成果名称: 血管内光声活检功能内窥镜及其关键技术研究
完成单位: 华南师范大学
主要人员: 邢达,陈群,魏言春,娄存广,许栋,覃欢,计钟,赵岳,熊科迪,刘宁
介绍:

    1.课题来源与背景: 课题来源于广东省科技计划项目(技术开发类)。动脉粥样硬化斑块引致的心脑血管病是我国目前的头号杀手,已成为制约我国社会和经济发展的重要因素。据2012年卫生部统计年鉴,心脑血管病致死占我国人口总死亡率的41%,年近360 万人死于心血管疾病,平均每天逾9800 人死于心脑血管病。研究证明:易损斑块破裂是导致急性心脑血管事件的关键原因。因此,临床上亟待发展新原理的易损斑块活检成像技术,以期实现早期识别和防范。

 

    2. 研究目的与意义: 本项目围绕血管内斑块诊疗过程中介入式光声活检功能内窥镜及其影像关键技术而开展研究和研发。以实现血管内光声多波长激发检测技术对斑块精密化和精准化活检诊疗为主要任务,将研制活体和临床适用的光声一体化血管内窥镜;从原理上研究光学指纹识别的活检成像方法与技术,定量提取和表征血管狭窄程度、脂核形态、脂质浓度、纤维帽厚度、纤维帽表面粘弹性等的活检信息,并与传统临床病理信息对照、验证、统一;从不同层面的影像学组织参数,建立描述斑块整体、内部到局部的多尺度结构与功能信息的方法体系,实现易损斑块多参量高精度的诊断导航。

    3.主要论点与论据: 大量医学研究表明,易损斑块的典型特征是:大的脂质核心、薄的纤维帽和活动性炎症。血管内超声的成像深度(>8cm)能够可视化整个斑块,但其在特异性识别斑块内脂质等重要组分方面能力不足。血管内光学相干断层成像的轴向分辨率(<10μm)能够测量纤维帽的厚度,但是其成像深度非常有限。血管内近红外光谱成像辅以血管内超声成像是目前较为全面的动脉粥样硬化斑块易损性诊断方法,然而近红外光谱仅能获得血管内表面脂质图像,不能够为评估斑块内的脂质三维空间分布提供信息。迄今为止,易损斑块的检测和危险性评估仍是一个国际性的重大难题。心脑血管疾病的基础研究和易损性斑块的临床诊断都急需一种新的影像学技术。光声断层成像作为一种混合成像技术,突破了传统的光学成像和超声成像在生物组织成像领域的困境。该技术基于光声效应,脉冲激光作为激发源,超声作为信息载体。其获得的血管组织解剖图像兼具对比度高、分辨率高和成像深度大的优点,非常有潜力应用于易损斑块的活检评估。基于以上优点,本课题团队研发的血管内光声断层成像技术在斑块易损性关键指标—脂质浓度和空间分布的活检评估方面取得了重大进展。团队开发了一种基于导管的血管内光声断层成像系统和多波长组分识别算法。通过时间序列实验表明光声的方法能够通过重建斑块内的脂质浓度图定量地和空间的监控动脉粥样硬化的脂质积累和血管形变的过程;三维成像实验表明光声的方法能够三维定量可视化一整段动脉粥样硬化血管内的脂质,进而允许对该血管的病变进行一个整体性的评估;活体成像实验证明了光声脂质成像能够在全血液背景下准确的原位成像斑块内的脂质,说明了光声脂质成像的临床光学活检的应用潜力。本团队原创性研究论文“Characterization of Lipid-Rich Aortic Plaques by Intravascular Photoacoustic Tomography (IVPAT): Ex-Vivo and In-Vivo Validation in a Rabbit Atherosclerosis Model with Histologic Correlation, 64(4), 385-390, 2014.” 发表在心脑血管专业领域的SCI影响因子最高的顶尖期刊《Journal of the American College of Cardiology》(SCI, IF 15.535)。这是国际上首次全面系统的演绎了血管内光声成像技术针对斑块中脂质核心的高分辨三维成像,突破了传统方法的不足,真正开创了新的斑块检测手段与方法。本项目具备极佳的技术创新性和临床可行性。

    4. 创见与创新: 血管内光声断层成像(Intravascular Photoacoustic Tomography)利用脉冲激光作为激发源,超声作为信息载体,兼具了光学成像和超声成像的优点。血管内光声断层成像克服了很多现有血管内成像技术难以逾越的障碍,能够同时的高分辨成像动脉粥样硬化斑块的形态和定量可视化斑块内的脂质成分,为易损性斑块的临床诊断和治疗提供了新的图像信息和功能参数。本团队关于易损斑块成像识别新型技术无论在方法学、仪器技术、还是系统研发方面都处于国际领先水平,此技术的仪器化将也对全球心脑血管易损斑块带来了新的临床可行的切入手段和方法,填补现有技术的检测空白。

    5.社会经济效益,存在的问题: 本项目属于基础研究,无直接经济效益。

    6.历年获奖情况: 2015年获得广东省专利奖发明人奖

 

批准登记号:
登记日期: 2022-04-02
研究起止时间: 2015-01-01至2017-12-31
所属行业: 科学研究和技术服务业
所属高新技术类别:
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2021-04-23