A boundary integral method with volume-changing objects for ultrasound-triggered margination of microbubbles
对于稠密悬浮液中可变形颗粒的研究，存在多种数值方法。然而，目前没有一种标准工具包括体积变化的物体，例如三维周期域中的振荡微泡。在这项工作的第一部分中，我们开发了一种新的方法，包括这样的实体的基础上的边界积分方法。我们发现，著名的边界积分方程必须修改两个额外的条款包含通过气泡表面的体积通量。我们严格证明了解的存在性和唯一性。我们的证明包含作为一个子集的更简单的边界积分方程没有体积变化的对象（如红细胞或胶囊悬浮液），这是广泛使用的，但在周期域的正式证明尚未公布的日期。在第二部分中，我们应用我们的方法来研究微泡靶向给药。理想的药物递送剂应在循环期间远离生物化学活性血管壁。然而，在达到其目标时，它应该达到近壁位置以有效地吸收药物。虽然看似矛盾，我们表明，脂质涂层的微泡结合局部超声脉冲恰好具有这两个属性。这种超声触发的边缘化是由于红细胞和振荡的脂质包被的微泡之间的流体动力学相互作用，所述微泡在柔软和坚硬状态之间交替。我们发现，效果是非常强大的，存在，即使在僵硬状态的持续时间是三倍以上低于相反的时间在软状态。
2017-08-11 physics.bio-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Freeze-dried microfluidic monodisperse microbubbles as a new generation of ultrasound contrast agents
在本文中，我们成功地冷冻干燥单分散微泡，而不降低其尺寸和声学性能。我们使用微流控技术来产生高度单分散（变异系数，CV<5%）的微泡，并优化它们的配方以及冷冻保护剂。通过使用特定的技术检索的气泡，我们表明，冷冻干燥的微泡不改变其尺寸分布。为了比较气泡的基本共振特性，我们进行了背散射声学特性测量。我们的实验结果表明，冷冻干燥过程中保存的气泡的声学特性。新鲜和冷冻干燥的单分散PVA气泡的最大后向散射功率振幅比体外相似浓度的SonoVue高约108倍。通过解决单分散气泡的储存和运输问题，我们的工作促进了它们在UCA领域的渗透，用于执行新的任务和开发新的非侵入性测量，如压力，现有的商业化气泡无法访问。
2021-08-06 physics.flu-dyn physics.med-ph
A CMUT-Based Transcranial Focused Ultrasound Platform for Blood-Brain Barrier Opening in Small Animal Models
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Emory University（埃默里大学）
本文提出一种基于CMUT的颅内聚焦超声系统，用于血脑屏障开放的治疗和监测，通过模拟和体外实验验证了其性能，并展示了相位反转技术在抑制谐波和增强微泡检测中的作用。
2026-04-24 physics.med-ph
MBFormer: Microbubble Transformer for 3D Time-Series Data Processing to Improve Bound Bubble Detection in Nonde-structive Ultrasound Molecular Imaging
Stanford University School of Medicine（斯坦福大学医学院）
提出MBFormer，一种无位置嵌入的分层Transformer，用于三维超声视频处理，通过注意力机制区分结合与自由微泡，在体内乳腺癌模型中AUC达0.943，优于CNN和SegFormer3D，并支持实时应用。
2026-09-30 physics.med-ph
Polydisperse versus monodisperse microbubbles: A simulation study for contrast-enhanced ultrasound imaging
本研究通过数值模拟对比多分散与单分散微泡在对比增强超声成像中的表现，发现共振单分散微泡散射强11.8dB但伪影幅度高19.4dB，虽更有效但易误分类，为造影剂优化提供参考。
2024-05-15 physics.comp-ph physics.med-ph
Impact of wavefront shape on nonlinear ultrasound imaging of monodisperse microbubbles
本研究数值探讨了波前形状对单分散微泡非线性超声成像的影响，发现超音速 x-waves 能消除非线性波传播伪影，实现微泡的高敏感特异性检测。
2024-03-03 physics.comp-ph physics.med-ph
In vivo Adaptive Focusing for Clinical Contrast-Enhanced Transcranial Ultrasound Imaging in Human
