文章来源：中华骨科杂志, 2024,44(12)：843-850.
作者：杨凯琪 顾广飞 贺石生
一、检索策略
以"超声" "超声导航" "脊柱源性疼痛"等为中文检索词在中华医学期刊全文数据库、中国知网、万方数据库进行检索；以"ultrasound" "ultrasound volume navigation" "spinal pain"等为英文检索词在PubMed、Web of Science数据库进行检索，检索方式为主题词自由组合检索，检索时间设立为各数据库建立至2024年5月，重点纳入近5年文献。
文献纳入标准：（1）采用超声在脊柱外科应用的相关文献；（2）文献类型为原创论著、系统综述、技术性专著及个案报道。排除标准：（1）类似主题研究中选取有代表性的研究；（2）证据等级及质量低的文献；（3）内容重复文献；（4）无法获取全文的文献；（5）非中英文文献。根据上述纳入与排除标准共检索出文献528篇，查重排除74篇，根据纳入标准排除393篇，最终纳入文献61篇，其中中文文献11篇、英文文献50篇。
二、超声在脊柱疾病诊疗中的价值
（一）超声在脊柱疾病诊断中的价值
肌骨超声（musculoskeletal ultrasound，MSKUS）利用其高频探头可清晰显示肌肉、肌腱、关节、韧带、神经等组织的解剖结构、灌注分布及运动状态等，对肌骨系统疾病的早期诊断具有重要意义 [ 1 ]。Yin等 [ 2 ]使用肌骨超声探查颈椎钩椎关节与椎动脉，结果表明肌骨超声能有效显示钩椎关节形态信息，可为颈源性眩晕的诊断提供参考。Wang等 [ 3 ]研究证实剪切波弹性超声可有效评估强直性脊柱炎患者的腰椎多裂肌厚度、横截面积、杨氏模量等参数，有助于强直性脊柱炎的早期诊断、病程检测及治疗评价。此外，Kozuki等 [ 4 ]使用超声分别对C 5或C 6颈神经根病、脊髓型颈椎病、肌萎缩型颈椎病患者进行评估，证实超声较MRI能更直观地显示颈椎神经根，尤其是在椎间孔狭窄时，且超声可更高效地显示神经根横截面积等结构的改变。
（二）超声在脊柱疾病治疗中的价值
1．超声在脊柱源性疼痛治疗中的应用
脊柱源性疼痛是一类由脊柱疾病引起的以四肢、躯干、头面部疼痛为特征的临床综合征，部分症状严重者可通过神经阻滞的方法治疗。随着影像技术的发展，阻滞技术从早期的盲穿，逐渐过渡到通过影像技术引导的精准穿刺。由于超声对软组织具有良好的辨识度、可减少药物血管内误注射、能够提升穿刺的精准性和安全性，越来越多的医生开始在超声引导下对脊柱疾病进行干预治疗。目前临床上常用的技术包括超声引导下选择性神经根阻滞、关节突关节阻滞、脊神经后内侧支阻滞及硬膜外阻滞等（ 表1 ）。
（1）超声引导下选择性神经根阻滞技术
选择性神经根阻滞能够有效减轻受压神经根及周围组织炎症、缓解疼痛，帮助部分患者实现长期、有效的疼痛管理。既往研究证实超声引导下选择性神经根阻滞可降低药物血管内误注的发生率，同时在疗效上与其他引导方式并无明显区别 [ 5 , 6 , 7 ]。Narouze等 [ 8 ]的研究发现超声引导下行颈椎注射时，长轴视图可清晰显示关节层次及神经走向，而短轴视图适合显示血管分布，这对提高穿刺注射的安全性具有重要意义。Wu等 [ 9 ]在Narouze等的研究基础上进行了改良，他们通过在颈部前外侧区域向后移动超声探头，找到观察椎间孔最佳的超声窗口，经此处行神经根阻滞对传统Narouze入路治疗无效的患者具有显著疗效。之后Dong等 [ 10 ]提出了一种新型后外侧入路超声引导下颈神经根阻滞技术，该技术较Wu等提出的方法进针更浅，是一种简单、安全、易学的方式。除引导治疗外，超声引导下选择性神经根阻滞还具有诊断价值。Luan等 [ 11 ]通过Dong等的技术明确了全部204例腰椎间盘突出症患者的病变节段，有效提高了诊断极外侧腰椎间盘突出症的准确率。
