand-alone OLIF与OLIF联合双侧椎弓根钉棒内固定的脊柱节段具有相似的坚固程度，可提供相同的脊柱稳定性。GUO等[23]也对Stand-alone OLIF、OLIF联合单、双侧关节突螺钉内固定以及OLIF联合单、双侧椎弓根钉棒内固定5种模型所有生理运动下L4-L5椎体的运动范围进行了研究，得到了不同的结论：与正常脊柱生理模型相比，所有运动模式的5个试验模型的运动范围均降低；但与OLIF联合内固定装置相比，Stand-alone OLIF的运动范围最大，说明Stand-alone OLIF可以提供初步的脊柱稳定性，但OLIF联合内固定装置可以提供更好的生物力学稳定效果；在相同条件下，Stand-alone OLIF模型的融合器最大应力均高于其他模型，说明Stand-alone OLIF的融合器更容易断裂损坏，影响植骨的融合，从而影响脊柱的稳定性。SORIANO-BARON等[24]的研究结果也证明了这些结论，他们测得腰椎尸体标本L3-L4节段Stand-alone OLIF模型在屈伸、侧弯、轴向旋转情况下的运动范围分别为(4.14±1.08)°，(4.19±1.50)°和(2.55±1.35)°，与生理状态下屈曲-伸展时的运动范围相比，Stand-alone OLIF的运动范围显著减少，而在侧弯或轴向旋转时则减少不明显；OLIF联合内固定装置脊柱节段的刚度比正常生理脊柱节段的刚度大1.72倍，且明显大于Stand-alone OLIF模型，Stand-alone OLIF术后的脊柱节段更容易发生变形从而失去稳定性。殷飞等[25]研究了Stand-alone OLIF不同运动状态下各有限元模型L4-L5的椎间活动度，其前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转的运动范围值分别为7.21°，5.63°，5.91°，5.67°，2.66°及2.45°，Stand-alone OLIF模型的运动范围相比OLIF联合双侧椎弓根钉棒内固定在前屈、后伸、左右、侧弯及左右旋转时分别变化75.43%，85.20%，31.63%，14.08%，21.46%及15.02%，也说明Stand-alone OLIF的脊柱运动范围较大；但是与正常脊柱生理状态相比，Stand-alone OLIF屈曲-伸展过程中的运动范围显著降低，许多研究均得到了上述的结果[18，23-26]。HETH等[26]研究发现，前路和后路单独融合器置入后的脊柱运动范围相似，但作者未找到研究Stand-alone OLIF与其他入路单纯融合器置入对脊柱运动范围的影响是否不同的相关报道。DU等[27]在对Stand-alone OLIF模型的研究中发现，与正常生理模型相比，L3-L4脊柱节段置入单独的融合器后，相邻节段的生物力学参数(运动范围、椎间盘内压力、小关节压力、纤维环平均应力、平均终板应力)相对增加较大，分别为77.13%，32.63%，237.19%，45.36%及80.28%，说明Stand-alone OLIF可能会加速手术节段的邻近节段退变，有其他的文献也证明了这个结论[18]。CALVO ECHENIQUE等[28]研究了Stand-alone OLIF和联合双侧椎弓根钉棒内固定两种术式邻近节段的生物力学参数，与Stand-alone OLIF相比，联合内固定模型相邻节段的生物力学参数(运动范围、椎间盘内压力、小关节压力、纤维环平均应力、平均终板应力)增加更加明显，说明独立的融合器引起邻近节段退变的风险更低。但与OLIF联合内固定装置相比，仅置入一个单独的椎间融合器会导致腰椎的运动范围更大，对椎体终板的应力也更大，可能会影响植入骨的融合，还可能造成终板损伤。 这些研究结果均说明Stand-alone OLIF可以提供初步的脊柱稳定性，但其术后脊柱节段的刚度较小，终板所受的应力较大，容易导致脊柱侧凸和融合器下沉等并发症的发生，影响脊柱的稳定性，虽然邻近节段退变的风险比OLIF联合内固定更低，但是仍有发生邻近节段退变的可能。现在国内外医生和学者经过大量研究后均认为，Stand-alone OLIF节段的稳定性不足以提供植骨融合的良好环境，需要联合一些脊柱内固定来提高更好的稳定性，保证植骨的融合。 