以高空间和时间分辨率对人脑血管进行成像在当今的临床中仍然具有挑战性。经颅超声几乎不用于脑血管成像，这是由于低灵敏度和由颅骨引起的强相位畸变，即使使用超声造影剂注射（微泡），也只能进行主要脑血管成像。在这里，我们提出了一种自适应像差校正技术的颅骨像差的背散射信号来自静脉注射微泡的基础上。我们的像差校正技术被实施为通过颞和枕骨窗口对成年人的脑血管系统进行成像。对于每个病人，一个有效的声速，以及一个相位像差的配置文件，确定在几个等晕补丁遍布图像。该信息随后被用于波束成形过程。它提高了超快多普勒成像和超声定位显微镜（ULM）的图像质量，特别是在厚骨窗的情况下。对于超快多普勒图像，对比度平均增加了4dB，对于ULM，检测到的微泡轨迹数量增加了38%。因此，这项技术有望更好地诊断和随访脑病变，如动脉瘤或中风，并可能使经颅超声成像，即使在特别难以成像的患者。
2022-10-06 physics.med-ph
Waveform-Specific Performance of Deep Learning-Based Super-Resolution for Ultrasound Contrast Imaging
本研究训练CNNs对超声造影的RF信号进行解卷积以超定位微泡，发现短成像脉冲在无噪声时性能最佳，而啁啾脉冲在低信噪比条件下更具鲁棒性且表现最优。
2025-01-30 eess.IV physics.med-ph
The-Bodega: A Matlab Toolbox for Biologically Dynamic Microbubble Simulations on Realistic Hemodynamic Microvascular Graphs
该研究提出Matlab工具箱The-Bodega，用于在真实血流动力学微血管图上模拟微泡动态，生成ULM基准数据，支持多种算法评估与新型成像应用。
2025-09-09 cs.SE physics.app-ph physics.med-ph
Cyclic jetting enables microbubble-mediated drug delivery
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；University Hospital Zürich, University of Zürich（苏黎世大学医院，苏黎世大学）；Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA)（瑞士联邦材料科技研究院）
针对微泡增强药物吸收机制不明的问题，本研究通过时间分辨侧视可视化揭示微秒超声驱动下单个微泡通过周期性微射流刺破细胞膜并诱导药物摄取，建立形成阈值，阐明其物理机制并提供安全应用标准。
2025-11-13 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Injectable Bubbles for Physiological Pressure Measurement
微泡作为超声成像的造影剂，是生物医学研究中的重要工具，与超声一起用于开发重要的诊断和治疗技术。已经提出，微泡的动态行为取决于周围流体的环境（流体静力学）压力，并且非侵入性地确定血压的潜力具有许多医学应用。为了研究这种依赖性，基于Marmottant的微泡动力学模型创建了计算数学模型。一个脉冲反转（PI）协议被纳入到模型中，以强调微泡的响应的非线性行为。该数学模型还用于评估微泡对环境压力以外的参数的不期望变化的敏感性。它发现微泡的初始半径和表面张力的变化将导致信号能量的最显著变化，从而对环境压力测量造成风险。为了测试检测微泡动态行为变化的实用性，设计了体外实验，并使用临床可用的造影剂与两种不同的超声系统进行。这些实验虽然具有一定的局限性，但证实了当环境压力变化时，微泡的动态行为会发生变化，在小至7.36 mmHg（981 Pa -大气压变化0.98%）的情况下。实验结果建立了一个原理证明，未来的实验工作可以建立在验证的数学模型，从而帮助开发一个无创血压测量程序。
2022-11-19 cs.NA math.NA physics.med-ph
Modelling lipid-coated microbubbles in focused ultrasound applications at subresonance frequencies
我们提出了一个计算研究的行为的脂质涂层SonoVue微泡与初始半径$1 \, μ\text{m} \leq R_0 \leq 2 \, μ\text{m}$，激发频率（200-1500 kHz）显着低于线性共振频率和压力振幅高达1500 kPa，在许多聚焦超声应用中使用的激励制度。气泡动力学模拟使用瑞利-Plesset方程和Gilmore方程，结合Marmottant模型的脂质单层涂层。此外，Marmottant模型的一个新的连续可微的变种。下面的惯性空化的发病，一个线性政权被确定在气泡壁处的最大压力是线性成比例的激励压力的振幅，同样，机械指数。该线性状态由Blake压力限定，并且与最近的体外实验一致，发现惯性空化的开始大约发生在130-190 kPa的激励压力幅度处，这取决于初始气泡尺寸。在非线性制度的气泡壁处的最大压力被发现是很容易预测的最大气泡半径和瑞利-Plesset和Gilmore方程示出预测的发病的子和超谐波频率的声发射相比，在体外实验。脂质单层的表面粘度和液体的可压缩性对研究的量都没有明显的影响，但对脂质涂层的解释对于准确预测气泡行为至关重要。Gilmore方程被证明是有效的所考虑的气泡和激发制度，瑞利-Plesset方程也提供了准确的定性预测，即使它是在其有效性范围之外的许多情况下考虑。
