一项新研究表明，利用超声波刺激大脑的特定区域，可以为慢性疼痛患者提供一种非侵入性的疗法。这种称为低强度经颅聚焦超声的技术，能够调节参与疼痛处理的脑区的兴奋性，从而改变大脑对疼痛刺激的反应方式。在一项概念验证临床试验中，单次超声治疗减轻了健康志愿者对实验性疼痛的感知，为开发慢性疼痛（包括腰痛、纤维肌痛和神经病理性疼痛）的非药物、非阿片类替代疗法开辟了道路。
慢性疼痛是全球残疾的主要原因之一，影响着约20%的成年人。目前可用的治疗方法——包括非甾体抗炎药、阿片类药物、抗抑郁药、抗惊厥药和物理治疗——往往疗效有限，且伴有严重的副作用。阿片类药物危机进一步凸显了对新型、非成瘾性镇痛疗法的需求。经颅聚焦超声是一种新兴的神经调控技术，与经颅磁刺激和经颅直流电刺激不同，经颅聚焦超声可以高空间精度（毫米级）靶向深层大脑结构，且无需手术植入。其机制被认为是机械性的（改变离子通道、神经递质释放）而非热效应，从而提供了一种可逆的、聚焦的神经活动调节方式。
技术原理：低强度经颅聚焦超声如何工作
1. 设备：低强度经颅聚焦超声使用一个外部放置的换能器，该换能器发射聚焦的超声波束，穿过头皮和颅骨，会聚到大脑的特定目标区域（例如岛叶、丘脑、前扣带回）。参数：低频（例如0.5 MHz）、低强度（空间峰值时间平均强度 < 720 mW/cm²），远低于用于组织消融的高强度聚焦超声。
2. 靶点：该研究选择靶向岛叶（特别是后岛叶，初级疼痛处理区域）或前扣带回（参与疼痛的情绪/情感成分）。这些区域在慢性疼痛患者中通常过度活跃，并在疼痛感知和调节中发挥核心作用。
3. 作用机制：
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机械敏感性离子通道：超声波被认为可机械性地激活神经元膜中的特定离子通道（如Piezo1、TRP家族），触发动作电位或调节神经元兴奋性。与经颅磁刺激/经颅直流电刺激（主要靶向皮层表面）不同，低强度经颅聚焦超声可直接调节深层目标（如岛叶、丘脑）的活动。
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突触可塑性：重复低强度经颅聚焦超声可能诱导类似长时程增强（增强连接）或长时程抑制（减弱连接）的效应，具体取决于刺激参数（频率、强度、占空比）。
研究设计：健康志愿者的概念验证
参与者：纳入健康的成年志愿者（无慢性疼痛病史）。使用健康志愿者可以在不受慢性疼痛本身混杂影响（如焦虑、抑郁、睡眠障碍、药物使用）的情况下，建立低强度经颅聚焦超声对急性疼痛感知的因果关系。
干预：
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积极低强度经颅聚焦超声：单次低强度经颅聚焦超声疗程（例如，持续10-20分钟）靶向后岛叶（通过个体化磁共振成像定位）或前扣带回。
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假刺激：使用相同的设置，但关闭超声发射（参与者不知情）。
疼痛评估（在低强度经颅聚焦超声前、后立即、以及30分钟后进行）：
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热痛阈值：使用热刺激器（Medoc Pathway）评估产生初始疼痛感所需的最低温度。
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热痛耐受性：参与者能够忍受的最高温度。
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疼痛强度评级：在恒定温度（例如，45-47°C）下，使用视觉模拟量表或数值评定量表（0-10）进行评定。
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疼痛不愉快评级：疼痛的情感/情绪方面的评级。
神经生理学测量：
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脑电图记录：在疼痛刺激期间，评估激光诱发电位（一种对疼痛特异性诱发电位的测量）的幅度和潜伏期。
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功能性磁共振成像（在子样本中）：测量低强度经颅聚焦超声前后对疼痛刺激的血氧水平依赖反应。
核心发现：超声诱导的镇痛
1. 热痛阈值和耐受性增加
与假刺激相比，接受活跃低强度经颅聚焦超声（靶向后岛叶或前扣带回）的参与者在刺激后表现出：
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热痛阈值平均升高1-2°C（例如，从43°C升高到44.5°C）。
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热痛耐受性平均升高1-1.5°C。
这些变化在低强度经颅聚焦超声后立即出现，并持续至少30分钟（研究的最长随访时间），提示镇痛窗口可能持续数小时。
2. 疼痛强度和不愉快感受降低
在恒定的热刺激（例如47°C）下，低强度经颅聚焦超声组的疼痛强度评分（0-10分）平均比假刺激组低1.5-2分。同样，疼痛的不愉快感受评分也有类似的降低。
3. 疼痛诱发的脑电图电位幅度降低
低强度经颅聚焦超声降低了激光诱发电位的幅度（特别是N2和P2成分），这些成分被认为反映了疼痛刺激的皮层处理。这一发现表明，低强度经颅聚焦超声改变了大脑对疼痛的反应，而不仅仅是改变了疼痛报告（排除了安慰剂效应）。
4. 区域特异性：靶向岛叶 vs. 假刺激
当低强度经颅聚焦超声靶向后岛叶而非前扣带回时，镇痛效应最为明显（虽然两者均有效）。后岛叶被认为是初级疼痛处理皮层，整合了来自丘脑的感官辨别信息。通过低强度经颅聚焦超声调节岛叶活动会直接改变疼痛感知。
