王秋良院士：6大電磁成像技術深度解析，解鎖生物醫學電磁發展新藍圖

作者簡介

王秋良，中國科學院院士，中國科學院電工研究所學術委員會主任、研究部主任、研究員，中國科學院大學教授。長期致力于強電磁裝備基礎理論與工程技術的研究，在強電磁裝備構造理論、設計方法與成套技術研究等方面取得了系統性、創造性成果，成果已用于大科學設施、國防、醫療和工業等領域。主持基金委卓越研究群體A類項目、基金委重大、國家重大科研儀器研制等多項國家級項目。發表SCI收錄論文430篇，專著6部。獲得中國發明專利授權211件、美國發明專利授權20件、PCT國際專利22項。先后獲得國家技術發明二等獎2項、國家科技進步二等獎1項、省部級一等獎4項、何梁何利科學與技術進步獎、錢學森杰出貢獻獎和IEC1906獎等。擔任

Superconductivity

隨著全球老齡化問題日益加劇，我國醫藥衛生事業面臨極大的挑戰和機遇，如何實現從“治已病”向“治未病”的轉變，是建設健康中國道路上亟待解決的關鍵問題。生物醫學電磁成像以生命體健康狀況的檢測與評價為目標，其激勵、檢測手段與電磁直接相關，包含生命信息獲取、處理以及顯示的方法和技術。與傳統醫學成像相比，生物醫學電磁成像作為一種功能成像，可在重大疾病早期篩查診斷、治療過程監測以及療效評價等方面發揮重要作用。發展各種新型電磁成像技術可以滿足在新時期應對重大疾病挑戰的迫切需求。

基于阻抗成像的腸道成像及功能檢測系統設計

電阻抗成像以生物電磁特性為成像參數，由于在生物組織病變過程或治療過程中電磁特性參數變化早于結構變化，電阻抗成像在疾病早發現、早治療方面具有顯著優勢。我國在電阻抗成像的部分方向上取得了一批具有國際影響力和臨床應用潛力的研究成果，與發達國家處于同一起跑線，這為我國醫療器械產業自主振興提供了良機。在該領域加大投入，有利于形成擁有自主知識產權的核心技術，打破進口壟斷，降低醫療費用，提高產業競爭力。在磁共振成像、正電子發射斷層成像、計算機斷層掃描等主流成像技術占據主導地位的現狀下，電阻抗成像作為新興的前沿影像學技術，如何獲取學術界、醫學界的認可是當前面臨的主要問題和挑戰。

磁聲成像與磁共振成像結合下熱聲效應與磁聲效應的融合成像結果及定量化分析

隨著未來健康醫學模式變化，生物醫學電磁成像由單一電磁場成像發展為電磁場與其他物理場耦合成像，成像對象由組織器官向細胞分子發展。多物理場耦合成像技術具有高對比度和高空間分辨率，對疾病的早期發現和準確診斷具有重要意義。多物理場耦合成像涉及多個物理場在人體組織內的相互作用、弱信號的高靈敏測量、逆問題的快速求解、高對比度的圖像重建等問題，仍需要進一步解決。多物理場耦合成像作為前沿、新興的方向，在機理探索和系統軟硬件實現及臨床應用方面還存在許多問題亟須進一步研究。

磁粒子成像原理圖

磁粒子成像作為新一代分子影像技術，具有探查疾病發展過程中細胞和分子水平異常的潛力。磁粒子成像具有高時空分辨率、高靈敏度、無掃描深度限制且無電離輻射等優勢，目前已經用于血管成像、細胞示蹤和腫瘤成像及靶向治療、藥物輸送等臨床前研究。相關研究國內起步較晚，如何加速推進成像算法的優化、成像質量的提升以及磁粒子成像系統的開發，實現與國際水平并駕齊驅甚至趕超，依然有許多關鍵問題需要深入研究。

磁共振引導的高強度聚焦超聲消融系統

超聲聚焦消融技術與磁共振成像集成，磁共振成像用作將超聲束引導到腫瘤區域的指導，為醫生提供了實時的高質量解剖學和生理學數據，獲得實時空間信息指導，從而進一步提高安全性和治療效果。

