近年来，医学界对于神经系统的研究迈入了一个令人振奋的新阶段：医生们开始探索利用超声波作为“黑客工具”，精准介入和调节神经活动，进而治疗多种复杂疾病。聚焦超声刺激技术（Focused Ultrasound Stimulation，简称FUS）通过非侵入性方式，激活特定的神经，帮助人体调节炎症反应、新陈代谢，甚至改善糖尿病和肥胖等病症，为传统药物治疗提供了前所未有的替代方案。其突破性潜力和广泛应用前景，使其成为生物电子医学领域的研究热点。超声波作为一种医疗技术，已经有数十年的历史。传统上，超声多用于产前检查和内部影像诊断，其原理是利用声波反射形成体内结构的图像。然而，近年来科学家发现，低强度的聚焦超声能够直接作用于神经细胞，改变它们的电信号活动。
聚焦超声通过其声波引发神经膜上的离子通道打开，使正离子流入神经细胞，最终触发神经元放电并传递信号。这种机制与现今常用的电刺激技术如深脑刺激相似，但FUS无需植入电极，减少了手术风险和成本。科学家们对FUS如何靶向调节外周神经尤为关注，尤其是调控腹部神经以影响身体的炎症和代谢过程。众所周知，炎症是人体对伤害和感染的自然反应，但慢性炎症会导致关节炎、心脏病、癌症等多种疾病。40多年前，神经系统和免疫系统曾被认为是相互独立的两个系统，然而Kevn Tracey的开创性研究揭示，它们通过一条称为“炎症反射”的神经回路彼此沟通。该回路主要通过迷走神经和脾脏神经调控免疫细胞释放炎症因子，例如细胞因子（一类刺激炎症反应的蛋白质）。
早期的临床尝试采用迷走神经电刺激（VNS）技术，成功减缓了各种炎症性疾病，但由于需要手术植入电极，限制了其大规模应用。聚焦超声技术的到来则实现了非侵入性刺激脾脏神经，避免了手术，同时在动物模型中显示出与VNS类似的抗炎效果。科学家们在一项首个人体试验中，让参与者接受脾脏的3分钟FUS治疗，随后通过血液体外实验模拟感染，检测炎症标志物肿瘤坏死因子（TNF）的变化。结果震惊业内：接受FUS治疗者的TNF水平显著降低，且无明显副作用，显示出其有效性和安全性。此次试验还发现，治疗的效果是短暂的，表明未来或需定期进行FUS疗程来维持抗炎状态。另一项引人关注的研究则聚焦于FUS对代谢系统的调节作用。
肥胖和糖尿病作为全球公共卫生难题，与慢性炎症高度相关。科学家通过对饮食诱导肥胖小鼠实施每日胸腹部超声刺激，观察到炎症因子水平下降，同时实验动物出现食欲减退和体重减轻的现象。同时，针对糖尿病的动物研究更为惊艳。研究团队针对肝门静脉区的葡萄糖感受神经进行FUS刺激，结果能迅速将肝糖输出恢复至正常水平。进一步神经阻断实验证实，这种调节依赖于迷走神经向大脑中枢，尤其是下丘脑发出的信号。作为人体自动调节代谢、昼夜节律和体温等重要功能的控制中心，下丘脑响应FUS刺激发出的信号，指挥身体降低血糖，促进葡萄糖的摄取和利用。
这意味着无需药物的“声音信号”已能够重塑代谢功能，为糖尿病治疗开辟了新路径。聚焦超声技术的优势不仅体现在其非侵入性，更包括其基于现成的医疗设备进行改良，具备较强的可扩展性。现有的超声仪已被FDA批准，且拥有良好的安全记录。在技术发展方面，研究团队正努力确定优化FUS的声学参数，例如适宜的声波频率、能量及脉冲时长，以实现最佳治疗效果。同时，未来的目标是将这种治疗手段推向家庭化使用，例如可穿戴设备，内置超声成像与自动定位算法，使用户仅需佩戴设备即可完成精准刺激，极大提升治疗的便利性和依从性。目前已有公司如SecondWave Systems与多所大学合作，开发了可穿戴式超声设备，并在风湿性关节炎患者中进行了初步试点，展现了良好的治疗前景。
此外，针对心肺疾病的研究也在蓬勃开展。聚焦超声已被证实能够缓解肺动脉高压，改善心脏功能，减少肺部炎症，显著延缓疾病进程。鉴于慢性心力衰竭患者数量日益增长，且炎症作用不可忽视，未来相关临床试验将探索FUS在心衰领域的治疗潜能。总体来看，聚焦超声正引领医疗治疗从传统的药物干预迈向精准的“声音疗法”和“生物电子医药”时代。它不仅能有效调节身体复杂的神经免疫系统，降低炎症，恢复代谢平衡，还能应用于多种难治性疾病，为患者带来更安全、便捷且个性化的医疗选择。虽然FUS的临床推广还需更多试验验证和设备优化，但其基于成熟技术的背景，结合人工智能自动化定位系统的辅助，使得家用超声治疗设备成为现实的可能性逐渐明朗。
未来，随着科研不断深化和产业合作加速，聚焦超声有望成为神经系统疾病及慢性代谢病治疗的变革性力量，帮助人类破解身体生物电语言，实现健康管理和疾病治疗的新纪元。
