执行摘要

超声技术在脑科学与脑机接口（BCI）领域的应用正在成为下一代神经调控技术的核心方向。与传统的经颅磁刺激（TMS）和经颅电刺激（tDCS）相比，低强度聚焦超声（LIFU/ tFUS）凭借其无创、可逆、高精度靶向深脑结构的独特优势，正在开辟神经科学研究与临床治疗的新纪元。

本报告系统分析了超声神经调控的技术原理、主要应用场景、全球竞争格局以及投资机会。研究发现：2025年全球脑机接口市场规模约24亿美元，预计2034年将达到96亿美元，年均复合增长率约16.5%。神经调控市场2025年约67亿美元，2030年将达到107亿美元。超声脑机接口作为新兴技术方向，正在吸引包括Coinbase联合创始人Fred Ehrsam在内的顶级资本关注，Nudge公司于2025年完成1亿美元A轮融资，创下该领域最大单笔融资纪录。

中国在超声神经调控领域展现出强劲的创新活力，中科院深圳先进院、复旦大学、华东师范大学等科研机构取得重要技术突破，颅燊医疗等产业新秀正在快速崛起。2025年中国聚焦超声领域招投标金额已超过1.75亿元，其中科研实验类项目占比16.5%，成为增长新动能。

一、行业概述

1.1 超声神经调控技术定义

低强度聚焦超声（Low-Intensity Focused Ultrasound, LIFU），也称为经颅聚焦超声刺激（Transcranial Focused Ultrasound, tFUS），是一种利用超声波实现非侵入式神经调控与信号读取的前沿技术。该技术通过超声相控阵聚焦调控特定脑区，并借助超快超声成像监测血流变化来间接解码神经活动，为脑机接口提供了全新的技术路径[1]。

与传统的非侵入性脑刺激技术相比，tFUS具有以下显著优势：

高精度空间分辨率

：可达毫米级别，精确靶向特定脑区

深度穿透能力

：可调控深脑结构，如丘脑、海马体等

可逆性

：停止刺激后神经活动可恢复正常

无创性

：无需开颅，无植入物

良好安全性

：不产生热损伤或组织破坏

1.2 技术发展历程

超声神经调控技术的发展经历了以下关键阶段：

1950s-1980s

：基础研究阶段，发现超声对神经组织的生物学效应

2000s

：动物实验验证，证实LIFU可激活或抑制神经元活动

2010s

：人体临床试验启动，安全性和有效性初步验证

2020s

：商业化起步，设备小型化、临床应用拓展

2025年至今

：资本密集进入，Nudge完成1亿美元融资，技术商业化加速

1.3 超声脑机接口概念

超声脑机接口技术（Ultrasound Brain-Machine Interface）是一种利用超声波实现非侵入式神经调控与信号读取的脑机接口技术。它通过超声相控阵聚焦调控特定脑区，并借助超快超声成像监测血流变化来间接解码神经活动，实现对大脑状态的监测与调控[2]。

这一技术的核心创新在于：传统BCI主要依赖脑电信号（EEG）或功能性近红外光谱（fNIRS），而超声BCI能够直接调控神经活动，而不仅仅是读取信号，这为闭环神经调控提供了可能。

