文 | 追问 nextquestion
在医学的无声战场中，聚焦超声如同可以 「隔山打牛」 的盖世神功——无需切开皮肤 （或颅骨）、不见一滴鲜血，仅凭精准调控的声波能量，就能穿透人体组织直击病灶。从消融肿瘤到调控神经，从粉碎结石到打开血脑屏障，这项将超声波 「黑科技」，正以无创治疗的 「革命性」 优势颠覆传统医疗模式。
如今，这一技术已从单一的热消融工具蜕变为多机制联动的治疗平台，在神经疾病、免疫调控等多个领域掀起革新浪潮。本文将基于 《2024 聚焦超声前沿报告》 介绍聚焦超声 （Focused Ultrasound，FUS） 在前沿研究、临床治疗、行业发展的现状，以及中国在其中扮演的角色 [1]。
01 静悄悄的超声如何治病？
超声波是频率高于人类听觉上限 （约 20kHz） 的机械波。超声波在传播过程中会产生干涉现象，因此可以通过合理布置多个超声换能器，将超声波的能量集中到特定的焦点上。这种利用超声波干涉实现聚焦的技术，就是聚焦超声 （Focused Ultrasound，FUS）。FUS 穿透生物组织时会产生热效应和非热效应，在实际应用中，可以通过控制其频率、作用方向、波速变化和振幅强度，以发挥特定的作用效果。
▷产生不同效应的声波波形. 图源：[1]
- 热效应
超声波在组织中诱导的温度升高，主要取决于声波强度和组织的吸收。频率越高，穿透深度越浅，但分辨率越高，因此需要在穿透深度、分辨率和频率之间权衡。组织的阻抗、热传导特性，以及血流灌注和热扩散等生理性冷却机制，都会影响加热效果。根据强度不同，FUS 可分为两类：
低强度聚焦超声 （LIFU）：温度变化在生理范围内，不会造成不可逆损伤，可用于神经调节。
高强度聚焦超声 （HIFU）：可使组织温度升至 43-60℃，足以改变蛋白质结构并凝固组织。主要应用于肾结石消融、肿瘤治疗和某些运动障碍的大脑病灶治疗。通过磁共振成像辅助，可以精确控制病灶大小。
▷高强度聚焦超声肿瘤治疗的示意图. 图源：Izadifar Z, Izadifar Z, Chapman D, Babyn P. An Introduction to High Intensity Focused Ultrasound: Systematic Review on Principles, Devices, and Clinical Applications. Journal of Clinical Medicine. 2020; 9(2):460. https://doi.org/10.3390/jcm9020460
- 非热效应
FUS 的非热效应包括机械力、辐射力以及一些器官特异性的效应，如可逆地打开血脑屏障、改变神经元膜电位等。
（1） 机械作用
FUS 可直接作用于某些对机械力敏感的离子通道和蛋白质，包括钠通道和钾通道等，进而改变神经元状态。高强度聚焦超声 （High-Intensity Focused Ultrasound，HIFU），还能够物理地撕裂组织，但其安全性难以评估。
（2） 空化效应
当超声波强度足够高时，会导致微气泡在声波作用下不断生长、振荡 （稳定空化） 甚至剧烈坍塌 （惯性空化）。这种效应发受声波频率、温度和压力的影响，并需要存在微气泡核作为起点，HIFU 产生的热效应释放气体也是微气泡核的主要来源。空化还可能影响细胞膜电位，引起局部微流动。
▷超声波引发的四种常见效应
总的来说，HIFU 主要通过热效应和空化效应对组织进行不可逆改变，借助磁共振成像，可以精确控制病灶大小，以治疗多种疾病。而 LIFU 引发的神经生理反应大多可逆，可能涉及热效应、机械效应、离子通道活性变化等多种机制，有待进一步深入研究。
▷（a） 体外高强度聚焦超声 （HIFU） 换能器的结构示意图，包括成像和治疗探头，描述了一种针对患者的超声引导技术，以及 （b） 磁共振引导的体外聚焦超声系统治疗技术。图源：Izadifar Z, Izadifar Z, Chapman D, Babyn P. An Introduction to High Intensity Focused Ultrasound: Systematic Review on Principles, Devices, and Clinical Applications. Journal of Clinical Medicine. 2020; 9(2):460. https://doi.org/10.3390/jcm9020460
02 多模态作用机制突破：热效应与非热效应协同演进
FUS 的生物学效应多种多样，部分效应与特定参数直接关联 （如开放血脑屏障），另一些则由多机制协同引发，例如近年备受关注的免疫调节作用——研究发现 FUS 可改变局部免疫反应，为肿瘤免疫治疗提供新思路。近年来，业界也在不断探索新的 FUS 作用机制。
过去，热消融 （thermal ablation）曾是唯一经过监管机构批准的 FUS 治疗机制。近年来，FUS 技术在非热效应的研究中取得了显著进展，组织破碎术 （histotripsy）等多项临床试验探索全新的治疗机制。在 2023 年 10 月，FDA 批准了 HistoSonics 公司开发的名为 Edison 的新型 FUS 治疗平台，其通过无创的组织破碎术治疗肝脏肿瘤，打破了热消融的 「垄断地位」。
▷超声波碎石治疗头。A） 治疗用超声波换能器与诊断用超声波换能器 （蓝色箭头） 同轴对齐，可用于实时规划和监测治疗。B） 气泡云在 B 模式超声检测下显现为高回声，并在健康猪肝的超声波碎石治疗过程中可见。在规划过程中，选择治疗区域 （红色圆圈），并将气泡云对准十字线 （红色十字线）。红色圆圈内的处理组织显现为低回声。来源：Kisting MA, Jentink MS, Wagner MG, et al. Imaging for Targeting, Monitoring, and Assessment After Histotripsy: A Non-invasive, Non-thermal Therapy for Cancer. *EMJ Radiol*. 2023; DOI:10.33590/emjradiol/10308529.