（2）超声引导下关节突阻滞技术
颈腰椎关节突阻滞是诊断和治疗慢性颈肩疼痛、腰椎关节突源性疼痛的重要手段。超声能准确显示腰椎小关节间隙，为引导腰椎关节突阻滞提供了理论基础 [ 12 ]。超声引导下关节突阻滞准确率高，且无辐射暴露，对部分特殊患者如孕妇也可以进行常规治疗 [ 13 ]。Bodor等 [ 14 ]对36例患者（60个颈椎关节突关节）行超声引导下阻滞，准确率达到92%~98%。Yun等 [ 15 ]对57例腰椎关节突源性腰痛的患者行超声或X线引导下腰椎关节突阻滞，结果提示两种引导方式在缓解疼痛及改善日常活动等方面具有同等疗效。Ye等 [ 12 ]研究证实超声与CT引导腰椎关节突阻滞具备同等的可行性、准确性及临床疗效但指出超声引导下关节突阻滞可能不适用于严重骨质增生的患者。
（3）超声引导下脊神经后内侧支阻滞技术
超声引导下脊神经后内侧支阻滞（medial branch blocks，MBBs）适用于关节突关节严重退变、关节间隙狭窄、行关节突阻滞较为困难的患者 [ 16 ]。超声引导下行MBBs时扫描方式与引导关节突阻滞相似，在探头行轴位扫描时可观察到上关节突外侧和横突头侧之间的凹陷，即穿刺靶点。随后采用平面内进针技术，将穿刺针以约45°~60°方向从外侧向中线进针，最后旋转超声探头确认针尖位置 [ 17 ]。多项研究表明超声引导下MBBs的疗效与透视引导技术相似。Han等 [ 18 ]回顾性研究了68例超声引导及78例接受X线引导下MBBs治疗腰椎关节突源性腰痛的患者，发现两组疗效无显著差异。Nisolle等 [ 19 ]的研究也证实了这一结论。此外，Park等 [ 20 ]使用超声引导下颈椎MBBs治疗颈椎小关节源性疼痛，结果表明超声组与传统组的疗效相似，并且操作时间更短、穿刺针数更少。尽管超声引导下MBBs已较为成熟，但该技术对初学者有一定学习门槛，并且对部分合并肥胖、严重脊柱退变及脊柱畸形的患者操作仍较为困难，有待进一步优化 [ 17 ]。
（4）超声引导下硬膜外阻滞技术
硬膜外阻滞根据入路不同，可分为经椎板间入路和经椎间孔入路两种方式。超声引导下经椎板间入路硬膜外阻滞时，在旁矢状位长轴平面上，探头稍倾斜即可观察到椎板间隙，调整探头至短轴平面可观察到硬膜外间隙、椎管和椎体后缘，随后逐渐穿入穿刺针，直至阻力消失即达到硬膜外间隙。而对经椎间孔入路，横突间韧带为增加阻滞可行性和准确性的靶结构。既往研究证实两种方式均为有效准确的技术手段，与透视引导的注射效果相当 [ 21 , 22 ]。2022年Emami等 [ 23 ]将超声与透视联合用于引导腰骶部经椎间孔硬膜外阻滞，成功率达到95.4%~100%。此外，后孔入路和斜入路是既往文献报道的两种可行的技术 [ 24 , 25 ]，但考虑到潜在风险，超声引导下硬膜外阻滞建议经验丰富的医生进行。
