为实现千帧率以上的容积成像，我们发展基于行列寻址(RCA)面阵的超快超声成像新技术，通过将二维阵列单元分解为“经纬交织”的两个长尺寸行列线阵，行列交错发射，并复合成三维图像。为三维成像提供了更为简洁高效的解决方案，显著提升了三维成像帧率（三维体成像帧率可达每秒千帧)，已成功应用于在体脑血流和颈动脉血流成像。研制了百通道行列寻址阵列，实现了超分辨超声3D全脑微血管成像。

我们自主研制了具备由皮层至深脑核团进行高时空分辨率无创成像的脑功能超声fUS科学仪器；与复旦大学脑科学研究院合作开展了可卡因给药后大鼠脑功能fUS和神经电生理双模态实验验证研究，成功实现了大鼠冠面全脑功能血流微米级成像、动态血流毫秒级捕捉，以及多脑区功能连接解析。脑超声成像科学工具有望实现核团神经微环路和全脑尺度的动态/瞬态功能连接解析，从而在介观层面架起单神经元分辨率(微观)与全脑功能网络(宏观)之间的桥梁。

当前超分辨率超声成像主要通过时空滤波等杂波滤除方法来提取动态的微泡信息，这导致其难以揭示低流速的微细和毛细血管。我们利用超声微泡在中等声压下具有声学非线性的特点，通过提取非线性回波信号来将微泡与组织背景区分开来。非线性造影超声成像的引入可视化了流速<3 mm/s的微细血流，并将空间分辨率提升至<10 微米，可实现在不同器官(包括脑、肾、肝、睾丸等)中的超分辨率毛细血管成像，并为肿瘤发育早期的微血管生成等重要临床问题提供有效的监控和评价手段。

传统超声成像受限于衍射极限，空间分辨率被限制在波长尺度。我们通过注射微泡造影剂，对流动在血管内的微泡进行定位、追踪来突破这一限制，实现超分辨率超声成像，空间分辨率比传统超声提升数十倍 (~10微米)，可实现矢量化微血流、毛细血管成像、脊髓半暗带微血流成像等，提供脑微血管血容量变化的量化评价，为卒中、肿瘤和阿尔兹海默等重大疾病的诊断提供有力工具。大鼠脑血流超分辨成像小鼠脑血流超分辨成像经颅脑血流超分辨成像。

脑机接口(BMI)技术通过读取大脑信号并解码，可实现人与计算机等电子设备交互。受限于头皮EEG和fNIRS等无创BMI技术灵敏度、分辨率和穿透深度瓶颈，经典精准脑机接口技术往往要求通过手术将ECoG/DBS/sEEG或者Utah Array等颅内电极植入大脑，具有侵入性。fUS在脑功能成像方面具有非侵入性、高时空分辨率、高血流检测灵敏度和友好的电磁兼容性，以及可实现经颅大脑区观测的突出特色。发挥fUS“经颅读脑”的技术优势，将fUS和脑机接口BMI相结合；“从读脑到控脑”，发展基于功能超声成像脑机接口新技术(fUS-BMI)以及相关科学工具开放平台，有望全面推进非侵入式脑机接口和闭环调控范式创新。