前 言

疼痛，尤其是慢性疼痛，是臨床醫(yī)學(xué)中一項(xiàng)重大且復(fù)雜的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)療法在療效、副作用或侵入性方面存在諸多局限，促使醫(yī)學(xué)界不斷探索新的解決方案。經(jīng)顱聚焦超聲（tFUS）作為一種新興的非侵入性神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，正為疼痛管理領(lǐng)域帶來革命性的前景。本文將基于中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會腦機(jī)接口與康復(fù)專業(yè)委員會發(fā)布的《經(jīng)顱聚焦超聲疼痛管理專家共識》，系統(tǒng)闡述tFUS的技術(shù)原理、臨床優(yōu)勢、作用機(jī)制、應(yīng)用現(xiàn)狀及未來方向。

圖1 共識信息

一

技術(shù)原理與核心優(yōu)勢

tFUS的基本工作原理是利用壓電換能器陣列產(chǎn)生高頻超聲波（200 kHz～1 MHz），并通過相控陣技術(shù)將多個(gè)超聲波束精確聚焦于目標(biāo)腦區(qū)，形成高度局部化的聲場，從而實(shí)現(xiàn)毫米級精度的深部腦結(jié)構(gòu)刺激。其效果受中心頻率（Fc）、空間峰值時(shí)間平均強(qiáng)度（ISPTA）、脈沖重復(fù)頻率（PRF）和占空比（DC）等關(guān)鍵參數(shù)影響。

Fc：直接影響超聲波的穿透深度和空間聚焦精度。較低的頻率（如 200～350 kHz）具有更好的穿透能力但空間分辨率較低；而較高的頻率（如 650～850 kHz）可獲得更精確的空間聚焦但穿透深度減小。

ISPTA：反映了超聲刺激的整體能量輸出水平，直接影響神經(jīng)調(diào)控的效果強(qiáng)度。臨床應(yīng)用中需要根據(jù)目標(biāo)腦區(qū)深度、期望的調(diào)控效果和安全性要求進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整。

PRF和DC：共同決定了超聲刺激的時(shí)間模式。PRF通常設(shè)置在1～10 Hz（低頻）或100～1000 Hz（高頻）范圍內(nèi)，DC一般控制在5%～50%。這些參數(shù)的組合可能產(chǎn)生不同的神經(jīng)調(diào)控效應(yīng)，如興奮或抑制。

與其他神經(jīng)調(diào)控技術(shù)相比，tFUS集六大臨床優(yōu)勢于一身：

圖2 tFUS的技術(shù)原理與臨床優(yōu)勢

高空間分辨率：可實(shí)現(xiàn)2～3mm的精確調(diào)控，能精準(zhǔn)靶向如丘腦核團(tuán)或扣帶回等小體積深部腦結(jié)構(gòu)，同時(shí)最大程度減少對周圍組織的影響。

深部穿透能力：可無創(chuàng)地到達(dá)并有效調(diào)控顱內(nèi)深部靶點(diǎn)。

可調(diào)節(jié)性：通過調(diào)整聲波參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)元活動的雙向（興奮或抑制）調(diào)控，為個(gè)性化治療奠定基礎(chǔ)。

非侵入性：無需開顱手術(shù)，顯著降低了感染、出血等手術(shù)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

可逆性：其神經(jīng)調(diào)控效應(yīng)具有可控的可逆性，停止刺激后神經(jīng)元活動通常可在數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)內(nèi)恢復(fù)正常。

安全性：在安全參數(shù)范圍內(nèi)（ISPTA≤720mW/cm2）現(xiàn)有研究支持其安全性，未發(fā)現(xiàn)明顯的組織損傷或持續(xù)性功能改變。

這些特性使tFUS在疼痛的精準(zhǔn)調(diào)控方面展現(xiàn)出巨大潛力。

二

作用機(jī)制

tFUS的鎮(zhèn)痛作用并非通過單一途徑，而是涉及對感覺處理網(wǎng)絡(luò)多層次、精細(xì)化的神經(jīng)調(diào)控。

1. 精確靶向關(guān)鍵腦區(qū)

tFUS能夠?qū)崿F(xiàn)對感覺信息處理通路中多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的選擇性調(diào)控。研究證實(shí)，tFUS可直接激活初級軀體感覺皮層（S1），并誘發(fā)對側(cè)肢體特定的觸覺感覺。同時(shí)，它也能非侵入性調(diào)控丘腦活動，特別是丘腦腹外側(cè)核，從而影響更高級的皮層反應(yīng)。

2. 多層次的神經(jīng)調(diào)控機(jī)制

其作用機(jī)制復(fù)雜而精細(xì)：

調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動：tFUS可直接影響神經(jīng)元的放電模式，且對不同類型神經(jīng)元表現(xiàn)出選擇性調(diào)控作用。

