超聲骨刀在頸椎手術中的應用進展

曹時亮，李彥，劉忠軍

(北京大學第三醫(yī)院，北京 100191)

近年來超聲骨刀已被廣泛應用于各種涉及骨質切除的手術中[1-2]。相比于脊柱外科手術中常用的高速磨鉆、咬骨鉗等傳統(tǒng)骨切割工具，超聲骨刀具有操作簡便、切割精準、保護軟組織等優(yōu)勢，近年來在脊柱外科手術中的應用不斷增多。部分研究者認為，相比于傳統(tǒng)骨切割工具，頸椎手術中應用超聲骨刀可減少術中出血、縮短手術時間、降低硬脊膜和神經損傷風險，而且手術效果與傳統(tǒng)骨切割工具相當，可作為頸椎手術的首選骨切割工具推廣使用[3-4]。但頸椎手術區(qū)域解剖結構復雜，手術并發(fā)癥后果嚴重，超聲骨刀作為新型骨切割工具，其在頸椎手術中應用的療效和安全性仍需進一步觀察[4]。為此，本文就超聲骨刀在頸椎手術中的應用進展進行了綜述，以期為臨床提供借鑒。

1 超聲骨刀的技術原理和優(yōu)勢

超聲骨刀是通過壓電效應，使交流電流在壓電陶瓷作用下由電能轉換為高頻率的機械振動，通過空化效應、共振效應及機械碎裂作用而發(fā)揮骨切割作用[1,5-7]。

超聲骨刀獨特的技術原理，使其相較于傳統(tǒng)骨切割工具擁有獨特的優(yōu)點：①選擇性切割。超聲骨刀產生的機械振動的工作頻率為20～30 kHz、刀頭振動幅度為30～300 μm，特定的工作頻率和振幅，使其可特異性切割堅硬的骨組織，而具有不同組織密度和彈力屬性的血管、神經、硬脊膜等軟組織結構，在此頻率和振幅下可通過輕微位移避免損傷[1,8-10]。②切割精準平滑。超聲骨刀獨特的扁平刀頭使其易于控制，切割更加精準。研究表明，超聲骨刀的骨切割精度可達到0.5～0.7 mm[5]，而且切割面光滑，基本無骨碎屑產生，避免了傳統(tǒng)骨切割工具遺留的粗糙骨面增加硬脊膜和神經損傷的風險[11-12]。③自帶沖洗冷卻系統(tǒng)。高速磨鉆在使用過程中需要使用注射器滴水降溫，而超聲骨刀搭配有沖洗冷卻系統(tǒng)，使用過程中可通過噴灑水流對截骨部位進行沖洗和降溫，從而避免高溫造成局部組織熱損傷，可對神經組織及硬脊膜起到很好的保護作用[10]。④術野清晰。超聲骨刀在使用過程中產生的瞬時高溫和空化效應有一定的局部止血作用[10,13]，而持續(xù)不斷的水流沖洗使操作中無煙霧產生，可保持術野清晰，方便手術操作[11,14]。⑤防卷刮。相比于高速磨鉆、咬骨鉗等傳統(tǒng)骨切割工具，超聲骨刀獨特的切割原理可使其避免在操作過程中卷刮周圍其他軟組織，造成血管、神經、硬脊膜損傷[15-16]。⑥操作便捷。超聲骨刀刀頭細小、整體結構較輕，操作過程中手柄振動幅度小、穩(wěn)定性高，可單手操作[17]。⑦有利于骨愈合。超聲骨刀切割精準平滑，可減少不必要的骨丟失[18-19]，而且對于炎癥反應相關的細胞因子級聯反應干擾較少[20]。Aimetti等[21]的研究顯示，相比于高速磨鉆，使用超聲骨刀進行牙周手術患者的牙周白細胞介素1β表達水平更低。Pereira等[22]的研究則顯示，與高速磨鉆相比，超聲骨刀截骨后骨斷面的成骨細胞有更好的生存能力。因此從理論上來講，超聲骨刀截骨后的切割面有更好的植骨融合能力和愈合能力。