2．超声在引导脊柱内镜手术中的应用
近年来脊柱内镜技术发展迅猛，其关键步骤之一即穿刺并逐步置入内镜工作通道。该操作目前主要在透视引导下进行，但反复透视带来的辐射暴露影响较大，因此有学者尝试使用超声辅助置管以减少辐射暴露（ 图1 ， 图2 ）。
图1 女，32岁，孕16周+，腰痛伴右下肢疼痛，椎间盘脱出。腰椎横断面和矢状面MRI T2WI示L 4，5椎间盘脱出，L 5S 1椎间盘突出，因保守治疗无效拟行手术治疗。考虑到患者L 4，5为责任节段，拟行L 4，5节段经皮经椎间孔内镜下腰椎间盘切除术。因考虑辐射危害，患者术前未行腰椎X线及腰椎CT检查，术中拟用超声引导下穿刺置管
图2 超声引导脊柱内镜手术过程图 A 超声引导下椎间孔穿刺过程 B 超声检查所示红色箭头为穿刺针，蓝圈为椎间孔，黄圈为小关节 C 置入工作通道及内镜后，超声进一步验证 D 摘除的髓核组织
2017年Wu等 [ 26 ]报告25例超声引导下经皮经椎间孔内镜下腰椎间盘切除术（percutaneous transforaminal endoscopic lumbar discectom，PELD），结果表明相较于传统的透视引导，超声引导下PELD透视时间更短，辐射暴露更低。2019年张明博等 [ 27 ]报告完全零辐射暴露的单纯超声引导下PELD，发现竖脊肌筋膜形成的高回声区与椎间孔间存在恒定关系，从此处入路即可进入椎间孔。该研究团队的其他研究证实了超声联合X线能够显著提升穿刺准确性与置管成功率，减少辐射暴露 [ 28 , 29 ]。尽管上述研究提示超声引导穿刺置管具有一定的优势，但目前相关研究仍然较少，且主要集中于腰椎内镜手术，对颈、胸椎内镜手术探讨不多。Chen等 [ 30 ]后来对超声引导脊柱内镜手术中各入路的技术要点进行了归纳，指出C 6前结节、C 2/3关节突、锁骨、T 12肋骨、L 5/S 1等结构可作为超声引导置管的定位标志，这有利于该技术进一步推广。
目前超声引导脊柱内镜穿刺置管仍存在局限性：（1）超声的使用及图像的辨识具有一定的学习曲线 [ 30 ]。尽管术中超声允许术者实时观察针尖的移动，但初学者可能存在无法可视化针尖或针尖难以辨识等问题。（2）肥胖、高髂嵴等不利于超声成像 [ 28 , 29 ]。此类患者在超声辅助下穿刺可能存在一定困难，但可通过改变超声角度或通过双重定位在一定程度上提高准确性 [ 30 ]。（3）目前研究普遍采用超声联合其他影像技术的方式，无法完全避免辐射，且未来需要更多经验及证据对该技术的安全性、有效性进行支持。
3．超声在椎弓根螺钉置入中的应用
椎弓根螺钉固定技术是脊柱外科的常规技术，临床上常用X线、导航、电生理监测等技术辅助置钉。椎弓根毗邻解剖结构较为复杂，螺钉偏移容易造成神经、血管及腹腔脏器的损伤，给患者带来灾难性影响。为提高置钉准确率及减少辐射暴露，部分学者考虑将超声技术应用于置钉过程。
超声在椎弓根螺钉置入手术中的关键应用是验证钉道的完整性。2009年Kantelhardt等 [ 31 ]将超声应用于腰椎椎弓根螺钉的置入，发现超声下钉道具有特异性表现，完整钉道表现为高反射的环状结构，而穿孔部位则显示圆形高回声区域的局部缺损。基于此，他们对两具尸体标本脊柱上共24个钉道使用超声与CT配对验证，配对成功率高达99%。同样的结果在超声引导颈椎椎弓根螺钉置入的研究中得到了再次验证 [ 32 ]。Xie等 [ 33 ]通过标本研究指出超声验证钉道侧壁、前壁的准确性分别为86.30%和89.63%，进一步证实了超声验证钉道是否完整的可行性。
