[01161630]高对比、高分辨超声微泡成像与灌注参量成像关键技术及系列设备

本项目在国家973项目课题（2011CB707903）、863计划项目课题（2004AA218022）、国家自然科学基金重点项目（30630024）、国家杰出青年基金项目（69925101）、面上等课题支持下,针对被称为医学超声领域继实时二维灰阶成像和彩色/功率多普勒成像之后的第三次革命的国际超声微泡成像领域存在的前沿问题和国内超声微泡与灌注参量成像设备空白的重大需求,近20年来,我们进行了持续、系统深入的基础与应用研究,逐步形成了以尽最大程度激发微泡与组织之间非线性声学响应差异和尽最大灵敏地检测此差异为原则的高CTR、广义解相关微泡成像和高分辨灌注参量成像理论方法与成套技术。 本项目取得的方法创新与技术突破主要包括： （1）基于建立的微泡振动及优化设计理论仿真与软件系统,反向优化设计制备出适用于动物实验研究的JD95型造影剂并进行微泡解相关特征的声光测试; （2）提出并证实了可分别用于聚焦波和平面波条件下声驱动微泡非线性广义解相关高CTR成像方法,包括基于脉冲逆转谐波解相关、非线性基波解相关、微泡小波变换/解卷、压缩感知自适应波束合成脉冲逆转谐波与合成孔径优化等超声微泡成像方法,综合测试结果表明,相比已有脉冲逆转谐波成像可将CTR提高7.5～28dB; （3）提出了基于呼吸运动补偿和DFA-GAMMA降噪拟合的高SCR的TIC提取技术,以及基于有效TIC筛选的单像素分辨的超声造影灌注参量快速成像方法,综合测试结果表明,可将分辨率从3×3像素提高至单像素分辨这一国际最高分辨水平; （4）将上述方法扩展到高CTR空化微泡成像、定征、治疗监控等研究领域; （5）对脉冲逆转发射方法和硬件模块、不对称波形调控、广义解相关造影与灌注参量成像质量与实时性进行流程优化,克服了高CTR微泡成像与高分辨灌注参量成像技术在转化实施中的技术难点。上述关键技术在超声微泡与灌注参量成像方法和应用方面创新性突出,其核心指标CTR与分辨率处于国际领先水平（详见《技术报告》）。 本项目促进了国际超声微泡和灌注参量成像前沿领域的发展;填补了国内空白。研究建立了国内首套超声造影成像实验系统,研制出国内首台超声造影成像原型样机、国内首台超声造影成像产品、国内首台超声造影灌注参量成像产品。到目前为止,我国推出的具有超声造影与灌注参量成像产品的核心技术全部由本项目技术支持。 项目开展至今,共申请30项发明专利,其中授权13项,国际专利2项;软件著作权10项,使得我国具有完全独立的超声造影与灌注参量成像技术知识产权,打破国际知识产权垄断。在国内外刊物发表论文81篇,SCI收录53篇;国内外邀请报告44篇;撰写1部英文专著和2部中文教科书中与本项目密切相关内容5章。核心论文和专著受到国际知名期刊评审专家和国际权威学者的高度评价,还获得国际超声领域R. W. B. Stephens奖。培养了14名博士、37名硕士,为国家在超声领域培养出一批高层次人才。 本项目已持续开发出便携式和台式机两个系列共11个型号的超声造影与灌注参量成像设备,通过国家权威部门检测和认证;先后取得1项国家重点新产品奖和1项国家战略性创新产品奖,大部分已销往国内二级、三级医院,并获得临床积极评价。本项目产品亦通过美国FDA、英国Intertek和德国TUV欧洲CE认证,进入国际市场,已销往欧洲、中东、东南亚各国。截止2015年10月,本项目产品已销售超过12000台,经济效益显著,市场前景广阔。