研究題目：全光學式血管內超音波及光聲影像探頭與系統研究與開發

主持人：李百祺教授

共同主持人：臺大醫院林隆君醫師

摘要：

        粥樣硬化性血管疾病在現代化國家中是一個非常嚴重的問題，其中又以冠狀動脈粥樣硬化斑塊剝落引發的急性缺血性心臟病最為嚴重。在診斷上，血管內超音波是一項已被廣為接受的工具。為了進一步提昇血管內造影之品質，為粥樣硬化性血管疾病診斷提供更好的工具，本計畫之目標為建立起血管內超音波與光聲多模式影像所需之探頭新技術。本計畫之臨床意義在於結合超音波與光學之優勢，為血管內造影提供更全面之診斷資訊。但為達此目標，心導管前端所使用之探頭需要有創新之設計，才能達到小體積、高顯像率、低成本、高品質之要求。本計畫所提之前瞻技術包括：

-          全光學式之超音波與光聲影像技術：藉由薄膜之光聲效應與反射設計，雷射光可以同時激發出高頻聲波來進行超音波影像，並可藉由適當之反射設計，反射光亦可同時進行光聲影像。在接收端，藉由聚合物微環共振器，做為超音波之陣列接收裝置，可同時接收超音波影像與光聲影像之回波訊號。

-          部分頻帶成像與對比提昇技術：由於血管組織對於超音波與光聲訊號之頻率成分有所區分，因此可透過本計畫所提之部分頻帶技術將此二者訊號分離及進行影像之最佳化結合。

-          360度全視角發射與陣列接收：在此技術下，僅需一個雷射脈衝即可同時取得一張光聲及超音波影像，如此可有效降低對於雷射重覆率之規格要求，簡化系統設計。

-          即時超音波與光聲影像系統：此乃建立在本團隊過去的研究成果上，和本計畫之全光學式探頭做結合，將可提供一完整之即時超音波與光聲血管內影像系統。

研究題目：前瞻生醫電子晶片開發與醫療系統整合三年計畫

主持人：李百祺教授

共同主持人：台灣大學嚴震東教授、吳安宇教授、劉深淵教授、林宗賢教授、李致毅教授、台大醫院林隆君醫師、台大醫院賴達明醫師

摘要：

        本計畫以三大目標應用系統為開發載具，分別為＂微型無線生理監視儀＂、＂可攜式超音波影像儀＂及＂無線神經電刺激器＂等。為達成開發目標，本計畫將開發多項關鍵技術，包括低功率無線傳輸、寬頻即時影像傳輸、神經電刺激、可攜式可適性超音波影像技術、低功率DSP引擎、超音波式無線功率傳輸、CUDA高效能運算平台等。此外，除工程技術之研發外，台大醫學院之臨床醫師與生科院之基礎研究教授亦將共同參與，以確保相關技術生醫應用之適切性。

本計畫之另一特色為業界之積極參與，這些公司皆為國內外相關領域之代表性公司。這些公司除將以轉委託之方式以確保本計畫能順利完成系統整合之外，亦將是計畫成果之優先技轉對象。由於這些公司與本計畫密切之合作關係，不僅提高技轉意願，亦將提高本計畫之落實成效。

