年全国声学大会将于11月在上海召开。会议主办单位：中国声学学会。承办单位：复旦大学工程与应用技术研究院、同济大学物理科学与工程学院、华东理工大学机械与动力工程学院。
分论坛内容将分期介绍。
生物医学超声工程分论坛报告人：陈昕（深圳大学）基于定量超声和影像组学的
超声图像处理
报告摘要：临床超声诊断的主要方法是由超声医师通过阅读超声图像进行人分析。这种方法不仅费时费力，而且易受医师个人经验等主观因素影响。近年来，人工智能技术被广泛应用于超声图像处理与分析，可有效弥补人工诊断方法的不足。目前大部分人工智能技术的发展均基于超声图像，但超声图像所含组织信息有限，而且不同超声设备产生的超声图像数据风格迥异，因此已发展的人工智能技术普适性较差。相比超声图像，超声原始射频信号包含丰富的组织信息，同时不受同超声设备成像风格影响。本研究将定量超声和超声影像组学结合起来，通过定量超声对超声射频信号进行处理，并利用影像组学的方法获取高通量信息。对甲状腺超声临床数据的处理结果显示，本研究新方法识别良恶性的性能优于传统方法，具有较好的临床价值。
报告人：梁继民（西安电子科技大学）
基于超声影像组学分析的
肌肉萎缩评估
报告摘要：失重导致的肌肉萎缩严重影响着航天员的飞行时间和工作效率，因此，失重条件下的肌肉萎缩防治是航天任务顺利完成的重要保障。精准的肌肉状态监测模型对于肌肉萎缩的诊断以及防治方法的效能评估具有重要意义。由于航天航空所处的特殊环境，大型诊断设备以及侵入性肌肉萎缩诊断措施难以应用，在现有成像模式中，超声成像由于具有成本低、无电离辐射、可实时反馈、操作方便等优势，相比之下更适用于航空航天等特殊环境。
本研究通过三周尾悬吊实验诱发SD大鼠下肢肌肉萎缩，对从49只大鼠下肢超声图像中提取的个特征进行影像组学分析，构建了基于超声图像的肌肉萎缩评估模型。首先，基于特征的可重复性、冗余性和信息增益进行特征筛选；然后对相邻尾悬吊时间点的特征差值进行了层次聚类分析，结果表明特征聚类轨迹与肌肉萎缩过程中的生理变化具有相似的变化趋势；最后构建了单个尾悬点时间点下的肌肉萎缩分类模型和基于支撑矢量机分类器的多时间点肌肉萎缩分级评估模型。研究结果表明超声图像特征能够对肌肉萎缩进行准确的评估，证明了超声成像可以成为航空航天环境下肌肉萎缩评估的有效方法。
报告人：刘成成（复旦大学）骨质状况超声背散射评价
原理、方法与应用
报告摘要：定量超声技术用于评估人体骨质状况，超声背散射可以反映骨量状况和微结构信息，在骨质评价中极具应用前景。报告人系统性研究了骨骼系统超声背散射评价的原理模型与作用规律、创新方法与关键技术、诊断仪器与临床应用等。在理论上，建立了松质骨超声传播的理论模型及仿真系统，探究各向异性松质骨中超声背散射原理及传播规律，明确了超声背散射与松质骨密度、结构特征的依赖关系，丰富和发展了各向异性复杂介质中超声传播理论；在方法上，提出松质骨超声评价的创新方法（包括骨小梁微结构估计、各向异性评估、频散衰减测量、超声参数成像等）和关键技术（包括信号选取、骨质评价标准、皮质骨干扰补偿、参数融合技术等），解决了骨质超声评价的关键科学问题和实际应用难题，有效地提高了骨质评价准确度和骨病诊断效果；在应用方面，参与研制新型的超声骨质诊断仪,并将以上理论与方法创新成果应用到骨超声诊断仪，临床测量评价成人（余例）骨质状况及新生儿（余例）骨营养发育状况，并提出成人骨质疏松症超声诊断准则和新生儿骨质超声评价标准，推动了超声骨质评价的临床应用与技术发展。
报告人：马腾（中国科学院深圳先进技术研究院）新型超声换能器的研发与
应用——浅谈生物医学超声
的“更高、更快、更准”
报告摘要：医学超声是临床疾病诊疗的重要手段，正向早期诊断、精确诊断及精准治疗的方向快速发展，目前已成为在我国使用最广泛的医学影像技术。其中，超声换能器是所有超声装备的核心，被称为超声系统的“眼睛”。然而，高性能的超声换能器设计原理及制备工艺极其复杂，成为我国高端医学超声设备制造的“卡脖子”问题。新型超声换能器的研发及应用一直是生物医学超声研究领域的热点。
