脑机启侦丨深度解读ITRUSST《经颅超声刺激生物物理安全共识》

近期，一项针对物质成瘾（SUD）的tFUS临床试验报告了一起严重的脑损伤事件（微出血与脑水肿）。这起事件引发了业界数位领域专家的抗议，争议核心不在于技术本身，而是在于“不透明的参数”与“对安全阈值的忽视”。

这次事故给全行业敲响了一次警钟。为了厘清“安全”的定义，国际经颅超声刺激安全与标准联盟（ITRUSST）于2025年发布了重磅综述。今天，我们不谈事件本身，只谈干货：到底设置什么样的参数，才是公认的“非显著风险（NSR）”？

什么是NSR？

首先需要明确，ITRUSST并没有定义“损伤阈值”（即超过多少一定会造成损伤），而是定义了非显著风险的边界。

只要实验参数落在红线以内，在目前的科学认知下，造成生物物理损伤的概率是极低的。

适用前提：

■ 频率范围：200 - 800 kHz

■ 对象：无禁忌症、无体温调节受损、无血管脆弱性的人群

■ 排除情况：不使用超声造影剂（微泡），不涉及高强度聚焦超声（HIFU）消融

第一维度：机械安全（mechanical safety）—死守MI ≤ 1.9的红线

这是共识中最强调的部分，因为机械效应（空化）往往比热效应更难以预测且后果更严重。

1.核心指标：机械指数（mechanical index, MI）

综述明确提出，衡量机械风险的最佳指标不是声强，而是MI（或经颅MItc）。

Pr：峰值负压（单位：MPa），即单位面积上超声波“拉伸”组织的压力。

fc：换能器中心频率（单位：MHz）。

2. 安全阈值：MI ≤ 1.9

● 共识规定：无论是自由场MI还是经颅估算的MItc，都不应超过1.9；

● 科学依据：这一数值沿用了FDA对诊断超声的历史标准。虽然诊断超声是短脉冲，tFUS是长脉冲，但现有的证据表明，只要MI ≤ 1.9，在没有微泡造影剂的情况下，发生惯性空化的风险极低；

● 低频的特殊性：tFUS常用的低频（如200-500 kHz）比高频（＞1 MHz）更容易诱发空化（由公式可知，中心频率越低，MI越大），因此，在低频段严守1.9的标准尤为重要。

第二维度：热安全

超声波被组织吸收会转化为热量。ITRUSST引入了比单纯温度更科学的指标：热剂量（thermal dose）和热指数（thermal index, TI）。

1. 绝对温度限制

● 温升上限：脑组织温升 ΔT ≤ 2℃

● 绝对值上限：脑组织绝对温度 ≤ 39℃

2.热剂量（CEM43）

● 如果温度稍高但时间很短，或者温度稍低但时间很长，怎么计算热的累积？共识推荐使用CEM43（即43℃下累积等效分钟数）。

● NSR阈值如下：

脑组织：≤ 2 CEM43

骨骼：≤ 16 CEM43

皮肤：≤ 21 CEM43

3. 热指数（TI） vs. 暴露时间

大多数设备无法实时测量脑内温度，但会显示TI。ITRUSST根据ISO标准，给出了不同TI值下的最大安全暴露时长：

注：对于tFUS，通常参考TIC（颅骨热指数），因为头骨是主要的发热源。

第三维度：评估方法——拒绝“盲打”

共识强调：设备面板显示的自由场功率参考价值不大，必须估算原位（in situ）参数，即声波到达目标靶区的参数。

1. 为什么in situ参数如此重要？

● 头骨是声学屏障：超声波穿透颅骨时，会发生反射、吸收和畸变。

● 个体差异巨大：不同人的头骨厚度、密度不一，同一个人的颅骨不同部位（如额骨 vs. 颞骨）造成的衰减也不同。

2. 如何获取in situ的参数呢？

● 金标准：数值模拟

■ 基于受试者颅骨的CT或MRI影像；

■ 使用声场仿真软件（如k-wave、BabelBrain等）；

■ 模拟出声波穿过颅骨后的实际声压分布图，计算出MItc和颅内ISPPA。

● 银标准：通用模型估算

■ 如果没有个体CT，可以使用标准头骨模型或统计学上的保守衰减系数进行这算；

■ 保守的假设：即假设头骨比较薄、衰减比较小，以此来确保实际声压不会超标。

3. 头骨插入损耗（insertion loss）

● 计算MI时，FDA标准通常使用0.3 dB/cm/MHz的衰减系数；

● ITRUSST指出，针对经颅的应用，这个衰减系数严重低估了骨头的衰减。但为了安全，如果不做具体的颅骨声场仿真，宁可高估脑内声压，也不能低估。

实操建议

1. 参数透明化

● 在发表论文或进行实验报告时，不要只写功率或占空比。

■ 必报参数清单：

图1 TRUSST标准化报告参数清单

2. 声场仿真的必要性

● 颅骨声场仿真应当成为tFUS研究的标准流程（SOP）环节之一。

图 2 典型的经颅声场仿真示意（基于BabelBrain）

参考文献：

[1] Aubry, Jean-Francois, et al. "ITRUSST consensus on biophysical safety for transcranial ultrasound stimulation." Brain Stimulation (2025).

[2] Martin, Eleanor, et al. "ITRUSST consensus on standardised reporting for transcranial ultrasound stimulation." Brain Stimulation 17.3 (2024): 607-615.

[3] Rezai, Ali, et al. "Brain injury during focused ultrasound neuromodulation for substance use disorder." Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation 18.6 (2025): 2050-2053.

[4] Klein-Flugge, Miriam C., et al. "Open letter on intervention regimes and adverse events in focused ultrasound for neuromodulation." Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation 19.1 (2026).

[5] Pauly, Kim Butts. "Letter to the Editor in response to “Brain injury during focused ultrasound neuromodulation for substance use disorder”." Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation 18.6 (2025): 2075-2076.

[6] Fouragnan, Elsa. "Response to: Brain injury during focused ultrasound neuromodulation for substance use disorder." Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation 19.1 (2026).

[7] Zubair, Muhammad. "Re: Rezai A, Ranjan M, Bhagwat A et al.“Brain Injury During Focused Ultrasound Neuromodulation for Substance Use Disorder.” Brain Stimul. 2025." Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation (2026).

来源 | 神踪科技

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