创伤性脑损伤（TBI）是全球因外伤致死和致残的主要原因之一，重度TBI患者死亡率更是高达30%。在重症TBI患者中，颅内压（ICP）和脑灌注压（CPP）监测仍是目前指导治疗的基石，但这些宏观指标只能反映颅内压力的整体状态，无法直接回答一个关乎脑组织存亡的核心问题：脑微循环到底还好不好？现有影像学检查手段难以监测神经重症患者脑微循环状态，因此脑微循环的床旁动态评估，是神经重症患者多模态监护中长期缺失的重要一环。

近日，《Nature Biomedical Engineering》在线发表上海交通大学医学院附属第六人民医院（简称:上海六院）与上海科技大学合作的研究论文：基于临床常规超声系统的床旁超声定位显微镜（ULM），可实现脑微循环的超分辨率成像与定量评估，揭示中重度TBI患者脑微血管的差异化重塑轨迹，并为预后预测和个体化治疗决策提供新的方法。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41551-026-01714-7

在临床常规超声系统上实现微米级分辨率

超声定位显微镜（ULM）是近年发展的一种超分辨率成像技术，通过追踪血液中微泡造影剂的运动轨迹，可突破传统超声的衍射极限，实现微米级分辨率。然而，常规ULM依赖超快超声成像平台，限制了其在临床场景中的应用和推广。

针对这一瓶颈，本研究开发了一种多假设、多帧全局优化追踪算法，在临床常规超声系统上实现了约139微米的空间分辨率，能够分辨直径不足200微米的微小血管，在微血管检测灵敏度上优于CT血管成像（CTA）等传统影像手段。此外，整个检查流程设计为床旁操作：患者无需离开ICU，医生在床边即可完成超声造影剂持续输注、数据采集的全过程，尤其适合病情危重、难以脱离监护的神经重症患者。

（图1）床旁ULM数据采集流程示意图（上）及TBI代表性脑血流分布、方向与流速图（下）

（图2）TBI患者脑CTA图像（左）与超分辨率脑微血流显像（右）对比图

ULM揭示中重度TBI脑微循环的不同重塑轨迹

研究纳入了20例接受去骨瓣减压术的中重度TBI患者，于术后第3天和第14天分别进行床旁ULM检查。超分辨率微泡轨迹密度图可同时呈现主干大血管、中等分支血管及广泛微血管网络，侧脑室、基底节、病灶腔隙等结构清晰可辨。在病灶周围区域，微血管迂曲度高于全脑平均水平，直观反映了TBI后局部微循环的病理改变。

纵向对比发现，中度与重度TBI患者呈现出不同的微血管演变模式。中度患者从术后第3天到第14天，血管密度和分支复杂度逐步回升，提示脑微循环存在主动的结构修复过程；重度患者则表现为早期血管阻力更高、持续的血流低灌注和微血管结构紊乱，未见明显的恢复趋势。上述微血管结构层面的演变，CTA受限于分辨率难以捕获，ICP/CPP等压力监测也无法直接反映，提示ULM提供了现有临床手段之外的增量信息。

从脑微循环可视化到临床决策

将脑微循环监测转化为可指导治疗决策的信息，是这项技术走向临床应用的关键。研究中，ULM提供的脑微循环指标可以间接反映TBI患者的颅内压（ICP）；由脑微血管导流率（CMC）与脉压（PP）组成的微血管灌注效率系数（MPEC），在术后第3天即可有效区分患者长期预后；利用ULM对TBI患者微血流进行动态监测，还可以制定以改善脑微循环为目标的治疗新策略。

与传统影像学检查对比，ULM在重症TBI患者继发性脑损伤如创伤后脑梗塞/缺血、脑肿胀及脑积水的诊断方面展现了重要的临床应用价值，同时揭示了不同损伤程度TBI患者脑微血管重塑的差异，为客观评估损伤严重程度、确定监护方案和个体化治疗提供参考。

本研究由上海六院超声医学科/上海超声医学研究所/上海市神经超声影像诊疗重点实验室，与上海六院神经外科、上海科技大学生物医学工程学院、法国国家健康与医学研究院联合完成。该医工交叉团队长期聚焦超声超分辨率微血流成像与神经超声诊疗研究，承担了多项国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划等课题。早在2009年，郑元义教授团队就在《Ultrasound in Medicine and Biology》、《Clinical Imaging》等杂志发表了关于无创超声测量细小血管（直径小于1毫米）血流速度的研究文章（UMB. 2009,35(8):s16. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2009.06.063；Clinical Imaging. 2012,36:577-583. DOI: 10.1016/j.clinimag.2012.01.026），并申报了国家发明专利（应用超声微泡/微球造影剂直接测量血流速度. CN101779967A，2009.01.21），利用超声波结合微泡造影剂，通过“追踪微泡移动”的方式来描绘血管轨迹并计算出流速。团队前期报道了人脑、乳腺、子宫、尿道、睾丸、淋巴结等多器官的微米级超分辨率微血流成像研究成果，本研究是该团队将超声定位显微镜技术推向神经重症临床场景的重要探索。

上海六院超声医学科/上海市神经超声诊疗重点实验室李茂垚博士后、上海科技大学生物医学工程学院王文轩博士研究生为共同第一作者。上海六院超声医学科/上海市神经超声诊疗重点实验室郑元义教授、上海六院神经外科袁方副主任医师、上海科技大学生物医学工程学院张增教授、法国国家健康与医学研究院Mickaël Tanter教授为共同通讯作者。华东师范大学统计学院徐进教授、青琨海博士研究生为本研究提供了技术支持，上海六院神经内科赵玉武主任、上海六院神经外科田恒力主任、陈浩主任、陈鑫主任，上海六院超声医学科胡兵主任、应涛主任、蔡晓军研究员及上海六院ICU护理团队提供了临床支持。