研究团队开发了世界上首个基于透明超声换能器的高性能光声内窥镜技术。他们的研究成果近期发表在 Science Advances 期刊上。
内窥镜超声在胃肠学领域被广泛用于癌症诊断，但其在软组织的对比度有限，仅提供结构信息，这最终降低了诊断的敏感性。为了解决这一问题，众多研究尝试将光声技术与内窥镜超声集成，以提供更详细的组织血管信息，从而提高早期癌症的检测能力。然而，在超紧凑探针内同时实现高质量的光声和超声成像一直存在挑战。
为了获得高分辨率图像，光和超声必须在同一方向对齐。但过去的努力在实现这种对齐上面临限制。通常，通过对超声换能器钻孔来确保光路，或通过倾斜光学系统来对齐两条路径，但这两种方法都存在权衡，往往会牺牲超声图像或光声图像的质量。
在这项研究中，研究团队开发了一个超紧凑（1mm²）的透明超声换能器，能够同时提供高分辨率的超声和光声成像。他们采用了以其高介电常数和适合微型化而知名的压电材料（PMN-PT）。
换能器使用透明材料构建，包括铟锡氧化物电极和聚氨酯吸声层，这些材料在保持换能器结构的同时允许光路通过。这种设计使得高分辨率超声和光声成像成为可能。研究人员成功地在这个超紧凑探针内集成了光学和声学系统，并对齐了两条成像路径。
为了评估这项技术，研究团队将设备插入商用内窥镜的通道，并捕获了猪食道的图像。结果表明，他们能够清晰地观察到从食道粘膜到肌肉层的所有层次，超声性能与商用内窥镜相当。此外，他们即使在长距离下也获得了高分辨率的光声图像，展示了光声-超声内窥镜在临床上的强大潜力。
韩国浦项科技大学（POSTECH）的Chulhong Kim教授评论说：“这一突破有望克服现有光声-超声系统的局限性，并显著提高诊断的准确性。”
延世癌症医院的Hee Man Kim教授补充道：“这些基于透明超声换能器的光声-超声内窥镜系统的成功实验结果，标志着开发和定位创新诊断医疗设备迈出了重要的第一步。”
信息源于：medicalxpress
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