综述：聚焦超声在脊髓疾病中的潜在应用：临床前研究综述

《Brain and Spine》：Potential Applications of Focused Ultrasound for Spinal Cord Diseases: a Narrative Review of Preclinical Studies

这篇综述系统总结了聚焦超声（FUS）在脊髓疾病治疗中的三大潜力方向：血脊髓屏障（BSCB）开放靶向给药、神经调控（如抑制痉挛和神经痛）及抗炎作用，并指出当前技术挑战（如经椎骨非侵入性递送）和未来临床转化前景。

　　

引言

脊髓疾病是美国重大医疗和社会经济负担，传统影像学（如CT/MRI）缺乏超声的便携性和动态性。聚焦超声（FUS）凭借非侵入、精准能量递送特性，成为中枢神经系统（CNS）治疗的新兴工具，但其脊髓应用仍处于临床前阶段。

历史与机制

FUS技术始于1942年Lynn的靶向热消融研究，现已被FDA批准用于帕金森病和肿瘤治疗。其核心机制是通过换能器产生高频声波，低强度（LIFU）可逆调控神经活动，高强度（HIFU）则实现组织消融。微泡（MB）的加入能增强血脑屏障（BBB）或血脊髓屏障（BSCB）的瞬时开放，促进药物递送。

血脊髓屏障开放与靶向治疗

临床前研究表明，FUS联合MB可安全开放BSCB（表1）。例如，Song等通过PLGA纳米气泡（NB）递送神经生长因子（NGF）基因，显著改善大鼠脊髓损伤（SCI）后的运动功能（BBB评分提高）和神经元存活。另一项研究采用阳离子纳米气泡（CNB）负载脑源性神经营养因子（BDNF）质粒，进一步减少神经元凋亡。

挑战在于穿透椎骨：Fletcher团队开发双孔径相位键控技术，成功在猪模型中实现非侵入性BSCB开放，但需平衡声压（>1.5 MPa易致损伤）。此外，O'Reilly等证实FUS可增强曲妥珠单抗在脊髓肿瘤中的递送，抑制HER2⁺肿瘤生长。

神经调控

FUS对脊髓反射具双向调节作用（表2）。Liao等发现，LIFU（0.65 MPa）通过上调钾氯共转运体2（KCC₂）缓解大鼠神经痛（PWT₅₀阈值提高），而3.0 MPa则导致不可逆损伤。Kim团队观察到FUS对小鼠震颤的抑制（T12水平）或增强（L3水平），提示靶点特异性。Song等进一步证明1.48 MPa可逆抑制H反射，且无组织损伤。

抗炎作用

SCI后炎症级联反应加剧继发损伤。Hong等发现5%占空比LIFU降低TNF-α和iNOS表达，短期改善大鼠运动功能（BBB评分6.8 vs 4.3）。Song团队则通过LIFU抑制小胶质细胞活化，减轻慢性神经痛模型机械超敏（von Frey阈值升高）。

当前挑战

椎骨声学穿透难题和安全性（如热效应）是主要瓶颈。Xu的安全阈值研究为后续实验提供依据，但需更多长期数据支持临床转化。

结论

FUS在脊髓疾病中展现多维度潜力，但需优化参数（如声压0.5-1.5 MPa）和递送技术。从基因治疗到神经调控，其非侵入优势或改写脊髓损伤治疗格局，未来应聚焦跨物种转化研究。