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张洋现任清华大学生物医学工程学院助理教授、特别研究员、博士生导师。近十多年来，先后在北京大学信息科学技术学院（2012-2015）、香港大学电机电子工程系（2015-2019）和美国加州理工学院医学工程系（2019-2025）分别开展医学成像相关的硕士、博士和博士后研究。2025年2月起全职任教于清华大学，组建基于电子信息、超声、光学和计算机技术的下一代人脑（体）医学成像多学科交叉科研团队。近年来，在医学光声成像、大脑及人体成像、多模态成像系统等新兴领域开展了广泛且深入的研究工作，在Nat. Biomed. Eng., Adv. Sci., IEEE TMI等期刊发表多篇科研论文，并申请多项美国发明专利，其光声矢量成像成果获得SPIE Photonics West最佳论文奖。
为揭示大脑奥秘和人体疾病诊疗提供新型工具
张洋课题组旨在研发新型成像工具，拓展人类对大脑和疾病的认知边界。其长期致力于大脑与人体医学成像核心技术研究，具有独特的电子信息、光学、超声和脑科学的交叉研究背景，在光声断层扫描、超快超声成像，多模态脑与人体成像等方向取得了一系列进展，包括：
1）光声断层扫描，发现了光声效应和血液空间异质性之间的协同作用，扩展了深层光声血流成像的能力，实现了突破光学发散极限的人体血液帧到帧传播的可视化；提出了光声矢量层析成像技术，解决了困扰该领域多年的深部血流量测量难题，实现了五倍于现有高分辨率光学技术成像深度的人体血流动力学速度和方向的矢量映射；报告了使用光声计算机断层扫描的人脑经颅成像实验，研究了活体头骨对光声信号的影响，为未来穿颅光声大脑成像的突破提供了基础，有望为无创脑科学研究提供一个极具前景的新工具。
2）超快超声成像， 超快成像技术是当今超声脑功能成像和超分辨显微成像的基础，针对超快超声穿透深度不足问题，提出了级联平面波超快成像和级联波合成孔径超快成像方法。相比于目前已知最优方法，相同时空分辨率下，其信噪比增益可达20 dB，图像对比度增益近10 dB，穿透深度提升可达35%；针对超快超声图像伪影问题，提出了基于交叉相干图像重建的组合传输超快成像方法，其旁瓣伪影抑制达25 dB，极大提升了图像的清晰度，为先进的图像重构方法提供了新思路。
3）多模态成像，研发了基于旋转机制的双模态光声和超声人体（包含大脑）成像系统，通过仅使用单一源和弧线阵列换能器实现了三维、高速（10 秒）、大视场（直径10 厘米）、亚毫米各向同性分辨率（～400微米）和安全（非电离辐射）的双模态成像，克服了该领域几十年的障碍，极具应用转化潜力；共同研制了基于交叉射线超声和光声断层扫描的环阵360度二维双模态脑成像系统，具备高达170 微米空间分辨率和200 Hz时间分辨率，有望成为大脑功能成像的独特工具。
1. H. K. Huang, J. Kuo, Y. Zhang, Y. Aborahama, M. Cui, K. Sastry, S. Park, U. Villa, L. V. Wang & M. A. Anastasio*. Fast aberration correction in 3D transcranial photoacoustic computed tomography via a learning-based image reconstruction method. Photoacoustics, 2025.
2. [Y. Zhang, J. O. Gibson], A. Khadria, L.V. Wang*. “Photoacoustic vector tomography for deep hemodynamic imaging.” Nature Biomedical Engineering, 2024.
3. K. Sastry, Y. Zhang, P. Hu, Y. Luo, X. Tong, S. Na, L. V. Wang*, A method for the geometric calibration of ultrasound transducer arrays with arbitrary geometries, Photoacoustics, 2023.
4. [S. Na, Y. Zhang], L.V. Wang*. “Cross-Ray ultrasound tomography and photoacoustic tomography of cerebral hemodynamics in rodents,” Advanced Science, 2022.
5. A. Khadria, C. D. Paavola, Y. Zhang, S. P. Davis, P. F. Grealish, K. Maslov, J. Shi, J. M. Beals, S. S. Oladipupo, L. V. Wang*, Long‐Duration and Non‐Invasive Photoacoustic Imaging of Multiple Anatomical Structures in a Live Mouse Using a Single Contrast Agent. Advanced Science, 2022.
6. J. Dong, Y. Zhang, W.-N. Lee*, Walled vessel-mimicking phantom for ultrasound imaging using 3D printing with a water-soluble filament: design principle, fluid-structure interaction (FSI) simulation, and experimental validation. Physics in Medicine & Biology, 2020.
7. Y. Zhang, H. Li, W.-N. Lee*. “Imaging heart dynamics with ultrafast cascaded-wave ultrasound,” IEEE Transactions on Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 2019.
8. Y. Zhang, Y. Guo, W.-N. Lee*. “Ultrafast ultrasound imaging with cascaded dual-polarity waves,” IEEE Transactions on Medical Imaging, 2018.
9. Y. Zhang, Y. Guo, W.-N. Lee*. “Ultrafast ultrasound imaging using combined transmissions with cross-coherence based reconstruction,” IEEE Transactions on Medical Imaging, 2018.
10. Y. Zhang, Z. Li*, “Improving the accuracy of time difference measurement by reducing the impact of baseline shift,” IEEE Transactions on Instrum. Meas., 2015.
学术荣誉与奖励
2023 最佳论文奖，SPIE Photonics West
专利技术
Y. Zhang, J. O. Gibson, and L.V. Wang. “Functional photoacoustic computed tomography of blood
flow,” US Patent application CIT-8841-P, 2022; CIT1P067US, 2023.
Y. Zhang, Y. Guo, and W.-N. Lee. “Ultrafast ultrasound imaging with cascaded dual-polarity
waves,” US patent 11,852,754, 2023.
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