本报告将从压电材料、结构设计及制备工艺等角度介绍中国科学院深圳先进技术研究院超声团队在新型超声换能器研发及相关生物医学应用上的最新研究进展。将从“更高”的角度介绍高频换能器研发及其在多频率血管内超声成像、声光融合内窥成像等领域的应用；从“更快”的角度介绍新型超声内镜研发，探讨超快速成像技术在内窥超声弹性成像及超分辨成像等领域的应用；从“更准”的角度介绍二维平面阵超声换能器研发，以及基于时间反演算法的三维声镊及超声神经调控技术。在结合本团队在高频超声、内镜超声及三维声镊等方面研究成果的同时，概述国际学界在本领域的最新研究进展，浅谈未来新型超声换能器研发与应用领域“更高、更快、更准”的发展方向。报告人：屠娟（南京大学）一体化精准超声诊疗研究
报告摘要：医学超声因经济、无辐射可聚焦于生物组织深部等优点，在恶性肿瘤、神经调控、脑卒中等疾病的精准诊疗领域展现出重大研究价值和应用前景。近年来，结合纳米材料领域的创新性研究，超声造影剂微泡在临床诊疗得到广泛应用，促进了分子探针超声成像和靶向无创超声治疗技术的迅速发展。利用造影剂微泡的非线性特性，可获取特定细胞和分子生物过程的微观表征信息。同时，造影剂微泡作为空化核可显著降低生物组织中的空化阈值，高度聚集入射声能，形成高温、高压、射流、冲击波等极端物理条件，引发细胞膜声穿孔、局部组织升温等生物效应，增强超声治疗效果。然而，现有的影像引导下的超声治疗技术均采用诊/疗双探头分立方案，容易导致诊疗靶区失配，很难对微泡非线性响应和声空化行为进行有效调控，无法真正实现一体化精准诊疗。近年来，我们针对超声激励下包膜气泡动力学理论、生物效应、量效评价及其临床应用转化开展了系统性研究。在此基础上，深入理解微泡动力学作用机理，明确声空化相关生物效应的调控机制，并研制开发了收/发一体的超声诊疗设备，为成功实现安全、高效、精准可控的可视化超声诊疗做出不懈努力。
报告人：王淑敏（医院）多模态超声造影剂未来能否
实现缺血性脑卒中的免疫
治疗及神经网络功能成像
报告摘要：脑缺血坏死针对继发炎症，抑制M1活性、促进M2转化以利于神经突触的再连接和重塑神经功能网络是脑卒中治疗的关键问题。同时追踪微泡运动轨迹进行脑超声微血管成像，探究该成像在监控小胶质细胞调控后神经功能网络形成过程中的应用价值。
本研究使用制备多功能微泡，通过细胞学和动物学实验验证靶向性，经静脉注射超声造影剂后，通过超声微血管成像(UMI)，分别在缺血和缺血-再灌注的阶段，观察大鼠左侧大脑缺血与右侧大脑正常区域的血管情况，通过微血管密度、血流方向和速度，评估大鼠的脑缺血和炎症情况。
研究中设计制备了荧光标记的PS微泡在大鼠脑缺血模型体内稳定到达缺血区域，辅以超声波照射使得兴趣区的BBB开放。同时，破裂产生的PS微粒被炎症区域活化的小胶质细胞吞噬，监视炎症区的变化；通过UMI技术追踪微泡轨迹，实现微米级血管成像，对NVU的修复与脑神经功能网络的重建情况进行监控。
通过研究靶向递送及成像监控的一体化超声造影剂实现缺血性脑卒中小胶质细胞的调控以及微血管成像对神经网络形成的监控。
报告人：徐峥（同济大学）超声波束束缚和操控液体中微粒的方法研究
报告摘要：我们将主要介绍利用超声和相位透镜在液体中实现粒子束缚的一些工作。包括超声液体粒子束缚的原理及难点，以及将粒子束缚在面上、线上以及单粒子束缚和操控的方法。
报告人：于杰（医院）人工智能在肝占位超声及
超声造影诊断中的研究
