前 言
疼痛，尤其是慢性疼痛，是临床医学中一项重大且复杂的挑战。传统疗法在疗效、副作用或侵入性方面存在诸多局限，促使医学界不断探索新的解决方案。经颅聚焦超声（tFUS）作为一种新兴的非侵入性神经调控技术，凭借其独特的技术优势，正为疼痛管理领域带来革命性的前景。本文将基于中国康复医学会脑机接口与康复专业委员会发布的《经颅聚焦超声疼痛管理专家共识》，系统阐述tFUS的技术原理、临床优势、作用机制、应用现状及未来方向。
图1 共识信息
一
技术原理与核心优势
tFUS的基本工作原理是利用压电换能器阵列产生高频超声波（200 kHz～1 MHz），并通过相控阵技术将多个超声波束精确聚焦于目标脑区，形成高度局部化的声场，从而实现毫米级精度的深部脑结构刺激。其效果受中心频率（Fc）、空间峰值时间平均强度（ISPTA）、脉冲重复频率（PRF）和占空比（DC）等关键参数影响。
Fc：直接影响超声波的穿透深度和空间聚焦精度。较低的频率（如 200～350 kHz）具有更好的穿透能力但空间分辨率较低；而较高的频率（如 650～850 kHz）可获得更精确的空间聚焦但穿透深度减小。
ISPTA：反映了超声刺激的整体能量输出水平，直接影响神经调控的效果强度。临床应用中需要根据目标脑区深度、期望的调控效果和安全性要求进行个性化调整。
PRF和DC：共同决定了超声刺激的时间模式。PRF通常设置在1～10 Hz（低频）或100～1000 Hz（高频）范围内，DC一般控制在5%～50%。这些参数的组合可能产生不同的神经调控效应，如兴奋或抑制。
与其他神经调控技术相比，tFUS集六大临床优势于一身：
图2 tFUS的技术原理与临床优势
高空间分辨率：可实现2～3mm的精确调控，能精准靶向如丘脑核团或扣带回等小体积深部脑结构，同时最大程度减少对周围组织的影响。
深部穿透能力：可无创地到达并有效调控颅内深部靶点。
可调节性：通过调整声波参数，可以实现对神经元活动的双向（兴奋或抑制）调控，为个性化治疗奠定基础。
非侵入性：无需开颅手术，显著降低了感染、出血等手术相关风险。
可逆性：其神经调控效应具有可控的可逆性，停止刺激后神经元活动通常可在数分钟到数小时内恢复正常。
安全性：在安全参数范围内（ISPTA≤720mW/cm²）现有研究支持其安全性，未发现明显的组织损伤或持续性功能改变。
这些特性使tFUS在疼痛的精准调控方面展现出巨大潜力。
二
作用机制
tFUS的镇痛作用并非通过单一途径，而是涉及对感觉处理网络多层次、精细化的神经调控。
1. 精确靶向关键脑区
tFUS能够实现对感觉信息处理通路中多个关键节点的选择性调控。研究证实，tFUS可直接激活初级躯体感觉皮层（S1），并诱发对侧肢体特定的触觉感觉。同时，它也能非侵入性调控丘脑活动，特别是丘脑腹外侧核，从而影响更高级的皮层反应。
2. 多层次的神经调控机制
其作用机制复杂而精细：
调节神经元活动：tFUS可直接影响神经元的放电模式，且对不同类型神经元表现出选择性调控作用。
调节神经振荡：tFUS刺激S1可影响与感觉信息编码和整合密切相关的α、β和γ频段的脑电活动。
功能连接重塑：tFUS不仅影响局部神经活动，还能调节不同大脑区域之间的功能连接。
具备双向调控能力：通过调整刺激参数（如强度和持续时间），tFUS可以在同一目标区域产生抑制（长时程抑制）或兴奋（长时程增强）的不同效应。高强度短时程刺激倾向于产生抑制效应，而低强度长时程刺激则可能产生兴奋效应。
这些机制可能共同通过影响离子通道、调节神经递质平衡、改变神经可塑性来最终重塑整个疼痛处理网络，实现镇痛。
三
临床转化与应用
目前tFUS在疼痛管理中的临床证据仍较为有限，但初步研究结果令人鼓舞。
tFUS治疗适应症主要考虑用于慢性难治性疼痛患者，特别是那些经过充分的常规治疗（包括药物和非药物治疗）效果不佳，且疼痛明显影响生活质量的情况。其可能应用的疼痛类型包括神经病理性疼痛、纤维肌痛、复杂区域疼痛综合征和偏头痛等。此外，也适用于对药物治疗效果有限或存在不良反应，以及需要非侵入性替代治疗的患者。
慢性神经病理性疼痛：一项针对难治性神经病理性疼痛患者的研究显示，经过3周tFUS治疗后，患者的视觉模拟量表评分和简式麦吉尔疼痛问卷评分均显著降低，且改善效果在3个月随访时基本得以维持。动物实验也为其提供了分子水平的解释，表明tFUS可能通过调节神经可塑性相关蛋白表达来发挥作用。
急性与实验性疼痛：在健康志愿者的实验性热痛模型中，tFUS刺激能显著降低热痛敏感性。另一研究也发现tFUS可降低急性热痛评分并影响相关的生理指标。动物研究进一步阐明，tFUS可能通过调控丘脑-皮层投射来实现广泛的疼痛抑制。