2 超聲骨刀在頸椎手術中應用的療效和安全性

2.1 術后神經功能改善情況從我們的文獻檢索結果來看，大部分研究顯示，采用超聲骨刀行頸椎手術的患者，其術后神經功能評分和術后神經功能改善率與采用傳統(tǒng)骨切割工具的患者沒有明顯差異[12,19,23-30]。Kim等[23]的前瞻性隨機對照研究顯示，使用超聲骨刀進行頸后路手術，平均術后椎管橫截面積大于高速磨鉆組，2組患者在隨訪期間神經功能均有明顯改善，但2組術后神經功能評分的差異無統(tǒng)計學意義。僅Dave等[7]的回顧性研究顯示，采用超聲骨刀進行頸后路手術的患者具有更高的神經功能改善率。因此，我們認為在頸椎術后神經功能改善方面，應用超聲骨刀和傳統(tǒng)工具并無明顯差異。

2.2 出血量超聲骨刀的空化效應、局部高溫作用、選擇性切割等特點使其在控制出血方面相較于傳統(tǒng)工具有巨大優(yōu)勢，而且使用超聲骨刀手術時術野清晰，截骨操作較快，可進一步減少術中出血。而骨刀、咬骨鉗、高速磨鉆等傳統(tǒng)骨切割工具在截骨過程中，常有松質骨表面滲血、損傷靜脈叢出血等問題，影響手術視野，手術效率較低。多項研究顯示，應用超聲骨刀的頸后路手術中出血量少于應用高速磨鉆的頸后路手術[23-24,31-32]。劉寧等[29,33]認為，與傳統(tǒng)骨切割工具相比，頸前路椎間盤切除植骨融合術(anterior cervical discectomy and fusion，ACDF)中應用超聲骨刀可減少術中出血。部分研究對頸后路手術中應用超聲骨刀與傳統(tǒng)骨切割工具的術后引流量進行了比較，結果顯示超聲骨刀組術后引流量少于傳統(tǒng)工具組[24,27,34-40]。

2.3 手術時間與傳統(tǒng)骨切割工具相比，超聲骨刀具有操作簡便、切割精準、術中出血少、術野清晰等優(yōu)勢，從理論上來講采用超聲骨刀行頸椎手術可以縮短手術時間。多項研究顯示，與傳統(tǒng)骨切割工具相比，頸椎手術中應用超聲骨刀截骨效率更高，手術時間更短[19,25-27,29-32,34,37-39,41-42]。頸椎手術中縮短手術時間可減少出血量、縮短麻醉時間和切口暴露時間，從而有效降低圍手術期并發(fā)癥的發(fā)生率。多項研究顯示，采用超聲骨刀行前路椎體切除減壓融合術(anterior cervical corpectomy with fusion，ACCF)，術后患者吞咽困難發(fā)生率低于傳統(tǒng)工具組，而且超聲骨刀組手術時間較傳統(tǒng)工具組明顯縮短；研究者認為，超聲骨刀組患者術后吞咽困難發(fā)生率低，與手術時間縮短，避免了術中長時間壓迫食管及喉上神經有關[19,25-27,29-32,34,37-39,41-42]。

然而有動物實驗表明，在標準條件下，使用超聲骨刀切割骨質所需時間比高速磨鉆更長，但其切割后的骨表面更加光滑，軟組織損傷更小[11]。Grauvogel等[43]也認為，超聲骨刀存在手柄粗短、刀頭短等問題，導致術者在ACDF中操作困難，手術時間延長；作者認為通過改善手柄和刀頭設計，增加多角度刀頭可能有助于解決這一問題。陳蕭霖等[28]的研究顯示，在頸后路單開門手術中，應用超聲骨刀和傳統(tǒng)骨切割工具的手術時間無明顯差異，但術者感覺超聲骨刀的切骨效率更高。