2021-06-22 physics.flu-dyn physics.med-ph
The dynamic of contrast agent and surrounding fluid in the vicinity of a wall for sonoporation
造影微泡（造影剂）最初是为了增加超声成像中图像的对比度而开发的。这些微泡由一层蛋白质或脂质包裹的气体核心组成，以稳定它们，防止它们在血流中过早溶解。造影剂，在超声波的存在下，也可以帮助促进药物和基因的吸收到所需的细胞通过过程称为声孔。声致穿孔是在超声波存在下细胞膜的暂时破裂。在这项工作中，我们已经研究了造影剂附近的刚性壁（假设为一个细胞膜具有高弹性模量）在超声存在下的边界元法。造影剂在塌陷相的最后阶段形成不对称的高速微射流。微射流和邻近的周围流体以非常高的速度朝向刚性壁移动。这种高速流体冲击细胞壁并沿细胞壁径向扩散，在细胞壁上产生高速梯度，产生剪切应力，导致细胞膜穿孔。微泡的封装可以假设为具有无限小厚度的界面。有几个模型来模拟接口。在这项研究中，封装模拟与两个模型;粘弹性模型与指数变化的弹性（EEM）和Marmottant模型。在这项研究中，我们已经研究了不同的参数对对比微泡的动力学，由于其崩溃，以及周围的对比微泡的速度场和压力场的诱导剪切应力的影响，以更好地理解声致穿孔。
2018-02-23 physics.flu-dyn physics.med-ph
Super-Resolution Posterior Ocular Microvascular Imaging Using 3-D Ultrasound Localization Microscopy With a 32X32 Matrix Array
Southern California, Los Angeles, CA, USA（南加州）；USC Roski Eye Institute（南加州大学罗斯基眼科研究所）；Department of Radiology, Mayo Clinic, College of Medicine and Science（梅奥诊所医学院放射系）；University of Rochester, MN, USA（罗切斯特大学）
利用区域依赖的SOS波束成形和时空去噪技术，实现高分辨率后眼超声定位显微镜成像，提升微血管检测精度和信号质量。
2025-12-16 physics.bio-ph physics.med-ph
Inverse Problem Approach to Aberration Correction for in vivo Transcranial Imaging Based on a Sparse Representation of Contrast-enhanced Ultrasound Data
Polytechnique Montréal（蒙特利尔高等理工学院）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Montreal Heart Institute（蒙特利尔心脏研究所）
针对经颅超声成像受颅骨像差限制的问题，提出像差校正反问题方法IPAC，利用微泡信号稀疏性构建正向模型并采用最小二乘反演校正像差，显著提升了CEUS和ULM图像的对比度与分辨率。
2025-03-26 eess.IV physics.med-ph
Quantitative sub-resolution blood velocity estimation using ultrasound localization microscopy ex-vivo and in-vivo
超分辨率超声成像依赖于微泡造影剂的亚波长定位。通过跟踪单个微泡，可以估计微血管内的速度和流量。然而，2D超分辨率图像只能在成像平面中定位具有亚波长分辨率的气泡，而在仰角平面中的分辨率受到常规束宽物理的限制。由于超声成像在高度维度上整合回波，因此成像平面中单个位置处的速度估计包括贯穿成像切片厚度的信息。该切片厚度通常比超分辨率极限大几个数量级或数量级。这里示出，为了估计速度，必须考虑在仰角方向上的空间积分。该操作产生补偿高程积分的乘法校正因子。然后提出了一种基于相关的速度估计技术。校准微管体模实验被用来验证所提出的速度估计方法和所提出的高程积分校正因子。结果表明，速度测量与理论预测的流量范围内（10至90 $μ$ L/min）的考虑是一致的。然后，所提出的技术被应用到两个体内小鼠尾实验成像与人类临床浓度的微泡的低频人类临床换能器。在第一个实验中，静脉是可见的，其直径为140 $μ$ m，峰值流速为0.8 mm/s。在第二个实验中，在超分辨图像中观察到直径为120 μ $μ$ m且最大局部速度为$\approx$ ~4.4 mm/s的静脉。结果表明，这些微血管内的抛物线流动剖面是可分辨的。
2020-01-29 physics.med-ph
Repeated Acoustic Vaporization of Perfluorohexane Nanodroplets for Contrast-Enhanced Ultrasound Imaging
