Science Advances | 增强型双模式光声和超声内窥镜成像

文摘   2024-11-27 09:00   广东  

2024.11.22. 浦项科技大学研究团队在《Science Advances》(IF=11.7)上发表研究文章 “Enhanced dual-mode imaging: Superior photoacoustic and ultrasound endoscopy in live pigs using a transparent ultrasound transducer”,介绍了一种增强型双模式成像:使用透明超声换能器对活体猪进行光声和超声内窥镜检查

双模式光声/超声内窥镜(ePAUS)是临床前和临床干预的一种有前景的工具。为了在临床上有用,ePAUS必须提供与商业系统相当的高性能超声成像,并在长工作距离下保持高光声成像性能。这需要传感器具有完整的物理孔径以及探头内声束和光束的同轴对准,这是一项具有挑战性的集成任务。

本研究设计了一款高性能ePAUS探头,带有微型光学透明超声换能器(TUT),称为ePAUS-TU。直径为1.8毫米的探头适合标准内窥镜通道,可有效对准声束和光束,实现长距离商业级超声和高分辨率光声成像。这些成像能力通过大鼠直肠猪食道的体内成像得到验证。ePAUS-TUT系统大大增强了临床应用的可行性和潜力。

透明超声换能器(TUT)的制备选用铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)作为压电材料,制备了尺寸为1mm×1mm×0.47mm的TUT,其具有高透明度、宽频带(中心频率21MHz时带宽为61%)

ePAUS-TUT系统在光学分辨率模式下,光声(PA)横向分辨率在2mm处达91μm,轴向分辨率约70μm;超声(US)横向分辨率在5.4mm处为110μm,轴向分辨率约62μm,PA成像工作距离达12mm。

大鼠直肠成像:体内成像显示PA和US 图像能清晰呈现直肠壁结构,PA可显示血管分布,US能区分不同深度组织,最大信噪比分别为38dB(PA)和61dB(US)。

猪食管成像:在模拟临床环境下对猪食管成像,能清晰显示食管壁九层结构和黏膜层血管分布,最大信噪比为40dB(PA)和59dB(US),验证了系统临床应用潜力。

TUT的制造和性能


基于TUT的ePAUS系统原理和性能


大鼠体内直肠的内窥镜PA/USI


猪体内食管的内窥镜 PA/USI


文章链接

DOI: 10.1126/sciadv.adq9960
Jaewoo Kim et al., Enhanced dual-mode imaging: Superior photoacoustic and ultrasound endoscopy in live pigs using a transparent ultrasound transducer.Sci. Adv.10,eadq9960(2024).

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