二、技术原理与方案

2.1 神经调控机制

LIFU神经调控的生物学机制尚未完全阐明，但研究表明其作用涉及多个层面：

2.1.1 机械效应

超声波在组织中传播时会产生机械振动，这种机械刺激可直接作用于神经元细胞膜，影响离子通道（如机械敏感通道、TRP通道）的开闭状态，从而调节神经元兴奋性[3]。

2.1.2 声辐射力

聚焦超声产生的辐射压力可导致细胞膜变形和细胞内结构位移，进而影响神经信号传导。

2.1.3 超声空化效应

在特定参数下，超声可产生微泡振荡（稳态空化）或内爆（瞬态空化），这种物理效应可激活或抑制神经活动。

2.1.4 血流动力学效应

LIFU可调节局部脑血流量，通过神经血管耦合机制间接影响神经活动。

2.2 主要技术方案

2.2.1 低强度聚焦超声刺激（LIFU/tFUS）

采用低强度（通常小于3 W/cm²）、脉冲式超声波聚焦于特定脑区，可实现兴奋性或抑制性神经调控。典型参数包括：

频率：0.2-0.7 MHz

脉冲重复频率：100-2000 Hz

刺激时长：0.5-30分钟

空间分辨率：1-5 mm

2.2.2 高强度聚焦超声消融（HIFU）

通过高强度超声波产生高温（60-80℃）使目标组织发生凝固性坏死，可用于治疗帕金森病震颤、精神障碍等。已获FDA批准用于特发性震颤和帕金森病[4]。

2.2.3 血脑屏障开放（BBBO）

聚焦超声结合微泡对比剂可暂时性开放血脑屏障，为药物递送提供新途径。这一技术对于阿尔茨海默病、脑肿瘤等疾病的治疗具有重要意义。

2.2.4 超声神经调控芯片

中科院深圳先进院郑海荣团队研制了新型超声神经调控芯片，利用膜片钳记录手段系统研究了超声刺激在单一神经元及离子通道水平的调控效应，为超声神经调控机制研究提供了新工具[5]。

2.3 技术方案对比

三、市场规模与增长驱动

3.1 脑机接口市场

根据多家市场研究机构的数据，全球脑机接口（BCI）市场正在快速增长：

3.2 神经调控市场

神经调控市场同样保持稳健增长：

3.3 中国市场特点

根据2025年中国聚焦超声领域招投标数据[6]：

招投标事件总数：32起

已中标项目总金额：超过1.75亿元人民币

临床治疗类：占83.5%

科研实验类：占16.5%（约2900万元）

12月单月：占23.2%，显示采购加速趋势

值得注意的是，科研实验类项目的快速增长（16.5%占比）反映了脑科学基础研究对超声神经调控设备的旺盛需求。

3.4 增长驱动因素

四、竞争格局与主要参与者

4.1 全球竞争格局

超声脑机接口领域尚处于早期发展阶段，尚未形成明确的竞争格局。主要参与者包括：

4.1.1 国际领军企业

4.1.2 中国领军企业

4.2 典型企业分析

4.2.1 Nudge（美国）

Nudge是目前该领域最明星的创业公司，由Coinbase联合创始人Fred Ehrsam创立。2025年4月，Nudge推出首款产品Nudge Zero，这是一款无创脑机接口设备，使用超声波测量和调节大脑活动[7]。

