血管內超聲（IVUS）成像系統在心血管疾病的評估中發揮著積極的作用，近三十年來一直是心導管實驗室的重要儀器。傳統的IVUS使用PZT壓電換能器來發射和接收超聲波，然而，傳統壓電換能器的帶寬有限，在不影響成像深度的情況下實現高分辨率、大帶寬仍然是一個挑戰。

據麥姆斯咨詢報道，近期，北京航空航天大學生物與醫學工程學院的樊瑜波教授、王璞教授團隊聯合中國人民解放軍總醫院顧瑛教授等研究人員提出一種全光學血管內超聲（AO-IVUS）成像系統，該系統利用皮秒激光脈沖激勵碳納米復合材料實現超聲激發，利用π相移光纖布拉格光柵進行超聲檢測，能夠獲得傳統技術無法實現的超大帶寬（147%）和高分辨率（18.6 μm）血管內超聲成像。相關研究成果近期發表于Science Advances期刊。

超大帶寬AO-IVUS概念圖示

這項研究展示了一種具有超大帶寬的全光學超聲成像系統AO-IVUS，以及為實現高分辨率血管內成像而優化設計的光聲換能器。利用皮秒激光脈沖激勵超薄聚多壁納米碳管和甲基丙烯酸甲酯（MWCNT-PMMA）復合材料進行光聲激發，產生超大帶寬超聲。同時，利用π相移光纖布拉格光柵（π-FBG）傳感器實現了超大帶寬的超聲檢測。AO-IVUS成像系統實現了18.6 μm的軸向分辨率、124 μm的橫向分辨率和7 μm的成像深度。

AO-IVUS成像系統及導管

AO-IVUS成像系統的成像性能通過亞分辨率目標模型得到了驗證，并通過兔髂動脈、豬冠狀動脈和安裝了藥物洗脫金屬支架（DES）的兔髂動脈血管的2D/3D成像進行了試驗評估。結果表明，AO-IVUS成像系統展示出了離體血管的高分辨率成像，在描繪血管結構細節方面比商用IVUS成像系統更有優勢，具有非常大的臨床應用潛力。

AO-IVUS成像系統的表征

使用AO-IVUS和商用IVUS觀察離體血管成像

總之，這項研究工作展示了一種超大帶寬、高分辨率的AO-IVUS成像技術，其軸向分辨率為18.6 μm，橫向分辨率為124 μm，優于最先進的商用IVUS系統。血管內導管和成像系統的設計與實現通過目標模型進行了表征，并在離體血管中得到了驗證，可提供臨床級解剖血管形態和支架結構圖像。這一概念為全光學超聲技術的臨床應用和下一代IVUS成像技術的商業化帶來了巨大的潛力。

審核編輯：彭菁