2.3   OLIF联合不同内固定的生物力学稳定性   目前，OLIF可以联合的内固定方式包括单、双侧椎弓根钉棒，单、双侧关节突螺钉及侧方钢板等。近年来国内外大部分临床医生均认为OLIF联合后路双侧钉棒固定治疗腰椎退行性疾病可以使手术节段最稳定，能提高植骨的融合率，且对腰椎退行性疾病合并骨质疏松症老年患者的治疗更有效[29]。GUO等[23]在L4-L5节段比较了Stand-alone OLIF联合单、双侧椎弓根钉棒固定及单、双侧小关节螺钉固定等模型的生物力学性能，发现双侧椎弓根钉棒固定的运动范围最小；在相同载荷情况下，双侧小关节螺钉固定和双侧椎弓根钉棒固定之间的运动范围差异小于0.6倍，差异无显著性意义；与单侧椎弓根钉棒固定相比，双侧小关节螺钉固定和双侧椎弓根钉棒固定的运动范围在屈曲、伸展、左弯曲和左旋转情况下较低，而在右弯曲和右旋转情况下略高；在所有的模型中，双侧椎弓根钉棒固定的融合器所受应力仍然是最小的；双侧关节突螺钉受到的应力比双侧椎弓根钉棒受到的应力增加了100.6%和138.8%，说明关节突螺钉断裂的风险更大，椎弓根螺钉更加适用于OLIF。郭惠智等[30]报道了 L3-L5节段联合5种不同固定方式的OLIF 模型的研究，OLIF联合双侧椎弓根钉棒固定在脊柱前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转运动模式下的运动范围分别为0.36°，0.14°，0.32°，0.29°，0.13°和0.14°，这在所有模型中运动范围最小，说明OLIF联合双侧椎弓根钉棒固定术后脊柱具有更好的稳定性，且其模型的融合器受到的应力在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转上分别为19.06，8.52，14.41，17.02，13.86及 12.45 MPa，除了左侧弯时应力稍大外，其余活动应力均较小，这说明双侧椎弓根钉棒内固定融合器更不易受到破坏。殷飞等[25]也证明了双侧椎弓根钉棒固定比单侧的固定效果较好，双侧运动范围相较单侧在前屈、后伸、左右侧弯及右旋转时分别变化-25.55%，-25.33%，-0.94%，-23.34%，-16.44%， -16.90%，20.81%，34.11%及34.05%；双侧椎弓根钉棒内固定的OLIF融合器承受的应力值相比单侧在直立、前屈、后伸、左右侧弯及左右旋转时的变化分别为-13.85%，-24.45%， -68.65%，-5.61%，-27.64%，-21.65%及-4.03%；双侧椎弓根内固定的钉棒承受的应力值相比单侧在直立、前屈、后伸、左右侧弯及左右旋转时分别变化-18.05%，-20.68%，-33.09%，2.99%，76.79%，-4.64%及-14.50%；单侧椎弓根固定螺钉的应力峰值除右侧弯时明显低于双侧，左侧弯时略低于双侧，余下运动状态下的应力均高于双侧，双侧椎弓根内固定的钉棒更不易断裂；也有其他更多的研究支持这些结论[22，24-26]。作者检索未发现棘突钢板、侧面钢板等其余固定方式在OLIF术式中的相关报道，但侧方和棘突固定板、小关节螺钉固定等对增强脊柱稳定性也有类似的作用[31]，临床上可以尝试，但要及时随访患者，若术后出现脊柱不稳的情况需要加用双侧椎弓根钉棒固定。 以上研究结果均证明OLIF联合内固定装置比单纯的椎间融合器能更加有效地维持脊柱的稳定性。OLIF联合双侧椎弓根钉棒可以为脊柱提供最稳定的生物力学性能，且固定的钉棒更不易断裂，置入的融合器更不易损坏，保证了手术的安全性和术后满意的临床疗效。但单侧螺钉内固定或侧方钢板内固定等其他的OLIF联合内固定方式也可能增强脊柱的稳定性，临床上值得尝试。 2.4   OLIF与不同腰椎融合术的生物力学比较   手术入路不同引起手术操作空间和视野也不同，手术所波及的脊柱结构也各不相同。经椎间孔入路腰椎融合和侧方入路腰椎融合、后方入路腰椎融合等腰椎融合手术会导致腰椎椎体结构的破坏和肌肉组织的损伤，而OLIF为斜外侧入路，经腹膜后腰大肌前侧与主动脉之间的间隙进入手术部位，可避免这些情况的发生；且这些术式放置的融合器也各不相同，所以腰椎融合术式的不同可能会导致术后脊柱生物力学性能的不同。