报告摘要：由于肝脏占位种类多样，其诊断及鉴别诊断困难，准确地诊断肝脏占位具有重要的临床意义。尤其是我国，由于肝炎流行、酒精损害以及代谢性疾病增加，已成为世界肝癌大国。超声具有实时、无创、便捷、价廉等优势，是我国不同等级医疗机构筛查和诊断FLLs的首选影像学手段。但常规超声检查诊断肝占位的准确性不足70%，特别是当病变发生在肝硬化或脂肪肝等慢性肝病基础上，有限的诊断能力也对超声引导的肝肿瘤介入治疗造成了制约。针对这一困境，医院介入超声团队通过建立我国首个前瞻性、多中心局灶性肝占位超声诊断规范化数据库，包含多模超声影像、病理和临床信息，以进行影像组学分析。与中科院分子影像实验室合作，利用经病理确诊的2,名患者共计22,张灰阶超声图像基于Resnet卷积神经网络构建了良恶性肝占位超声智能诊断模型，联合了病灶和肝脏的影像学特征，并与患者的临床信息进行融合。结果显示，单纯超声影像构建的智能模型诊断性能（准确性为76.0%）达到专家水平（≥15年经验）；当融合临床信息后，模型诊断性能（准确性=86.4%）优于专家接近增强CT。即使针对2.0cm的病灶和慢性肝病背景下发生的病灶，我们的模型也获得了令人满意的诊断性能（AUC值分别达到92.6%和85.1%），克服了超声对于小病灶和慢性肝病背景下肝占位诊断的局限性。这一智能模型是肝占位智能诊断的初步研究成果，是AI研究在内脏超声成像的突破，在良恶性病灶的诊断能力方面取得了乐观结果，降低了超声医生对增强CT/MRI及经验的依赖性、为提高超声诊断质量发挥重要价值。
报告人：杨萌（中国医医院）光声-超声多模态成像技术
在浅表器官病变的临床
转化应用
报告摘要：目的：基于临床高端超声成像设备的光声/超声双模态成像技术构建及人体浅表器官临床转化应用研究。
方法：基于临床高端超声成像设备构建光声/超声双模态成像手持探头，并入组年10月15日至年6医院门诊及住院患者余例。所有的患者均接受灰阶成像和彩色多普勒超声检查以评估病灶的形态学和血流信息。在彩色多普勒血流成像后进行光声/超声成像检查，比较彩色多普勒和光声/超声双模态成像信息，并总结光声成像特点；部分病例行三维光声/超声双模态成像并总结成像特点。
结果：光声/超声双模态成像对2例正常甲状腺、15例甲状腺肿瘤、8例腹壁子宫内膜异位症、57例乳腺癌和40例类风湿关节炎进行成像。所有的病灶都经过术后病理证实或者通过临床诊断确诊。光声/超声双模态成像系统可以显示高质量的灰阶超声图像和光声-超声双模态图像。光声成像可以显示部分多普勒超声成像不敏感的血流信息，并提供相对血氧饱和度的定量成像信息，为常规超声成像提供具有一定临床诊疗价值的补充成像信息。三维光声/超声双模态乳腺成像的研究结果与二维超声成像结果相符合，其血红蛋白及相对血氧饱和度的空间成像及定量评估具有较好的临床应用潜力。
结论：光声成像可为传统浅表病灶超声检查提供较为重要的补充成像信息，二维和三维双模态光声/超声成像在浅表器官疾病的临床诊疗中具有较大的应用潜力。报告人：郑锐（上海科技大学）脊柱智能超声扫描成像
技术及应用
报告摘要：脊柱病变包括脊柱的畸形、疾病和损伤，在全年龄段人群中均有较高的发病率，对脊柱病变的监测、诊断和治疗，对病情的预后十分重要。近年来，基于超声三维成像理论发展而来的全脊柱超声成像技术以便捷、经济、无辐射等特点，为脊柱病变的诊断及治疗提供了新的方法和手段。该技术针对脊柱成像的特点，结合图像快速重建理论及超声二维及三维图像处理技术，通过对脊椎二维横截面图像中的棘突、椎板、横突等特征结构进行分类、识别和标记，以及对三维重建图像中脊椎的整体分割、识别和定位，完成对超声原始图像的预处理和分析，显示脊柱图像中的特征结构。应用人工智能和计算机视觉的相关技术，还可对三维重建图像中脊椎和脊柱的重点结构进行提取，为诊疗提供快速、清晰、完整、准确的图像依据。同时，便携式脊柱超声扫描成像系统通过对手持式超声扫描探头和无线定位系统的整合，实现了对脊柱横截面图像的实时快速采集、预处理以及三维重建，可在更多应用场景下完成对脊柱的快速三维成像和智能分析。采用便携式系统进行全脊柱成像，不仅可以对脊柱病变进行临床的快速准确检查，还可以应用于脊柱及骨骼系统的实时手术导航。
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