超声治疗在医学上的新颖应用有着悠久的历史。与用于组织加热的高强度超声相比，低强度超声最近引起了越来越多的关注，因为它能够在不引起生物学上显着的温度升高的情况下诱导治疗变化。低强度脉冲超声波 (LIPUS) 是一种特殊类型的超声波，以低强度传递并以脉冲波模式输出。它具有最小的热效应，同时保持声能向目标组织的传输，从而能够为治疗应用提供无创物理刺激。在动物和临床研究中，LIPUS 已被证明可以加速新鲜骨折、骨不连和延迟愈合的愈合。LIPUS 在软组织再生和抑制炎症反应方面的应用效果也已通过实验进行了研究。此外，研究表明 LIPUS 是一种有前途的神经调节方式。
一 、低强度脉冲超声 (LIPUS)
1.空间峰值时间平均强度 (Ispta)
以保持 LIPUS 的估计空间峰值时间平均强度 (Ispta) 低于声输出标准的上限 (<720 mW/cm 2 ）用于诊断超声设备（美国食品和药物管理局的 Track 3 限制）并防止超声探头温度升高。换能器元件的电压，11.30∼88.18伏（V）；Ispta，151∼193 mW/cm 2 ]【频率，1.875 MHz；脉冲重复频率，7.10 kHz；周期数：1、16、32、48 和 64；施加到每个换能器元件的电压，11.30∼88.18伏（V）；Ispta，151∼193 mW/cm 2 ]
二、低强度聚焦经颅超声刺激 (TUS)
TUS 使用 100 至 1,000 kHz 范围内的声波穿过颅骨，将聚焦声能传递到目标大脑区域。
用于神经调节的低强度TUS（通常 <50 W/cm 2）（美国食品药品监督管理局，2019 年），并考虑到用于干扰血脑屏障的中等强度应用（>190 W/cm 2 ）（ Kim et al., 2021 ; Spivak et al., 2022 ; T.Zhang et al., 2021）和高强度聚焦超声（高达 10,000 W/cm 2）用于神经外科患者的临床热消融。
关键参数包括平均声强度（强度空间峰值脉冲平均值，ISPPA）、时间平均强度（ISPTA）、超声处理持续时间（SD）、占空比（DC）、脉冲重复频率（PRF）、热指数（TI）和机械强度指数（MI）
Box 1. Transcranial focused ultrasound stimulation (TUS) key parameters.
Shown are the abbreviations and measurement value definitions for the key TUS parameters.
| PARAMETERS | DESCRIPTION | DEFINITION | UNITS |
|---|---|---|---|
| ISPPA | Intensity - Spatial Peak Pulse Average | Refers to the Average acoustic intensity | W/cm2 |
| ISPTA | Intensity - Spatial Peak Temporal Average | Temporally averaged intensity over the sonication duration (ISPPA * Duty Cycle) | W/cm2 |
| SD | Sonication Duration | Period during which TUS is applied to the brain target | Seconds |
| DC | Duty Cycle | Ratio of sonication on and off time | % |
| PRF | Pulse Repetition Frequency | The number of pulses per second delivered to the target | Hz |
| MI | Mechanical Index | Characterizes the likelihood of mechanical cavitation caused by TUS | |
| TI | Thermal Index | Estimate of temperature rise in tissue due to TUS exposure. | °C |
| FDA 对超声诊断的限制 | |
|---|---|
| ISPPA | ≤190瓦/平方厘米 |
| ISPTA | ≤720毫瓦/平方厘米 |
| MI | ≤1.9 |
| TI | < 6 |
三、低强度脉冲超声刺激骨折愈合
英国国家健康与护理卓越研究所 (NICE) 于 2010 年支持使用 LIPUS 治疗延迟愈合和不愈合。最广泛使用的 LIPUS 刺激参数包括超声波频率为 1.5 MHz 的突发波形，200 μs 打开和 800 μs 关闭，信号重复 1 kHz，空间平均-时间平均强度 ( I SATA ) 为 30 mW/cm 2，剂量为每天 20 分钟。 到目前为止，大多数报道的实验都使用 FDA 批准的 EXOGEN® 设备，尽管也使用其他系统，脉冲波的强度通常低于 100 mW/cm 2.
