新型穿颅超声技术令脑部成像更高清

15日，记者从浙江大学获悉，该校生物医学工程与仪器科学学院郑音飞副教授课题组提出了一项超声超材料和平面波造影相结合的新型脑成像技术——穿颅超声脑成像，结合声学等互补介质理论和波束合成逆问题框架，实现了小鼠脑部的高分辨率组织及血流成像。
据了解，现代医学超声设备通过分析由身体反射的回波信号来判断人体组织结构和血流情况，然而颅骨因其高密度特性，对超声具有极强的衰减和畸变效应，常规的超声很难检测到由颅脑反射的回波信息。
研究人员了解到，在保证人体不受超声频段损害的前提下，利用超声穿透颅骨是一种挑战物理极限的思维：因声阻抗失配而在颅骨界面处形成的巨大势垒，使得声波的大部分能量都被颅骨反射。
“基于此，我们配合本校材料科学与工程学院吴勇军教授课题组，将他们新研制的超材料进行了颅脑成像。”郑音飞表示，超材料从结构上使得弹性共振回来的超声重新被压回颅骨，仿佛给超声穿上了一件“隐形衣”，将声波的反射控制到了最低。
他们还发现，这款超材料本身具有负向等效参数，会形成负向能量“坑”，声波在这个“坑”里“积聚”能量，进而“翻越”颅骨的高势垒，成功进入颅内。
结合平面波成像和新型纳米粒造影成像技术，课题组突破性地提出利用平面波造影成像方法，显著提高了图像的分辨率和灵敏度。