聚焦超声：动脉粥样硬化治疗的新兴工具

     聚焦超声（FUS）是治疗动脉粥样硬化的非侵入性方法。高强度聚焦超声（HIFU）和低强度聚焦超声（LIFU）分别通过高温和轻度高温促进组织修复。强调HIFU的高渗透性和在动脉粥样硬化方面治疗潜力。FUS对颈动脉、冠状动脉和外周动脉的影响，并强调了FUS的无创性、精确定位和实时监测优势。需要进一步研究以优化FUS参数，推进其在临床治疗动脉粥样硬化中的应用。HIFU技术评估动脉粥样硬化各阶段，与传统方法相比，能减轻斑块负担、促进血管重塑、减少不良反应。它提供精确治疗效果，无需侵入性干预，具有高空间分辨率，能准确瞄准斑块而不损害周围组织。HIFU手术停机时间短，恢复快，减少长期药物治疗依赖，降低矛盾效应风险，提高患者依从性。需优化治疗方案、解决安全问题，并进行大规模临床试验以确定长期疗效和安全性。HIFU设备包括压电超声换能器和成像方式（超声图和MRI），确保治疗安全性和功效。

      HIFU 是一种治疗动脉粥样硬化的无创方法，适用于冠状动脉、颈动脉和外周动脉。治疗时，患者根据部位采取不同体位，利用实时成像技术引导聚焦超声波至目标区域。换能器通过冷却系统精确作用于动脉斑块，实现局部热消融和机械破坏，促进斑块分解并被吸收。此过程旨在减轻斑块负担，改善血流，降低中风风险，并确保周围结构不受损伤。

2. 目前动脉粥样硬化的治疗选择

    建议使用抗血小板药物（阿司匹林、氯吡格雷）降低血栓风险。高血压患者需用降压药控制血压，减少动脉壁压力。糖尿病患者应通过药物、胰岛素和生活方式调整来管理血糖，减缓动脉粥样硬化进展。严重动脉粥样硬化可能需手术干预，如血管成形术（气球扩张）、支架植入和冠状动脉搭桥术（CABG）。颈动脉内膜切除术可减少颈动脉狭窄患者的中风风险。

治疗方案因动脉粥样硬化的严重程度、部位和个体差异而异。图3展示了斑块发展过程及干预时机。动脉粥样硬化始于内皮功能障碍和脂蛋白、活性氧浸润，导致脂肪条纹和斑块形成，进而发展为纤维脂肪病变和急性血栓。治疗策略个性化，包括生活方式调整、药物治疗和手术，需定期评估并调整。

3. 动脉粥样硬化侵入性和非侵入性治疗方案的比较

        动脉粥样硬化治疗分为侵入性和非侵入性两种。侵入性治疗包括血管成形术、支架置入、CABG和颈动脉内膜切除术，需物理干预。图4展示了手术干预和治疗方案。其他侵入性治疗可能包括血栓切除术，可通过机械、手术或溶栓方法进行。导管血栓切除术通过机械或吸力移除动脉凝块，恢复血流。激光动脉切除术使用激光导管蒸发斑块，改善血流。旋转动脉切除术通过旋转毛刺去除斑块，恢复动脉腔。这些方法能有效恢复血流、减轻症状并降低并发症风险，但存在侵入性风险如出血、感染等。晚期冠状动脉疾病患者更倾向于接受此类治疗。

     非侵入性治疗避免手术，通过外源方法针对动脉粥样硬化及其危险因素。传统上，它侧重于行为和药物变化，如健康饮食、运动、戒烟和体重管理，以及使用他汀类药物、抗血小板药物和降压药来控制心血管风险。适用于中度动脉粥样硬化或不适合手术的患者。非侵入性方法具有降低风险、缩短恢复时间和减少费用的优势，适用于广泛患者群体，并可作为预防措施。聚焦超声作为一种新兴的非侵入性治疗手段，通过高频声波精准传递能量至体内组织，具有治疗动脉粥样硬化的潜力。

4. 聚焦超声作为动脉粥样硬化治疗的新兴工具

       FUS作为非侵入性医疗手段，已被批准用于多种病症，尤其在治疗基本震颤和消融前列腺、肝、乳房、子宫肿瘤方面效果显著。该技术利用不同形状、频率和成像系统的超声传感器，精准传递能量至目标组织。手术中无需切口，患者可俯卧或仰卧。尽管FUS还需监管批准，但证据显示其在治疗动脉粥样硬化性动脉疾病方面具有潜力，能有效减少斑块负担并改善血管功能。

       经皮内血管内技术是治疗动脉病理学的主要方法，但FUS提供了一种无创替代方案，可能成为动脉粥样硬化的辅助或独立治疗。FUS技术衍生出HIFU和LIFU两种技术。HIFU通过高度聚焦超声波产生热量，实现热消融和组织溶解，已成功用于多种实体瘤的无创消融，并常结合实时成像引导以确保精确定位和治疗效果监控。