2.4 硬脊膜損傷情況與傳統(tǒng)骨切割工具相比，超聲骨刀具有選擇性切割、切割精準平滑、防卷刮等優(yōu)勢，理論上可以降低頸椎手術中硬脊膜損傷的風險。Onen等[19]的研究顯示，超聲骨刀組硬脊膜損傷發(fā)生率低于高速磨鉆組。Sun等[44]的研究顯示，相比于高速磨鉆，使用超聲骨刀進行C2穹頂減壓時腦脊液漏發(fā)生率更低。但我們檢索到的其他文獻[7,23-29,31,33-37,45]均顯示，頸椎手術中應用超聲骨刀和傳統(tǒng)骨切割工具，硬脊膜損傷發(fā)生率沒有差異。Bydon等[46]在軟骨發(fā)育不全合并胸腰椎椎管狹窄癥患者的手術中使用超聲骨刀，硬脊膜撕裂發(fā)生率高達30%。這提示，在復雜脊柱疾病手術中，應用超聲骨刀發(fā)生硬脊膜撕裂的風險較高。Hu等[6]在128例脊柱疾病患者的手術中使用超聲骨刀進行截骨，2例患者術中發(fā)生硬脊膜撕裂，損傷均與應用超聲骨刀有關；作者建議使用超聲骨刀截骨時應注意硬脊膜損傷的風險，特別是對于翻修手術或存在畸形的手術。Dave等[12]認為，超聲骨刀可切穿鈣化的硬脊膜而損傷神經組織，在使用超聲骨刀進行頸后路椎板切除術前，應當認真閱讀影像學資料，盡可能避免在有硬脊膜鈣化的情況下使用超聲骨刀。

2.5 神經損傷情況神經根損傷、脊髓損傷或神經功能障礙是頸椎手術的嚴重并發(fā)癥，最常見的是C5、C6神經根麻痹。我們檢索到的文獻中，僅1項研究[12]顯示高速磨鉆組術后一過性神經功能障礙發(fā)生率高于超聲骨刀組，其余各項研究[19,23-29,31,33-37,44-45]中超聲骨刀組與傳統(tǒng)骨切割工具組在神經功能并發(fā)癥方面的差異均無統(tǒng)計學意義。Dave等[12]對12例脊柱手術后發(fā)生一過性神經功能障礙的患者進行了分析，考慮其可能為椎管減壓后脊髓急性擴張所導致，并認為超聲骨刀在減少此類并發(fā)癥方面具有優(yōu)勢。Dave等[12]的研究中還報道了1例使用超聲骨刀進行頸后路椎板切除術過程中損傷C5神經根的病例；該病例存在嚴重的后縱韌帶骨化，導致椎管外側極度狹窄，術中以超聲骨刀切開椎板內層骨皮質時，造成椎板下神經根損傷；作者建議在使用超聲骨刀切除椎板時，應當避免完全破壞內層骨皮質。

2.6 熱損傷與骨愈合情況切割骨質過程中產生的熱量和機械壓力，是高速磨鉆造成神經損傷的主要原因，而且熱效應對于術后骨斷面愈合有不利影響[47-48]。盡管超聲骨刀憑借其技術特點大大降低了對神經組織的機械性損傷風險，但其工作過程中的熱效應仍不可避免。Onen等[19]使用超聲骨刀和傳統(tǒng)骨切割工具行椎板切除術治療脊髓型頸椎病，結果超聲骨刀組無患者因熱效應導致神經或硬脊膜損傷。Kim等[23]的研究顯示，接受頸后路椎板成形術的患者，術后6個月隨訪時磨鉆組比超聲骨刀組有更高的門軸融合率，但在術后12個月隨訪時2組門軸融合率的差異無統(tǒng)計學意義；作者認為這可能與超聲骨刀工作過程中的熱效應及高速水流沖洗帶走局部成骨細胞有關。李彥等[27]針對超聲骨刀對頸椎后路單開門術后門軸融合率影響的研究結果與Kim等[23]的研究結果相似；作者認為應用咬骨鉗等傳統(tǒng)骨切割工具術后早期門軸融合率更高，也認為這一結果與超聲骨刀使用過程中的熱效應有關。Hu等[6]回顧了128例使用超聲骨刀進行脊柱手術的患者，1例患者因超聲骨刀刀頭在同一位置切割時間較久，局部溫度過高發(fā)生硬脊膜撕裂。

