随着手术器械及设备的不断改进、影像技术的不断发展，术中导航及神经电生理监测的引入等，脊柱脊髓术后发生神经功能障碍的风险大大降低，但仍有一部分患者会出现新的神经功能缺陷，特别是髓内病变。术中即时成像工具可以改善手术的这一问题，减少神经结构的损伤导致的神经功能恶化。磁共振成像（MRI）是诊断和评估脊柱脊髓肿瘤的金标准。然而，MRI可能并不总能准确区分髓内和髓外病变。此外，术中MRI还不是脊柱脊髓肿瘤手术的标准化工具，存在许多技术限制。近年来，术中超声（Intraoperativeultrasound，IOUS/iUS）指导在脑肿瘤切除的神经外科手术中的应用越来越广泛。然而，迄今为止，很少有研究对脊柱脊髓肿瘤的超声表现进行了描述，IOUS在脊柱脊髓领域的作用尚未得到很好的标准化推广及使用。
1978年，Reid报告了第一例脊柱脊髓肿瘤的超声显像，这也是首次将超声应用于神经外科，文中描述了一例颈髓星形细胞瘤。随后，超声被应用到脊柱脊髓的很多方面，如肿瘤、退化性疾病、髓内病变、外伤、椎管狭窄、硬脊膜瘘、Chiari畸形、脊髓空洞症、动静脉畸形（AVM）、脊柱裂、脊髓栓系等。脊柱脊髓手术应用术中超声可以通过即时视觉反馈，减少切口尺寸、术中透视和椎板切除术次数；确认神经结构的减压程度；指导螺钉置入。但由于可用机器的技术特性的局限性，导致迄今在脊柱脊髓领域的手术中IOUS尚未得到广泛的应用。
1978年，Reid报告了一例颈髓星形细胞瘤的超声显像，这是首次将超声应用于神经外科。
1、脊柱脊髓手术术中超声探头及频率、模式的选择：
“曲棍球杆”（HockeyStick）传感器X18L5s*在极端近场中提供优异的分辨率。它是脊柱脊髓手术和病变切除腔内的理想选择，因为它的柔性尖端可以调节到0°30°、60°和90°位置。
2、术中超声规范化操作及组织识别：
进行标准半椎板切除术、椎板切除或椎板切开术后对患者进行经硬膜的直接超声检查。探头置于透明塑料外科无菌鞘中，填充有超声特定的换能器凝胶，以确保换能器膜处的耦合。然后将探头置于用盐水冲洗的手术腔中。与脑IOUS检查不同的是，只允许两个主要的内声平面（轴向和矢状轴）。
与周围组织相比，病变可定义为高回声（hyperechoicor）、等回声（isoechoic）或低回声（hypoechoic）。另外需要考虑到病变的其他特征：弥漫性或局限性、均匀性与异质性、钙化和/或囊性/坏死区域的存在以及它们与周围结构的关系。经硬膜外超声检查有助于根据病变的实际测量大小进行相适应的手术暴露，准确地显示肿瘤的头尾侧和两侧延伸。在硬脑膜开放前靶向骨切除可降低暴露的神经结构直接损伤的风险。这也可以避免硬膜外静脉丛减压导致静脉出血。使用彩色多普勒超声可以帮助识别病变周围的主要血管：例如，颈部肿瘤有时需移位椎动脉。IOUS还能够可视化神经根和齿状韧带。在硬膜打开后，还使用IOUS对所有髓内损伤进行评估，以正确行脊髓切开并调整其长度，从而完全可视化并移除损伤，而无需进行不必要的神经组织操作。通常情况下，由于病变部分或完全嵌入其中，脊髓出现肿大。在浸润性病变的情况下，其外观与脊髓呈等回声，肿瘤和髓鞘之间的表面无法清楚区分，手术应限于进行内部减压并获得明确的组织学诊断。
三维模型上的超声探头和相应的CT上的重建超声平面示意图。上图显示轴向超声平面，下图显示矢状超声平面
3、标准B模式下的解剖标志及超声特征：
在硬膜打开前采集标准B模式成像，以检查骨切除是否充分，病变是否完全暴露。此外，在两个轴上识别和测量病变。获得肿瘤超声特征、边界和特定解剖标志。
在椎板切除后，通过完整的硬膜可以看到脊髓，硬膜呈现为围绕脊髓背侧和腹侧部分的薄、线性或曲线回声结构。脊髓本身非常均匀，回声低。B模式成像区分位于脊髓中央的中央管室管膜的亮回声线或平行双线。中央管的改变是一个间接信号，可以表明存在髓内疾病过程。
脊髓被蛛网膜下腔内的低回声脑脊液包围。脊髓通过齿状韧带与硬膜囊相连，齿状韧带呈回声线性结构，从硬膜延伸至两侧的脊髓外侧边缘。神经根也被视为蛛网膜下腔内的线性回声结构；这些可以沿着囊的腹侧表面离开，也可以在马尾区域看到一组线性回声。
脊髓和脊膜囊的大小和形状因位置而异。事实上，胸髓通常是最薄的，也是最球形的，而颈髓则稍厚一些，略呈椭圆形。胸髓逐渐变细，在尾部直到髓圆锥。硬膜囊下的椎体表现为高回声结构，由低回声椎间盘分隔。脊髓表现出两种不同的节律运动，一种与心跳同步，另一种与呼吸动作同步。脊髓搏动的改变是病变存在的间接信号。
