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血管內超聲——高端醫療設備技術(shù)進(jìn)展
2022-08-18
血管內超聲(Intravascular ultrasound,IVUS)是一種血管內的成像方式,可用于各類(lèi)介入學(xué)科,以表征病變形態(tài)、量化斑塊負荷、指導器械尺寸選擇、評估器械植入以及識別并發(fā)癥。血管內超聲( intravascular ultrasound,IVUS)是指通過(guò)導管技術(shù)將微型超聲探頭送入血管腔內,顯示血管橫截面圖像,從而提供在體血管腔內影像。IVUS的常用觀(guān)察指標包括最小管腔面積( minimum lumen area,MLA )、最小支架面積( minimum stent area,MSA)、斑塊負荷( plaque burdlen,PB)、鈣化病變角度、夾層長(cháng)度及角度等,術(shù)者根據不同病變類(lèi)型及特點(diǎn),綜合考量各項指標后,可制定精準的手術(shù)策略。gzyinbiao多年專(zhuān)注心血管植入介入領(lǐng)域技術(shù)以及材料研究與推廣,因此本文將分享血管內超聲這一技術(shù)概覽
gzyinbiao供應進(jìn)口醫療級常溫固化導電銀膠,常溫固化環(huán)氧膠粘劑,X照影油墨,Ag/AgCI氯化銀漿,UV膠,RTV有機硅膠等。如有需要請致電13922125860
IVUS在經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入( percutaneous coronary intervention,PCI)手術(shù)中可起到重要的輔助決策作用,包括術(shù)前評估及術(shù)后優(yōu)化。PCI術(shù)前,IVUS主要用于評估斑塊性質(zhì)和特點(diǎn),制定合適的預處理策略,測量病變長(cháng)度和參考段血管直徑,選擇合適的支架直徑、長(cháng)度及落腳點(diǎn)。PCI術(shù)后,IVUS主要用于明確支架的膨脹與貼壁情況以及有無(wú)支架邊緣夾層等并發(fā)癥,以有的放矢地達到PCI術(shù)后即刻結果的最優(yōu)化,研究顯示,達到IVUS下最優(yōu)化手術(shù)結果的患者的臨床預后顯著(zhù)優(yōu)于未達到最優(yōu)化結果的患者,后者的預后情況與儀接受選影指導PCI的患者相仿,無(wú)法體現IVUS的優(yōu)越性。
2018年《歐洲心肌血運重建指南》明確建議無(wú)保護左主干病變進(jìn)行介入診療時(shí),應使用IVUS輔助°。近年來(lái)發(fā)表的ULTIMATE研究進(jìn)一步證實(shí)了即使對于不經(jīng)篩選的全人群,使用IVUS指導PCI依然能顯著(zhù)改善患者的近期及遠期預后,為進(jìn)一步拓寬IVUS的臨床應用場(chǎng)景提供了重要的依據。
相較于冠脈造影,IVUS能得到更詳細及客觀(guān)的腔內影像參數,判斷病變性質(zhì)及嚴重程度。相較于另一種腔內影像學(xué)工具光學(xué)相干斷層成像(OCT),IVUS的分辨率雖低一些,在對斑塊性質(zhì)的判斷效能上稍顯遜色;但OCT獲取腔內影像時(shí)一般需使用對比劑沖洗血管,在冠脈開(kāi)口病變及腎功能受損患者等場(chǎng)景中不適用,IVUS則不受限制,基本可以全場(chǎng)景使用。
(2)器械構成
IVUS成像儀器基本結構相似,主要由IVUS探頭(即一次性超聲導管)、探頭運動(dòng)與回撤系統(即馬達)和超聲成像主機(包括主機安裝軟件)三個(gè)部分構成。
IVUS探頭用于發(fā)射并接收高頻超聲,可根據目標血管情況選擇不同的頻率及直徑。目前,超聲導管主要有機械旋轉式和相控陣式兩種。機械旋轉式血管內超聲導管使用一個(gè)超聲換能器,360度旋轉發(fā)射和接收超聲波。由于導絲并行于超聲換能器之外,產(chǎn)生的超聲圖像一直有導絲偽影存在,對血管探測造成了一定的角度缺失。對于相控陣式超聲導管,其導絲走在超聲探測器內部,可避免導絲偽影。然而,相控陣式超聲探頭的外徑較機械旋轉式略大,影響其血管通過(guò)性;最高中心頰率只能達到20MHz,圖像分辨率遠遜于機械旋轉式。
IVUS主機軟件用于對接收的超聲信號進(jìn)行處理,其后,超聲導管回撤過(guò)程中的血管超聲圖像、血管管壁結構和管腔大小將在主機屏幕上顯示。