3 超聲骨刀在頸椎手術中應用的注意事項

超聲骨刀操作簡單，所需學習時間較短[49-50]，但超聲骨刀在頸椎手術中的使用技巧需要不斷學習、總結[12]。Sanborn等[10]進行了一項使用超聲骨刀進行脊柱手術的動物實驗，實驗中僅第1只接受手術的動物發(fā)生硬脊膜撕裂。薛旭凱等[36]在采用超聲骨刀行頸后路單開門椎管擴大成形術的報道中，僅1例患者發(fā)生硬脊膜撕裂，該患者為術者初期應用超聲骨刀進行手術的患者，后期接受手術的患者再未發(fā)生硬脊膜損傷。

術前仔細閱讀影像學資料、制定嚴密的手術規(guī)劃，可有效降低頸椎手術中應用超聲骨刀損傷硬脊膜或神經的風險[30]。Dave等[12,23]認為，在使用超聲骨刀進行頸后路椎板切除術時，應避免對刀頭施加過大的壓力，通過輕柔“掃動”即可切開椎板骨松質和骨皮質，且應避免刀頭在同一位置停留過久。Hu等[6]也認為超聲骨刀在使用過程中，刀頭應不斷移動，避免持續(xù)切割同一位置，導致軟組織熱損傷。曹云等[25]認為，握持超聲骨刀時應雙手握持，一手輕輕下壓，另一手拮抗，以防止切割過深，損傷硬脊膜及神經組織。多位學者均強調了超聲骨刀切割椎板過深的危險性，對存在嚴重頸椎管狹窄的患者更應謹慎處理。我們認為Dave等[12]的手術技巧值得借鑒，即使用超聲骨刀切開椎板時，應避免完全切開椎板內層骨皮質，最后階段使用咬骨鉗通過扭轉折斷取下椎板。Grauvogel等[43,51]認為，在頸椎手術中應用超聲骨刀應選擇合適角度和尺寸的刀頭，并做好術前手術規(guī)劃。曹云等[25]認為，在使用超聲骨刀的過程中，應當在重要結構表面覆蓋濕棉片進行隔離，避免熱效應或機械效應的意外損傷。

4 小 結

目前對于超聲骨刀在頸椎手術中應用的研究以回顧性研究為主，缺少大樣本前瞻性隨機對照研究。對于手術并發(fā)癥的研究，我們檢索到的文獻納入病例均較少，硬脊膜損傷、C5神經根麻痹等頸椎手術常見并發(fā)癥的發(fā)生率較低、相關報道較少，因而無法對超聲骨刀的安全性進行深入探討。目前對于超聲骨刀在頸椎手術中應用的研究以頸后路椎板成形術或頸后路椎板切除術為主，而對于其在ACCF或ACDF中應用的研究較少。

總體而言，超聲骨刀在頸椎前路和后路手術應用中療效肯定、安全性高。在改善神經功能方面與傳統(tǒng)骨切割工具具有相似的效果，而且可有效減少術中出血、手術時間及術后引流量；在減少硬脊膜損傷、神經損傷等頸椎手術并發(fā)癥方面，超聲骨刀相比傳統(tǒng)骨切割工具更具優(yōu)勢。但超聲骨刀作為頸椎手術中的新型設備，術者需要通過不斷學習、積累，提高手術療效，減少并發(fā)癥。