LU等[32]比较了联合相同内固定方式的OLIF和经椎间孔、侧路、后路腰椎椎间融合术式的生物力学差异，后方入路腰椎融合模型的运动范围最大，说明后方入路腰椎融合术的稳定性最差；经椎间孔入路腰椎融合模型置入的直形融合器受到的应力峰值最大，分别为24.94-60.03 MPa和0.72-1.96 MPa，融合器更容易损坏；OLIF模型中的融合器受到的应力峰值较小，分别为16.76-32.41 MPa和0.54-1.07 MPa；侧方入路腰椎融合术中置入的融合器也受到较低的应力峰值，为17.0- 35.34 MPa和0.56-1.12 MPa，与OLIF相当，说明OLIF和侧方入路腰椎融合术发生融合器断裂损坏等并发症的风险均较小，因为OLIF术中使用的融合器尺寸较大，导致应力分布均匀，更有利于避免融合器的下沉和撑开椎间隙高度。WANG等[33]分析了OLIF与经椎间孔入路腰椎融合术在相同双侧椎弓根钉棒内固定情况下，两者L4-L5邻近节段生物力学的不同改变；与正常生理状态模型相比，所有运动模式中的经椎间孔入路腰椎融合术和OLIF模型均导致邻近节段运动范围和椎间盘内压力的增加。在邻近节段L3-L4水平，经椎间孔入路腰椎融合术和OLIF模型的椎间盘内压力在屈曲、伸展、左侧弯、右侧弯、左扭转和右扭转的情况下分别为0.89，1.70，1.45，1.86，1.43， 1.47 MPa和0.88，1.67，1.44，1.83，1.40，1.55 MPa；在邻近节段L5-S1水平，分别为 1.20，2.59，1.96，2.03，1.74，1.78 MPa和0.88，1.67，1.44，1.83，1.40，1.55 MPa； 在邻近节段L3-L4水平，经椎间孔入路腰椎融合术和OLIF模型的运动范围在屈曲、伸展、左侧弯、右侧弯、左扭转和右扭转的情况下分别为6.48°，5.98°，5.27°，5.52°，3.58°，3.53°和 6.74°，5.06°，5.81°，5.80°，3.05°，3.87°；在邻近节段L5-S1水平，分别为7.28°，6.46°，5.81°，5.10°，3.42°，3.09°和7.14°，6.13°，5.85°，5.26°，3.69°，3.37°；经椎间孔入路腰椎融合术与OLIF之间的相邻节段运动范围和椎间盘内压力差异无显著性意义，这表明OLIF与经椎间孔入路腰椎融合术在相同内固定情况下均能增加发生邻近节段退变的风险，且具有相似的潜在风险。前方入路腰椎融合术式去除大量腰椎前纵韧带，经椎间孔入路腰椎融合术式则需去除部分小关节，侧方入路腰椎融合术不可避免地损伤腰部肌肉，这3种手术都损伤了维持腰椎稳定的生理结构。OLIF 入路只损伤椎间盘的纤维环，减少了对脊柱稳定结构的干扰，理论和研究结果都支持OLIF具有更好的生物力学稳定性。而且OLIF使用的融合器的尺寸适中，降低了终板骨折以及椎间高度丢失严重等风险[34]，但OLIF仍然具有增加邻近节段退变的潜在威胁，在临床工作上需注意。在运动范围、骨密度方面，OLIF和侧方入路腰椎融合术作为独立或联合后路固定方式之间没有差异 (P > 0.05)[24]，OLIF和侧方入路腰椎融合术具有相同的脊柱稳定性[35]，在临床上具有较为广阔的应用前景。 侧方入路腰椎融合术、前方入路腰椎融合术、经椎间孔入路腰椎融合术等腰椎融合术在术中均引起了腰椎部分结构的损伤，而OLIF经斜外侧入路进入手术操作空间，减少了术中对脊柱生理支持结构的破坏，所以OLIF的生物力学稳定性更好，且其置入的融合器发生断裂损坏或下沉等并发症的风险较小，但OLIF联合双侧椎弓根钉棒内固定会导致术后邻近节段退变的发生，风险大小与经椎间孔入路腰椎融合术相似。 2.5   其他因素对OLIF生物力学稳定性的影响   脊柱椎间融合术通过椎体间融合以及撑开固定来恢复椎间高度和脊柱生理曲度、神经减压等，椎间融合在生物力学上尤其合理[36]。术后生物力学的稳定性一般由切除的结构及其大小、融合器材质、种类和大小、附加的稳定装置等因素决定。 融合器的尺寸大小、高度与脊柱的生物力学稳定性密切相关，融合器的设计和术式影响腰椎椎间融合手术的主要稳定性，而后路固定器械类型是最大的影响因素[37]。