主要研究方向  :                                       

   （1）光声脑功能成像与新型光-声调控

        理解大脑的结构和功能是脑科学研究的重要方向之一，本方向致力于发展基于光声成像技术的大视野、高分辨、多功能脑成像技术平台，探索大脑微环境时空发展特性，利用脑疾病模型寻找新型成像标志物，研究脑脉管系统结构与功能参数和血脑屏障、 神经退行性疾病等脑疾病的关联性；利用光声效应发展新型光学与声学脑神经调控技术， 利用脉冲激光照射脑部内源/外源性吸收体，精准实现脑区深部神经核团刺激，为行为学研究及神经疾病的治疗提供新技术。

  （2）偏振光声与生物基础交叉

         偏振光声与生物学基础交叉融合，研究疾病影响下的亚细胞分子构象－单细胞形态－组织器官结构的异质性，理解疾病发展的结构特征，实现疾病的早期诊断。包括：(1）跨尺度光声肿瘤活检系统和功能识别。基于多光谱偏振光声技术实现细胞核－细胞质基质－微血管跨尺度、多参数表征肿瘤发展特征。利用一体化多波段光纤延时，实现单次扫描即可得到多参数成像。(2）基于偏振光声技术成像脑结构与功能。主要聚焦神经退行性疾病（包括阿尔茨海默病AD，帕金森病PD，肌萎缩侧索硬化症ALS等）导致的脑结构的变化实现对疾病的早期诊断基于现在的光声穆勒矩阵成像AD淀粉样蛋白的基础进一步发展全脑高分辨多光谱偏振光声成像系统（声分辨显微模式看微细结构或PACT模式实现实时监控）。发展一种基于偏振光声成像技术的脑结构和功能影像技术，在老鼠身上实现对多种神经退行性疾病的早期诊断。(3）开发新成像技术，如偏振超分辨技术、偏振光声光谱技术的研发、偏振光声遥感技术。

  （3）微血管混合现实可视化系统与机器学习

          针对光声层析成像中探测器带宽有限、接收角度有限等问题，研究物理模型与传统时域、频域重建算法的参数适配，开发基于深度学习融合物理模型的新型重建算法，实现高分辨、高信噪比的三维成像；改善光声阵列成像系统的各项参数指标，如系统分辨率、成像深度、成像速度。设计研发高分辨率投影式增强现实系统，将光声阵列成像系统与投影式增强现实系统结合，利用投影式增强现实系统的高分辨率投影能力，将光声阵列成像的高分辨率图像投影至真实手术解剖面，用于术前精准血管定位以及术中血管精准可视化导航。

  （4）高分辨光声超声生物显微镜设计开发

           1）结构光超分辨光声显微镜。系统由正弦结构光激发模块及超声线阵探测器接收模块构成。系统通过多组不同频率正弦条纹结构光激发样品，进而对样品光声信号谱进行调制，并通过移动结构光相位以重构样品吸收谱。系统通过设计探测器传递函数对光声信号谱进行有效采集。最终对重构的样品吸收谱进行傅里叶逆变换即可反演出样品吸收分布。2）皮肤高频超声诊断系统。对标德国TPM公司DUB系列皮肤超声，系统采用手持式单阵元机械线扫探头，系统接收支持光声链路（预留光声模块扩展）。系统支持不同中心频率探头，覆盖频率范围15MHz-75MHz；成像深度3mm-20mm，应用检查部位：皮肤、浅表等组织；轴向分辨率21μm-72μm。为皮肤科和医学美容医生提供超声（可扩展多种功能）影像可视化及量化分析手段。

  （5）光声医学转化仪器开发

          将发展成熟的光声成像技术与光学成像、超声成像技术结合，做出以光声成像技术为核心的商业化的、产业化的光学/光声/超声多模态设备，推进组内光声技术在科研领域和医学领域的转化。涉及工作主要包括：结构设计（solidworks、CROE等软件使用；光学与超声参数设计）、FPGA与电路板的设计开发（verilog编程：电机运动控制与激发采集同步的设计与实现 ）、软件工程（VS+QT框架：后端c++代码编程；前端外观美化设计与实现）、设备调试相关工作（激光光纤耦合的调试；动物、人体实验的设计与操作；实验结果整理与总结）等。

  （6）多模态光学功能内窥成像与应用

          开展与现有临床内窥镜结合的多模态功能影像技术，以临床柔性电子内镜和腹腔镜为原型，兼容式赋能多模态影像功能，包括：白光、超声、光学相干断层、光声、光声弹性。多模态功能内窥镜弥补单一成像模态成像分辨率、特异性、成像深度等方面的不足，获取多模态、跨尺度的影像学信息。此外，创新开发非接触遥感光声、光声弹性成像、光热相干层析位相分辨的深度粘弹成像技术，实现内窥模式下非接触光声、光声弹性以及组织深度粘弹的检测。光纤共振扫描器、特殊换能器、合成孔径等器件算法的开发研制极大改善了内窥成像信噪比、分辨率和系统稳定性。