对于大脑复杂组织和相互连接进行可视化，是人类的长期追求之一，这导致了现代神经科学和神经病学的重大发现。多普勒成像是超声血流成像的主要方法，包括频谱多普勒（连续波、脉冲波）、彩色多普勒（彩超）、功率多普勒等。功率多普勒显示血流功率的空间分布及动态变化，从而反映血容量的时空分布。大脑中的血液动力学变化常被作为神经元活动的指标，以推断大脑的功能活动。传统的超声多普勒血流成像的主要局限性在于不够灵敏，无法检测出小血管的低速血流；而发生血液动力学反应的主要是小血管。

近年来，研究人员提出了一种功能超声成像的方法（Nature Methods 2011,Nature Methods 2015, Science Translational Medicine 2017, Nature BiomedicalEngineering 2018, Nature Methods 2019)。功能超声成像（functionalultrasound, fUS），与功能磁共振成像（fMRI）对应，又称为超声脑功能成像。研究表明，功能超声成像的信号强度与局部血细胞比容（或分辨率单元中的散射子数量）成正比，因此与局部脑血容量（cerebral blood volume，CBV）成正比。该方法能够对整个大脑的脑血容量进行检测与成像，并且灵敏度大大提高。超声脑功能成像（或功能超声成像）是一种崭新的技术，通过神经血管耦合，对大脑功能活动进行高时间/空间分辨率、高灵敏度、便携、易用、动态、无创或微创的检测，填补了功能磁共振和光学成像之间的空白，并可与电生理记录、光遗传学甚至PET成像兼容，能够用于在从小鼠到非人灵长类的多种动物（包括清醒和自由移动的小动物），可望成为神经科学家、病理学家与药理学家的重要工具。临床上，可望用于新生儿、术中的脑功能成像甚至脑机接口。

清华大学灵感实验室（MUSE Lab）将研究超声脑功能成像方法，并应用于新生儿与术中成像。