“这个微型超声换能器可以伸入血管，从血管内部成像来检测管腔大小和管壁结构，它能够实时显示血管横断面组织结构，获得血管内病变斑块的三维形态并测定血管狭窄程度，从而使医生能够对血管病变做出全面和准确的评价，指导经皮冠脉介入治疗以及评价治疗效果。目前我国在该领域技术仍属空白，尚没有可以应用到临床的相关技术，进口的超声导管售价将近万元，大部分患者难以接受如此高的价格。如果在血管内放置支架治疗时，没有准确的获得血管内狭窄斑块的综合参数，那放置血管支架治疗的精准性就可能会大幅度降低。”先进院邱维宝博士拿出头发丝一样细的超声换能器给小钜展示。他希望未来两年微型超声换能器能实现产业化，用于临床，填补国内空白，并大幅度降低临床检测的费用，使更多心血管疾病患者受惠于高分辨率超声成像技术。
中科院深圳先进院开发的血管内超声成像技术，为心血管疾病提供高分辨率成像工具。图(a)血管内超声成像原理；(b)高分辨率超声成像系统；(c)血管内超声换能器，直径小于1毫米，最高频率可大于80MHz；(d)成像调试时的电路及软件；(e)离体血管超声及光声成像图。
医学超声成像技术以其无辐射、实时性好、对软组织鉴别力较高、仪器使用方便、价格低廉等特点，成为现代医学成像中不可替代的诊断技术，已成为临床多种疾病诊断的首选方法。高分辨率超声是指采用15MHz以上的超声波进行成像，可获得小于微米的成像分辨率。目前，深圳先进院有一支数十名专业研究学者组成的超声研发团队，研究内容涵盖了超声声场理论、超声换能器、电子系统、成像算法及软件、弹性成像、高分辨率成像、声操控、超声造影、超声神经调控等多个方面，是个互补性极强的综合性超声研发团队。团队在重点研究前沿关键超声技术的同时，也与临床医生进行充分沟通和合作，并积极进行产业推广以将高大上的技术应用到实际临床中，来解决患者实实在在碰到的问题。邱博士项目组目前针对不同应用领域进行高分辨率超声成像技术的产业化开发，一系列科研成果有望应用于心血管疾病和脑疾病的诊断。
血管内超声成像技术有望填补国内空白
据介绍，心血管疾病仍然是导致人类高发病率和高死亡率的主要原因之一。估计我国心血管疾病（冠心病，脑卒中，心力衰竭，高血压）患者人数为2.3亿，每年死于心血管疾病的人数约为万人，约占总死亡因数的40%。动脉粥样硬化是引起心血管疾病的一个重要原因。动脉粥样硬化是使动脉弹性减低、管腔变窄的病变，当发展到足以阻塞动脉腔，则由该动脉供应血液的组织将缺血或坏死。如果管壁破裂出血将可能引起更严重的急性病症，会导致病人直接死亡。如何找到有效可靠的预防、诊断和治疗心血管疾病的方法是目前全球众多研究机构的研究重点。
邱维宝博士（右一）在实验室。
邱维宝博士介绍，血管内超声成像技术为医学超声成像中专门应用于心血管疾病检测的一种特殊成像技术。该技术是利用安装在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一种介入式超声诊断技术。邱博士自在香港攻读博士期间就开始了血管内超声成像技术研究，该项目也受到了国家自然科学基金和广东省自然科学基金的资助，团队在高频超声换能器、电子系统和成像算法等开展了全方位的研究，目前实现了基于高性能单晶材料的换能器设计加工，最高频率可大于80MHz，支持小于40微米的微细组织成像。相关工作已发表了5篇IEEETransactions文章,申请了多项发明专利。希望通过团队的努力，使更多心血管疾病患者受惠于高分辨率超声成像技术。
瞄准脑科学成像的前沿攻坚
在进行内窥超声成像技术研究的同时，邱维宝博士项目组也积极开展了针对脑科学的高分辨率超声成像技术研究。脑科学是当今最前沿、最活跃的科学研究领域之一。近年来欧美相继启动重大脑研究计划，包括美国推出的“脑活动图谱计划”和欧盟推出的“人脑计划”，旨在揭示人类脑功能的机制、征服脑部疾病。我国在脑科学研究方面也在积极布局，“脑科学与类脑研究”已经被“十三五”规划纲要确定为我国重大科技创新项目和工程之一。然而目前领域内面向脑科学研究的成像和干预工具仍然比较匮乏。项目组在超声脑血流成像开展了系统性的研究包括超高速平面波脑血流成像算法和专用电子系统设计开发。年中科院深圳先进院郑海荣研究员牵头获批了国家重点基础研究计划(计划)，邱维宝博士在团队中主要负责应用高分辨超声成像技术进行脑科学研究并针对胶质瘤进行超声诊断。
经过几年的深入研究，团队在领域内率先实现了针对脑胶质瘤的高分辨率血流成像技术，提供了一种新型的评价脑肿瘤的成像方法。项目组同时也在围绕超声脑功能成像和突破衍射极限的超分辨成像等关键技术进行突破，完善并丰富超声在脑科学中的应用。“通过高分辨率超声成像技术，可以实现小于50微米的脑组织成像，结合最新的微泡追踪技术，我们可以实现小于20微米的血流成像技术，当超声的成像分辨率接近普通光学成像分辨率时，并且可以维持大于10毫米以上的穿透深度，那将是超声成像领域前所未有的突破”。邱维宝博士兴奋的说。
先进院开发的高分辨率超声为脑科学研究提供新的成像方法和工具：图(a)正常大鼠全脑超声血流成像图；(b)胶质瘤模型传统B模式超声成像图；(c)3T磁共振成像图;(d)新型平面波超声脑血流成像图，胶质瘤区域血流明显异常；(e)组织切片对照图。
“我想借此机会诚挚感谢一直以来给予团队支持和帮助的专家和朋友，包括香港理工大学的博士导师和合作伙伴、美国和英国的超声合作专家、先进院的领导和同仁以及临床产业方面的专家，没有大家的帮助和支持，不可能有团队的快速发展。”在采访快结束时，邱博士特意强调说。
人物简介邱维宝，中国科学院深圳先进技术研究院副研究员，香港理工大学生物医学工程博士，美国南加州大学NIH超声换能器研究中心访问学者；深圳市海外高层次人才“孔雀计划”B类；年获批广东省杰青基金；国自然重大科研仪器研制项目核心成员；年获批中科院重点项目拔尖青年项目；入选IEEEseniormember；深圳市年青年科技奖获得者。主要研究方向为新型生物医学超声技术，近5年共发表JCR二区以上文章23篇，IEEETrans文章10篇；共申请专利32项，其中已授权专利13项，研发的两项超声成像技术得到产业界认可并完成转化。
本文作者：小钜，一个有志于做最会讲科技人士创新故事的新媒体人。如有转载本文，请注明出处，转自“钜弘文化”。
延伸阅读：《为创新而生》介绍了先进院系列创新故事和最新科研成果，此书于年11月16日在全国发售，敬请