調(diào)節(jié)神經(jīng)振蕩：tFUS刺激S1可影響與感覺信息編碼和整合密切相關(guān)的α、β和γ頻段的腦電活動。

功能連接重塑：tFUS不僅影響局部神經(jīng)活動，還能調(diào)節(jié)不同大腦區(qū)域之間的功能連接。

具備雙向調(diào)控能力：通過調(diào)整刺激參數(shù)（如強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間），tFUS可以在同一目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生抑制（長時(shí)程抑制）或興奮（長時(shí)程增強(qiáng)）的不同效應(yīng)。高強(qiáng)度短時(shí)程刺激傾向于產(chǎn)生抑制效應(yīng)，而低強(qiáng)度長時(shí)程刺激則可能產(chǎn)生興奮效應(yīng)。

這些機(jī)制可能共同通過影響離子通道、調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)平衡、改變神經(jīng)可塑性來最終重塑整個(gè)疼痛處理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)痛。

三

臨床轉(zhuǎn)化與應(yīng)用

目前tFUS在疼痛管理中的臨床證據(jù)仍較為有限，但初步研究結(jié)果令人鼓舞。

tFUS治療適應(yīng)癥主要考慮用于慢性難治性疼痛患者，特別是那些經(jīng)過充分的常規(guī)治療（包括藥物和非藥物治療）效果不佳，且疼痛明顯影響生活質(zhì)量的情況。其可能應(yīng)用的疼痛類型包括神經(jīng)病理性疼痛、纖維肌痛、復(fù)雜區(qū)域疼痛綜合征和偏頭痛等。此外，也適用于對藥物治療效果有限或存在不良反應(yīng)，以及需要非侵入性替代治療的患者。

慢性神經(jīng)病理性疼痛：一項(xiàng)針對難治性神經(jīng)病理性疼痛患者的研究顯示，經(jīng)過3周tFUS治療后，患者的視覺模擬量表評分和簡式麥吉爾疼痛問卷評分均顯著降低，且改善效果在3個(gè)月隨訪時(shí)基本得以維持。動物實(shí)驗(yàn)也為其提供了分子水平的解釋，表明tFUS可能通過調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性相關(guān)蛋白表達(dá)來發(fā)揮作用。

急性與實(shí)驗(yàn)性疼痛：在健康志愿者的實(shí)驗(yàn)性熱痛模型中，tFUS刺激能顯著降低熱痛敏感性。另一研究也發(fā)現(xiàn)tFUS可降低急性熱痛評分并影響相關(guān)的生理指標(biāo)。動物研究進(jìn)一步闡明，tFUS可能通過調(diào)控丘腦-皮層投射來實(shí)現(xiàn)廣泛的疼痛抑制。

偏頭痛：目前研究主要集中在動物模型。研究表明tFUS可顯著減少偏頭痛相關(guān)行為，并調(diào)節(jié)異常的腦電活動及降低相關(guān)生物標(biāo)志物的表達(dá)。值得注意的是，其緩解癥狀的作用機(jī)制可能并非通過調(diào)節(jié)腦血流實(shí)現(xiàn)。

四

安全性、不良反應(yīng)

安全性：總體而言，多項(xiàng)研究支持tFUS在適當(dāng)參數(shù)下的安全性，未報(bào)告嚴(yán)重不良事件。

不良反應(yīng)：最常見的不良反應(yīng)多為輕度和短暫性的，主要包括頭痛、疲勞與嗜睡、皮膚刺激、輕微情緒波動和注意力下降等，這些癥狀通常在24小時(shí)內(nèi)自行緩解。

圖3 tFUS主要不良反應(yīng)

禁忌證：①已知的顱內(nèi)占位性病變、顱內(nèi)壓增高或急性/未控制的癲癇；②顱骨缺損或嚴(yán)重畸形可能影響超聲傳導(dǎo)；③嚴(yán)重凝血功能異常；④顱內(nèi)金屬植入物（需評估位置關(guān)系）；⑤嚴(yán)重認(rèn)知功能障礙可能影響治療配合療效評估；⑥特殊人群，包括妊娠期婦女（特別是早期妊娠缺乏臨床數(shù)據(jù)）以及兒童和青少年（年齡<18歲）；⑦嚴(yán)重的心腦血管疾病和不穩(wěn)定的精神狀態(tài)。

此外，對于老年患者（年齡>65歲）需要考慮潛在的腦萎縮和顱骨變化對超聲傳導(dǎo)的影響；近期接受過顱內(nèi)手術(shù)的患者、有聽力問題的患者以及長期使用影響神經(jīng)系統(tǒng)藥物的患者也需要特別注意。對有癲癇病史或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者應(yīng)特別謹(jǐn)慎。

五

規(guī)范化操作流程

為確保治療的安全性與有效性，必須遵循規(guī)范化的操作流程，主要包括：治療前評估、個(gè)體化的參數(shù)選擇與優(yōu)化、治療過程中的嚴(yán)密監(jiān)測、系統(tǒng)性的隨訪管理。