终板的坚硬以及韧带的完整结构是椎间融合器增加脊柱稳定性的有利因素，与终板硬化相关的终板硬化症可以预防Stand-alone OLIF的融合器下陷[38]；OLIF联合内固定术后椎板高度的校正损失较小[39]。理论上，融合器尺寸越大对恢复椎间高度以及脊柱稳定性和韧带柔韧性就越有利，且尺寸较大的融合器也可以扩大椎间孔间隙，从而最大程度上松解受卡压的神经根，以确保手术良好的临床疗效，但术中应用尺寸更大的融合器，终板骨折、沉陷等并发症的风险反而越高[40]。融合器越大越容易增加终板骨折的风险，在OLIF中，应选择与椎间盘间隙高度匹配的融合器[34，41]。有相关研究发现，在L5-S1节段处前方入路腰椎融合术能放入更大的融合器，得到更好的椎间盘高度恢复[42]，但与OLIF具有相同的脊柱前凸生理曲度恢复，且前方入路腰椎融合术容易损伤前纵韧带。WANG等[33]的研究结果说明融合器尺寸等越大越容易产生邻近节段的退变。椎体高度的过度扩大可能会改变脊柱的排列，降低小关节的稳定作用，导致节段性脊柱僵硬的发生或伸展的椎体间过度移动[33，43]。LING等[44]为内镜下斜外侧腰椎融合术设计了一种较小的新型狭窄面融合器，与完整模型相比，内镜下斜外侧腰椎融合模型中的运动范围显著减少了88%的屈曲、91%的伸展、85%的左右侧弯及75%的左右轴向旋转。在各种加压情况下，融合器的宽度增加都会稍微减小运动范围；弯曲动作会导致最大应力，其他情况下大的融合器和终板应力均低于其屈曲应力。新型窄面融合器具有支撑脊柱活动的强度，建议使用9 mm宽的融合器；常规OLIF应选择尺寸、大小、高度与椎间隙匹配的融合器，更安全有效。 融合器的类型对脊柱融合的影响也很大，除了传统的聚醚醚酮融合器、3D多孔钛椎间融合器和钛合金假椎间盘等材料，还有些新型融合器生物力学实验效果也不错。彭祥[45]报道了不同材料融合器在OLIF和侧方入路腰椎融合术中的生物力学研究，在腰椎侧方入路腰椎融合术/OLIF中采用新型解剖型纳米经基磷灰石/聚酰胺66椎间融合器可以降低应力值，应力更分散，减少了运动范围，使脊柱更加稳定。在6种情况下，子弹头融合器的最大应力值为134. 83，79.17，71.31，114.96，76.85，78.77 MPa；解剖型融合器最大应力值分别为56.91，61.78，35.82，52.28，31.76，32.45 MPa；说明解剖型比子弹头的应力分布要小且分散，运动范围均明显小于正常生理运动范围，且解剖型活动度要小于子弹头；新型纳米经基磷灰石/聚酰胺66椎间融合器对脊柱稳定性影响更小，现解剖新型融合器已开始应用于临床工作中，且临床效果满意。有研究评估了矩形子弹头聚醚醚酮融合器的生物力学效果，与完整的生理结构相比，OLIF单独应用显著降低了屈曲-伸展过程中的移动性，同时保持了轴向压缩刚度[24]；加入椎弓根螺钉固定代替独立融合器或其他螺钉类型可显著提高结构稳定性；研究结果表明这2种类型的融合器均能应用于临床生物稳定性的试验且得到了很好的结果，但具体的术后短期和中远期疗效还需要临床加以验证。最近，市场上出现了与PIVOX系统匹配的融合器，它是一种融合器结合钢板侧面固定的一体化融合器，但是还未发现相关的临床报道，期望后期的综述总结这种新型融合器固定系统。 不同的骨量与OLIF术后的脊柱生物力学也有密切关联。理论上，Stand-alone OLIF不适用于骨质疏松的腰椎退变患者，有导致术后融合器下沉的风险。SORIANO-BARON等[24]的研究证明了这种理论，包括运动范围随着骨量的减少而增加。在他们的研究中，当骨密度为(0.816±0.144) g/cm2时，在测试后的标本中没有发现骨折，也没有发现螺钉或棒骨折、松动或断裂的迹象，当然存在发生终板等骨质骨折的骨密度临界值还需要进一步具体去探究。在屈伸过程中，Stand-alone OLIF与正常生理脊柱运动范围下降主要是由于松质骨的下降，在横向弯曲过程中，Stand-alone OLIF的运动范围显著大于单独使用内固定，这是由于松质骨显著增加而增加的，说明Stand-alone OLIF在骨质疏松患者腰椎退行性疾病的治疗上会影响脊柱稳定性，或引起终板或者椎体的损伤，建议联合内固定手术治疗。 "