分項計畫一：低功率無線傳輸

分項計畫二：可攜式超音波影像儀

分項計畫三：無線神經電刺激

分項計畫四：寬頻無線影像傳輸

研究題目：血管內光聲與超音波影像技術開發及超音波輔助血栓溶解之研究

主持人：李百祺教授

共同主持人：台大醫院林隆君醫師

摘要：

        本三年期計畫之主要目標為針對血管疾病發展先進之影像及治療科技。我們所採用的方法包括用於動脈硬化診斷之多模式影像技術，以及利用標靶穴蝕效應輔助及影像導引之血栓溶解。其中多模式影像部分，我們將結合血管內光聲影像及血管內超音波影像。光聲影像主要乃顯示與光吸收相關之性質，而超音波影像則是建立在聲學散射的基礎之上。因此，此二者之結合可以較現有之其他影像方式提供更多之診斷資訊。更進一步，這樣的影像平台亦可有效的結合超音波定量血流測量等相關影像方法。因為這二種影像方式皆以偵測到之聲波進行影像重建，故在系統端可做有效之整合，且亦有助於結合如超音波彈性影像等之相關影像技術。本計畫之另一重點為血栓溶解。我們將發展分子標靶，並結合穴蝕效應來進一步提升血栓溶解之效應。為達這些目標，我們將與台大醫院合作，以建立並使用動脈硬化之動物模型與取得血管樣本。此外，我們也將和美國新墨西哥大學合作，應用創新之微機電元件，做為光聲探頭之用。這類之元件不但有可能解決血管內影像關於元件大小限制之問題，也是一項極具前瞻性之技術。本計畫將於三年期間具體進行以下研究工作：

-          光聲探頭原型開發

-          穴蝕效應輔助之血栓溶解研究

-          血栓標靶之分子探針開發

-          穴蝕效應與分子標靶輔助之血栓溶解研究

-          光聲與超音波動脈硬化鑑別

-          光聲與超音波雙模影像系統開發

-          影像導引之血栓溶解

本計畫之成功將使本團隊於全世界，在血管內影像及血栓溶解領域，居於領先之地位。

研究題目：使用多模式分子影像探針量化研究超音波標靶治療

主持人：李百祺教授

共同主持人：台大醫院曾凱元醫師、陽明大學王信二教授

摘要：

標靶藥物輸送是疾病治療的新趨勢，而超音波亦已被證實具備增強標靶藥物釋放的效果，且其可以與超音波分子影像結合，進行標靶治療時之影像監控與評估。然而超音波影像的限制之一是無法進行全身掃描，因此亦無法進行全身藥物循環以及器官代謝之量化評估等重要工作。這些資訊包括對藥物代謝器官的累積、藥物積聚腫瘤的濃度、治療效率、周遭正常組織的損傷、是否造成其他病變等相關因素，皆為藥物治療策略成功與否之重要關鍵。因此，本研究計畫之目標，就是要經由多模式分子影像之方式來達到全身性評估標靶藥物釋放以及癌病治療量化之目標。本計畫將採用之腫瘤動物模式癌症細胞株為MDA-MB-231，並使用Paclitaxel為治療之藥物。本計畫將進行以下工作以實現上述研究目標：

-  多模式分子探針之備製

-       VEGFR2 ¹⁸F-SFB-MBs 與Albumin-(Gd-DTPA)-MBs 備製

-      超音波分子探針 VEGFR2 MBs備製

-  標靶藥物輸送及超音波分子影像

-      標靶治癌藥物超音波微氣泡製作及分析

-      高頻超音波小動物分子影像造影

-  多模式分子影像及標靶藥物輸送

-      定量微正子小動物分子影像造影程序

-      結合超音波影像與微正子影像，及超音波影像與核磁共振影像之多模式影像定位

本計畫之順利執行，將在多模式分子探針取得創新與領先地位，並可在藥物輸送與標靶治療等領域產生貢獻，達到定量評估標靶藥物釋放以及癌病治療之目標。

研究題目：台灣學術里程與科技前瞻計畫之萌芽計畫(轉換科學發現為產業技術)-用於臨床前研究之多模式/多標靶顯微影像

主持人：李百祺教授

共同主持人(Foresight Taiwan): 中央研究院孫繼文教授

摘要：

        本計畫為延續先期之前瞻計畫，其主要目標為發展臨床前研究所需之尖端小動物影像與治療監測技術。本計畫乃建立在過去數個研究計畫之優異成果之上，這些包括影像系統開發、超音波探頭製作及溫度監測等成果。本計畫乃針對將在2012 年成長至美金5.56 億元之小動物影像市場的需求，亦是藥物開發、癌症研究與療效評估所需之尖端技術。為達此目標，本計畫之主要工作如下：

- 即時、20MHz、超音波、光聲、溫度監控之系統整合。

- 陣列為主之高顯像率光聲與超音波影像成像法。

- 用於標靶光熱治療之定量溫度監控法。

- 使用二極體雷射之CW 調變技術，有效產生光聲訊號之研究。

本計畫之成功，不僅可提升臨床前研究之品質，更可將台灣帶入此一新興市場成為主要貢獻者。