过热的全氟化碳纳米液滴是新兴的超声成像造影剂，具有生物相容性成分、独特的相变动力学和治疗负载能力。在暴露于足够高强度的声能脉冲时，纳米液滴全氟化碳核经历液体到气体的相变，并变成回声微泡，提供超声造影。可控的激活导致高对比度图像，而纳米液滴的小尺寸促进更长的循环时间和更好的体内稳定性。然而，一个缺点是纳米液滴只能蒸发一次，限制了它们的多功能性。最近，我们和其他人通过使用全氟己烷核心来解决这个问题，全氟己烷的沸点高于体温。因此，在蒸发之后，微泡再冷凝回到其稳定的纳米液滴形式。以前的工作与全氟己烷纳米液滴依赖于光学激活通过脉冲激光吸收的封装染料。这种策略限制了该方法的成像深度和时间分辨率。在这项研究中，我们克服了这些限制，证明声学液滴汽化与1.1兆赫高强度聚焦超声。聚焦超声的短持续时间、高振幅脉冲提供足够强的峰值负压以启动汽化。当使用具有高频换能器的定制成像序列时，可以在聚丙烯酰胺组织模拟体模中可视化全氟己烷纳米滴的重复声激活。我们证明了数百个汽化事件的检测，从个别nanodrops的激活阈值远低于组织空化限制。总的来说，这种方法有可能在临床相关深度产生可靠的对比增强超声成像。
2021-03-29 physics.med-ph
Ultrasound matrix imaging for 3D transcranial in vivo localization microscopy
针对经颅超声成像中颅骨衰减、像差及波前畸变限制ULM微泡检测与定位的问题，本研究采用超声矩阵成像，通过三只麻醉绵羊实验验证其可增强ULM对比度与分辨率，为脑微血管病变观察提供新途径。
2025-10-03 eess.IV physics.app-ph physics.med-ph
Discovery of Two Types of Twinkling Can Explain Contradictory Observations among Twinkling Artifact Investigators in Ultrasound Imaging
闪烁探测器是探测肾结石、结石等致密物体的有用工具，特别是当没有声学阴影并且强回声组织的存在阻碍了可视化时。这种现象还没有完全被理解。不同的科学团体有矛盾的发现，关于它的属性：他们中的一些人观察到在提高脉冲重复频率（PRF）的闪烁强度下降，而另一些人发现闪烁是独立的PRF等，在本文中，我们假设，这种矛盾可以部分解决的假设，有两种类型的闪烁。第一种类型可能是由微空化的随机相位反射产生的，即使在PRF高到足以抑制血流的情况下也可以记录。第二种是弹性振动，因为被调查对象在超声领域像钟摆一样摆动。这些振动可以与诸如肌肉收缩等的外部源或来自换能器发射的信号的声辐射力相关联。第二类闪烁在高PRF下消失，并且可以在硅树脂和聚氨酯体模中定期观察到，其中空化微泡的发生是极不可能的。关键词：超声成像、闪烁成像、结石检测、多普勒效应、彩色帧标测、声辐射力、弹性振动、超声体模、空化、微泡。
2019-12-05 eess.IV physics.app-ph physics.med-ph
Functional Assessment of Cerebral Capillaries using Single Capillary Reporters in Ultrasound Localization Microscopy
本研究提出用于经颅超声定位显微镜的单毛细管报告分子方法，通过仿真优化采集方式，实现体内单毛细管可视化与功能评估，为神经疾病研究和诊断提供新工具。
2024-07-11 eess.IV physics.med-ph
Dual-Mode Volumetric Optoacoustic and Contrast Enhanced Ultrasound Imaging with Spherical Matrix Arrays
球形矩阵阵列可以说代表了一种有利的断层成像检测几何形状，用于血管网络的非侵入性深部组织映射和体积光声断层成像（VOT）的氧合。由于球形阵列的相对大的元件间间距，VOT与超声（US）成像的混合在这种配置下仍然很困难。我们提出了一种新的方法相结合的VOT和美国对比增强成像采用注射临床批准的微泡。能量多普勒（PD）和US定位成像采用稀疏US采集序列和基于全变差下卷积（ICTV）正则化的基于模型的反演。在组织模拟体模和小鼠体内的实验证明了新的双模式成像系统的强大功能，用于血流速度映射和解剖成像，具有增强的分辨率和对比度。
2021-01-03 physics.med-ph
Optically-Validated Microvascular Phantom for Super-Resolution Ultrasound Imaging
本文提出一种制造耐用且可光学验证的复杂微血管体模的方法，用于超分辨率超声成像的性能量化与算法评估，实验显示其血管直径低至约60 μm，平均SRUS误差为15.61 μm。
2024-09-13 physics.med-ph
Non-invasive Deep-Brain Imaging with 3D Integrated Photoacoustic Tomography and Ultrasound Localization Microscopy (3D-PAULM)
本研究提出3D-PAULM系统，将光声计算机断层扫描与超声定位显微镜集成，实现无创小鼠全脑血流动力学成像，成功量化缺血性中风导致的脑缺血、缺氧及血流减少。
2023-07-27 physics.bio-ph physics.ins-det physics.med-ph
Sparse channel sampling for ultrasound localization microscopy (SPARSE-ULM)
