综述：低强度脉冲超声疗法在神经系统疾病中的临床前应用及参数优化：综述

《Ultrasound in Medicine & Biology》：Preclinical Applications and Parameter Optimization of Low-Intensity Pulsed Ultrasound Therapy in Neurological Diseases: A Review

LIPUS作为非侵入性超声技术，在神经退行性疾病、缺血性中风、癫痫、创伤性脑损伤和血管性痴呆中展现出促进神经再生、抑制炎症和氧化应激等作用，但其参数优化和机制仍需深入研究。

　　

胡一彤|王泽源|吴慧娟

北京协和医院眼科，中国北京

摘要

神经系统疾病对人类健康构成了严重威胁，同时带来了日益沉重的社会和经济负担。针对帕金森病、阿尔茨海默病和癫痫等疾病的有效且安全的预防和治疗方法的开发，在临床实践中仍然是一个挑战。与药物治疗相比，非侵入性物理刺激技术可以直接调节神经回路，成为缓解神经系统损伤的有前景的方法。其中，低强度脉冲超声（LIPUS）在多种神经系统疾病中显示出有益效果，其优点包括非侵入性、高空间分辨率和良好的穿透率。本文综述了LIPUS在几种关键神经系统疾病（包括神经退行性疾病、缺血性中风、癫痫、创伤性脑损伤和血管性痴呆）中的应用的最新临床前研究，讨论了LIPUS诱导的神经调节背后的潜在细胞和分子信号通路，并提供了优化刺激参数的见解。总体而言，这些发现突显了LIPUS作为治疗神经系统缺陷的新颖且有前景的策略的潜力。

引言

除了传统的诊断应用外，超声技术最近在治疗和干预领域也受到了广泛关注[1]。低强度脉冲超声（LIPUS）是一种特定的技术，它以低强度脉冲的形式发射超声波，并伴有休息间隔（图1）[2]。与主要通过产生热量来消融组织的高强度超声不同，LIPUS在保持低平均强度的同时提供高峰值功率，从而将热效应降至最低。相反，它主要通过非热机制发挥作用，包括空化、声流和机械压力[[2], [3], [4]]。

作为一种新兴的治疗方式，LIPUS展示了多种生物学效应，如促进细胞增殖[5,6]、抑制炎症[[7], [8], [9]]以及促进骨折愈合[[10], [11], [12]]。近年来，人们越来越关注其在神经保护中的应用，LIPUS表现出多种神经调节作用，包括上调神经营养因子[13]、促进神经元生长和再生[14]、抑制神经炎症[15]以及减轻氧化应激[16]等。

与其他脑部物理刺激技术（如经颅磁刺激[17]、深部脑刺激[18]和经颅直流电刺激[19]）相比，LIPUS具有多个内在优势。它完全是非侵入性的，提供毫米级的空间分辨率，并具有更深的穿透深度，能够选择性地调节深部脑结构[20,21]。尽管越来越多的证据支持LIPUS在各种神经系统疾病中的治疗潜力[13,[22], [23], [24]]，但其诱导的神经调节的细胞和分子机制仍不完全清楚。此外，旨在确定有效和安全刺激参数的系统性研究仍然有限。缺乏标准化方案以及对机制基础的不完全理解，目前限制了LIPUS神经调节技术在临床实践中的应用。

在这篇综述中，我们全面总结了LIPUS在神经系统疾病中的治疗效果及其潜在机制的最新临床前证据。我们进一步讨论了超声参数的优化问题，并提出了当前的限制和未来的研究方向，以促进这一有前景的神经调节技术的临床进展。

章节片段

LIPUS在神经退行性疾病中的应用

神经退行性疾病（NDs）是一类异质性的慢性且目前无法治愈的疾病，其特征是神经元逐渐丧失，导致运动和认知功能受损，近年来对全球老年人口的公共卫生构成了巨大威胁[25,26]。现有的治疗方法主要缓解症状并改善生活质量，但无法阻止或逆转疾病进展。因此，开发有效且安全的治疗

阿尔茨海默病

阿尔茨海默病（AD）是最常见的痴呆类型，2010年全球约有5000万人受到影响，预计到2050年这一数字将增加到1.13亿[27]。其病理特征是与细胞外β-淀粉样蛋白（βA）沉积和细胞内神经纤维缠结相关的进行性认知功能障碍。

在由氯化铝（AlCl₃）诱导的AD大鼠模型中，LIPUS通过增加脑源性神经营养因子的水平显著减轻了记忆障碍

LIPUS在缺血性中风中的应用

缺血性中风是全球导致死亡和残疾的主要原因之一，带来了巨大的社会和经济负担[62]。重组组织型纤溶酶原激活剂的溶栓治疗目前是缺血性中风最有效的治疗方法。然而，其4.5小时的治疗时间窗口非常狭窄，只有5%–10%的患者适合接受治疗[63,64]。因此，大多数中风幸存者仍然

LIPUS在癫痫中的应用

癫痫是最常见的神经系统疾病之一，其特征是涉及大量神经元的异常和过度同步放电[86]。它经常伴随抑郁、焦虑、社交障碍和认知功能障碍等精神并发症，这些都会进一步降低生活质量[87]。颞叶癫痫（TLE）是成人中最常见的癫痫类型，占难治性癫痫病例的一半以上。

LIPUS在创伤性脑损伤中的应用

创伤性脑损伤（TBI）是指由于外部物理力量、突然的加速-减速冲击或爆炸性冲击波导致的脑组织损伤。这类损伤会引发一系列炎症和细胞凋亡事件，从而导致迟发的神经元退化[101]。由于TBI的巨大异质性和当前评估方法的局限性，开发有效的治疗干预措施仍然具有挑战性。

LIPUS在血管性痴呆中的应用

血管性痴呆（VaD）是仅次于AD的第二大常见痴呆类型，慢性脑灌注不足会导致长期的记忆、认知和执行功能障碍[112]。尽管过去几十年对VaD发病机制的理解取得了显著进展，但目前尚无临床批准的治疗方法[113]。开发安全有效的治疗策略仍然是当务之急。

LIPUS因其

结论

作为一种新兴的神经调节干预手段，LIPUS在临床前研究中受到了广泛关注。在这篇综述中，我们总结了LIPUS在神经退行性疾病、缺血性中风、癫痫和血管性痴呆中的最新研究结果，强调了其作为治疗神经系统疾病的潜在工具的潜力。尽管在动物模型中观察到了令人鼓舞的结果，但在灵长类动物和人类中的研究仍然较少，尤其是涉及较大样本量的研究

作者贡献

胡一彤和王泽源提出了这篇文章的想法，进行了文献搜索并起草了初稿。吴慧娟对稿件进行了严格的审阅。所有作者都阅读并批准了最终稿件。

利益冲突

作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。

致谢

我们感谢使用FigDraw软件制作了图2、图3和图4。本工作得到了首都卫生改善与研究基金（2024-2-4087）、北京协和医院研发基金（RDGS2024-06）和北京市自然科学基金（L258058）的支持。资助方在研究的设计和实施、数据的收集、管理、分析及解释、稿件的准备、审阅或批准以及决策过程中均未发挥作用