组织破碎术的原理在于利用高强度短脉冲超声波在靶组织内瞬时生成微小气泡，当这些气泡因惯性空化 （inertial cavitation） 破裂时，释放的冲击波可机械性破坏细胞膜甚至液化细胞，从而实现无热损伤地精准组织消融。与热消融依赖高温灭活不同，组织破碎术通过空化效应产生的机械力直接瓦解病灶结构，且气泡在超声影像中清晰可见，便于实时定位与治疗监测。临床研究显示，该技术对肝细胞癌及结直肠癌、乳腺癌肝转移等肿瘤的消融成功率高达 95.5%，且对周围正常组织损伤极小，安全性突出 [2]。
这一突破不仅标志着非热效应 FUS 治疗首次获得全球监管认可，更推动了临床治疗范式的革新。目前组织破碎术的潜力已延伸至肾癌、骨肉瘤及心血管疾病领域，其无创特性为无法耐受传统手术的患者提供了新选择。
此外，近年间还有一些临床试验采用了 FUS 的非热机制进行神经调控，以治疗一系列神经系统相关疾病。经颅超声神经调节相较于其他神经调控技术，如经颅直流电流刺激 （TDC）、经颅磁刺激 （TMS）、深部脑刺激 （DBS），刺激范围更广，空间分辨率较高。
▷当前四种神经调控方法，包括经颅直流电流刺激 （TDC）、经颅磁刺激 （TMS）、深部脑刺激 （DBS） 和经颅超声神经调节 （TUS）。TDC 和 TMS 明显限于表面目标，精度有限；DBS 可以到达深脑站点，但具有侵入性。图源：Pellow C, Pichardo S, Pike GB. A systematic review of preclinical and clinical transcranial ultrasound neuromodulation and opportunities for functional connectomics. Brain Stimul. 2024;17(4):734-751.
▷几种神经调控技术的比较：FUS 相较于其他技术，刺激范围更广。空间分辨率较高。来源：Matt, Eva, et al. "Current state of clinical ultrasound neuromodulation." Frontiers in Neuroscience 18 (2024): 1420255
例如，有临床试验希望通过 FUS 打开血脑屏障，用于药物递送和免疫调节，用以治疗脑桥胶质瘤。2025 年初，加拿大率先将 MRI 引导的 FUS 应用于儿童弥散内生型脑干胶质瘤 （DIPG） 治疗，通过 FUS 暂时打开血脑屏障，实现化疗药物的精准递送。
▷2025 年初，加拿大 Sunnybrook 健康科学中心与 SickKids 医院率先将 MRI 引导的 FUS 应用于儿童弥散内生型脑干胶质瘤 （DIPG） 治疗，通过 FUS 暂时打开血脑屏障，实现化疗药物的精准递送。该 I 期临床试验已成功完成 3 例儿科患者治疗，计划招募 10 名 5-18 岁患者，旨在验证治疗安全性和可行性。DIPG 因位于脑干难以手术切除，传统放疗效果有限，此项技术突破为无法手术的儿童患者提供了非侵入性治疗新思路。此前该团队已在成人脑肿瘤中验证过 FUS 辅助化疗递送的有效性。图源：hospitalnews.com
除了能打开血脑屏障，FUS 还被用于精准地调控大脑中特定脑区的神经活动：
在精神疾病中，一项 25 难治性广泛焦虑症患者参与的开放标签试点研究表明，FUS 刺激右侧杏仁核可以显著缓解焦虑症状 [3]；另一项 26 名精神分裂症患者参与的研究表明，FUS 反复刺激左侧背外侧前额叶可改善阴性症状与非特异性症状 [4]。
此外，FUS 在癫痫的治疗中也有所突破，一项研究中，耐药性癫痫患者在接受 6 次 FUS 刺激海马治疗后，6 位患者中的 5 位在此后数月中癫痫发作频率显著降低；静息态脑影像分析表明，病情缓解的患者脑中的默认模式网络连接有所增强 [5]。
03 适应症版图扩张：从实体肿瘤到神经精神疾病
根据聚焦超声基金会 《聚焦超声 2024 年度报告》，全球各国的监管机构共批准了 32 项 FUS 治疗方案，使该技术累计获批适应症达到 31 种，覆盖肿瘤、神经系统疾病等多个领域。
仍处在研发阶段的 FUS 适应症共有 171 种，其中有 5 种全新方向：肺部疾病领域率先取得突破，肺炎治疗研究已进入临床试验阶段；牙组织脱矿、睡眠呼吸暂停、软组织损伤及尿路支架梗阻等 4 类适应症的研究则开启了临床前研究。值得关注的是，同年有肺炎、牙周疾病、脑瘫等 3 项适应症成功跨越门槛，首次启动人体临床试验。