本文提出SPARSE-ULM框架，通过随机子采样线性探头通道减少超声定位显微的数据量与硬件复杂度，发现减少通道会降低信噪比但定位精度影响有限，为低成本高分辨率血管成像提供可能。
2023-10-19 physics.med-ph
Acoustic Nonlinearity Parameter B/A in the Suspension of Ultrasound Contrast Agents Part I: A Thermodynamic Approach
声学非线性参数B/A在表征各种生物材料和生物组织的声学特性中起着重要的作用。它有可能成为一种有利的成像模式，在造影超声成像与涂层微泡。然而，用于评估超声造影剂（UCA，也称为气泡液体）悬浮液的非线性参数的有效手段的开发仍然是开放的。本文基于热力学方法推导出一个新的线性超声衰减与相速度的关系式。本方法的简单性使得B/A估计可能具有相对严格的数学推导。计算得到的非线性参数包含了气泡动力学效应的贡献，当气泡体积分数小于10-4时，其低频极限与用混合律方法估算的B/A值一致。此外，气泡液体中的B/A最大可达105，而最小可低至-105。负的非线性参数表明气泡液体具有明显不同的热力学性质。
2019-08-11 physics.flu-dyn physics.med-ph
Ultrafast 3-D Super Resolution Ultrasound using Row-Column Array specific Coherence-based Beamforming and Rolling Acoustic Sub-aperture Processing: In Vitro, In Vivo and Clinical Study
本研究开发了一种结合行-列阵列特定相干性波束形成与滚动声学子孔径处理的超快三维超分辨率超声方法，有效减少伪影和噪声，提高帧率，并在体外、体内及临床中验证其性能。
2023-11-15 eess.IV physics.med-ph
Intravital imaging and cavitation monitoring of antivascular ultrasound in tumor microvasculature
聚焦超声刺激的微泡已被证明能够在称为抗血管超声或机械消融的方法中诱导一系列组织类型中的血流关闭和坏死。在肿瘤学中，这种方法已经证明了肿瘤生长抑制，以及与传统的化疗、放疗和免疫治疗平台相结合时的显著协同抗肿瘤作用。然而，所采用的暴露方案一直是广泛的，潜在的机制仍然不清楚，关于暴露、所涉及的血管类型和尺寸以及气泡行为的性质及其导致血管损伤的声发射的基本问题，阻碍了标准方案的建立。在这里，超声波发射器和接收器集成到鼠背窗室肿瘤模型的活体显微镜研究能够实时的视觉和声学监测在抗血管超声。在较高压力条件（1、2和3 MPa）下评估血管类型（正常和受肿瘤影响）、口径和活力，并将空化特征与生物效应联系起来。血管事件优先发生在肿瘤受累血管中，在较小血管中发生率更高，并且随着压力增加，严重程度更高。发现血管血流关闭是由于局灶性中断事件和网络相关血流变化的组合所致。随着压力的增加，声发射显示出升高的宽带噪声和明显的次谐波和超谐波及其相关的三阶峰值。所观察到的血管事件与所识别的空化特征一起提供了对微尺度下的抗血管超声的更好的机械理解，并对建立特定的治疗方案和控制平台产生了影响。
2022-10-14 physics.med-ph
3-D Super-Resolution Ultrasound (SR-US) Imaging with a 2-D Sparse Array
高帧频三维超声成像技术结合超分辨率处理方法，克服了衍射极限分辨率的限制，可以在各个空间方向上显示三维微血管结构。然而，使用全2D阵列的3D超分辨率超声成像需要具有大量独立通道的系统，由于高成本、复杂性和产生的数据量，其设计可能是不切实际的。在这项研究中，一个2-D稀疏阵列的设计和制造与512个元素选择从一个密度锥形2-D螺旋布局。使用两台同步的ULA-OP 256研究扫描仪进行高帧速率体积成像。通过相干复合在3毫秒内以3000 Hz的脉冲重复频率采集的9角度平面波来构建体积图像。为了使微泡有足够的时间在随后的复合体积帧之间移动，在每次体积采集后引入7毫秒的延迟。这将有效体积采集速度降低到100 Hz，并将总采集数据大小降低了3.3倍。两个接触的亚波长管的基于定位的3-D超分辨率图像从60秒内采集的6000个体积中生成。总之，这项工作证明了使用定制的二维稀疏阵列换能器进行三维超分辨率成像和超分辨率速度映射的可行性。
2019-02-05 physics.med-ph
Equivalent Time Active Cavitation Imaging
针对聚焦超声打开血脑屏障缺乏有效监测的问题，提出等效时间主动空化成像方法，利用平面波序列与微泡信号过滤实现压力场时空表征，体内外实验证明其与水听器测量高度相关，为脑部疾病治疗提供更安全精确的监测手段。
2023-10-19 physics.med-ph
Dynamic Imaging using any Ultrasound Localization Microscopy Dataset
本研究针对动态超声定位显微镜（DULM）依赖心电图门控、仅适用于特定数据集的问题，提出基于组织多普勒的运动匹配方法，使DULM可用于任意ULM数据集，恢复时间信息并提升速度估计鲁棒性。
2023-11-01 physics.med-ph
