综述：现代医学中的聚焦超声：生物工程界面、分子效应与临床突破

这篇综述系统阐述了聚焦超声(FUS)在诊断治疗中的双重突破，涵盖声孔效应(sonoporation)、微泡(MBs)介导的靶向递送及分子超声成像技术，重点解析了超声诱导的机械应力、空化效应(cavitation)和热效应在肿瘤消融(HIFU)、血管生成(VEGFR2/αvβ3整合素)及炎症监测(VCAM-1/P-selectin)中的分子机制，为精准医疗提供了非侵入性解决方案。

　　

聚焦超声在现代医学中的多维应用

超声技术自1947年首次应用于妇产科诊断以来，已发展为兼具诊断与治疗功能的革命性工具。其核心优势在于通过非侵入方式实现深层组织靶向干预，其中高强聚焦超声(HIFU)和微泡增强技术成为近年研究热点。

超声的分子作用机制

超声通过热效应与非热效应（空化、机械应力）产生生物作用。当声波与微泡相互作用时，会产生稳定空化（stable cavitation）或惯性空化（inertial cavitation），前者通过微流(microstreaming)增强细胞膜通透性，后者则通过微泡破裂产生冲击波形成瞬时膜孔。声孔效应(sonoporation)使细胞膜形成50-2500 nm的孔隙，可通过内吞(endocytosis)或囊泡修补(exocytosis)修复，这一特性被广泛应用于药物/基因递送。

超声介导的细胞命运调控

超声可通过调控膜电位、钙信号和活性氧(ROS)诱导细胞凋亡或坏死。有趣的是，低强度超声可逆性开放膜孔促进药物内化，而高强度则导致不可逆损伤——这一特性被用于肿瘤消融。研究显示，微泡与细胞距离＜30 μm时更易引发不可逆声孔效应，而VEGFR2靶向微泡能显著增强肿瘤血管成像信号。

分子超声成像的临床突破

靶向微泡技术使血管生成(VEGFR2/αvβ3)、炎症(VCAM-1/E-selectin)和血栓(GP IIb/IIIa)的分子成像成为可能。在卵巢癌模型中，双靶向微泡比单靶向信号增强3倍；抗血管生成治疗24小时后即可通过分子超声检测到疗效，早于传统影像的形态学改变。最新研究还发现，CD4⁺ T细胞靶向微泡可特异性识别心肌炎病灶。

挑战与未来方向

当前限制包括深度穿透力不足（高频超声仅达浅表组织）、生物效应个体差异大等。解决方案包括：

1. 1.

   开发相控阵换能器(phased-array)提升深部靶向性

2. 2.

   构建智能微泡——如pH响应型微泡在肿瘤酸性环境优先释放

3. 3.

   结合AI算法优化个性化治疗参数

随着超声与免疫治疗、纳米技术的融合，其应用已从传统的结石破碎(ESWL)扩展到血脑屏障开放、CAR-T细胞递送等前沿领域。未来5年，超声技术有望成为"诊疗一体化"的典范，通过实时分子成像引导精准能量递送，重塑肿瘤、心血管和神经疾病的治疗范式。