精确判断钉道内壁与皮质骨的距离也是超声在椎弓根螺钉置入中的应用之一。由于超声频率与分辨率呈正相关、与穿透深度呈负相关，因而选择合适的超声频率尤为重要。既往研究采用1~20 MHz的超声频率，得到了不同的超声图像，其中20 MHz超声无法满足对探查深度的需求，图像为大量高亮混响伪影，表明骨小梁呈全反射 [ 31 , 34 , 35 ]。基于不同的检查目的，如保证短距探查准确性、更高的轴向分辨率等，推荐频率也不一致，但目前采用何种频率的超声仍有争议。
近年来有学者对超声引导置钉的设备也进行了改良研发，如曾忠友等 [ 36 ]将微型超声传感器安装于椎弓根开路器尖端，以便实时监测开路器与皮质骨的距离，其体外实验与动物实验均证实了该设备具有操作简单、准确率高的优点。
三、超声在其他脊柱疾病中的应用
（一）超声在脊柱肿瘤手术中的应用
脊柱区域的解剖较为复杂，并且通常脊柱肿瘤与毗邻结构边界模糊，术中难以精确地评估切除范围，导致脊柱肿瘤手术风险较高 [ 34 ]。超声因在软组织显像上具备优势，可广泛应用于脊柱髓内与髓外病变 [ 1 ]。
术中超声可辅助肿瘤精确定位、描述边界范围，以确定硬膜切开长度及评价切除范围。2016年Ivanov等 [ 37 ]在术中超声辅助下成功切除了158例髓内及髓外肿瘤，证实超声在描述正常脊髓、确定肿瘤边界、定位手术靶点上与MRI同样准确。Haciyakupoglu等 [ 38 ]研究表明超声允许术者通过较小的硬膜切口对脊柱肿瘤进行探查，并且可有效分辨肿瘤及其周围结构或对切除后参残余肿瘤进行评估。此外，彩色多普勒超声、增强超声可评估肿瘤灌注情况，对减少术中出血具有重要意义 [ 1 , 34 ]。2020年Vetrano等 [ 39 ]报告12例增强超声引导下髓内肿瘤手术，对多种肿瘤在B超与增强超声下的影像学特征进行了描述，并指出增强超声可突显肿瘤的灌注模式，有助于鉴别肿瘤类型。这提示超声或许可作为脊柱肿瘤手术时MRI的补充技术，以提高对肿瘤的辨识精度。
（二）超声在充分减压或预后评估中的应用
脊柱手术中精准、充分的减压关系到患者的预后 [ 34 ]。术中超声可实时评估减压效果，如脊柱后路减压手术，在完成椎板切开或切除后用生理盐水填充术野，创造声学耦合环境，随后将超声传感器置于硬膜表面对脊髓进行扫查，判断有无压迫 [ 40 ]。既往文献报道了超声在脊柱肿瘤、颈椎病、腰椎间盘突出症、后纵韧带骨化症等疾病术中评估减压彻底性的应用，虽证实超声可辅助术者进行精准减压，但大部分研究样本量偏小 [ 34 ]。2023年Chryssikos等 [ 41 ]报告51例创伤性颈脊髓损伤在颈椎椎板切除术后，利用超声进行减压充分性评估，对减压不足者行额外椎板切除，直至减压充分，但术后MRI或CT指出8例仍存在减压不足，提示术中超声评估减压的准确性有待进一步提高。
除实时进行减压评估外，术中超声还可通过观察脊髓灌注状况进一步评估预后。Chen等 [ 42 ]使用增强超声对29例颈椎病患者行减压后脊髓前动脉及终末分支的灌注评估，发现灌注增加者预后更好。Liu等 [ 43 ]将增强超声应用于评估胸椎后纵韧带骨化环形减压术后的脊髓灌注状况，认为增强超声可作为神经电生理监测的补充技术，有助于监测脊髓功能。