在脑疾病相关的研究中，FUS 的适应症研发覆盖神经系统、精神类疾病神经退行性疾病等领域中的 48 种适应症，其中强迫症、抑郁症、神经病理性疼痛、原发性震颤、帕金森病震颤、帕金森病运动障碍等 6 种适应症已获批。
▷2023 年 HIFU 用于神经领域研发管线。图源：fusfoundation.org
报告中提到的临床试验主要聚焦于安全性与可行性研究。大多数关于热效应以外作用机制的研究仍处于早期阶段。随着新治疗方向的开辟，FUS 的潜力已经不再局限于传统的肿瘤治疗，开始逐步扩展到神经调控、免疫治疗以及血脑屏障调控等领域。这些研究进展为未来的临床治疗提供了更加多样化的选择，尤其是在非侵入性治疗方案的开发上，FUS 展现出强大的优势。
在全球临床应用规模方面，近年来 FUS 技术应用范围持续扩大，商业治疗站点数量达到 1203 个，较上年增长近 23%，其中位于亚洲治疗点占据一半。全年治疗总量达 14.1 万例，同比增长 44%，累计治疗量突破 86 万例，反映出 FUS 技术的临床普及态势正愈发强劲。
从临床应用格局看，目前妇科疾病与肿瘤的 FUS 治疗为两大核心领域。子宫肌瘤、子宫腺肌病等妇科疾病占据年度总治疗量的 49%，而肝脏肿瘤、胰腺肿瘤等恶性肿瘤相关治疗占比达 37%，两者合计贡献全年近九成的治疗量。这一分布特征与 FUS 技术早期获批的适应症及成熟的商业化路径密切相关。
在脑部疾病中，FUS 的应用呈现出令人瞩目的发展态势。2023 年，FUS 累计用于治疗脑疾病达 17648 次。虽然脑疾病在整体 FUS 医疗版图中占比尚小，但年度治疗量突破 5000 次大关，较上年劲增 35% 的亮眼增速，凸显该领域正成为医疗创新的重要突破方向。
从具体病种分布来看，运动障碍类疾病已形成明显的技术优势集群——原发性震颤 （4534 次） 凭借超八成的治疗量持续领跑，帕金森病 （586 次） 和脑肿瘤 （107 次） 次之。而阿尔茨海默病、神经病理性疼痛、精神疾病的诊疗探索仍处于破冰阶段，治疗案例均未破百。这种梯度明显的格局，既折射出当前 FUS 应用于脑疾病的难度差异，也预示着未来极具潜力的发展方向。
04 行业挑战与机遇：投资下降与市场前景
2023 年全球医疗科技领域融资规模较 2021 年峰值 209 亿美元缩水近半至 112 亿美元，FUS 领域投资延续了全球医疗科技市场的整体放缓趋势，全年融资总额 1.14 亿美元，较 2022 年大幅下降 68%。
投资者策略转向风险更低、确定性更高的中后期项目，尤其偏好已实现显著技术验证的成熟期企业。FUS 领域整体上仍处于早期发展阶段，符合条件的企业数量有限，但仍有加拿大的 Profound Medical 和中国的上海沈德无创时代两家后期阶段公司成功完成 5 千万和 2 千 9 百万美元的大额融资，撑起了半壁江山。此外，美国政府投入了 9600 万美元研发资金与私营部门形成互补，进一步推动 FUS 行业发展。
从行业格局观察，全球 105 家公司中，17 家拥有获得监管机构批准的设备，投入使用的 1642 台 FUS 设备集中分布于北美、欧洲和亚洲三大区域。商业化进程在亚洲表现尤为突出，集中了全球 1203 家医疗站点中的 60%。
▷FUS 行业全球雇员约 3600 人，其中接近 80% 集中于设备制造企业，美国和中国的劳动力占全球近 50%。企业生态呈现鲜明的初创特征，57% 的公司员工不足 20 人，中位数规模仅 16 人。
在市场前景方面，行业虽面临融资环境收紧的压力，但现有商业化能力支撑起 3.18 亿美元的年度营收规模。结合治疗适应症的持续拓展，预计未来将保持 17.6% 的复合年增长率，2027 年市场规模有望突破 6 亿美元。
05 中国 FUS 产业化：规模优势辐射全球
在 FUS 领域的全球产业布局中，中国展现出显著的设备部署与商业化能力。
2023 年，中国以 442 台 FUS 设备保有量位居全球首位，占全球总量的 27%，同时商业治疗机构数量达到 422 家，占全球治疗机构总数的 35%，较 2018 年新增 269 家，成为该领域商业化扩张最活跃的国家。这一规模优势为技术应用提供了广泛的市场基础。
根据 《2024 聚焦超声前沿报告》 数据，科研与临床研究方面，中国以 53 个临床研究站点位列全球第二，仅次于拥有 84 家站点的美国，另有 13 家临床前研究中心、21 家机制研究中心与 13 家技术研究点，在各个层级的 FUS 研究中都形成了规模。