磁共振成像既可以完全無創傷地獲得清晰的解剖構造和器質性病變圖像，又可以獲得豐富的其他生理學信息，因此成為目前全球各大醫院的核心影像裝備。功能磁共振技術的出 現，使得直接、動態觀測大腦認知功能成為可能。除了醫學診斷之外，磁共振成像已成為神經學、腦認知科學基礎研究的必要裝備。我國目前已完全具備中低場磁共振成像系統的自主研發能力，在高場磁共振技術方面也在積極探索，深入調研磁共振成像的關鍵技術問題有助于其成像性能的進一步提升，加速推進相關產品的研發。

腦電圖技術

腦電成像作為無創探測大腦電磁生理信號的腦功能檢測技術，被廣泛應用于大腦復雜功能、治療腦疾病等方面的研究。腦電圖時間分辨率高，通過逆問題求解可提高其空間分辨率。近年來，國內陸續推出高性能腦電采集系統，推動腦電設備從單純依賴進口進入自主創新研發的新階段。目前腦電圖檢測技術在理論、算法、軟件、硬件和應用系統等方面進展迅速，如何繼續保持發展勢頭甚至趕超國際水平，依然存在很多關鍵問題亟須深入研究和探索。

工業電磁成像與生物醫學電磁成像的聯系

工業電磁成像發展日新月異，隨著工業應用需求的增長，信息科技與智能技術等迅速發展，相關關鍵技術與方法也取得了許多新的突破。工業電磁成像中的新技術、新原理經過延伸有望應用于生物醫學電磁成像中，使得在傳統電磁成像基礎上發展起來的新技術、新方法能夠反哺于生物醫學應用，為生物醫學電磁成像提供更優的解決方法，促進生物醫學電磁成像技術的進一步發展。

生物醫學電磁成像發展戰略研究報告

王秋良 著

北京: 科學出版社, 2025.12

ISBN 978-7-03-081977-2

《生物醫學電磁成像發展戰略研究報告》通過全面調研當前生物醫學電磁成像的發展趨勢，深入分析電阻抗成像、多物理場耦合成像、磁粒子成像、磁共振成像、腦電成像以及工業電磁成像的發展現狀，針對生物醫學電磁成像技術及相關產業發展的基礎研究和應用提出建議，給出應進一步加強的優勢研究方向，并指出需要扶持和鼓勵的薄弱方向，可作為政策制定的參考。本書將為提升人類的健康水平發揮智庫作用，引領生物醫學電磁成像乃至生物電磁學科快速健康發展。

本書得到了國家自然科學基金委員會專項項目資助(項目批準號：52042702)。在本書的撰寫過程中，柯麗教授團隊對第一章、劉國強教授團隊對第二章、劉文中教授團隊對第三章、楊文暉正高級工程師團隊對第四章、徐桂芝教授團隊對第五章、黃松嶺教授團隊對第六章分別提供了研究資料，尹寧教授、王耀輝研究員對各章節進行了整理和校對，在此一并表示感謝。

本文摘編自《生物醫學電磁成像發展戰略研究報告》（王秋良著. 北京: 科學出版社, 2025.12）一書“前言”，有刪減修改，標題為編所加。

ISBN 978-7-03-081977-2

責任編輯：徐京瑤

本書全面調研生物醫學電磁成像的發展趨勢，深入分析電阻抗成像、多物理場耦合成像、磁粒子成像、磁共振成像、腦電成像以及工業電磁成像的發展現狀，有針對性地提出能夠為促進生物醫學電磁成像技術及相關產業發展服務的基礎研究和應用基礎研究建議，給出應進一步加強的優勢研究方向，并指出需要扶持和鼓勵的薄弱方向，可作為政策制定的參考。

本書可供電磁成像、光學工程等專業高年級本科生及研究生閱讀學習，也可以為從事醫學成像技術研究與應用的技術人員提供參考。

（本文編輯： 劉四旦 ）

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