最高频血管内超声成像系统问世

来源：中国科学院深圳先进院

11月9日，中国科学院深圳先进技术研究院联合深圳皓影医疗科技有限公司、国家高性能医疗器械创新中心，成功研制出最高频超高清双频血管内超声成像系统及介入导管。该系统已通过三类医疗器械型式检验并成功完成在体大动物试验，现注册临床试验进展顺利，面世后将成为可应用于人体的最高工作频率的超高清超声成像系统。

据国家心血管病中心发布的《中国心血管健康与疾病报告2022》显示，我国心血管病现患人数3.3亿，其中急性冠状动脉综合征是危害国民健康的重大疾病之一，其主要原因是动脉粥样硬化易损斑块破裂及形成继发性血栓。

深圳先进院生物医学与健康工程研究所所长助理马腾研究员介绍，易损斑块是指易于形成血栓或可能迅速发展成病变的不稳定斑块，该系统在未来获批上市后，将成为首款超高清双频率血管内超声成像系统，也将是应用于人体最高工作频率的超声系统，对易损斑块特征的研究及早期识别，对临床评估心血管疾病风险及制定高危患者的治疗策略有重大意义。

此后鲜有重大工程技术突破，分辨率始终受限，无法对易损斑块进行早期精准识别，以及对支架放置策略进行全面的评估指导。

针对这一重大疾病诊疗需求，中国科学院深圳先进院影像团队拥有世界一流的全链条超声系统研发平台，具有十余年先进超声技术的研发经验积累，与深圳皓影医疗科技有限公司、国家高性能医疗器械创新中心组成联合研发团队，整合医疗器械行业资源，加速医疗器械领域创新技术成果转化，经过多年的集中力量、协同攻关，成功推出了具有全球最高工作频率的双频IVUS系统。

双频IVUS系统的技术优势有两方面

一方面，针对传统血管内超声图像分辨率受工作频率制约的技术壁垒，研发团队采用单晶压电材料和全新换能器匹配结构设计理论，结合先进的制备工艺攻克了超高频超声换能器这一核心部件制备的技术难点，成功研制了基于超高频任意波形超声收发电路系统。

深圳市人民医院尹达主任表示，该系统中心频率达到90兆赫，最高可达120兆赫，图像分辨率提高了近1倍。将极大提高经皮冠状动脉介入治疗（PCI）手术中放置支架后的特征识别精度，改善PCI术后的治疗效果。

另一方面，针对图像分辨率和成像深度两者不可兼得的物理现实，研发团队结合精密的封装工艺和创新性的工程设计，在不改变导管尺寸的情况下，将两种不同频率的超声换能器集成封装在同一根导管的头端，基于该导管的双频IVUS系统可通过一次采集，便能在同一位置同时获取高分辨和大深度血管图像。另外，该系统融合了先进的人工智能算法，支持斑块和支架的特征识别，以及基于血管内超声成像图像的血流储备分数自动计算，仅通过一次血管内超声成像检查，便可获得组织形态学和功能学评估结果，极大地提升了PCI手术的效率。

“超声探头就好比具有透视功能的摄像头，我们原来单反相机或者手机长期只有一个摄像头，拍摄时焦点调节范围比较局限。这次我们不仅通过技术革新提升了主摄像头的清晰度，而且通过微型封装技术的突破，在同等的空间内增加了一枚新的摄像头，类似于特写及聚焦镜头，在临床诊疗中对于病灶既能看得更全面，还能看得更精准”。马腾介绍。

产学研用齐发力 全链条研发能力突出

中国科学院深圳先进院医工所所长梁栋研究员表示，一直以来，深圳先进院始终以国家重大需求为导向，在医学影像科学研究与技术转化方面成功建立了国际一流的研发和转化平台。尤其在超声影像方面，已经具备了超声换能器、硬件电路、成像算法及应用拓展的全链条研发能力。

2023年10月，深圳市社会科学院与社会科学文献出版社联合发布《深圳蓝皮书：深圳经济发展报告（2023）》指出，为进一步提升深圳的全球城市能级，应集中各方资源延续和强化深圳的科技创新能力，尤其是提升基础科研和源头创新能力，打造全链条的全球创新之都。

作为深圳市的“科研国家队”， 深圳先进院充分发挥国家科研机构能够集中力量办大事的显著优势，结合深圳在科技创新创业的政策支持、制度保障和产业资源，全力打造“产、学、研、用”深度融合新范式，不仅要解决“卡脖子”的技术难题，还要解决科技成果转化的问题。

本款超高清双频IVUS系统中关键核心部件的研制，即是依托马腾研究员作为负责人所承担的国家基金委重大科研仪器项目技术攻关的成果，通过技术成果转化和主动产学研模式的支撑走向市场。

在实现高水平科技自立自强中，深圳先进院勇担源头创新的战略力量，同时多家中央企业、民营龙头企业联合发力，向核心关键技术“无人区”探索，走出了一条高端医疗器械创新研究与产业应用的新范式。