中科院深圳先进院、复旦大学附属中山医院、深圳北芯合作研发业内首个心血管腔内光声-超声-OCT三模态成像系统_生物医学光学与分子影像研究中心

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中科院深圳先进院、复旦大学附属中山医院、深圳北芯合作研发业内首个心血管腔内光声-超声-OCT三模态成像系统

作者: 张进珂    发布时间: 2021-04-12 18:00    浏览量: 次
        动脉粥样硬化斑块破裂是引发急性心梗的主要原因,由于斑块易损性(vulnerability)的诊断需要全面获取斑块结构、成分和炎症信息,因而在体成像识别和诊断易损斑块(vulnerable plaque)长期以来一直是心血管医学研究中的重大挑战。临床广泛使用的血管内超声、OCT等腔内影像学工具,能够提供斑块负荷、薄纤维帽等斑块形态信息,但都无法准确获得斑块成分和炎症等与其易损性密切相关的病理信息;最新发展的近红外光谱技术,能够识别斑块脂质成分,但无法提供具有深度信息的三维脂质成像。因此,要想在临床上准确可靠地识别易损斑块、对病变进行风险评级,就迫切需要在腔内成像技术和工具方面有所突破。
        近期,中科院深圳先进院生物医学光学与分子影像研究中心龚小竞博士领导的技术团队与复旦大学附属中山医院心内科葛均波院士领衔的临床团队,以及宋亮博士联合创办的深圳北芯生命科技有限公司三方密切合作,在心血管易损斑块成像识别和诊断方向上取得重要进展,成功研发出业内首个具有在体成像潜力的血管内光声-超声-OCT多模态成像系统。该系统在仅有0.9 mm外径的精密成像导管内同时集成了超声、OCT及最新的光声光谱成像技术。该系统不仅可观察血管壁的整体形态与微观结构,还可同时对斑块的脂质成分进行三维成像识别,并提供其量化的浓度信息,有望成为更准确诊断易损斑块的创新技术工具。
        近日,相关成果发表在生物医学光学领域的旗舰期刊《Biomedical Optics Express》(2021,12(4):1934-1946,IF: 3.921,)。该研究的共同第一作者包括中科院深圳先进院的冷吉、张进珂博士和复旦大学附属中山医院的李晨光副主任医师,复旦大学附属中山医院的葛均波院士及深圳先进院龚小竞博士、解志华博士为共同通讯作者。研究团队提出了多模态的成像方法,利用超声的大穿透深度能力,观察血管狭窄和斑块负荷;利用OCT的精细结构分辨能力,提供纤维帽的细节信息;利用光声光谱技术,实现斑块的脂质成分识别和脂质浓度量化。综合各成像模态的优势,设计和搭建了世界上首个可在体成像的血管内多模态(光声-超声-OCT)成像系统,通过光电复合旋转传输器件带动微型成像导管进行旋转-回撤成像,可同时获取血管壁的整体形态、微观结构、脂质识别及其浓度量化的多维度信息。为了满足临床活体介入成像的需求,该团队设计并研制的多模态融合微型成像导管外径仅有0.9 mm,具有临床转化的潜力和高度可行性。该工作对推动易损斑块生理病理演化和破裂机制的深入研究,以及急性心脑血管病的早期预防和介入干预,具有重要意义。
        相关研究成果的取得,得益于产学研医的多方共同合作,中科院深圳先进院和复旦大学附属中山医院过去数年一直密切开展医工合作,并得到深圳北芯生命科技有限公司的工程开发力量支持。该课题研究得到国家自然科学基金重大仪器项目、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、科技部数字诊疗重点专项课题等项目支持。
 图.(a)冠状动脉(右侧照片)血管内多模态成像结果。光声(PA)能识别脂质并与胶原成分进行区分,OCT能观察血管壁精细结构与支架贴壁情况,超声(US)能观察到血管壁整体结构信息;(b)光声光谱成像结果(1690nm、1720nm、1750nm),并基于此实现脂质浓度的量化与空间分布成像(最右图); (c) 血管内多模态融合微型成像导管结构示意图与实物图,其外径为0.9 mm。
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