1880年，Jean和Marie发现，当电流通过陶瓷或晶体时，会导致物体变形及超声频率振动。基于这一原理，意大利口腔外科医师Tomaso Vercellotti改造超声器械，设计出一种切割骨质的设备—超声骨刀。超声骨刀将这种振动放大并传递到指定工作端，稍施压力即可在骨面引起钙化组织的机械切割效应，称为“空穴效应”。
超声骨刀包括超声骨刀工作端、主机及脚控。超声工作端有各种大小、形态和不同材质，其外涂层可为钛或金刚砂。工作端振动的频率、切割功率及喷水速度可由主机调控，振动频率在25~30kHz，产生60~210μm振幅的微小振动。根据工作频率，超声骨刀的工作模式可分为低频、高频及超频等。振动频率超过30kHz时，主机的振动模式电子调节系统可强迫设备暂停工作，避免工作端对骨质压力过大以及局部过热，从而最大限度地减少损伤。超声骨刀最大的特点是具有软、硬组织识别功能，其所设定的振动频率，只能切割硬组织，不损伤软组织。因此，超声骨刀在上颌窦提升术以及邻近重要神经、血管、牙胚组织、鼻腔黏膜等区域的手术中具有独特优势。其次是对骨组织的损伤小。
Berengo等通过组织细胞学分析，比较骨凿、环型锯、咬骨钳、涡轮机以及超声骨刀制取的骨块周围的成骨细胞和骨细胞的存活率，发现超声骨刀与咬骨钳对骨细胞的损伤最小。Papadimitriou等在光学显微镜以及电镜下观察，超声骨刀相比回力凿、刮板，其在小牛胫骨上所制备的骨粉更为均质、致密，活细胞更多。Gulnahar等在关于超声骨刀与涡轮机切割骨面的基础研究中发现，涡轮机组切割的骨质所产生的热休克蛋白70表达水平是超声骨刀组的2倍，表明超声骨刀切割产生的热量对骨组织的损伤较小。
Vercellotti等在动物胫骨上行骨种植体植入术，发现使用常规种植工具所预备的种植窝周围炎症细胞较多，而超声骨刀组预备的种植窝周围新骨生成细胞更为活跃；在术后早期，超声骨刀组的植体周围的骨形态发生蛋白4、转化生长因子β2的表达水平更高，前炎性细胞活素的表达水平更低。Han等用Wistar鼠作为动物模型模拟正畸牵引，发现经超声骨刀刺激的牙牵引移动速度较对照组快，而且骨形态生成蛋白2及基因表达水平均上调。第三是操作术区视野清晰且抗菌，由于冷却水及超声振动所引发的“空穴作用”，术区的血液较容易被清除干净，从而使术区视野清晰，出血较少。其工作时所产生的冲击波有助于减少细菌在液体环境中的数量，有助于维持相对无菌的环境。
此外还有振动幅度较小、操作时切割噪音小，可避免产生皮下气肿，器械易清洗，可有效避免医源性感染等。在一些拔除低位第三磨牙的研究中，发现超声骨刀组与涡轮机组相比，术中因震动带来的不适感、术后水肿情况、术后开口受限情况均为超声骨刀组较轻；但Rullo等深入研究后发现，当只需要磨除骨质而不需要分牙的情况下，患者的术后疼痛不适感在超声骨刀组较涡轮机组确实明显轻，但在需要磨除骨质并且分牙或分根时，超声骨刀所需花费的时间远远大于涡轮机组，此时就算超声骨刀组磨切的骨质未出现边缘骨坏死，但患者的术后疼痛感明显大于涡轮机组。在术后第二磨牙远中骨质愈合方面，两者并无显著差异。在切割较厚的骨质时，由于超声骨刀工作端的长度限制，会给手术带来不便。
有学者对比使用截骨设备做下颌骨矢状劈开术对神经的影响研究，发现与传统的往复锯相比，超声骨刀未能显示出更好的保护神经的优势。几乎所有文献报道均提出了超声骨刀的明显缺陷—切割效率较低，操作耗时超过传统设备。目前，超声骨刀在口腔颌面外科已经获得广泛应用，显示出了明显的优势。现结合文献，综述如下。
1.种植外科
