在人类脑科学研究和临床诊断领域，准确且实时地监测大脑功能活动始终以来都是极具挑战的课题。传统的脑成像技术，如功能磁共振成像（fMRI）和正电子发射断层扫描（PET），虽然能够提供高质量的空间分辨率，但其设备庞大、昂贵且对被试者的运动有严格限制。此外，非侵入式且便携的技术如脑电图（EEG）和近红外光谱（fNIRS）则受限于分辨率和深度穿透力，难以对深层脑结构进行详细成像。功能性超声成像（functional ultrasound imaging，简称fUSi）的兴起，为解决上述难题提供了创新的解决方案，尤其是在移动条件下对大脑功能的研究和监控领域，展现出巨大潜力。功能性超声基于超快多普勒技术，通过非聚焦的超声波传输实现极高的帧率，显著提升了对脑血流动力学变化的感知能力。借助脑血流微小变化的检测，fUSi能够间接呈现神经活动的动态变化，实现高达毫米级空间分辨率和厘米级成像深度的脑功能图谱。
相较于其他成像方式，fUSi不仅无需使用造影剂，且价格相对低廉，操作便捷，实时性强，大幅降低了临床和研究中的技术门槛。传统超声成像受限于颅骨对超声波的衰减和散射，这在以往一直是阻碍超声应用于人脑成像的主要瓶颈。近年来，随着临床技术的进步，通过安装具有优异声学透性的人造颅骨替代物（如PEEK材质的颅骨修补板），为超声波提供了理想的声学窗口，极大地促进了功能性超声向人体应用的转化。这种“声窗”允许fUSi设备能够不受阻碍地穿透颅骨，捕捉大脑深层结构的血流变化，真正实现了对被试者在自然环境中进行活动时脑功能的动态监测。最新研究表明，利用定制的三维打印固定头盔，可以实现超声探头与大脑定位的一致性和稳定性，确保多次成像重复测量的准确复现。通过结合光学跟踪技术同步捕捉面部表情和探头位置，同时配合功能磁共振成像（fMRI）进行多模态验证，研究者成功在受试者行走及自然行为状态下，稳定地获取了唇部运动相关的功能区脑血流信号，显示出fUSi具备卓越的适应性和实用价值。
移动状态下的脑成像意义非凡，真实还原了与认知及运动行为密切相关的复杂脑功能活动过程。fUSi移动脑成像技术的实现，不仅突破了传统成像因运动产生伪影的限制，还为临床神经病理监测及康复治疗提供了强有力的工具。尤其针对脑损伤、神经退行性疾病及肿瘤患者，连续动态监控脑功能状态将为精准治疗方案定制及疗效评估带来革命性影响。此外，fUSi的实时、高分辨率能力为脑机接口和神经调控领域的临床应用奠定了坚实基础，促进智能辅助技术与神经科学的深度融合。尽管目前fUSi仍处于二维二维成像阶段，且对设备处理能力及多维数据实时解析存在一定挑战，但随着三维功能超声探头和先进信号处理算法的开发，其在移动条件下的脑成像精度和实用性势必进一步增强。未来，结合人工智能和机器学习技术，fUSi有望实现功能脑区的自动识别与动态解码，推动脑功能多尺度、多参数、多模态研究深入发展。
与此同时，通过优化颅骨替代材料的声学特性及设计，提升跨颅超声成像技术的穿透率与信噪比，完全无创脑成像将成为可能，极大推进脑科学的临床应用与大众普及。人造颅骨的普及使用不仅解决了技术瓶颈，还为功能性超声作为大脑实时监测和术后随访的新标准奠定基础。与高成本高门槛的传统影像设备相比，功能性超声的低成本、高灵活性及可移动性，使其极具推广价值，尤其在资源有限的医疗环境中发挥重要作用。综上所述，功能性超声作为一项兼备高分辨率深部成像与移动监测能力的创新脑成像技术，正逐步走出演化实验室和手术室，迈向日常临床和神经科学研究的舞台。其在揭示脑功能机制、指导临床治疗、推动脑机接口发展等方面的应用前景引人期待。随着相关技术的不断完善和应用场景的拓展，功能性超声将为人类全面理解和利用大脑功能开启崭新篇章。
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