根據應用場(chǎng)景不同,IVUS可分為移動(dòng)推車(chē)式和掛壁式兩種類(lèi)型。移動(dòng)推車(chē)式血管內超聲的優(yōu)點(diǎn)是可以多導管室共享一臺機器,提高機器使用效率;缺點(diǎn)在于操作技師需要在術(shù)間操作,會(huì )接受到一定劑量的輻射。掛壁式血管內超聲的優(yōu)點(diǎn),一是操作技師無(wú)需進(jìn)入術(shù)間,在操作間就可以完成血管內超聲的操作和測量﹔二是其顯示器掛在DSA的顯示架上,醫生可以同時(shí)觀(guān)察到造影和血管內超聲圖像,有利于將IVUS影像和造影影像迅速對應。除了以上兩種設備形式,未來(lái)也將有便攜性更佳、體積更小的IVUS設備面市。
(3)技術(shù)發(fā)展路徑
血管內超聲源于腔內超聲( intraluminal ultrasound)顯像。1956年,Cieszynski將研制的超聲導管用于心內超聲測量研究,發(fā)現了超聲導管用于診斷心臟疾病的可行性”。幾年后,Kossoff研制出一種直徑為2mm,工作頻率為8MHz的超聲導管用于心室壁厚度的測量,精度可達到0.lmm,開(kāi)啟了超聲導管在診斷心臟疾病上的臨床應用5。20世紀80年代末,微型超聲換能器(超聲探頭)的發(fā)展使血管內超聲應用于臨床成為可能。圖6顯示了20世紀60年代到80年代出現過(guò)的血管內超聲導管的雛形。
血管內超聲技術(shù)未來(lái)的發(fā)展可能沿兩個(gè)方向。一是血管內超聲系統本身,體現為更清、更快、更準?!案濉敝笀D像質(zhì)量,波士頓科學(xué)和泰爾茂均上市了60MHz高清導管,國內研發(fā)的IVUS多為50MHz,與國外相應領(lǐng)域的進(jìn)度差距不大,但在軟件漢化及更新方面,國內企業(yè)更具優(yōu)勢?!案臁敝富爻匪俣?,目前血管內超生的兒個(gè)重要廠(chǎng)家均在做此項工作?!案鼫省敝杠浖又悄?,包括自動(dòng)管腔識別、模擬支架植入、虛擬組織學(xué)( virlual histology ,VH)等功能的應用。同時(shí),超聲主機硬件將擁有更高的計算能力,更大的存儲空間,數據傳輸將更加便捷,并向無(wú)線(xiàn)傳輸發(fā)展。
另一個(gè)方向是血管內超聲同其他腔內影像的整合。目前在研究的有IVUS-OCT雙模一體化成像導管、IVUS-NIRS組合、血管內光聲-超聲-OCT三模態(tài)成像系統等。近年來(lái),基于A(yíng)I的IVUS影像分析和FFR快速計算技術(shù)( ultrasonic flow ratio.UFR)使得同步獲取腔內影像學(xué)及生理學(xué)參數在未來(lái)成為可能,有望進(jìn)一步拓展IVUS的應用場(chǎng)景。
(4)技術(shù)延伸探索
作為一種血管內診斷手段,理論上,血管相關(guān)的疾病都可以使用IVUS。然而,IVUS的成用目前主要集中于冠脈血管,其在外周血管,如下肢動(dòng)脈、腎動(dòng)脈上應用較少;顱內動(dòng)脈仍是血管內超聲的禁區。如果將來(lái)的技術(shù)進(jìn)步能夠讓超聲導管足夠細和柔軟,顱內動(dòng)脈或將成為IVUS下一個(gè)集中應用的領(lǐng)域。
3.1.2.3.2市場(chǎng)現狀及趨勢
中國冠脈IVUS血管內超聲檢測系統2020年市場(chǎng)規模約13億元人民幣,營(yíng)收主要包括血管內超聲導管耗材及相應的IVUS設備。截至2020年第一季度,中國市場(chǎng)僅有波士頓科學(xué)和飛利浦(收購火山)兩家外企產(chǎn)品銷(xiāo)售,波士頓科學(xué)市場(chǎng)占有率超過(guò)80%。
IVUS的臨床價(jià)值在全球范圍內已經(jīng)得到了普遍認可,美國在PCI中應用IVUS的比例接近20%,日本達到90%,l歐洲發(fā)達國家也普遍超過(guò)15%。2019年中國以96.8萬(wàn)例冠脈PCI計算,IVUS的應用比例接近8%,浙江等省巿領(lǐng)跑全國,平均滲透率超過(guò)15%,但同時(shí)各省份之間滲透率存在明顯差異,短期內滲透率還有較大的提升空間。
雖然IVUS圖像閱讀需要一定學(xué)習曲線(xiàn),但隨著(zhù)優(yōu)化PCI理念的不斷深入,國產(chǎn)IVUS的研發(fā)進(jìn)展以及具備IVUS應用能力的醫師數量增加,中國IVUS滲透率2026年預期達到30%以上,市場(chǎng)規模超過(guò)50億元人民幣。