      HIFU在治疗基本震颤和神经系统疾病方面显示出潜力。LIFU则使用低强度聚焦超声波，对多种临床状况和病理有益，包括疼痛管理、神经调节、神经刺激和靶向药物递送。LIFU能针对特定神经中心提供局部疼痛缓解，影响神经元活性，为帕金森氏病、阿尔茨海默氏病和癫痫病等疾病提供无创治疗，并能暂时破坏血脑屏障以增强药物递送至大脑。

       HIFU面临精确定位挑战，但技术进步提高了治疗的准确性和效果。FDA已批准HIFU用于多种临床应用，如子宫肌瘤消融、前列腺癌治疗等。治疗效果依赖于热和非热两种物理机制。高强度超声波转化为热量，导致组织消融和坏死。非热效应包括空化、微流等，均能破坏目标组织。 HIFU换能器通过局部生物学效应精确汇聚超声束，采用几何、声透镜和电子聚焦技术。几何聚焦利用换能器形状集中声波；声透镜聚焦使用凹面传感器模拟；电子聚焦则通过分阶段阵列传感器电子移动焦点。HIFU系统还需实时监测目标组织，已开发双模式超声阵列系统实现同时成像和治疗。

5. 动脉粥样硬化治疗中实现声溶栓的 FUS 参数概述

• 一个。 

（1）强度：

        超声波强度是治疗中超声波能量的度量，对破坏动脉粥样硬化斑块至关重要。高强度导致能量沉积增加，产生显著的机械和热效应。机械效应包括声流、微流和微空化，破坏斑块结构；热效应通过局部加热软化斑块，提高其对机械破坏的敏感性。合适的强度可避免组织损伤和血管并发症。FUS评估多种参数以确定适宜强度，受斑块特性、患者特征和超声设备影响。

• b。 

（2）频率：

      超声波频率影响其与组织的相互作用及治疗效果。低频渗透深但分辨率低，高频分辨率高但穿透浅。选择频率需根据动脉粥样硬化斑块的位置和深度。低频适用于体内深部斑块，高频针对浅表斑块。适当频率可优化能量沉积，增强机械和热效应。研究显示，1 MHz至3.5 MHz频率可用于超声溶栓和斑块破坏，具体取决于目标和组织特性。

• c. 

（3）暴露时间：

"超声波照射"指治疗中超声波的应用时长，需精细调控以实现FUS斑块溶解，避免组织过热和血管损伤。最佳暴露时间因治疗参数、斑块特性及患者个体差异而异，不同研究采用毫秒至秒级脉冲长度。

• d。 

（4）空间靶向：

       聚焦超声（FUS）治疗动脉粥样硬化需精确定位斑块，以减少健康组织损伤并提高治疗效果[39]。实时成像技术如超声波有助于精确聚焦超声束[28, 57]，确保能量有效送达目标区域。这种精确定位增强了声溶栓效果，降低了并发症风险[58]。

6. 聚焦超声溶栓机制及临床结果

      与杂化组织纤溶酶原激活因子（RT-PA）静脉注射（IV）溶栓是中风患者紧急血栓形成的建议治疗。欧盟和FDA批准的溶栓剂RT-PA是最有效的干预措施，能在症状发作4.5小时内改善预后。然而，IV RT-PA的使用率低，仅5%的AIS患者接受此治疗。仅30-40%患者动脉再通，18%完全持续；许多患者脑损伤严重，致高残疾和死亡率。rt-PA治疗有出血风险。需探索新方法补充溶栓药物，提高动脉再通效率。结合超声波（US）能量显著提升了溶栓药物疗效，尤其在急性缺血性卒中（AIS）治疗中。经颅超声增强溶栓药物作用，体外和体内研究显示US能加速催化溶栓过程。尽管超声溶栓机制未完全明确，但可能通过促进闭塞周围液体流动实现效果。

US可破坏纤维蛋白交联，增强rt-PA吸收和渗透。气体微泡（MB）作为US造影剂，能进一步增强rt-PA溶栓效果。MB在US场中振荡、膨胀或塌陷，引发稳定空化（微流）或惯性空化（微喷射），增加溶栓剂分布和机械分解血栓。FUS作为一种超声溶栓方法，通过聚焦换能器传输高压超声波至血栓，实现无创治疗。

焦距外能量沉积小，保护周围组织。优化FUS参数通过非热机制，增强药物渗透和结合，促进溶栓。FUS还能刺激溶栓剂释放和血管重塑，恢复血管健康。一项研究在PAD猪模型中使用双模式超声阵列，证实了斑块破坏而不损伤内皮。这表明FUS能选择性靶向分解斑块，减缓动脉粥样硬化。另一研究发现FUS处理后血管生成增加，对恢复血流和组织灌注至关重要。

