磁振造影（MRI）是目前获取大脑高分辨率图片的最佳方法，对于许多神经系统疾病诊断分析来说不可或缺，但除了造价昂贵体积庞大，MRI在使用上还有许多限制，为此英国科学家提出了一个新技术概念，未来或许将能成为更通用获取大脑高分辨率图片的手段。
“全波场逆推”（full waveform inversion，FWI）运算过去主要被地球科学家应用在搭建地球内部的构造，通过将地震仪的震波数据纳入算法中，科学家可以用来预测地震和寻找石油储层，但现在，伦敦帝国学院已经为FWI找到了潜在的新用途：医学成像。
在伦敦帝国学院和伦敦大学学院（UCL）进行的这项研究中，研究人员打造了一个头盔，在内衬中放置多组电声换能器，发送声波并记录通过头部传播的能量，再将信号发送到计算机中运用FWI分析声音反响，从而搭建出头骨内的大脑3D图片。
（Source：npj Digital Medicine/Lluís Guasch et al CC BY 4.0）
与现有的大脑成像方法（MRI、CT、PET扫描）不同，这项技术可以用来对任何患者进行成像，也适用于对高依赖患者的连续监测，同时能由相对较小的设备提供，这意味着它或许能搭载于救护车中，让患者可以在到达医院前便进行快速调查。
以目前来说，由于MRI不能使用在无法排除金属植入物或异物的情况中，因此意识不清（如怀疑中风）的患者往往无法使用，而中风是导致成人神经系统残疾或致死的最常见原因，这种新方法可以说对中风患者具有特殊价值。
据帝国学院地球科学与工程学系博士、研究作者Lluís Guasch的说法，这是FWI首次被应用于人类头骨内成像，但研究人员有信心技术将是安全的，因为这项技术使用的是类似超音波扫描的声波设备，差别在于超音波无法轻易穿透骨骼，而地球科学家、生物工程师、神经学家携手合作设计出的新头盔设备能够克服这一障碍。
“FWI过去已经改变了一个领域，现在有可能再改变另一领域”。
在《npj Digital Medicine》期刊刊载的新研究中，团队已经在一个健康志愿者身上测试了头盔，确认可以使用足以穿过头骨、却又不会对人体造成影响的声波频率来来获得高分辨率图片。作为未来进入临床环境中评估的第一步，团队计划打造一个新原型机来应用于正常人脑的即时成像。
研究合着者、UCL教授Parashkev Nachev表示，一直以来，MRI的实用性都被使用方式所限制住，特别是在需要及时介入的急性情况中。通过将创新算法与超级运算结合，现在团队能运用相对简单且安全的方式得到大脑的高分辨率图片，这充分说明了先进运算在医学上的强大应用。
“过去数十年来，神经内科都在等待一种全新、能够普遍使用的成像方式，FWI很可能就是那个答案。”
（首图来源：npj Digital Medicine/Lluís Guasch et al CC BY 4.0）