有望助力早期心血管疾病識(shí)別
據(jù)國(guó)家心血管病中心發(fā)布的《中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告2022》顯示，我國(guó)心血管病現(xiàn)患人數(shù)3.3億，其中急性冠狀動(dòng)脈綜合征是危害國(guó)民健康的重大疾病之一，其主要原因是動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊破裂及形成繼發(fā)性血栓。
深圳先進(jìn)院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所（簡(jiǎn)稱“醫(yī)工所”）所長(zhǎng)助理馬騰研究員介紹，易損斑塊是指易于形成血栓或可能迅速發(fā)展成病變的不穩(wěn)定斑塊，該系統(tǒng)在未來(lái)獲批上市后，將成為首款超高清雙頻率血管內(nèi)超聲成像系統(tǒng)，也將是應(yīng)用于人體最高工作頻率的超聲系統(tǒng)，對(duì)易損斑塊特征的研究及早期識(shí)別，對(duì)臨床評(píng)估心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)及制定高危患者的治療策略有重大意義。
血管內(nèi)超聲成像（IVUS）是目前受到國(guó)內(nèi)外臨床專家廣泛推薦的用于評(píng)估冠狀動(dòng)脈粥樣硬化疾病的腔內(nèi)影像手段，被譽(yù)為冠狀動(dòng)脈腔內(nèi)影像檢查新的“金標(biāo)準(zhǔn)”。IVUS系統(tǒng)概念在1969年被首次提出，最早用于研究動(dòng)物的血管成像。1984年IVUS系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用于人類冠狀動(dòng)脈成像，并取得了一定的成果。1996年IVUS系統(tǒng)達(dá)到20兆赫，2006年IVUS系統(tǒng)得到進(jìn)一步改進(jìn)和推廣，達(dá)到40兆赫，2017年，IVUS系統(tǒng)提升至60兆赫，此后再無(wú)技術(shù)性突破，分辨率始終受限，無(wú)法對(duì)易損斑塊進(jìn)行早期精準(zhǔn)識(shí)別，以及對(duì)支架放置策略進(jìn)行全面的評(píng)估指導(dǎo)。
性能參數(shù)最高 雙頻導(dǎo)管創(chuàng)新
針對(duì)這一重大疾病治療需求，2021年10月，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)院醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)擁有世界一流超聲全鏈條研發(fā)平臺(tái)，與深圳皓影醫(yī)療科技有限公司、國(guó)家高性能醫(yī)療器械創(chuàng)新中心組成聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，整合醫(yī)療器械行業(yè)資源，加速醫(yī)療器械領(lǐng)域創(chuàng)新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)多年的集中力量、協(xié)同攻關(guān)，成功推出了具有全球最高工作頻率的雙頻IVUS系統(tǒng)。
雙頻IVUS系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)有兩方面。一方面，針對(duì)傳統(tǒng)血管內(nèi)超聲圖像分辨率受工作頻率制約的技術(shù)壁壘，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用單晶壓電材料和全新?lián)Q能器匹配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，結(jié)合先進(jìn)的制備工藝攻克了超高頻超聲換能器這一核心部件制備的技術(shù)難點(diǎn)，成功研制了基于超高頻任意波形超聲收發(fā)電路系統(tǒng)。
深圳市人民醫(yī)院尹達(dá)主任表示，該系統(tǒng)中心頻率達(dá)到90兆赫，最高可達(dá)120兆赫，圖像分辨率提高了近1倍。將極大提高經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（PCI）手術(shù)中放置支架后的特征識(shí)別精度，改善PCI術(shù)后的治療效果。
另一方面，針對(duì)圖像分辨率和成像深度兩者不可兼得的物理現(xiàn)實(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)結(jié)合精密的封裝工藝和創(chuàng)新性的工程設(shè)計(jì)，在不改變導(dǎo)管尺寸的情況下，將兩種不同頻率的超聲換能器集成封裝在同一根導(dǎo)管的頭端，基于該導(dǎo)管的雙頻IVUS系統(tǒng)可通過(guò)一次采集，便能在同一位置同時(shí)獲取高分辨和大深度血管圖像。另外，該系統(tǒng)融合了先進(jìn)的人工智能算法，支持斑塊和支架的特征識(shí)別，以及基于血管內(nèi)超聲成像圖像的血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)自動(dòng)計(jì)算，僅通過(guò)一次血管內(nèi)超聲成像檢查，便可獲得組織形態(tài)學(xué)和功能學(xué)評(píng)估結(jié)果，極大地提升了PCI手術(shù)的效率。
“超聲探頭就好比具有透視功能得攝像頭，我們?cè)瓉?lái)單反相機(jī)或者手機(jī)長(zhǎng)期只有一個(gè)攝像頭，拍攝時(shí)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍比較局限。這次我們不僅通過(guò)技術(shù)革新提升了主攝像頭的清晰度，而且通過(guò)微型封裝技術(shù)的突破，在同等的空間內(nèi)增加了一枚新的攝像頭，類似于特寫及聚焦鏡頭，在臨床診療中對(duì)于病灶既能看得更全面，還能看得更精準(zhǔn)”。馬騰介紹。
產(chǎn)學(xué)研用齊發(fā)力 全鏈條研發(fā)能力突出
中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)院醫(yī)工所所長(zhǎng)梁棟研究員表示，一直以來(lái)，深圳先進(jìn)院始終以國(guó)家重大需求為導(dǎo)向，在醫(yī)學(xué)影像科學(xué)研究與技術(shù)轉(zhuǎn)化方面成功建立了國(guó)際一流的研發(fā)和轉(zhuǎn)化平臺(tái)。尤其在超聲影像方面，已經(jīng)具備了超聲換能器、硬件電路、成像算法及應(yīng)用拓展的全鏈條研發(fā)能力。
2023年10月，深圳市社會(huì)科學(xué)院與社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社聯(lián)合發(fā)布《深圳藍(lán)皮書：深圳經(jīng)濟(jì)發(fā)展報(bào)告（2023）》指出，為進(jìn)一步提升深圳的全球城市能級(jí)，應(yīng)集中各方資源延續(xù)和強(qiáng)化深圳的科技創(chuàng)新能力，尤其是提升基礎(chǔ)科研和源頭創(chuàng)新能力，打造全鏈條的全球創(chuàng)新之都。
作為深圳市的“科研國(guó)家隊(duì)”，深圳先進(jìn)院充分發(fā)揮國(guó)家科研機(jī)構(gòu)能夠集中力量辦大事的顯著優(yōu)勢(shì)，結(jié)合深圳在科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的政策支持、制度保障和產(chǎn)業(yè)資源，全力打造“產(chǎn)、學(xué)、研、用”深度融合新范式，不僅要解決“卡脖子”的技術(shù)難題，還要解決科技成果轉(zhuǎn)化的問(wèn)題。本款超高清雙頻IVUS系統(tǒng)中關(guān)鍵核心部件的研制，即是依托馬騰研究員作為負(fù)責(zé)人所承擔(dān)的國(guó)家基金委重大科研儀器項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)的成果，通過(guò)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和主動(dòng)產(chǎn)學(xué)研模式的支撐走向市場(chǎng)。在實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)中，深圳先進(jìn)院勇?lián)搭^創(chuàng)新的戰(zhàn)略力量，同時(shí)多家中央企業(yè)、民營(yíng)龍頭企業(yè)聯(lián)合發(fā)力，向核心關(guān)鍵技術(shù)“無(wú)人區(qū)”探索，走出了一條高端醫(yī)療器械創(chuàng)新研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的新范式。（刁雯蕙 林一程）
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