作者:王晨绯 来源:中国科学报 发布时间:2017/7/24 9:57:40
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研制出超声探头核心器件
中科院苏州医工所:“小芝麻”大用途

 

■本报记者 王晨绯

▲超声换能器研发人员正在实验。

7月7日,对于中科院苏州医工所的崔崤峣来说是个大日子。这天,她带领的医用声学室团队研发的国内首款超声探头核心器件“微型高频超声换能器”进入临床实验。这款只有芝麻四分之一大小的换能器可提供超高分辨率超声图像,在血管内看得比国外同类产品成像更清晰,但价格只是国外产品的三分之一。

血管检查的“金标准”

超声成像与CT、X射线等医学成像技术相比,以其无损无辐射且成本低廉的优点,正越来越多地被应用于临床诊断治疗的各个领域。超声成像系统中的核心器件是超声换能器,其既是超声波发射源,也是组织回波的接收器,因此其性能直接决定着超声成像系统的成像质量和性能优劣。

血管内超声成像是利用安装在心导管前端的微型超声换能器,从血管内部成像来检测管腔大小和管壁结构的介入性超声诊断技术。它能够实时显示血管横断面解剖结构,观察附着于管壁表面的粥样硬化斑块形态及发展过程,测定冠状动脉狭窄程度,从而指导经皮冠脉介入治疗以及评价治疗效果。近年来,血管内超声已成为冠心病等心血管疾病诊断治疗的重要影像手段,被认为是血管检查的“金标准”。因此,血管内超声成像被广泛应用于冠状动脉介入的辅助治疗中。

“在冠脉内放置支架过程中,研究证实,尽管血管造影诊断结果非常好,但实际上有些支架没有完全紧贴血管壁或扩张不对称。国际上最新的多项研究表明药物释放支架的扩张不全和支架贴壁不良是发生血栓和支架再狭窄的主要手术危险因素之一,血管内超声成像指导可以对药物释放支架扩张和贴壁良好提供极大的帮助,从而进一步保证了疗效。”崔崤峣告诉记者。

已掌握全套关键技术

我国的血管内超声设备市场一直被国外产品垄断,中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医用声学室团队于2011年起率先开展血管内超声探头与成像设备研发,并得到国家科技支撑计划项目资助,于2014年底完成我国首套成像探头和原理样机研制,并顺利进行成果转化,完成核心部件高频探头的产品定型和工程化开发。

在实验室,实验人员展现了其产品——安装在导丝顶端的,只有芝麻四分之一大小的微型器件。该导丝通过微创进入血管,那个“小芝麻”就能360度自动成像。“近年来,血管内超声已成为冠心病等心血管疾病诊断治疗的重要影像手段,如指导冠脉内放置支架等。”崔崤峣介绍,她率领的团队,已经掌握了高频超声换能器设计和制作、压电复合材料开发等超声换能器研制方面的全套关键技术。“目前国内还没有能达到我们这样技术的机构,国外也只有两三家公司能生产。”崔崤峣说。据了解,我国的血管内超声设备市场一直被国外产品垄断。

中科院苏州医工所医用声学室团队由具有多年海外科研、开发工作经验的研究员、副研究员与青年科研骨干、研究生组成,掌握了高频超声换能器设计和制作、压电复合材料开发等全套关键技术,拥有丰富的研发和工程化经验。2016年,中科院医工所医学超声团队再次获得国家重点研发计划“体内超声诊断设备检测体模研发及质量安全性研究”项目支持,重点开展血管内超声检测体模研发和设备安全性可靠性验证。

据介绍,苏州医工所自主研发的高频微型换能器的尺寸最小可至500μm×600μm×600μm,可提供超高分辨率的超声图像,获取更丰富的图像信息,以增加医生的临床诊断信心。

“我们还将开展基于微型高频超声体内换能器的超声内窥成像项目、基于高频超声换能器的眼科超声检测项目以及基于高频超声换能器的高分辨皮肤诊断项目,并积极部署高频小动物超声专用探头和用于癫痫致痫灶探测的专用超声阵列的预研发工作等。”崔崤峣说。

据悉,今后高频超声换能器将在临床内窥镜技术、眼科超声检测项目、癫痫致痫灶检测专用超声阵列等医学领域发挥作用,让科技成果走进医院,为我国百姓健康更好地服务。

《中国科学报》 (2017-07-24 第6版 院所)
 
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