偏头痛：目前研究主要集中在动物模型。研究表明tFUS可显著减少偏头痛相关行为，并调节异常的脑电活动及降低相关生物标志物的表达。值得注意的是，其缓解症状的作用机制可能并非通过调节脑血流实现。
四
安全性、不良反应
安全性：总体而言，多项研究支持tFUS在适当参数下的安全性，未报告严重不良事件。
不良反应：最常见的不良反应多为轻度和短暂性的，主要包括头痛、疲劳与嗜睡、皮肤刺激、轻微情绪波动和注意力下降等，这些症状通常在24小时内自行缓解。
图3 tFUS主要不良反应
禁忌证：①已知的颅内占位性病变、颅内压增高或急性/未控制的癫痫；②颅骨缺损或严重畸形可能影响超声传导；③严重凝血功能异常；④颅内金属植入物（需评估位置关系）；⑤严重认知功能障碍可能影响治疗配合疗效评估；⑥特殊人群，包括妊娠期妇女（特别是早期妊娠缺乏临床数据）以及儿童和青少年（年龄<18岁）；⑦严重的心脑血管疾病和不稳定的精神状态。
此外，对于老年患者（年龄>65岁）需要考虑潜在的脑萎缩和颅骨变化对超声传导的影响；近期接受过颅内手术的患者、有听力问题的患者以及长期使用影响神经系统药物的患者也需要特别注意。对有癫痫病史或其他神经系统疾病的患者应特别谨慎。
五
规范化操作流程
为确保治疗的安全性与有效性，必须遵循规范化的操作流程，主要包括：治疗前评估、个体化的参数选择与优化、治疗过程中的严密监测、系统性的随访管理。
图4 tFUS镇痛规范化流程
治疗前评估：治疗前评估需全面且个体化。首先要进行临床评估，包括疼痛特征、病史、神经系统检查和用药史。其次必须进行影像学评估，如MRI，以排除颅内病变并明确靶区结构。同时要进行心理和认知评估，了解患者的情绪、认知功能和睡眠状况。还需用专业量表评估疼痛强度、功能障碍和生活质量，建立疗效基线。此外，应回顾患者既往疼痛治疗史。最后，必须完成充分的知情同意过程。
参数选择与优化：①靶点：刺激靶点的选择应基于疼痛的病因、类型以及最新的神经影像学研究结果。目前，临床研究中较为常见和有初步证据支持的靶点包括扣带前回、S1和丘脑；②Fc ：0.25～0.65 MHz；③ISPTA 50～720 mW/cm²；③PRF：1～10 Hz（低频）或100～1000 Hz（高频）；④DC：5%～50%；⑤单次刺激持续时间：通常＜300s；⑥重复刺激：可选择每日多次、隔日或每周固定次数等方式。其中，每日多次刺激建议间隔不少于4h，每周治疗2～3次为宜。应根据疼痛特点、患者情况和治疗反应进行个性化选择和调整，必要时可进行强化治疗期和维持治疗期的安排。安全限值：ISPTA应≤720 mW/cm²；机械指数（mechanical index，MI）应≤1.9；热指数（thermal index，TI）应≤6.0（参考FDA对诊断用途的超声设备制定的安全限值）。
过程监测与随访：治疗过程中需密切监测生理指标和神经系统反应，并鼓励患者及时反馈不适。 随访管理分为短期、中期和长期三个阶段，以系统评估疗效、生活质量和安全性。 评估指标包括疼痛强度、功能状态及情绪变化等核心内容。
不良反应管理：对于常见不良反应，应建立相应的管理策略。例如，对于头痛和头晕可进行对症处理或调整刺激参数；对于皮肤不适需确保使用适当的耦合剂并保持皮肤清洁，调整换能器与皮肤之间的压力等；对于认知功能影响和情绪波动，则需进行评估并可能调整治疗方案，为患者提供充分的休息时间（30-60分钟），治疗后2-4小时内避免驾驶、操作机械等需要高度注意力的活动。如上述情况持续时间较长，考虑暂停治疗并进行进一步评估，必要时请相关专科医师会诊。
尽管在已报道的 tFUS 疼痛治疗研究中尚未见严重不良事件（serious adverse event，SAE）报告，但考虑到安全性数据的有限性，临床工作中仍应做好应对SAE的准备。
六
未来发展方向与挑战
尽管前景广阔，但tFUS从实验室走向广泛临床应用仍面临诸多挑战，未来研究应聚焦于以下几个关键方向：
图5 tFUS未来发展方向
总结
tFUS作为一种高精度、非侵入、可调控的神经调控技术，为疼痛管理，特别是难治性慢性疼痛的治疗，提供了全新的思路和工具，其作用机制涉及对疼痛网络的多层次精准干预。现有初步临床证据虽有限但积极，同时其安全性在规范操作下得到认可。未来，通过持续的技术优化、严谨的临床验证和规范的流程建设，tFUS有望在精准疼痛医学中扮演重要角色，为患者带来新的希望。
参考文献：
中国康复医学会脑机接口与康复专业委员会. 经颅聚焦超声疼痛管理专家共识[J]. 2025.
扫码下载原文献
获取更多前沿资讯