航空学院精密驱动与控制研究所在超声电机医学应用领域取得重要进展

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航空学院精密驱动与控制研究所在超声电机医学应用领域取得重要进展

时间：2026-09-25来源：航空学院点击：228

在赵淳生院士的前瞻指导下，航空学院精密驱动与控制研究所在超声电机医学应用领域取得重要进展。近日，团队相关研究成果“Neurointerventional optical coherence tomography using a piezo-driven microprobe”发表于国际光学领域知名期刊《Biomedical Optics Express》，并入选期刊“Editor’s Pick”和封面文章。该成果受到国际学术界和业界广泛关注，美国光学学会（OPTICA）官方网站以“Researchers develop tiny probe for intravascular imaging in the brain”为题进行采访报道，英国物理学会旗下Physics World杂志也以“Miniature microprobe enables internal imaging of smaller blood vessels than ever before”为题对该研究进行了专门报道，充分展现了团队在微型超声电机与医学介入成像交叉领域的创新成果。

光学相干断层成像（Optical Coherence Tomography，OCT）具有微米级高分辨率，可对血管壁及粥样硬化斑块等微细结构进行在体成像，目前已成为冠状动脉介入诊疗中重要的血管内影像技术，为斑块性质识别、支架植入优化及术后评估等提供重要依据。然而，现有血管内OCT系统通常采用体外电机驱动，通过长距离柔性传动轴带动导管前端光学探头高速旋转。受传动轴弯曲、摩擦及扭转变形等因素影响，探头容易出现非均匀旋转畸变（Non-Uniform Rotational Distortion，NURD），进而产生图像畸变和断层伪影，影响血管结构的准确判断。同时，传统OCT旋转导管结构复杂、精密加工与装配要求高，核心产品长期依赖进口，导管成本较高，限制了其进一步推广应用。

针对上述问题，研究团队创新性地将压电超声电机与血管内OCT成像探头相结合，研制出可直接集成于成像导管前端的微型压电驱动探头。其核心微型超声电机长度仅约4 mm、直径约0.55 mm，可在血管内部直接驱动光学探头旋转，将传统的“体外电机—长传动轴—前端探头”驱动模式转变为“导管前端直接驱动”模式。该方案从驱动原理上缩短了机械传动链，有望显著减小长柔性传动轴引起的非均匀旋转畸变和运动伪影，提高OCT断层图像的稳定性和成像质量；同时简化导管机械结构，降低精密传动部件的加工、装配难度，为降低一次性OCT成像导管的制造成本以及核心器件国产化提供了新的技术路径。

更重要的是，该研究拓展了血管内OCT从冠状动脉向脑血管介入应用的可能性。与冠状动脉相比，脑血管管径更小、路径更长且迂曲程度更高，对介入导管的尺寸、柔顺性和旋转稳定性提出了更为苛刻的要求，传统长距离机械传动方式面临更大挑战。将驱动器直接微型化并置于导管远端，可减少对长距离旋转传动的依赖，为进一步缩小导管尺寸、提升复杂迂曲血管中的成像稳定性创造条件。未来，该技术有望用于脑动脉粥样硬化、颅内血管狭窄及介入治疗过程中的高分辨率血管壁成像，为突破脑血管介入OCT成像这一临床难题提供新的技术方案。

该工作实现了超声电机技术与微创医学成像的深度交叉，将精密压电驱动技术由航空航天、工业装备应用领域拓展至医学诊疗领域，为微型化、低成本、高稳定性的介入成像装备研制提供了新的思路，展示了超声电机在高端医疗器械领域的重要应用潜力。

该研究得到国家自然科学基金、江苏省前沿技术研发计划等项目的支持。论文第一作者王柏权是航空学院精密驱动与控制研究所赵淳生院士与吴大伟教授联合指导的博士研究生，论文通讯作者是东部战区总医院神经内科刘锐副主任和航空学院精密驱动与控制研究所吴大伟教授。