超声骨刀原理、技术方向及应用市场分析

超声骨刀全称超声骨动力系统，与超声刀专注应对软组织不同，超声骨刀是“切硬不切软”。

超声骨刀是基 于压电超声频率微震荡原理，通过特殊装置将电能转换为机械能，利用超声刀头每秒数十万次机械振动所 产生的加速度粉碎和切割目标骨组织，可用于牙科、脊柱外科、神经外科等多个科室。超声骨动力系统通 常由超声换能器和包括超声变幅杆两个部分构成，超声换能器用于将交流电信号转变为压电陶瓷的振动 能量，超声变幅杆进一步放大压电陶瓷振动的振幅后驱动超声骨刀的尖端部位振动。

超声骨刀只针对特定硬度的骨组织，保护周围软组织。人体骨组织是硬组织，切割难度大，因此超声骨刀 必须具有高载能，这就对产品的设计提出了更高的要求，需提高超声骨刀的机械冲击力、散热等性能。骨 组织声阻抗高，软组织声阻抗低，超声骨刀的振动频率在24-30kHz，只切割声阻抗高的矿化硬组织、钙化化组织、骨组织。而血管、神经、粘膜等软组织声阻抗较低，需要50kHz以上的频率才能被破坏，因此对软 组织具有一定的保护作用。

超声骨刀刀尖振幅是核心指标。而且，超声骨刀之所以能做到“切硬不切软”，核心指标在于刀尖的振幅。 在同等切骨速度下，刀尖振幅越小，对软组织损伤越小，但目前低功率超声骨刀存在无法快速切割一些坚 硬骨头的难题。 集成式、智能化超声骨刀成为新技术方向。

集成的能量器械平台是大趋势。骨科生物公司Bioventus（收购 Misonix）旗下neXus BoneScalpel Access系统是集成全套软硬组织切除功能的超声波手术平台，针对人 体软组织和硬组织去除进行了优化，可完成大型截骨术、肿瘤切除术等术式，适用于神经外科、泌尿外科、 骨科等科室软硬组织的碎片化和抽吸。“软硬均切”的超声骨刀系统具有更广泛的使用范围，满足更多临 床需求。同时，骨科手术机器人集成超声骨刀成为新趋势，如水木天蓬正在和天智航、北京积水潭医院联 合研制融合超声骨刀的手术机器人。在三维影像规划下，手术机器人可控制超声骨刀实现更精准的操作， 适应更多复杂术式。

超声骨刀最大的应用市场是牙科和口腔颌面外科，正在逐渐拓展至脊柱外科。脊柱外科手术的解剖结构、 疾病种类和机理复杂，切割操作难度和风险较高。过去常用的切骨工具高速磨钻具有振动幅度低、冲击力 低等优点，但使用过程中产生的热损伤、组织结构破坏仍是困扰临床的难题。不同于磨钻等传统骨科器 械，超声骨刀在接触骨组织时，其刀头产生的重力加速度能瞬间将骨组织粉碎，且不会对临近组织造成碎 裂及损伤，从而实现精准切割。随着微创骨科手术发展，部分企业开始推出可用于椎间孔镜、内窥镜下的 超声骨刀。

在神经外科中，超声骨刀主要用于颅骨切割。在开颅手术中，截骨是难度最大、风险最高的操作之 一，因其极有可能损伤骨组织附近的重要结构，造成硬脑膜、静脉窦、脑实质等损伤，引发颅内感 染。传统的颅钻铣刀系统在开颅过程中，产生热量较大，容易造成局部过热，进而引发周围软组织热 损伤。由于超声骨刀切硬不切软的特性，安全性较高，近年来被用于神经外科领域，旨在避免损伤神 经血管、硬脑膜、脑实质等软组织结构，尽可能减少颅骨切割引起的骨质丢失，降低颅骨切除手术的 风险及潜在并发症的发生率，且切割后骨间隙较小。