人力资源配置上，中国以 574 名从业人员排名全球第二，约占全球总雇员的五分之一。这一人才规模与设备、机构的快速增长形成协同效应，支撑着中国在 FUS 领域从技术转化到临床落地的完整产业链发展。
在业界，中国已形成具有国际竞争力的产业集群。重庆海扶医疗作为该早期创新企业 （1999 年创立），其自主研发的 「海扶刀」 首次出口海外。根据企业官网数据 （截至 2025 年 3 月），该系统已获得 32 个国家和地区的临床应用许可，累计完成治疗案例 30 万例，相关核心专利布局超过 800 项，在国际标准制定领域也贡献了中国方案。目前该技术体系已拓展至 11 类良恶性肿瘤及常见病的临床治疗 [6]。
此外，上海爱申研发的超声引导肿瘤消融设备已实现逾 200 台装机量，其亚洲市场应用规模位居前列；深圳普罗以国内首个妇科无创治疗设备认证确立专科化优势；上海沈德凭借新近获批的磁共振引导高强度聚焦超声创新系统，率先实现国产磁波刀技术突破，并在脑部疾病治疗领域展开前瞻布局 [7-9]。
06 总结
FUS 的发展轨迹清晰展现了其从单一热消融工具向多机制治疗方法的跨越式演进。随着组织破碎术拓宽临床作用机制、适应症版图向神经精神疾病延伸，FUS 正加速拓展无创医疗的边界。尽管行业面临资本收缩与早期企业生存压力，但临床治疗量的迅猛增速，印证了技术商业化落地的可持续性。
中国凭借设备装机量、治疗机构规模与全产业链人才的协同优势，不仅成为全球 FUS 产业化进程的核心引擎，更通过标杆企业的技术输出，推动 「中国标准」 参与国际规则制定。
未来，FUS 技术的突破或将深度依赖于跨学科创新与全球协作——当更多作用机制落地临床、当神经精神类疾病治疗完成证据积累，这项无创技术有望真正实现从 「替代传统手术」 到 「开创全新疗法」 的质变，为人类对抗复杂疾病提供更安全、更有效的解决方案。
参考文献：
1.https://www.fusfoundation.org/the-foundation/foundation-reports/state-of-the-field-report-2024/
2.Mendiratta-Lala, Mishal, et al. "The# HOPE4LIVER single-arm pivotal trial for histotripsy of primary and metastatic liver tumors." Radiology 312.3 (2024): e233051.
3.Mahdavi, Kennedy D., et al. "A pilot study of low-intensity focused ultrasound for treatment-resistant generalized anxiety disorder." Journal of Psychiatric Research 168 (2023): 125-132.
4.Zhai, Zhaolin, et al. "The efficacy of low-intensity transcranial ultrasound stimulation on negative symptoms in schizophrenia: a double-blind, randomized sham-controlled study." Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation 16.3 (2023): 790-792.
5.Brinker, Spencer T., et al. "Focused ultrasound platform for investigating therapeutic neuromodulation across the human hippocampus." Ultrasound in medicine & biology 46.5 (2020): 1270-1274.
6.https://www.haifu.com.cn/
7.https://www.aishen.com.cn/
8.http://www.pro-hifu.com/about/Introduce/
9.http://www.shendehc.com/
