前 言

疼痛，尤其是慢性疼痛，是臨床醫(yī)學中一項重大且復雜的挑戰(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)，憑借其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，正為疼痛管理領域帶來革命性的前景。本文將基于中國康復醫(yī)學會腦機接口與康復專業(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、作用機制、應用現(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)將多個超聲波束精確聚焦于目標腦區(qū)，形成高度局部化的聲場，從而實現(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）、空間峰值時間平均強度（ISPTA）、脈沖重復頻率（PRF）和占空比（DC）等關鍵參數(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)控的效果強度。臨床應用中需要根據(jù)目標腦區(qū)深度、期望的調(diào)控效果和安全性要求進行個性化調(diào)整。

PRF和DC：共同決定了超聲刺激的時間模式。PRF通常設置在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，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：可實現(xiàn)2～3mm的精確調(diào)控，能精準靶向如丘腦核團或扣帶回等小體積深部腦結(jié)構(gòu)，同時最大程度減少對周圍組織的影響。

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

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

非侵入性：無需開顱手術(shù)，顯著降低了感染、出血等手術(shù)相關風險。

可逆性：其神經(jīng)調(diào)控效應具有可控的可逆性，停止刺激后神經(jīng)元活動通?？稍跀?shù)分鐘到數(shù)小時內(nèi)恢復正常。

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在疼痛的精準調(diào)控方面展現(xiàn)出巨大潛力。

二

作用機制

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)絡多層次、精細化的神經(jīng)調(diào)控。

1. 精確靶向關鍵腦區(qū)

tFUS能夠?qū)崿F(xiàn)對感覺信息處理通路中多個關鍵節(jié)點的選擇性調(diào)控。研究證實，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，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。

2. 多層次的神經(jīng)調(diào)控機制

其作用機制復雜而精細：

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)（如強度和持續(xù)時間），tFUS可以在同一目標區(qū)域產(chǎn)生抑制（長時程抑制）或興奮（長時程增強）的不同效應。高強度短時程刺激傾向于產(chǎn)生抑制效應，而低強度長時程刺激則可能產(chǎn)生興奮效應。

這些機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疼痛處理網(wǎng)絡，實現(xiàn)鎮(zhèn)痛。

三

臨床轉(zhuǎn)化與應用

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。其可能應用的疼痛類型包括神經(jīng)病理性疼痛、纖維肌痛、復雜區(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，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個月隨訪時基本得以維持。動物實驗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)可塑性相關蛋白表達來發(fā)揮作用。

急性與實驗性疼痛：在健康志愿者的實驗性熱痛模型中，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的生理指標。動物研究進一步闡明，tFUS可能通過調(diào)控丘腦-皮層投射來實現(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行為，并調(diào)節(jié)異常的腦電活動及降低相關生物標志物的表達。值得注意的是，其緩解癥狀的作用機制可能并非通過調(diào)節(jié)腦血流實現(xiàn)。

四

安全性、不良反應

安全性：總體而言，多項研究支持tFUS在適當參數(shù)下的安全性，未報告嚴重不良事件。

不良反應：最常見的不良反應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小時內(nèi)自行緩解。

圖3 tFUS主要不良反應

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顱骨缺損或嚴重畸形可能影響超聲傳導；③嚴重凝血功能異常；④顱內(nèi)金屬植入物（需評估位置關系）；⑤嚴重認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)疾病的患者應特別謹慎。

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、個體化的參數(shù)選擇與優(yōu)化、治療過程中的嚴密監(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體化。首先要進行臨床評估，包括疼痛特征、病史、神經(jīng)系統(tǒng)檢查和用藥史。其次必須進行影像學評估，如MRI，以排除顱內(nèi)病變并明確靶區(qū)結(jié)構(gòu)。同時要進行心理和認知評估，了解患者的情緒、認知功能和睡眠狀況。還需用專業(yè)量表評估疼痛強度、功能障礙和生活質(zhì)量，建立療效基線。此外，應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：刺激靶點的選擇應基于疼痛的病因、類型以及最新的神經(jīng)影像學研究結(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)時間：通常＜300s；⑥重復刺激：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。應根據(jù)疼痛特點、患者情況和治療反應進行個性化選擇和調(diào)整，必要時可進行強化治療期和維持治療期的安排。安全限值：ISPTA應≤720 mW/cm2；機械指數(shù)（mechanical index，MI）應≤1.9；熱指數(shù)（thermal index，TI）應≤6.0（參考FDA對診斷用途的超聲設備制定的安全限值）。

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

不良反應管理：對于常見不良反應，應建立相應的管理策略。例如，對于頭痛和頭暈可進行對癥處理或調(diào)整刺激參數(shù)；對于皮膚不適需確保使用適當?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；對于認知功能影響和情緒波動，則需進行評估并可能調(diào)整治療方案，為患者提供充分的休息時間（30-60分鐘），治療后2-4小時內(nèi)避免駕駛、操作機械等需要高度注意力的活動。如上述情況持續(xù)時間較長，考慮暫停治療并進行進一步評估，必要時請相關專科醫(yī)師會診。

盡管在已報道的 tFUS 疼痛治療研究中尚未見嚴重不良事件（serious adverse event，SAE）報告，但考慮到安全性數(shù)據(jù)的有限性，臨床工作中仍應做好應對SAE的準備。

六

未來發(fā)展方向與挑戰(zhàn)

盡管前景廣闊，但tFUS從實驗室走向廣泛臨床應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，未來研究應聚焦于以下幾個關鍵方向：

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，其作用機制涉及對疼痛網(wǎng)絡的多層次精準干預。現(xiàn)有初步臨床證據(jù)雖有限但積極，同時其安全性在規(guī)范操作下得到認可。未來，通過持續(xù)的技術(shù)優(yōu)化、嚴謹?shù)呐R床驗證和規(guī)范的流程建設，tFUS有望在精準疼痛醫(yī)學中扮演重要角色，為患者帶來新的希望。

參考文獻：

中國康復醫(yī)學會腦機接口與康復專業(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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