目前，利用超声技术进行减压及预后评估仍未在脊柱外科得到广泛应用，相关研究报道较少 [ 40 ]。挑战之一即需要创建一个足够大的观察窗口，但该步骤在部分存在骨肥厚的病例上存在一定难度；其次，关于脊髓充分减压的定义较多，如定性观察脊髓前部是否存在致压物或定量测量压缩比（脊髓矢状面直径/脊髓横径）、横截面积等，部分学者倾向于定性判断，但目前并尚无较强证据表明何种充分减压定义更为有效，这将对术者判断减压是否充分产生较大影响；另外，脊柱外科医生对超声图像物理诊断的不熟悉以及超声图像的清晰度也制约着该技术的发展。
四、超声设备在脊柱外科的应用
（一）超声导航在脊柱外科的应用
单纯超声对椎骨表面精细解剖结构辨识困难，难以满足精度要求较高的手术操作。近年来超声导航技术结合了超声无辐射、实时性佳以及图像清晰的优势，在辅助脊柱外科手术中显现出巨大潜力。超声导航的原理即通过术中超声收集软组织下的骨表面点云轮廓，并使用导航仪（运动相机、电磁定位器、光学定位装置等）跟踪超声探头，借助位置补偿算法将骨表面点云轮廓的实际坐标定位到虚拟坐标系中，重建三维超声图像，最后与术前CT或MRI进行配准 [ 44 ]。基于此原理，超声导航对不同模式图像之间的冗余数据及互补信息进行了处理，弥补了单纯超声图像质量差、信息缺失等问题，进而实现对手术的实时指导。
既往研究对超声导航的安全性、可行性及精准度等进行了探讨，付强等 [ 44 ]对60例患者使用超声导航或"C"型臂透视引导行经椎间孔脊柱内镜手术，结果证实两组疗效并无显著差异，并且超声导航组的穿刺时间和辐射暴露更少。本研究团队既往的研究也证实了运用超声导航技术能有效减少椎间孔及椎弓根穿刺中的穿刺次数及辐射暴露，节约手术时间 [ 45 , 46 ]。刘彦斌等 [ 47 , 48 ]在尸体研究中使用超声导航进行腰椎间孔穿刺，结果表明配准误差与穿刺误差均<5 mm，提示超声导航可精准实现引导腰椎间孔穿刺。2022年Gueziri等 [ 49 ]对超声导航引导猪胸腰椎椎弓根螺钉置入进行了评估，其中螺钉穿孔率为7.14%，与CT导航下的穿孔率相似。Chan等 [ 50 ]使用超声导航对置有探针的椎弓根模型进行了684次定位，其定位精度与三维重建精度均位于1 mm和5°的技术标准内，平均配准时间为8.9 s，表明超声导航在引导脊柱手术上足够快速与准确。
此外，还有研究报告了超声导航在干预脊柱源性疼痛、脊柱肿瘤手术、评估强直性脊柱炎及骨穿刺活检中的应用 [ 1 , 51 ]。Liu等 [ 52 ]使用超声导航结合术前MRI成功定位并切除了1例妊娠期患者的椎管内肿瘤，将患者与胎儿的辐射暴露风险降至最低。由此可见超声导航具有良好的应用前景，或能成为一项安全、高效的引导技术。
学者们在研究中也指出了超声导航技术目前存在的问题 [ 1 , 44 , 45 , 49 , 51 , 53 ]：（1）相较目前主流影像引导技术，超声导航需较长的学习曲线。若术者经验不足，如在超声扫查时用力过大或不稳，会导致配准误差增大而增加手术风险；（2）干扰因素较多，如患者肥胖、呼吸及体位改变、金属仪器干扰电磁跟踪器磁场、手术时间增加等均会导致导航系统精度降低；（3）目前研究大多基于实验或动物模型，对实际操作过程中软组织、血液、神经等结构对图像产生的影响缺乏研究；（4）超声信号及配准算法有待进一步研究。目前常规超声信号对脊柱后部椎骨表面结构辨识度不高，无法满足内定标的配准需求，并且现有配准算法更适合实质性脏器，是否适合骨组织尚无定论。因此，有必要在未来的研究中探索更适合骨显像的超声信号及配准算法，提高配准精度、增加手术安全性。
