经颅超声刺激
临床神经调控
前言
伴随着精准医疗理念的深入普及与无创神经调控技术的持续革新，经颅超声刺激（TUS）凭借其独有的深部脑区精准靶向与无创物理调控机制，正为神经及精神疾病的治疗模式带来革命性的改变。该技术以超声波为能量载体，直接作用于大脑神经组织，无需开颅、无电离辐射，不依赖热损伤效应，即可实现对大脑皮层及深部核团的定向、温和且安全的功能调节。现将基于2024 年发表的《Current state of clinical ultrasound neuromodulation》短篇综述，对其独特的作用原理与临床转化价值进行分析。
一、技术突破
经颅超声刺激是可无创、高分辨率、深靶点精准调控脑功能的超声神经调控技术，与经颅磁刺激（TMS）、经颅电刺激（tDCS）等传统无创技术相比，实现三大核心突破：
穿透深度优势：
有效作用深度达5~7 cm，可靶向常规技术无法触及的丘脑、海马等深部脑结构。
空间分辨率优势：
横向分辨率约4 mm，聚焦精度远超电磁类刺激，可实现毫米级靶点调控。
非热、低损伤：
以低强度超声完成神经调控，不产生组织热损伤，无明显结构破坏，安全性显著提升。
TUS 主要分为两类临床技术：低强度经颅聚焦超声（tFUS）与经颅脉冲刺激（TPS），二者均已获得 FDA 研究豁免与 CE 认证，成为神经精神疾病无创干预的重要工具。
二、超声‑神经组织精准调控机制
经颅超声刺激（TUS）的临床价值建立在超声场 — 力场 — 生物场逐级传递、精准耦合的作用基础上，其安全性与调控效果依赖于多物理场交互的精准控制。
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超声场：
超声场负责能量的安全穿透与精准聚焦，临床常用频率为 250kHz 至 3MHz，低频更利于深部脑区刺激，高频可提升空间分辨率。TUS 采用微秒级短脉冲与低占空比设计实现非热效应，将超声压力控制在安全阈值内，并结合 CT/MRI 影像补偿颅骨衰减，使能量稳定送达靶点。
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力场：
力场是调控神经元兴奋性的直接环节，超声引发细胞膜纳米级机械形变，激活 Piezo1、TRAAK 等机械敏感性离子通道，调节离子跨膜流动，实现神经元兴奋或抑制的双向调控，且仅作用于聚焦区域，不损伤周围健康组织。
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生物场：
生物场响应体现在细胞、环路与网络三个层面：TUS 可提升 BDNF 表达以促进神经可塑性，调节谷氨酸与 GABA 平衡重建神经环路稳态，重塑默认网络、运动网络等功能连接，最终改善认知、情绪、运动等功能。依据临床需求，TUS 已形成精准核团调控和脑网络调控两种模式，适配不同类型神经精神疾病的治疗。
三、仿真与临床验证
依托神经导航定位、功能磁共振与脑电图实时监测、多物理场数值仿真优化三大技术支撑，经颅超声刺激已在疼痛、痴呆、精神障碍、运动障碍、癫痫、意识障碍及发育障碍七大类神经精神疾病中完成系统性验证，治疗效果与安全性呈现高度一致性。
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疼痛疾病领域
TUS 通过靶向调控背外侧前额叶、背侧前扣带回、前丘脑及岛叶等痛觉加工关键节点，阻断痛觉传导、降低痛觉环路兴奋性并缓解情绪‑痛觉耦合效应，临床研究显示慢性神经病理性疼痛患者疼痛评分显著降低，疗效可稳定维持四周以上，同时具备无创、无药物依赖、无中枢抑制等独特优势。
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痴呆与认知障碍领域
TUS 针对背外侧前额叶、默认模式网络与海马等关键结构进行定向调控，能够增强脑网络功能连接、改善局部脑血流、延缓皮层萎缩并提升突触可塑性。阿尔茨海默病患者在治疗后认知评分与抑郁症状显著改善，效果可维持三个月；卒中后认知障碍患者的记忆、执行功能与日常生活能力明显提升；轻度认知障碍患者也表现出稳定的认知获益，使其成为目前少数可无创干预海马与默认网络的物理治疗手段。
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精神障碍领域
抑郁症患者经左侧背外侧前额叶刺激后，抑郁核心症状、快感缺失与认知功能显著改善，疗效可维持三个月；焦虑症患者靶向杏仁核刺激后恐惧环路兴奋性下降，焦虑症状明显缓解；精神分裂症患者阴性症状与认知表现提升；自闭症患者社交与行为症状显著改善，且多项结果获得随机对照试验证实。
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运动障碍领域
TUS 可精准调节运动皮层、丘脑腹中间核及运动相关网络，改善帕金森病患者的运动迟缓、肌强直等核心症状，提升运动皮层兴奋性并与多巴胺能药物产生协同效应；对于特发性震颤患者，丘脑靶向刺激可显著降低震颤幅度，为药物难治性患者提供新的无创选择。
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耐药性癫痫领域
TUS 通过抑制致痫灶、降低异常神经元同步性、增强抑制性环路功能，实现癫痫发作频率的显著下降。临床观察显示，多数患者在靶向海马或颞叶内侧刺激后发作减少，疗效可持续数月，且不良反应短暂轻微，无组织损伤风险。
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意识障碍领域
TUS 聚焦中央丘脑与丘脑‑皮层觉醒通路，能够重建觉醒环路、增强关键网络连接，使最小意识状态患者的行为反应性显著提升，部分患者恢复指令遵从与非语言交流能力，尤其对急性意识障碍患者具有明确的促醒效果。
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发育障碍领域
TUS在发育障碍、新冠后神经症状、年龄相关衰弱等领域也展现出良好的治疗前景，多项临床试验正在开展，初步结果提示认知、疲劳及神经行为功能均有不同程度改善，且整体耐受性良好。。
四、临床转化进展
截至 2024 年，经颅超声刺激已完成数十项临床研究，其中包含多项随机、双盲、假手术对照试验，形成了较为完整的证据体系。安全性结论明确，所有研究均未出现严重不良事件，无脑组织结构损伤，少数出现的头痛、疲劳、头皮发热、情绪轻微波动等反应均为一过性、轻中度，可在数天内自行缓解。治疗效果具备高度可重复性，在认知改善、运动功能恢复、情绪调节、疼痛缓解、癫痫控制等方向，真刺激组获益均显著优于假刺激组。在临床落地性方面，TUS 采用神经导航精准定位，治疗流程标准化，多数方案可在门诊完成，无需麻醉与住院，具备广泛推广的基础条件。
结语
经颅超声刺激（TUS）以无创、精准、深靶、安全、可逆的核心特性，重新定义了无创神经调控的技术边界，在痴呆、帕金森病、抑郁症、慢性疼痛、癫痫、意识障碍等重大神经精神疾病中展现出广泛且稳定的治疗潜力。随着多物理场仿真持续优化、影像引导技术不断升级、高级别临床证据逐步完善，TUS 正从前沿创新技术走向标准化临床方案，有望成为覆盖多疾病领域的一线无创治疗手段，为患者提供更安全、有效、可及的精准治疗选择。
撰写人：尹子悦 戎泽 王伟旭 张忠伟
师苏美 黄靖雅
审核人：马磊