    研究显示，FUS对改善灌注和减少动脉粥样硬化有积极作用。在糖尿病动物模型中，FUS治疗增加灌注、降低斑块负荷，并改变血管生成和抗凋亡因子。HIFU治疗血栓性动脉疾病的临床前和临床数据表明，其能改善血流、促进斑块消退，为治疗提供新方法。FUS在溶栓方面也显示出潜力，增强溶栓效果并恢复血流，机制涉及tPA吸收增加和空化。FUS可作为辅助治疗改善闭塞性动脉疾病患者的溶栓结果。靶向微泡联合低功率FUS减轻炎症、促进声溶栓，为急性DVT提供新诊治思路。LIFU照射冠状动脉溶栓验证了治疗效果，体内实验显示FUS介导的斑块溶解是超声溶栓新方法的有力证据。

      最近研究显示，涡流超声对离体犬静脉无损伤，可能促进脑静脉窦血栓血流再通。另一项研究发现超声靶向微泡空化减少DCD肝脏捐赠模型中的微血管血栓和损伤，改善肝移植预后。超声和微泡增强灌注、减少血栓形成，为DCD肝移植提供潜在治疗方法。尽管FUS在减轻牙菌斑、促进血管生成和斑块溶解方面有效，但需进一步研究优化FUS设置和图像引导技术，并进行临床试验评估其在人类中的安全性、可行性和长期有效性。当前发现显示FUS作为一种无创治疗方法的潜力，可能改变动脉粥样硬化动脉疾病的治疗。

    FUS相较于传统治疗（手术和药物）在临床结果上具有显著优势。其无创性减少了感染、出血等并发症风险，缩短康复期，降低费用。FUS能精确针对目标区域，保护健康组织，而手术可能影响更多组织。FUS可根据患者需求调整参数，实现个性化治疗，而药物治疗受限于个体差异。FUS还提供实时成像，监控治疗效果，提高安全性和有效性。总之，FUS在无创性、精准治疗、个性化定制和实时成像方面优于传统疗法。

8. FUS治疗动脉粥样硬化的优点

     FUS作为一种非侵入性治疗动脉粥样硬化的方法，具有精准靶向、减少并发症和加速康复的优势。它通过聚焦超声波破坏斑块，减轻负担，维持斑块稳定，并促进血流恢复。FUS能够解决动脉粥样硬化的根本原因，有望阻止甚至逆转疾病发展。  FUS在减少斑块和治疗动脉粥样硬化方面具有显著益处。它能促进缺血组织中的血管生成，增强组织灌注和氧合，对恢复和治愈动脉至关重要。FUS治疗过程中可实时监控，与高级成像技术如超声或MRI集成，确保精确指导和监测。作为一种无创、靶向治疗方法，FUS通过选择性破坏斑块、刺激血管生成和实时监测，有望成为减少斑块负担、血管重塑功能并改变动脉粥样硬化疾病治疗的有效策略。

9. 局限性和未来展望

     尽管SONOthothrombolysy在临床中有效，但HIFU在广泛应用上存在限制。主要挑战包括组织渗透困难，尤其在腹部主动脉或小动脉，影响DVT治疗和深血管内嵌入。气体或骨结构的存在可能导致混响，损害超声波递送，导致次优治疗效果。临床试验中需考虑其他反射可能引起的组织损伤和皮肤灼伤，认真选择患者以确保疗效和安全。还需考虑动脉粥样硬化病变的位置、严重程度和组织特异性特征。

HIFU使用不当可能导致内皮细胞损伤和组织坏死。高强度可能引起气蚀，增加并发症风险。声耦合不足可能造成皮肤灼伤。现有HIFU技术在成像、聚焦和监测方面存在局限。尽管研究支持HIFU治疗动脉粥样硬化，但效果需进一步验证。DMUA超声探头或MRgFUS技术被采用以应对挑战，但成本高且资源密集。需要标准化评估FUS治疗动脉粥样硬化的影响。未来研究可利用组织模拟模型或数值模拟优化FUS参数，提高治疗效果和安全性。

     换能器设计中的空化控制机制，如监测和调节空化活动的反馈系统，有助于保护血管内皮细胞，确保治疗安全有效。动脉粥样硬化治疗的未来方向包括开发具有组织温度监测能力的HIFU探针[24]。实时温度监测提供反馈和控制热效应，优化治疗效果并减少组织损伤风险[8, 83]。研究人员可通过将温度传感器集成到HIFU探针中或使用外部监测技术（如红外热力计或磁共振温度测定法）来连续监测目标组织内的温度变化[27]。这种实时反馈有助于精确控制热剂量，确保治疗效果，避免过度加热和并发症，例如Sonothothrombolsysis。

10. 结论

     采用 FUS，特别是 HIFU，一种强大的无创治疗方法，有可能彻底改变动脉粥样硬化性动脉疾病的治疗。研究表明，HIFU 能够有效稳定易受影响的斑块并减缓动脉粥样硬化斑块的发展进程。通过补充药物治疗，HIFU 为丰富的动脉区域提供了有针对性的治疗选择，导致斑块厚度减少和血管腔扩大，同时最大限度地降低了通常与当前血管内干预相关的新内膜增生的风险。未来的 HIFU 研究将强调完善图像引导程序和优化治疗参数。必须进行进一步的研究，以确定产生所需生物效应的最佳 HIFU 设置。