（二）其他超声设备在脊柱外科的应用
超声骨刀是一种基于空化效应及机械碎裂效应以达到切割骨骼及钙化组织目的的新型手术器械。相较于传统截骨及减压工具，超声骨刀具有组织选择性强、止血性能好、产热低、切割精准及易操作等优势，在脊柱外科、整形科、口腔颌面外科等领域获得了广泛应用 [ 54 ]。
既往研究对超声骨刀在脊柱手术中的安全性和有效性进行了探讨。在颈椎后路手术中超声骨刀较常规截骨工具（咬骨钳或高速磨钻）能够明显减少失血量，但是否能减少手术时间及术后引流量等仍存在争议 [ 55 ]。Sun等 [ 56 ]报告了超声骨刀辅助下椎板成形术治疗颈椎后纵韧带骨化症的研究，相较于高速磨钻组，超声骨刀组有效减少了术中出血量、手术时间并降低了手术并发症发生率；同时，使用超声骨刀可以减少椎旁肌肉破坏，这对减少手术创伤、改善患者预后具有重要意义。另一项关于超声骨刀辅助胸椎环形减压的研究得到了相同结论，并指出应避免将超声骨刀置于同一位置过长时间，以免增加局部热量 [ 57 ]。Ren等 [ 58 ]在超声骨刀辅助下行微创经椎间孔腰椎椎体间融合术（minimally invasive transforaminal lumbar interbody fusion，MIS-TLIF），得出超声骨刀辅助MIS-TLIF手术具有手术时间短、术中出血少、手术疗效好的结论。禚汉杰等 [ 59 ]利用超声骨刀对17例胸腰椎椎管内肿瘤的患者行椎管内肿瘤切除棘突椎板复合体回植手术，研究者指出相较于传统截骨工具，超声骨刀切缘更为平整，切除并回植棘突椎板复合体更为安全有效。
超声骨动力系统原理与超声骨刀类似，可根据手术不同需求更换手术器械，达到钻孔、切割等目的。近年超声骨动力系统在临床上的应用逐日增加，主要用于骨组织与软组织交界处的精细操作，如椎管减压及颈椎后路手术中的开门操作等 [ 60 ]。李欣宸等 [ 60 ]基于高频超声切割松质骨而不损伤皮质骨的原理研发了超声骨动力椎弓根探路器，实现了对椎弓根松质骨钉道的探路，满足置钉的准确率与安全性需求。
综上所述，超声检查具备无辐射、实时显像、价廉等优点，目前已广泛应用于肌骨系统诊断、脊柱源性疼痛的介入治疗，并在引导脊柱内镜手术、椎弓根螺钉置入手术、脊柱肿瘤手术、术中减压与预后评估等领域展现了良好的前景。但超声图像清晰度不高、分辨精度偏低、骨显像应用受限等缺点仍是限制其在脊柱外科应用的主要因素。进一步的研究可着重于通过提高超声设备的性能、探寻合适的肌骨超声成像参数、使用新型造影剂等手段以提高超声的图像质量 [ 61 ]；也可通过引入声辐射力脉冲成像、弹性超声等相关技术，提升超声对手术靶标（如脊柱肿瘤）的定位精度，保证脊柱手术的安全性 [ 61 ]。另外，对脊柱外科医生而言，提高超声使用技巧及图像辨识能力也非常重要。随着人工智能和机器学习的发展，基于人工智能的超声展现出了对解剖结构精确的辨识能力 [ 1 ]，后期可能会对超声发展带来革命性影响。
参考文献（略）