与现有神经调控技术的比较
| 技术 | 侵入性 | 空间精度 | 靶向深度 | 作用机制 | 批准适应症 |
|---|---|---|---|---|---|
| 经颅磁刺激 | 非侵入性 | 低（1-2 cm） | 浅（皮层表面） | 电磁感应 | 抑郁症、偏头痛 |
| 经颅直流电刺激 | 非侵入性 | 低（数厘米） | 浅 | 微弱直流电 | 研究性 |
| 深部脑刺激 | 侵入性（需植入电极） | 高（mm） | 任何深度 | 直接电刺激 | 帕金森病、震颤 |
| 低强度经颅聚焦超声 | 非侵入性 | 中等（2-5 mm） | 深层（数厘米） | 机械敏感性离子通道 | 研究性（疼痛、癫痫、抑郁症） |
低强度经颅聚焦超声的独特优势是其深层穿透（可靶向岛叶、丘脑、前扣带回）结合非侵入性，使其比深部脑刺激更具吸引力（无手术风险），且比经颅磁刺激/经颅直流电刺激更精确。
临床意义
1. 慢性疼痛的新型非阿片类治疗
如果这些发现在慢性疼痛患者中得到验证，低强度经颅聚焦超声可作为腰痛、纤维肌痛、骨关节炎或神经病理性疼痛（如糖尿病周围神经病变、带状疱疹后神经痛）的附加或替代治疗。患者将前来接受每日或每周的低强度经颅聚焦超声疗程（每次10-30分钟），类似于物理治疗。由于低强度经颅聚焦超声无药物相互作用且不成瘾，它将成为初级保健和疼痛诊所中阿片类药物的有吸引力的替代品。
2. 针对特定疼痛维度进行个性化靶向
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感官/辨别维度（疼痛强度、位置）：靶向后岛叶或丘脑。
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情感/情绪维度（疼痛不愉快、焦虑）：靶向前扣带回或前岛叶。
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下行调节（内源性镇痛）：靶向导水管周围灰质。
通过选择性地调节构成疼痛体验的不同回路，低强度经颅聚焦超声可以为每位患者进行个性化治疗。
3. 逆转慢性疼痛中的皮层重塑
慢性疼痛与岛叶和扣带回皮层中的皮层兴奋性增高和灰质萎缩相关。重复的低强度经颅聚焦超声可以“正常化”这种病理性可塑性：通过抑制过度活跃的疼痛回路（岛叶、前扣带回）并促进适应性突触重塑。这代表了疾病修正治疗（试图逆转慢性疼痛的潜在病理生理学）而非单纯的症状管理。
局限性与未来方向
局限性：
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健康志愿者：该研究证明了低强度经颅聚焦超声在健康志愿者中的镇痛效应，但慢性疼痛患者具有不同的基线神经活动（如岛叶过度活跃），其对低强度经颅聚焦超声的反应可能不同。需要在慢性疼痛患者中进行试验。
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单次疗程：仅测试了单次低强度经颅聚焦超声疗程。镇痛持续时间（数小时）很短；重复每日低强度经颅聚焦超声是否会产生累积/持久效应（数周至数月缓解），还是需要维持治疗，尚待确定。
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缺乏机制的直接证据：低强度经颅聚焦超声调节神经元兴奋性是通过Piezo1通道还是其他机制，尚未在人类中得到直接证实。
未来方向：
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慢性疼痛患者的随机对照试验：在慢性腰痛或纤维肌痛患者中进行假对照试验，低强度经颅聚焦超声疗程持续2-4周（每日或每周3-5次）。主要结局：治疗结束后1个月、3个月和6个月的疼痛评分（视觉模拟量表）和功能结局（罗兰-莫里斯残疾问卷）。
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居家低强度经颅聚焦超声设备：开发紧凑型、便携式低强度经颅聚焦超声设备，让患者佩戴一个头戴式装置，经医生初步编程后，可在家中自行进行低强度经颅聚焦超声治疗。远程监控可确保正确使用。
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低强度经颅聚焦超声与其他方式的联合：测试低强度经颅聚焦超声 + 认知行为疗法（用于疼痛灾难化）或低强度经颅聚焦超声 + 物理疗法（用于运动诱发的镇痛）的组合，以确定协同效应。
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低强度经颅聚焦超声的机制研究：使用药理学操作（例如，Piezo1拮抗剂）结合低强度经颅聚焦超声和功能性磁共振成像，以证明机械敏感性离子通道在人类中介导低强度经颅聚焦超声镇痛的作用。
结论
这项新研究提供的概念验证证据表明，低强度经颅聚焦超声——一种非侵入性的超声神经调控形式——可以调节大脑对疼痛刺激的反应，在健康志愿者中产生即时镇痛效应（热痛阈值和耐受性增加，疼痛强度和不愉快感受降低）。 靶向后岛叶（初级疼痛处理皮层）可产生最大的镇痛效果，且效应至少持续30分钟。
低强度经颅聚焦超声是一种极具吸引力的镇痛工具，因为它同时具备：非侵入性（无需手术）、空间精确性（毫米级靶向深层结构，如岛叶、前扣带回）、可逆性（与病灶不同）以及相对较低的设备成本。如果这些发现在慢性疼痛患者中得到重复和扩展，低强度经颅聚焦超声可能成为疼痛治疗中亟需的非阿片类药物，解决初级保健中常见的腰痛、纤维肌痛和神经病理性疼痛。在缺乏治愈大多数慢性疼痛综合征方法的情况下，低强度经颅聚焦超声提供了一个改变疼痛处理回路的新策略，而不是仅仅用药物掩盖症状。