术中超声经硬膜外成像B模式成像：脊髓的轴向（a）和矢状（b）。IOUS能够识别脊髓特征（黑星blackasterisk）及其周围结构：硬膜（箭头arrowhead）、脑脊液间隙（白星star）、后根（细箭头thinarrow）、齿状韧带（粗箭头thickarrow）和椎体（黑色箭头blackarrow）
4、脊柱脊髓病变的IOUS超声特征
硬膜外肿瘤（ExtraduralTumors）：硬膜外病变起源于骨和结缔组织，包括许多骨和软组织恶性肿瘤，但神经外科中心收治的最常见硬膜外肿瘤以神经鞘瘤为代表。这种病变通常在骨切除后完全可见。良性肿瘤生长缓慢导致的骨受压变形，为病变远端的良好可视化提供了空间。这类病变边界清晰，有高回声包膜和低回声均匀结构。在硬膜外肿瘤的情况下，多普勒检查的辅助检查对阐明病变与血管结构之间的关系有着不可多得的帮助。
髓外硬膜下肿瘤（IntraduralExtramedullaryTumors）：主要包括脊膜瘤和硬膜下神经鞘瘤；其他良性和恶性病变表现为脂肪瘤、皮样囊肿或转移瘤。所有这些在B模式下都很容易被识别，因为它们比髓鞘结构更具回声性。它们通常至少部分被蛛网膜下腔液体包围，使得肿瘤边缘非常明显。脊髓经常移位，有时可能出现口径缩小，但中央椎管仍将保持，这有助于区分髓内病变和髓外病变。由于心脏搏动和呼吸运动，硬脊膜开放前的脊髓波动有时会在高度压迫的髓外肿块部位减弱。矛盾的是，如果存在严重压迫，来自压迫的脊髓动脉的传导搏动可能会增加这些波动。
脊膜瘤（Spinalmeningiomas）：脊膜瘤在胸部更常见，男女比例为10:1。与正常的脊髓和脑脊液相比，脊膜瘤表现为离散的、卵形的、边界清楚的、轻度高回声病变，钙化呈颗粒状、均匀的外观。在大多数情况下，硬膜附着不可见，因为它是前外侧的。脊髓和后根可见，并向对面移位。
B模式扫描显示脊膜瘤（星形）的轴向（a–d），呈包膜状、同源性和圆形。脊髓被向前和侧向推动（箭头），蛛网膜结构变形（由于病变的存在而无法识别）
神经鞘瘤（Schwannomas）：硬膜下神经鞘瘤表现为排卵性、局限性、轻度高回声病变，但与脑膜瘤相比，其均匀性较差（由于存在一些小的囊区）。在这些损伤中，脊髓通常向前侧和对侧移位，但在某些情况下，神经根似乎在损伤后方伸展。肿瘤和脊髓之间的蛛网膜界面通常完好无损，可见明亮的高回声细线，除了一些病例，如大型神经鞘瘤或黑色素性神经鞘瘤。这是由于肿瘤破坏了蛛网膜平面。
胸段神经鞘瘤：IOUS扫描发现肿瘤（星形）压迫周围的脊髓，由于脊髓水肿，肿瘤出现轻度肿大和高回声；肿瘤髓鞘结构界面仍可识别（三箭头）
终丝室管膜瘤（FilumTerminaleEpendymomas）：源自马尾结构的室管膜瘤与髓内瘤有很大不同。在B模式成像中，它们通常显示出与周围神经束的清晰分界，具有均匀的信号强度：与髓鞘相比，它们通常具有高回声。通常无囊性区域或坏死。
髓内肿瘤（IntramedullaryTumors）：髓内肿瘤通常可与髓外肿瘤区分开来。与脊髓相比，它们通常表现为不同程度的高回声，具有局限性和同源性，有时伴有病灶内或病灶外囊肿或中央管扩张。脊髓如果正常，通常表现为低回声和均匀。有时，由于组织水肿，它可能表现为高回声；在这些病例中，很难区分病变与周围受压和/或浸润的脊髓。
髓内胶质瘤在超声上也会反映其组织病理学特征。由于其胶质起源，很难将其与髓质组织区分开来。如果病变深深嵌入脊髓，且未出现在脊髓表面，则有必要沿后正中沟进行脊髓切开术，但这并不总是很明显。在髓内病例中，IOUS用于正确实行脊髓切开术，从而使脊髓操作最小化。在其他情况下，例如，胶质瘤，肿瘤与脊髓呈等回声，肿瘤与髓鞘之间的表面未被清楚识别。手术可限于进行内部减压并获得用于组织病理学检查的样本；IOUS可以指导获取病理组织标本。
Syrinxorperitumoralcyst一般来说，在髓内病变的情况下，肿瘤源性囊肿内的间隔更厚，结节性更强（Syrinx间隔较细如箭头所示）
室管膜瘤（Ependymomas）与神经组织相比，髓内室管膜肿瘤表现为高回声，呈圆形均匀。它们通常与一些小/微囊两极地区有关，有时与syrinx有关.