手术种植体植入后，需与周围骨组织形成骨结合以保证其稳定性。种植体周围炎症程度、手术创伤与骨吸收密切相关，炎症程度加重会明显导致种植体初期稳定性降低。Stacchi等在对比使用超声骨刀与常规种植工具对种植体稳定性的研究中发现，超声骨刀组在同一时间点均表现出种植体稳定性的优势。Vercellotti等使用超声骨刀设备进行3579例种植手术，3年的种植体成功率为97.82%。在某些下颌后牙区牙槽骨萎缩的病例，超声骨刀可用于下牙槽神经移位术，以利于种植体植入。Sirolli等通过组织形态定量分析，对比在不同骨质中种植体的骨结合情况，发现超声骨刀组更有利于松质骨较多者的骨结合，而常规种植工具有利于皮质骨较多者的骨结合。上颌窦提升术已成为上颌后牙区种植时骨增量的金标准。上颌窦提升术最常见的术中并发症为上颌窦黏膜穿通，其发生率为14%~56%。
虽然穿通的黏膜可用胶原蛋白膜试行修补，但其成本较高。与其他技术相比，用超声骨刀行上颌窦提升术所花费的操作时间虽然较长，但发生上颌窦黏膜穿通撕裂的概率大大降低。在种植修复中，牙槽骨宽度是术后美学和功能恢复的重要因素。在高度充足的情况下，恢复牙槽骨水平向宽度的方法包括上置法植骨（onlay）、引导骨组织再生术、水平向牵张成骨术以及骨劈开术。
相比而言，骨劈开术创伤小，同期种植的成功率较高，术后并发症较少，能够有效增加牙槽嵴宽度。临床报道使用超声骨刀行牙槽嵴骨劈开术同期植入种植体的病例，其成功率为97%~100%。相比电锯和涡轮机而言，超声骨刀骨丢失量较少，降低了骨密度过高区域的意外骨折风险。
2.牙槽外科手术
超声骨刀在牙槽外科的应用广泛，已被报道用于切除放射性骨坏死的下颌骨及下牙槽神经游离术，埋伏阻生第三磨牙（包括下颌第三磨牙舌侧骨板入路）、多生牙的拔除术，开窗助萌术等。对于服用双膦酸盐类药物的患者，超声骨刀可用于术后拔牙创的清理及牙槽窝修整，以利于伤口愈合。超声骨刀用于骨皮质切开术作为牙周辅助加速成骨正畸治疗，可避免损伤牙体组织。对于根尖肥大、牙根弯曲、牙根与骨质黏连等牙的拔除术，往往需要通过增加牙周围间隙以拔除患牙，传统敲击增隙、翻瓣去骨等方法容易导致创伤过大、延缓伤口愈合。赵吉宏提出利用超声骨刀行“闭合式去骨”，即在不翻瓣的情况下，去除骨阻力，用于辅助此类牙的拔除并避免了传统方法的弊端。在自体牙胚移植术中，为了保存牙胚及牙囊的完整性，可使用超声骨刀将尚未萌出的供牙拔出。在选择合适的刀头情况下，超声骨刀可用于口内入路的上颌窦内异物取出术。由于骨量丢失少，开窗处所切割的骨块可直接复位。超声骨刀可切取自体骨移植，以用于骨增量术。
3.颅颌面手术
在颅颌面手术中，超声骨刀虽然切割时间较传统方式长，但因无需额外花时间保护周围邻近软组织，且切割线清晰而受青睐，常被用于下颌骨颏部骨移植修复腭裂骨缺损、内镜引导下微创手术辅助上颌骨快速扩弓术，牵引成骨术，下颌骨矢状劈开术，LeFortⅠ型、Ⅱ型截骨术，下颌支垂直、斜行骨切开术，颏成形术，血管化腓骨肌瓣制备术，以及颌骨肿物切除术等。
4.根尖外科
在根尖外科中，超声骨刀主要用于根尖囊肿摘除术及根尖倒预备术，正确的操作可有效保存完整的囊壁，有助于病理学检查；在根尖倒预备中，超声骨刀带角度的倒预备工作尖可轻松到达手术根尖，很好地保证根管形态，所预备成型的根管内壁更光滑，并能有效去除玷污层。
5.颞下颌关节手术
颞下颌关节手术区域需要特别注意保护周围邻近组织，如面神经，上颌动、静脉。目前报道使用超声骨刀的颞下颌骨关节手术治疗包括髁突切除术及颞下颌关节成形术。
总之，超声骨刀在临床上应用已久，适用范围越来越广。超声骨刀与传统设备相比优势明显，但切割效率较低。临床上只要合理选择适应证，并根据情况选择合适的工作端，掌握正确的使用方法，即可达到安全切割、降低不良反应、促进组织愈合的效果。
