热烈祝贺
医工交叉学科群博士研究生王磊
获得北航2024年度
“研究生十佳学术创新成果奖”
学科群研究生共67人次
获得北航2024年度
“研究生优秀学术创新成果奖”
让我们一起领略
王磊同学的榜样风采
王磊，2019级博士研究生，导师为顾瑛院士和王璞教授，研究方向为先进医学影像技术开发与应用，博士期间主要研究血管内全光学超声成像技术，在导师的指导下，经过理论研究、模拟仿真、预实验验证、系统搭建、算法编写和系统性能验证，进行了全光学血管内超声成像技术从理论-技术-系统的一系列研究，并完成了产业转化。迄今以独立一作身份在Science Advances、Optics express等SCI期刊发表论文2篇，以合作者身份在Advanced Drug Delivery Reviews、IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics等多个重要期刊发表论文，已申请6项国家发明专利，其中4项已授权（3项已完成产业转化）。同时，作为创始团队成员将博士期间研发的全光学血管内超声成像技术在医疗器械初创公司实现产品落地。
论文介绍
论文题目
Ultrawide-bandwidth high-resolution all-optical intravascular ultrasound using miniaturized photoacoustic transducer
论文作者
Wang Lei, Yongwen Zhao, Bo Zheng, Yong Huo, Yubo Fan, Dinglong Ma, Ying Gu, and Pu Wang.
随着心血管疾病在全球范围内的高发性和高致死率，准确和高分辨率的血管内成像技术对于疾病诊断和治疗至关重要。而传统的血管内超声成像系统因其物理和技术限制，在提高成像分辨率和穿透深度方面面临挑战。
传统的基于PZT（铅锆钛酸盐）材料的IVUS系统，其轴向和横向分辨率均受到PZT设备的设计（如厚度、孔径尺寸等）和材料特性的限制，而且由于PZT材料固有的分数带宽（Fractional Bandwidth）限制，成像分辨率与穿透深度之间存在不可避免的权衡，难以精准评估导致心血管疾病的元凶——易损性动脉粥样硬化斑块。
论文创新地提出了一种高分辨率的全光学血管内超声成像（AO-IVUS）技术，该系统利用光学方法替代传统的电声技术，采用全光学技术进行超声激励和检测，可以在不牺牲低频响应和穿透深度的前提下，生成和接收具有更宽带宽的超声波，实现了超宽带宽和高分辨率的心血管成像，为动脉粥样硬化斑块的深入理解和诊治提供了新的解决方案。
论文利用皮秒激光脉冲激励碳纳米复合材料产生大带宽超声，利用性能优化的π相移光纤布拉格光栅进行超声检测，实现了传统技术难以实现的超宽带(147%)和高分辨率血管内超声成像，解决了高分辨率与大探测深度不兼容的难题。全光学血管内成像系统实现了18μm的轴向分辨率，124μm的横向分辨率和7mm的成像深度，在保证大探测深度的基础上实现了高分辨率成像。AO-IVUS系统在猪冠状动脉、兔髂动脉和安装药物洗脱金属支架的血管的2D、3D成像中呈现了与商业血管内超声成像系统同等的成像范围和血管形貌图像，但凭借高分辨率描绘了更加丰富的血管结构细节，展现了极大的临床应用潜力。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg8600
钻研学术，忘我科研
在博士研究初期，王磊博士面对研究领域尚处在发展前期的情况，可以参考的文献较少，而且有些论文对于某一核心问题会有完全相反的答案，但他并没有放弃，而是一次又一次的坚持，最终在导师的指导下，通过理论探究和实验验证寻找到了正确的理论，并结合超声、光学等方面的知识和临床需求，选择了最适合应用在血管内窥成像应用的技术路线和方案，并逐步解决了限制成像质量提高的多个核心问题，在血管内超声成像系统的重要参数实现了质的突破，最后构建了高分辨率的全光学血管内超声成像系统和系统样机，核心参数显著优于现有商业IVUS系统。
技术落地，产业转化
在长达数年的研究中，王磊博士基于最前沿的理论基础，解决了众多技术难题，积累了丰富的研究经验。王磊博士注意到传统的血管内超声成像存在分辨率低、成像速度慢等问题，难以满足临床精确诊断的需求。为了突破这一瓶颈，他将光学技术引入血管内超声成像领域，最终开发出一套基于全光学技术的高分辨率血管内超声成像系统，能够实时提供高质量的血管内图像，显著提升了血管内超声成像的精度和效率，为临床医生提供更为精确的诊断依据，极大地推动了相关医疗器械行业的发展。王磊博士作为创始团队成员对该技术进行了成果转化和技术落地，成立的公司目前正对成果进行进一步改进和完善，产品的诞生有望突破国外IVUS的垄断局面，实现技术升级和国产化替代。
分享交流，产业转化
在科学研究之外，王磊博士还积极参与各类交流活动，包括参加学术会议等。
冰冻三尺，非一日之寒；
在正确的道路上，只有坚持不懈的努力，
就一定会有收获。
——王磊
勇攀科技高峰
引领创新浪潮
向榜样学习 与优秀同行
医工学子将会继续
以拼搏担当时代责任
书写绚丽多彩的人生篇章！
排版 | 熊韵嘉
审核 | 杨贤达