髓内室管膜瘤（星形）。轴向（a）和矢向（b）IOUS显示脊髓增大（粗箭头），无明显脊髓水肿。IOUS也能很好地显示中央管室管膜。
血管母细胞瘤的轴向B模式扫描，显示一个椭圆形病变（星形），周围有囊腔和间隔（细箭头）。由于水肿，脊髓（粗箭头）出现高回声。
海绵状血管瘤（Cavernomas）髓内海绵状畸形是非常罕见的病变。海绵状血管瘤具有高回声表现，具有微囊和微钙化区域。相对于其他髓内病变，如血管母细胞瘤，它们的局限性较小。海绵状血管瘤可能是浅表的，就在脊髓的表面，有时嵌入脊髓并被髓鞘结构覆盖。由于病灶内出血，有时可以沿切除线检测到含铁血黄素的残留。
髓内海绵状血管瘤（星形）的轴向可视化，嵌入表现为低回声的脊髓。海绵状血管瘤通常具有高回声表现，有微囊和微钙化区。其他结构可见：硬膜（箭头）、后根（细箭头）和齿状韧带（粗箭头）
星形细胞瘤（Astrocytomas）星形细胞瘤是高度浸润性的，有时是血管丰富的肿瘤。由于它们起源于胶质细胞，很难将它们与周围的脊髓区分开来。通常，完整的髓鞘和肿瘤之间的边界在超声上并不明显。脊髓似乎变大了。这类病变通常表现为纤细、颗粒状高回声和边缘模糊。在这种情况下，IOUS指导获取术中组织病理学检查样本。
低级别星形细胞瘤（星形）的轴向（a，b）和矢向（c，d）扫描。病变高度浸润，呈细颗粒状高回声，边缘模糊。完整的髓鞘和肿瘤之间的边界不明显。脊髓增大。瘤内囊肿很明显（箭头）
总之，IOUS是一种快速、安全、经济的工具，是一种可以在脊柱脊髓肿瘤手术中进行的实时动态可视化技术。该技术可以在硬膜打开之前对病变进行全面评估，并增加了关于肿瘤与周围神经和血管组织之间的解剖关系的有价值的实时信息。IOUS还可以根据肿瘤的真实范围调整神经外科手术方法的延伸范围。这避免了在硬膜已经打开后水肿的脊髓通过开口突出的情况下进一步的骨切除，从而避免了可能的手术并发症。IOUS可能有助于髓内肿瘤切除，并可能减少髓内肿瘤的切脊髓范围，减少不必要的脊髓操作。评估手术视野表面下的解剖结构可以改进手术策略，这有助于对神经和血管结构的操作，并最终手术切除病变。
参考文献：
(1)Reid,MH(1978).Ultrasonicvisualizationofacervicalcordcysticastrocytoma.AmericanJournalofRoentgenology,131(5),907–908.doi:10.2214/ajr.131.5.907
(2)HarelRandKnollerN.Intraoperativespineultrasound:applicationandbenefits.
(3)GanauM.Syrmos,N.Martin,A.RJiangF&FehlingsM.G.(2018).Intraoperativeultrasoundinspinesurgery:history,currentapplicationsfuturedevelopments.Quantitativeimaginginmedicineandsurgery8(3)261-267doi:10.21037/qims2018.04.02
(4)IntraoperativeUltrasound(IOUS)inNeurosurgery_FromStandardB-modetoElastosonography-SpringerInternationalPublishi-FrancescoPrada,LuigiSolbiati,AlbertoMartegani,FrancescoDiMeco
(5)RegelsbergerJ,FritzscheE,LangerN,WestphalM.Intraoperativesonographyofintra-andextramedullarytumors.UltrasoundMedBiol.2005May;31(5):593-8.doi:10.1016/j.ultrasmedbio.2005.01.016.PMID:15866408.
(6)BozinovO,BurkhardtJK,WoernleCM,HagelV,UlrichNH,KrayenbühlN,BertalanffyH.Intra-operativehighfrequencyultrasoundimprovessurgeryofintramedullarycavernousmalformations.NeurosurgRev.2012Apr;35(2):269-75;discussion275.doi:10.1007/s10143-011-0364-z.Epub2011Nov12.PMID:22076678.