Automatic Aberration Correction for Transcranial Functional and Super-Resolution Ultrasound Imaging in Rodents and Nonhuman Primates
Polytechnique Montréal（蒙特利尔高等工程学院）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Centre interdisciplinaire de recherche sur le cerveau et l’apprentissage (CIRCA)（大脑与学习跨学科研究中心）；Montreal Heart Institute（蒙特利尔心脏研究所）
本文提出了一种可微的波束成形框架，用于自动校正颅内超声成像中的像差，提升了小鼠和非人灵长类动物的成像分辨率和功能测量灵敏度。
2026-05-06 eess.IV eess.SP physics.med-ph
Fast Vascular Ultrasound Imaging with Enhanced Spatial Resolution and Background Rejection
超声超定位显微镜技术在过去几年中提出，使非侵入性成像的血管结构在毛细血管水平通过跟踪超声造影剂（气体微泡）的流动。然而，这些技术目前受到时间分辨率低和采集时间长的限制。超分辨率光学起伏成像（SOFI）是一种通过计算起伏光学信号的高阶统计量实现具有高时间分辨率的亚衍射极限成像的荧光显微技术。这项工作的目的是实现快速声学成像与增强分辨率的应用工具，在SOFI对比增强超声（CEUS）平面波扫描。所提出的方法进行了测试，使用数值模拟和评估使用两个体内兔模型：健康肾脏和VX-2肿瘤异种移植物的扫描。观察到空间分辨率的提高，点扩散函数的半峰全宽降低了50%。此外，与标准平均振幅持续图像相比，实现了背景水平的大幅降低，揭示了肿瘤内的小血管结构。所提出的方法的扫描持续时间小于一秒，而当前的超定位技术需要几分钟的采集持续时间。因此，所提出的技术可用于获得具有增强的空间分辨率和高时间分辨率的扫描，从而促进流动动力学监测。我们的方法也可以在屏气期间应用，降低对运动伪影的敏感度。
2016-08-09 physics.med-ph q-bio.TO
Preclinical Water-Mediated Ultrasound Platform using Clinical FOV for Molecular Targeted Contrast-Enhanced Ultrasound
本研究提出一种基于临床腹部矩阵超声探头的水介导临床前超声平台，改造硅胶杯实现小鼠下半身浸没成像，验证了单次造影剂注射即可完成全身三维动态超声造影与分子成像、同时获取多病灶定量信息的可行性。
2024-12-12 physics.med-ph
3D Super-Resolution Ultrasound with Adaptive Weight-Based Beamforming
针对3D超分辨率超声中DAS波束形成主瓣大、旁瓣高导致微泡难以分离的问题，提出基于通道信号方差等自适应权重的相干波束形成器，以低成本显著缩窄主瓣并抑制旁瓣，在仿真和兔肾实验中取得最佳成像效果。
2022-08-25 eess.IV eess.SP physics.med-ph
Fast 3D Ultrasound Localization Microscopy via Projection-based Processing Framework
Mayo Clinic College of Medicine and Science（梅奥诊所医学院与科学）；The Third Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen University（中山大学附属第三医院）；Mayo Clinic（梅奥诊所）
本研究提出基于投影处理框架的快速三维超声定位显微镜方法，通过将三维流程转化为二维操作，显著降低计算负担并提升处理效率，实现实时反馈与临床应用的潜力。
2025-11-26 physics.med-ph
3D transcranial Dynamic Ultrasound Localization Microscopy in the mouse brain using a Row-Column Array
本研究利用行列阵列（RCA）和动态超声定位显微镜（DULM）序列，在小鼠大脑中实现了高时空分辨率的3D经颅血流测量，验证了该方法在脑血管成像中的可行性与可重复性。
2024-06-03 physics.med-ph
ULMShare: A Large-Scale In Vivo Ultrasound Localization Microscopy Dataset for Microvascular Imaging
Polytechnique Montréal（蒙特利尔理工大学）；Mila - Quebec Artificial Intelligence Institute（米拉-魁北克人工智能研究所）；Montreal Neurological Institute, McGill University（麦吉尔大学蒙特利尔神经学研究所）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）
