血管內(nèi)超聲（IVUS）成像系統(tǒng)在心血管疾病評(píng)估中的作用

血管內(nèi)超聲（IVUS）成像系統(tǒng)在心血管疾病的評(píng)估中發(fā)揮著積極的作用，近三十年來(lái)一直是心導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)室的重要儀器。傳統(tǒng)的IVUS使用PZT壓電換能器來(lái)發(fā)射和接收超聲波，然而，傳統(tǒng)壓電換能器的帶寬有限，在不影響成像深度的情況下實(shí)現(xiàn)高分辨率、大帶寬仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的樊瑜波教授、王璞教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院顧瑛教授等研究人員提出一種全光學(xué)血管內(nèi)超聲（AO-IVUS）成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用皮秒激光脈沖激勵(lì)碳納米復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)超聲激發(fā)，利用π相移光纖布拉格光柵進(jìn)行超聲檢測(cè)，能夠獲得傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的超大帶寬（147%）和高分辨率（18.6 μm）血管內(nèi)超聲成像。相關(guān)研究成果近期發(fā)表于Science Advances期刊。

超大帶寬AO-IVUS概念圖示

這項(xiàng)研究展示了一種具有超大帶寬的全光學(xué)超聲成像系統(tǒng)AO-IVUS，以及為實(shí)現(xiàn)高分辨率血管內(nèi)成像而優(yōu)化設(shè)計(jì)的光聲換能器。利用皮秒激光脈沖激勵(lì)超薄聚多壁納米碳管和甲基丙烯酸甲酯（MWCNT-PMMA）復(fù)合材料進(jìn)行光聲激發(fā)，產(chǎn)生超大帶寬超聲。同時(shí)，利用π相移光纖布拉格光柵（π-FBG）傳感器實(shí)現(xiàn)了超大帶寬的超聲檢測(cè)。AO-IVUS成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了18.6 μm的軸向分辨率、124 μm的橫向分辨率和7 μm的成像深度。

AO-IVUS成像系統(tǒng)及導(dǎo)管

AO-IVUS成像系統(tǒng)的成像性能通過(guò)亞分辨率目標(biāo)模型得到了驗(yàn)證，并通過(guò)兔髂動(dòng)脈、豬冠狀動(dòng)脈和安裝了藥物洗脫金屬支架（DES）的兔髂動(dòng)脈血管的2D/3D成像進(jìn)行了試驗(yàn)評(píng)估。結(jié)果表明，AO-IVUS成像系統(tǒng)展示出了離體血管的高分辨率成像，在描繪血管結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)方面比商用IVUS成像系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)，具有非常大的臨床應(yīng)用潛力。

AO-IVUS成像系統(tǒng)的表征

使用AO-IVUS和商用IVUS觀察離體血管成像

總之，這項(xiàng)研究工作展示了一種超大帶寬、高分辨率的AO-IVUS成像技術(shù)，其軸向分辨率為18.6 μm，橫向分辨率為124 μm，優(yōu)于最先進(jìn)的商用IVUS系統(tǒng)。血管內(nèi)導(dǎo)管和成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)通過(guò)目標(biāo)模型進(jìn)行了表征，并在離體血管中得到了驗(yàn)證，可提供臨床級(jí)解剖血管形態(tài)和支架結(jié)構(gòu)圖像。這一概念為全光學(xué)超聲技術(shù)的臨床應(yīng)用和下一代IVUS成像技術(shù)的商業(yè)化帶來(lái)了巨大的潛力。

審核編輯：彭菁