引言：超声治疗的“低强度革命”
超声技术从传统影像诊断向治疗领域的延伸，标志着“声波医学”的崛起。在非侵入性治疗领域，低强度聚焦超声（Low-Intensity Focused Ultrasound, LIFUS）与低强度脉冲超声（Low-Intensity Pulsed Ultrasound, LIPUS）因其安全性、精准性和生物效应多样性，成为研究热点。
核心问题：两者虽同为低强度超声，却因技术原理差异走向不同的应用场景。如何选择？未来如何突破？
一、技术原理与生物效应差异
1. 能量传递模式
参数 | LIFUS | LIPUS |
波形 | 连续波或长脉冲 | 短脉冲（占空比<20%） |
能量密度 | 0.1-1 W/cm²（聚焦区域） | 0.03-0.3 W/cm²（非聚焦） |
空间分布 | 聚焦于靶点（毫米级精度） | 宽场均匀覆盖（厘米级范围） |
2. 作用机制对比
- LIFUS：
- 热效应主导：通过声波聚焦产生局部温升（≤45°C），激活热敏蛋白（如HSP70），促进血管舒张与细胞修复。
- 机械效应辅助：空化效应增强药物递送（如血脑屏障开放）。
- LIPUS：
- 非热效应主导：通过脉冲振动产生剪切力，激活细胞膜离子通道（如Ca²⁺内流），上调修复基因（如COX-2、BMP-2）。
- 抗炎与抗凋亡：抑制NF-κB通路，减少炎症因子释放。
3. 穿透深度与靶向性
- LIFUS：聚焦深度可达5-10 cm（如深部脑区），但需要精准定位（MRI融合导航）。
- LIPUS：有效深度1-3 cm（适用于浅表组织），依赖重复脉冲累积效应。
低强度聚焦超声
原理
LIFU 利用超声的聚焦特性，将超声能量集中于体内特定靶区。通过精确控制超声换能器的参数，使能量在焦点处产生局部高温、机械效应等。例如，在焦点处，声能转化为热能，可使局部组织温度升高，引发一系列生物学效应 ，同时机械振动作用于细胞和组织，影响细胞的生理功能。
治疗应用
肿瘤治疗：在肿瘤治疗领域，LIFU 可用于局部消融肿瘤组织。通过精确聚焦，破坏肿瘤细胞的结构和功能，诱导肿瘤细胞凋亡或坏死。与传统手术切除相比，LIFU 具有非侵入性、对周围正常组织损伤小等优点，特别适用于一些无法进行手术切除或对手术耐受性差的患者。
神经调节：LIFU 能够穿透颅骨，对颅内神经组织进行无创调节。研究发现，它可以调节神经元的兴奋性，影响神经递质的释放，在治疗帕金森病、癫痫等神经系统疾病方面展现出潜在的应用价值。例如，通过聚焦于特定脑区，调节异常的神经活动，改善患者的症状。
局限性
能量传输衰减：超声在人体组织中传播时会发生能量衰减，尤其是经过骨骼、脂肪等组织时，这可能导致到达靶区的能量不足，影响治疗效果。
实时监测困难：目前对于 LIFU 治疗过程中的实时监测技术尚不完善，难以精确掌握治疗区域内组织的变化情况，可能增加治疗风险。
低强度脉冲超声
原理
LIPUS 以脉冲形式发射低强度超声，其频率、脉冲持续时间和重复频率等参数可精确调控。这种脉冲式的超声作用主要通过机械效应和空化效应发挥作用。机械效应使细胞发生微小形变，激活细胞内的信号通路；空化效应则在组织中产生微小气泡，气泡的振动和破裂进一步促进组织的生物学反应。
治疗应用
骨折愈合促进：LIPUS 在骨折治疗中应用广泛，能显著加速骨折愈合进程。它可以刺激成骨细胞的活性，促进骨痂形成和骨组织的重塑。临床研究表明，使用 LIPUS 治疗骨折患者，骨折愈合时间明显缩短，降低了骨折不愈合等并发症的发生率。
软组织修复：对于肌腱、韧带等软组织损伤，LIPUS 也具有良好的修复促进作用。它能够促进受损软组织细胞的增殖和分化，增加细胞外基质的合成，从而加速软组织的修复和再生。
局限性
个体差异影响：不同个体对 LIPUS 的反应存在差异，部分患者可能对治疗的敏感性较低，导致治疗效果不佳。这可能与个体的生理状态、组织特性等多种因素有关。
作用机制研究不足：尽管 LIPUS 在临床应用中取得了一定效果，但其详细的作用机制尚未完全明确。深入研究其作用机制，有助于进一步优化治疗方案和提高治疗效果。
两者比较
能量特性：LIFU 能量集中于焦点，能量密度较高；LIPUS 则以低强度脉冲形式发射，能量相对分散。
应用侧重：LIFU 更侧重于肿瘤消融、神经调节等对能量聚焦要求高的治疗；LIPUS 主要用于促进组织修复，如骨折愈合和软组织修复。
安全性：两者都属于低强度超声，相对较为安全。但 LIFU 由于能量集中，若操作不当，可能对周围组织造成一定损伤；LIPUS 虽然不良反应较少，但长期或不当使用的潜在风险也有待进一步研究。