本文介绍ULMShare，一个包含99次全脑经颅超声定位显微镜采集的开放数据集，旨在为微血管成像方法开发、验证和基准测试提供标准化资源。
2026-06-05 physics.med-ph
Boosting transducer matrix sensitivity for 3D large field ultrasound localization microscopy using a multi-lens diffracting layer: a simulation study
本研究通过仿真提出一种结合大多发散元件与校正延迟律波束成形及多透镜衍射层的新型3D成像方法，有效提升了经颅超声定位显微镜的灵敏度，在大型合成微血管体模中成功检测到93%的微泡，展现出实现大视场穿骨3D ULM的巨大潜力。
2023-04-11 physics.med-ph
A Tracking prior to Localization workflow for Ultrasound Localization Microscopy
针对传统LAT在高浓度微泡下精度下降的问题，本文提出先跟踪后定位的TAL工作流，并通过模拟与在体实验证明其提升ULM/DULM血管造影及速度成像性能。
2025-10-20 eess.SP physics.med-ph
Super resolution imaging through the human skull
高分辨率经颅超声成像在人类一直是一个持续的挑战，超声由于成像退化的影响，从畸变和混响。这些机制在很大程度上取决于头骨形态，并且在个体之间具有很高的变异性。在这里，我们证明了人类经颅超分辨率成像的可行性，使用几何聚焦方法将能量集中在感兴趣的区域，并考虑到头骨形态的相位校正聚焦方法。结果表明，使用所提出的聚焦方法，我们可以成像一个208 $μ$ m微管背后的人颅骨幻影在两个平面外和平面内的配置。计算人颅骨颞区的个体相位校正轮廓，并将其应用于通过人颅骨体模发射-接收定制聚焦超分辨率成像序列，以2.5 MHz在68.5 mm深度处瞄准微管。将微泡造影剂稀释至1.6 $\times$ × 10 $^6$泡/mL的浓度，并通过微管灌注。它示出，通过校正颅骨像差，从管的RF信号幅度提高了1.6倍，在面外聚焦发射的情况下。在未校正的情况下，管位置的横向配准误差为990 $μ$ m，在校正的情况下，如在B模式图像中测量的，该误差减小到50 $μ$ m。在平面外成像情况下，相位校正情况下微泡检测的灵敏度增加了1.5倍，而在平面内情况下，它提高了1.3倍，同时实现了轴向配准校正，从未校正发射的初始1885 $μ$ m误差到校正对应物的284 $μ$ m误差。这些发现表明，超分辨率可以更普遍地用作大脑中的临床成像方式。
2018-11-26 cond-mat.soft physics.med-ph
Optimizing In Vivo Data Acquisition for Robust Clinical Microvascular Imaging Using Ultrasound Localization Microscopy
本研究在猪和人体模型中调查了团注注射期间微泡信号的时间变化，通过开发定量指标优化临床超声定位显微镜的数据采集时序与设置，利用短时采集在肾脏中实现了稳健成像，为ULM的标准化和临床应用奠定基础。
2024-12-24 eess.IV physics.med-ph
3-D Super-Resolution Ultrasound (SR-US) Imaging using a 2-D Sparse Array with High Volumetric Imaging Rate
迄今为止，通过用线性探头机械扫描体积、通过共同对准多个线性探头、通过使用多路复用的3-D临床超声系统或通过使用3-D超声研究系统，已经在3-D中实现了超分辨率超声成像。在这项研究中，一个二维稀疏阵列的设计与512个元素，根据密度锥形二维螺旋布局和优化，以减少旁瓣的发射波束轮廓。使用两个同步的ULA-OP 256系统进行复合平面波的高帧率体积成像。两个接触的亚波长管的基于定位的3-D超分辨率图像从120秒的采集中生成。
2019-02-05 physics.med-ph
SUSHI: Sparsity-based Ultrasound Super-resolution Hemodynamic Imaging
识别和可视化器官和肿瘤内的脉管系统在管理心血管疾病和癌症方面具有重要意义。对比增强超声扫描检测缓慢流动的血液，促进非侵入性灌注测量。然而，它们有限的空间分辨率阻止了对微血管结构的描绘。最近，超定位超声技术已经超过了这个极限。然而，它们需要几分钟的长采集时间，从而阻止了血流动力学变化的检测。我们提出了一种快速的超分辨率方法，利用稀疏性在底层血管和测量信号内的统计独立性。与超定位技术类似，与标准扫描相比，这种方法将空间分辨率提高了一个数量级。与超定位方法不同，它只需要几十毫秒的采集时间。我们展示了25Hz的时间分辨率，这可以使组织内的功能超分辨率成像，超越当前超分辨率方法的时间分辨率限制，例如在神经成像中。亚秒级采集使我们的方法对运动伪影具有鲁棒性，简化了超分辨率超声的体内使用。
2018-09-17 physics.med-ph
3-D Motion Correction for Volumetric Super-Resolution Ultrasound (SR-US) Imaging
