前 言

疼痛，尤其是慢性疼痛，是臨床醫學中一項重大且復雜的挑戰。傳統療法在療效、副作用或侵入性方面存在諸多局限，促使醫學界不斷探索新的解決方案。經顱聚焦超聲（tFUS）作為一種新興的非侵入性神經調控技術，憑借其獨特的技術優勢，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學會腦機接口與康復專業委員會發布的《經顱聚焦超聲疼痛管理專家共識》，系統闡述tFUS的技術原理、臨床優勢、作用機制、應用現狀及未來方向。

圖1 共識信息

一

技術原理與核心優勢

tFUS的基本工作原理是利用壓電換能器陣列產生高頻超聲波（200 kHz～1 MHz），并通過相控陣技術將多個超聲波束精確聚焦于目標腦區，形成高度局部化的聲場，從而實現毫米級精度的深部腦結構刺激。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，直接影響神經調控的效果強度。臨床應用中需要根據目標腦區深度、期望的調控效果和安全性要求進行個性化調整。

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，DC一般控制在5%～50%。這些參數的組合可能產生不同的神經調控效應，如興奮或抑制。

與其他神經調控技術相比，tFUS集六大臨床優勢于一身：

圖2 tFUS的技術原理與臨床優勢

高空間分辨率：可實現2～3mm的精確調控，能精準靶向如丘腦核團或扣帶回等小體積深部腦結構，同時最大程度減少對周圍組織的影響。

深部穿透能力：可無創地到達并有效調控顱內深部靶點。

可調節性：通過調整聲波參數，可以實現對神經元活動的雙向（興奮或抑制）調控，為個性化治療奠定基礎。

非侵入性：無需開顱手術，顯著降低了感染、出血等手術相關風險。

可逆性：其神經調控效應具有可控的可逆性，停止刺激后神經元活動通常可在數分鐘到數小時內恢復正常。

安全性：在安全參數范圍內（ISPTA≤720mW/cm2）現有研究支持其安全性，未發現明顯的組織損傷或持續性功能改變。

這些特性使tFUS在疼痛的精準調控方面展現出巨大潛力。

二

作用機制

tFUS的鎮痛作用并非通過單一途徑，而是涉及對感覺處理網絡多層次、精細化的神經調控。

1. 精確靶向關鍵腦區

tFUS能夠實現對感覺信息處理通路中多個關鍵節點的選擇性調控。研究證實，tFUS可直接激活初級軀體感覺皮層（S1），并誘發對側肢體特定的觸覺感覺。同時，它也能非侵入性調控丘腦活動，特別是丘腦腹外側核，從而影響更高級的皮層反應。

2. 多層次的神經調控機制

其作用機制復雜而精細：

調節神經元活動：tFUS可直接影響神經元的放電模式，且對不同類型神經元表現出選擇性調控作用。

調節神經振蕩：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不僅影響局部神經活動，還能調節不同大腦區域之間的功能連接。

具備雙向調控能力：通過調整刺激參數（如強度和持續時間），tFUS可以在同一目標區域產生抑制（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生抑制效應，而低強度長時程刺激則可能產生興奮效應。

這些機制可能共同通過影響離子通道、調節神經遞質平衡、改變神經可塑性來最終重塑整個疼痛處理網絡，實現鎮痛。

三

臨床轉化與應用

目前tFUS在疼痛管理中的臨床證據仍較為有限，但初步研究結果令人鼓舞。

tFUS治療適應癥主要考慮用于慢性難治性疼痛患者，特別是那些經過充分的常規治療（包括藥物和非藥物治療）效果不佳，且疼痛明顯影響生活質量的情況。其可能應用的疼痛類型包括神經病理性疼痛、纖維肌痛、復雜區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。

慢性神經病理性疼痛：一項針對難治性神經病理性疼痛患者的研究顯示，經過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可能通過調節神經可塑性相關蛋白表達來發揮作用。

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。另一研究也發現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可能通過調控丘腦-皮層投射來實現廣泛的疼痛抑制。

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，并調節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節腦血流實現。

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小時內自行緩解。

圖3 tFUS主要不良反應

禁忌證：①已知的顱內占位性病變、顱內壓增高或急性/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據）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定的精神狀態。

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；近期接受過顱內手術的患者、有聽力問題的患者以及長期使用影響神經系統藥物的患者也需要特別注意。對有癲癇病史或其他神經系統疾病的患者應特別謹慎。

五

規范化操作流程

為確保治療的安全性與有效性，必須遵循規范化的操作流程，主要包括：治療前評估、個體化的參數選擇與優化、治療過程中的嚴密監測、系統性的隨訪管理。

圖4 tFUS鎮痛規范化流程

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、神經系統檢查和用藥史。其次必須進行影像學評估，如MRI，以排除顱內病變并明確靶區結構。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。還需用專業量表評估疼痛強度、功能障礙和生活質量，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。

參數選擇與優化：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影像學研究結果。目前，臨床研究中較為常見和有初步證據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。應根據疼痛特點、患者情況和治療反應進行個性化選擇和調整，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（mechanical index，MI）應≤1.9；熱指數（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）。

過程監測與隨訪：治療過程中需密切監測生理指標和神經系統反應，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，以系統評估療效、生活質量和安全性。 評估指標包括疼痛強度、功能狀態及情緒變化等核心內容。

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整刺激參數；對于皮膚不適需確保使用適當的耦合劑并保持皮膚清潔，調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，但考慮到安全性數據的有限性，臨床工作中仍應做好應對SAE的準備。

六

未來發展方向與挑戰

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，未來研究應聚焦于以下幾個關鍵方向：

圖5 tFUS未來發展方向

總結

tFUS作為一種高精度、非侵入、可調控的神經調控技術，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絡的多層次精準干預。現有初步臨床證據雖有限但積極，同時其安全性在規范操作下得到認可。未來，通過持續的技術優化、嚴謹的臨床驗證和規范的流程建設，tFUS有望在精準疼痛醫學中扮演重要角色，為患者帶來新的希望。

參考文獻：

中國康復醫學會腦機接口與康復專業委員會. 經顱聚焦超聲疼痛管理專家共識[J]. 2025.

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