融资情况：

2025年完成1亿美元A轮融资

投资方：Thrive Capital、Greenoaks

投后估值：成为该领域最大独角兽

技术特点：

相控阵超声技术，可实现动态聚焦

头戴式设计，面向家用场景

聚焦情绪、记忆、注意力等脑功能调控

4.2.2 颅燊医疗（中国）

颅燊医疗器械（嘉兴）有限公司由华东师范大学陈建刚教授创立，专注于头戴式经颅聚焦超声神经调控与脑机接口系统的研发[8]。

技术突破：

实现无创深脑精准调控

头戴式便携化设计

与脑机接口系统结合

4.2.3 Sonic Concepts/NeuroFUS

Sonic Concepts成立于1986年，是全球领先的超声技术公司。其NeuroFUS系统是应用最广泛的经颅聚焦超声刺激设备[9]。

产品特点：

多种规格超声换能器

配套神经影像导航系统

支持小动物到大动物的研究

4.3 科研机构布局

全球顶尖科研机构在超声神经调控领域展开深入研究：

中国科学院深圳先进技术研究院

：郑海荣团队研制新型超声神经调控芯片，涵盖细胞、小动物、灵长类大动物研究的多个仪器

复旦大学

：联合华山医院开展国家重点研发计划"超声脑机接口"项目

华东师范大学

：陈建刚教授团队研发头戴式tFUS系统

美国国立卫生研究院（NIH）

：资助多项tFUS临床研究

英国牛津大学

：开展tFUS治疗抑郁症的临床试验

五、主要应用场景

5.1 神经精神疾病治疗

5.1.1 抑郁症

tFUS通过调控前额叶皮层、杏仁核等情绪相关脑区，有望成为难治性抑郁症的新疗法。英国牛津大学正在进行相关临床试验。

5.1.2 帕金森病

HIFU已获FDA批准用于治疗帕金森病震颤，通过消融丘脑腹中间核（VIM）改善震颤症状。Insightec的Exablate Neuro是该领域的领先产品。

5.1.3 癫痫

tFUS可通过调控癫痫灶区抑制异常神经活动，为耐药性癫痫提供新的治疗选择。莱斯大学团队已实现精准"调光"癫痫相关脑回路[10]。

5.1.4 阿尔茨海默病

结合血脑屏障开放技术，tFUS可帮助药物穿透血脑屏障，提高阿尔茨海默病药物的递送效率。

5.2 脑功能研究与认知增强

注意力调控

：tFUS可调节注意力网络，提高认知表现

情绪调节

：通过调控杏仁核、前额叶改善情绪状态

记忆增强

：海马体刺激有望改善记忆功能

睡眠调控

：调节丘脑皮层环路改善睡眠

5.3 康复医学

脑卒中康复

：促进神经可塑性和功能恢复

慢性疼痛管理

：调控疼痛感知相关脑区

成瘾治疗

：调控奖赏回路帮助戒断

5.4 脑机接口

超声脑机接口代表了BCI技术的新方向：

神经调控+信号读取

：实现闭环神经反馈

无创舒适

：相比植入式BCI具有更好的用户体验

高精度

：毫米级空间分辨率

家用潜力

：头戴式设计适合日常使用

六、投资机会与建议

6.1 投资机会

6.1.1 设备制造商

6.1.2 软件与算法

神经信号解析

：超声图像到神经活动的解码算法

治疗参数优化

：AI驱动的个性化刺激方案

手术规划

：影像导航与靶点规划软件

6.1.3 临床服务

第三方检验

：专业化超声神经调控治疗中心

培训服务

：操作医师培训与认证

数据服务

：临床数据管理与分析

6.2 投资风险

技术风险

：神经调控机制尚未完全阐明

监管风险

：临床应用审批周期长、不确定性高

市场风险

：商业化进程可能不及预期

竞争风险

：技术突破可能来自学术机构而非企业

6.3 创业建议

对于希望切入该领域的创业公司，建议：

从细分场景切入

：不要试图做平台，选择一个具体适应症（如抑郁症、注意力）打透

轻资产起步

：软件/算法/服务优先，避免早期重投入硬件

产学研结合

：与科研机构合作，获取技术转化机会

关注数据壁垒

：临床数据积累是长期竞争优势

七、结论与展望

7.1 主要结论

市场前景广阔

：脑机接口市场2025年约24亿美元，预计2034年达96亿美元，CAGR约16.5%；神经调控市场2025年约67亿美元，2030年将超100亿美元

技术优势显著

：LIFU/tFUS凭借无创、可逆、高精度、深穿透的独特优势，正在成为下一代神经调控技术的核心方向

资本热度上升

：Nudge完成1亿美元A轮融资，标志着超声脑机接口从学术研究进入产业化和资本加速期

中国创新活跃

：中科院、复旦大学、华东师范大学等机构取得重要技术突破，颅燊医疗等产业新秀正在崛起

应用前景广阔

：从神经精神疾病治疗到脑功能增强，从康复医学到脑机接口，应用场景多元，市场空间巨大

7.2 行业发展展望

展望未来五年，超声神经调控行业将呈现以下发展趋势：

技术成熟加速

：神经调控机制逐步阐明，设备性能持续提升

临床应用拓展

：从科研向抑郁症、癫痫、阿尔茨海默病等适应症扩展

设备小型化

：头戴式/便携式设备出现，家用场景成为可能

商业化进程加快

：更多产品获批，商业模式逐步验证

国产替代加速

：中国企业在核心技术环节实现突破

参考文献

超声脑机接口技术. 百度百科. https://baike.baidu.com/item/超声脑机接口技术

当"超声"遇上"脑机接口"：颅燊医疗开辟无创神经调控新赛道. 电子创新网. 2025.

低强度聚焦超声在神经调控中的作用机制及其应用前景. 南方医科大学学报. 2024.

Focused Ultrasound in the Brain. Sonic Concepts. 2021.

深圳先进院在超声神经调控领域取得重要进展. 中国科学院深圳先进技术研究院. 2024.

2025年国内聚焦超声领域招投标事件深度总结与趋势分析. 知乎. 2025.

Nudge. Company Website. https://www.nudge.com/

头戴式经颅聚焦超声技术突破：颅燊医疗实现无创深脑精准调控. 电子工程专辑. 2025.

NeuroFUS经颅聚焦超声刺激系统. 脑盒科技. https://www.bnscience.com/

无需开颅！超声精准"调光"癫痫相关脑回路. 搜狐. 2024.

Brain Computer Interface Market Size. Grand View Research. 2025.

Neuromodulation Market Size. MarketsandMarkets. 2025.