在所有医学成像模态中，图像采集期间的运动会导致图像退化。这在2-D超声成像中特别相关，因为平面外运动只能补偿小于换能器的仰角波束宽度的运动。基于定位的超分辨率成像由于需要大量的采集来形成单个超分辨率帧而产生甚至更具挑战性的运动校正任务。在本研究中，我们提出一种延伸的两阶段运动校正方法来进行三维运动校正。使用手持式探头对高容积率超声采集进行运动估计。所提出的方法的能力进行了演示与3-D微血管流动模拟，以补偿手持探头运动。结果表明，两阶段运动校正方法将平均定位误差从136微米降低到18微米。
2019-02-05 physics.med-ph
Time-Domain Reconstruction of the Speed of Sound in Ring-Array Ultrasound Computed Tomography with Randomized Super-Shots
本研究提出在环形阵列超声计算机断层扫描中，利用多重超射和随机集成进行时域随机重建，实验表明其图像质量可与频域确定性重建相媲美，尽管计算速度较慢。
2025-08-13 physics.med-ph
A General Framework for Inverse Problem Solving using Self-Supervised Deep Learning: Validations in Ultrasound and Photoacoustic Image Reconstruction
医学成像中的图像重建过程可以看作是求解逆问题。反问题通常使用具有稀疏性或其他约束的耗时迭代算法来求解。最近，人们开发了基于深度神经网络（DNN）的方法来加速逆问题求解过程。然而，这些方法通常采用监督学习方案，其需要用于训练的基础事实或解决方案的标签。在许多应用中，获得地面实况（ground truth）将是具有挑战性的，甚至是不可能的，例如超声波束成形中的组织反射率函数。在这项研究中，提出了一个一般框架的基础上自监督学习（SSL）计划训练DNN解决逆问题。通过这种方式，测量值可以在DNN的训练期间用作输入和标签。所提出的SSL方法被应用于四个典型的线性反问题进行验证，即，平面波超声和光声图像重建、基于压缩传感的合成发射孔径数据集恢复和超声定位显微镜中的去卷积。结果表明，与传统方法相比，使用所提出的框架，训练的DNN可以在减少计算时间的情况下实现更高的重建精度。
2021-10-28 physics.med-ph
Super-Resolution Ultrasound Localization Microscopy Based on a High Frame-rate Clinical Ultrasound Scanner: An In-human Feasibility Study
体内深部组织微血管改变的非侵入性检测为临床诊断和评估广谱病理提供了关键信息。近年来，超分辨率超声定位显微镜（ULM）的出现为微血管临床成像提供了新的可能性。目前，ULM在临床超声扫描仪上的临床应用受到技术限制的阻碍，例如长数据采集时间和与低成像帧速率相关的受损跟踪性能。在这里，我们提出了一个在人体ULM上的高帧速率（HFR）临床超声扫描仪，以实现超分辨率微血管成像使用短的采集时间（<10秒）。使用HFR临床扫描仪从不同的人体组织（肝脏、肾脏、胰腺和乳腺肿瘤）采集超声MB数据。通过利用HFR和先进的处理技术，包括亚像素运动配准、MB信号分离和基于卡尔曼滤波器的跟踪，可以在人体中相对高的MB浓度和有限的数据采集时间的情况下稳健地定位和跟踪MB，以成功实现ULM。通过单次屏气和徒手扫描获得的数据显示了微妙的形态学和血流动力学信息。与基于相同MB数据集生成的对比增强能量多普勒相比，ULM显示血管分辨率提高了5.7倍，并提供了与多普勒角度无关的宽范围流速测量。该研究证明了基于支持HFR成像的临床扫描仪在各种人体组织中进行超快人体ULM的可行性，并显示了在涉及微血管异常和病理的无数临床应用中实施超分辨率超声微血管成像的巨大潜力。
2020-09-28 eess.IV physics.med-ph
Deep-Learning Based Super-Resolution Functional Ultrasound Imaging of Transient Brain-Wide Neurovascular Activity on a Microscopic Scale
College of Biomedical Engineering, Fudan University（复旦大学 biomedical 工程学院）；Department of Neurosurgery, Huashan Hospital, Institutes for Translational Brain Research, Fudan University（复旦大学华山医院神经外科、转化脑研究院）；School of Psychology, Institute of Chinese Cultural Psychology, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学心理学学院、中国文化心理研究所）
提出SR-fUS深度学习框架，从无对比剂超快多普勒数据重建超分辨率超声定位显微镜图像，实现25微米空间分辨率，在鼠脑中可视化瞬态疼痛诱发血流动力学响应并区分单胡须刺激特异性微血管激活模式。
2026-06-16 eess.SP physics.med-ph
