中科院苏州医工所：“小芝麻”大用途

我们的记者王

▲超声波换能器研发人员正在进行实验。

7月7日对中国科学院苏州医学院的崔孔希来说是个大日子。这一天，由她领导的医学声学团队研制的国内首个超声探头核心器件“微型高频超声换能器”进入临床实验。这种传感器只有芝麻大小的四分之一，可以提供超高分辨率的超声波图像，在血管中比国外同类产品看得更清楚，但价格只有国外产品的三分之一。

血管检查的“黄金标准”

与CT、X射线等医学成像技术相比，超声成像以其无损伤、无辐射、低成本的优势，越来越多地应用于临床诊断和治疗的各个领域。超声成像系统的核心设备是超声换能器，它既是超声发射源，又是组织回波的接收器，因此它的性能直接决定了超声成像系统的成像质量和性能。

血管内超声成像是一种介入性超声诊断技术，它使用安装在心脏导管前端的微型超声换能器来从血管内成像中检测内腔尺寸和壁结构。它可以实时显示血管的横截面解剖，观察附着在管壁表面的动脉粥样硬化斑块的形态和发展过程，测量冠状动脉狭窄程度，从而指导经皮冠状动脉介入治疗和评价治疗效果。近年来，血管内超声已经成为诊断和治疗心血管疾病如冠心病的重要成像方法，并被认为是血管检查的“黄金标准”。因此，血管内超声成像广泛应用于冠状动脉介入治疗的辅助治疗中。

“在将支架置入冠状动脉的过程中，研究已经证实，尽管血管造影诊断结果非常好，但事实上一些支架并不完全靠近血管壁或者不是不对称扩张的。世界最新研究表明，药物释放支架扩张不完全和支架粘附不良是血栓形成和支架再狭窄的主要手术危险因素之一。血管内超声成像引导可以为药物释放支架的扩张和粘附提供很大帮助，从而进一步保证疗效。”崔告诉记者。

掌握了一整套关键技术

中国血管内超声设备市场被外国产品垄断。自2011年以来，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的医学声学团队率先开发血管内超声探头和成像设备，并获得了国家科技支撑计划的资助。2014年底，中国完成了首个成像探头和原理样机的研发，并成功转化成果，完成了高频探头作为核心部件的产品设计和工程开发。

在实验室里，实验者展示了他的产品——一个安装在导丝顶部的微型装置，只有芝麻的四分之一大。导丝通过微创手术进入血管，“小芝麻”能自动成像360度。“近年来，血管内超声已成为诊断和治疗心血管疾病(如冠心病)的重要成像方法，例如指导在冠状动脉中放置支架。”崔表示，她所在的团队已经掌握了一整套开发超声波换能器的关键技术，包括高频超声波换能器的设计和制造以及压电复合材料的开发。“目前，中国没有任何组织能够实现我们的技术，只有两三家国外公司能够生产。”崔说。据了解，中国的血管内超声设备市场已经被外国产品垄断。

中国科学院苏州医学工程研究所医学声学团队由具有多年海外研发经验的研究人员、副研究员、年轻研究骨干和研究生组成。掌握了高频超声换能器设计制造、压电复合材料开发等全套关键技术，具有丰富的研发和工程经验。2016年，中国科学院医学工程研究所医学超声团队再次获得国家重点研发计划“用于体内超声诊断设备检测和质量安全研究的体模研发”的支持，重点研发用于血管内超声检测的体模，并验证设备的安全性和可靠性。

据报道，苏州医学院自主研发的高频微型换能器尺寸可达500μm×600μm×600μm，可提供超高分辨率的超声图像，获得更丰富的图像信息，增强医生对临床诊断的信心。

“我们还将开展基于微型高频超声体内换能器的超声内镜成像项目、基于高频超声换能器的眼科超声检测项目、基于高频超声换能器的高分辨率皮肤诊断项目，积极部署高频小动物超声专用探头和癫痫病灶检测专用超声阵列的预研发。”崔说。

据悉，未来高频超声换能器将在临床内窥镜技术、眼科超声检测项目、癫痫病灶检测专用超声阵列等医学领域发挥作用，将科技成果带入医院，更好地为中国人民的健康服务。

《中国科学日报》(第六版，2017年7月24日)