超声分子影像是新一代面向精准医学的超声成像方法，在癌症、心脑血管等重大疾病的早期检测和诊疗方面具有重要应用前景。超声波的机械属性带了了独特的超声生物效应。微泡在超声场中，伴随超声波的改变而收缩，扩张，微泡产生共振效应以及强烈的非线性声学反射声信号。将目的分子的特异性抗体或配体连接到超声造影剂表面以构筑成靶向超声造影剂，借助于抗体或配体与细胞表面受体的特异性结合将超声造影剂定位到组织特定的靶位点上，通过超声观察靶组织上黏附微泡的特异性显像，由此可反映组织病变早期在分子水平上的变化。近年来，国内外利用超声分子成像技术已成功应用于动脉粥样硬化、炎症、血栓、肿瘤新生血管等疾病的早期诊断及进程监测。此外，超声的机械波及辐射力特性也赋予超声在给药治疗领域的重要应用潜力。超声靶向微泡爆破介导药物的靶向传递，特别是跨血脑屏障的药物递送已经成为一种新型的给药方法。血脑屏障是由微血管内皮细胞、基质膜、周细胞以及星形胶质细胞足突共同组成的位于血液与脑组织之间的屏障结构。该结构对外来物质具有严格的选择性，生理状态下可阻止超过98％的小分子药物和几乎100％的大分子药物进入脑组织。跨血脑屏障的药物递送是有效实现脑肿瘤以及其他一些神经精神类疾病分子成像及靶向治疗的关键。特定频率的超声能量可安全、超选择性地打开靶区的血脑屏障，提高化疗药物的富集和疗效，同时将副作用降到最低。这项技术使得跨血脑屏障的小分子和大分子药物控释成为可能，也为无创、选择性开放血脑屏障技术为脑相关疾病的诊疗带来的巨大希望。本次报告主要围绕超声的生物物理学机制、微泡非线性声学理论，超声分子影像探针及载药微泡的设计、辐射力操控及其跨血脑屏障传递的诊疗一体化应用。