圖4 tFUS鎮(zhèn)痛規(guī)范化流程

治療前評估：治療前評估需全面且個(gè)體化。首先要進(jìn)行臨床評估，包括疼痛特征、病史、神經(jīng)系統(tǒng)檢查和用藥史。其次必須進(jìn)行影像學(xué)評估，如MRI，以排除顱內(nèi)病變并明確靶區(qū)結(jié)構(gòu)。同時(shí)要進(jìn)行心理和認(rèn)知評估，了解患者的情緒、認(rèn)知功能和睡眠狀況。還需用專業(yè)量表評估疼痛強(qiáng)度、功能障礙和生活質(zhì)量，建立療效基線。此外，應(yīng)回顧患者既往疼痛治療史。最后，必須完成充分的知情同意過程。

參數(shù)選擇與優(yōu)化：①靶點(diǎn)：刺激靶點(diǎn)的選擇應(yīng)基于疼痛的病因、類型以及最新的神經(jīng)影像學(xué)研究結(jié)果。目前，臨床研究中較為常見和有初步證據(jù)支持的靶點(diǎn)包括扣帶前回、S1和丘腦；②Fc ：0.25～0.65 MHz；③ISPTA 50～720 mW/cm2；③PRF：1～10 Hz（低頻）或100～1000 Hz（高頻）；④DC：5%～50%；⑤單次刺激持續(xù)時(shí)間：通常＜300s；⑥重復(fù)刺激：可選擇每日多次、隔日或每周固定次數(shù)等方式。其中，每日多次刺激建議間隔不少于4h，每周治療2～3次為宜。應(yīng)根據(jù)疼痛特點(diǎn)、患者情況和治療反應(yīng)進(jìn)行個(gè)性化選擇和調(diào)整，必要時(shí)可進(jìn)行強(qiáng)化治療期和維持治療期的安排。安全限值：ISPTA應(yīng)≤720 mW/cm2；機(jī)械指數(shù)（mechanical index，MI）應(yīng)≤1.9；熱指數(shù)（thermal index，TI）應(yīng)≤6.0（參考FDA對診斷用途的超聲設(shè)備制定的安全限值）。

過程監(jiān)測與隨訪：治療過程中需密切監(jiān)測生理指標(biāo)和神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)，并鼓勵(lì)患者及時(shí)反饋不適。 隨訪管理分為短期、中期和長期三個(gè)階段，以系統(tǒng)評估療效、生活質(zhì)量和安全性。 評估指標(biāo)包括疼痛強(qiáng)度、功能狀態(tài)及情緒變化等核心內(nèi)容。

不良反應(yīng)管理：對于常見不良反應(yīng)，應(yīng)建立相應(yīng)的管理策略。例如，對于頭痛和頭暈可進(jìn)行對癥處理或調(diào)整刺激參數(shù)；對于皮膚不適需確保使用適當(dāng)?shù)鸟詈蟿┎⒈３制つw清潔，調(diào)整換能器與皮膚之間的壓力等；對于認(rèn)知功能影響和情緒波動，則需進(jìn)行評估并可能調(diào)整治療方案，為患者提供充分的休息時(shí)間（30-60分鐘），治療后2-4小時(shí)內(nèi)避免駕駛、操作機(jī)械等需要高度注意力的活動。如上述情況持續(xù)時(shí)間較長，考慮暫停治療并進(jìn)行進(jìn)一步評估，必要時(shí)請相關(guān)專科醫(yī)師會診。

盡管在已報(bào)道的 tFUS 疼痛治療研究中尚未見嚴(yán)重不良事件（serious adverse event，SAE）報(bào)告，但考慮到安全性數(shù)據(jù)的有限性，臨床工作中仍應(yīng)做好應(yīng)對SAE的準(zhǔn)備。

六

未來發(fā)展方向與挑戰(zhàn)

盡管前景廣闊，但tFUS從實(shí)驗(yàn)室走向廣泛臨床應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，未來研究應(yīng)聚焦于以下幾個(gè)關(guān)鍵方向：

圖5 tFUS未來發(fā)展方向

總結(jié)

tFUS作為一種高精度、非侵入、可調(diào)控的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，為疼痛管理，特別是難治性慢性疼痛的治療，提供了全新的思路和工具，其作用機(jī)制涉及對疼痛網(wǎng)絡(luò)的多層次精準(zhǔn)干預(yù)。現(xiàn)有初步臨床證據(jù)雖有限但積極，同時(shí)其安全性在規(guī)范操作下得到認(rèn)可。未來，通過持續(xù)的技術(shù)優(yōu)化、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床驗(yàn)證和規(guī)范的流程建設(shè)，tFUS有望在精準(zhǔn)疼痛醫(yī)學(xué)中扮演重要角色，為患者帶來新的希望。

參考文獻(xiàn)：

中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會腦機(jī)接口與康復(fù)專業(yè)委員會. 經(jīng)顱聚焦超聲疼痛管理專家共識[J]. 2025.

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