2014年5月，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系劉靜教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，首次建立了一種全新原理的血管成像方法——室溫液態(tài)金屬血管造影術(shù)，研究成果于2014年7月發(fā)表于《電氣與電子工程師學(xué)會(huì)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)匯刊》上，論文題為“用于X射線重建離體器官高清晰血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的液態(tài)金屬血管造影術(shù)”（Liquid Metal Angiography for Mega Contrast X-ray Visualization of Vascular Network in Reconstructing In-vitro Organ Anatomy）。文章的通訊作者為劉靜教授，共同第一作者為醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系2009級(jí)博士生王倩和2010級(jí)博士生于洋。
無(wú)論在健康檢查還是疾病診治中，血管的異常生長(zhǎng)與變化均是衡量病理狀況與疾病發(fā)生發(fā)展的重要指標(biāo)。為此，獲取高質(zhì)量的血管圖像對(duì)于病理學(xué)、解剖學(xué)研究具有十分重要的意義。隨著影像學(xué)的發(fā)展，血管造影成為一種重要的成像方法，但無(wú)論是常用的碘化合物增敏劑還是當(dāng)前頗受關(guān)注的納米材料，其血管造影能力仍然有限，尤其對(duì)于一些復(fù)雜的微細(xì)血管，成像質(zhì)量尚不十分理想，這就使得對(duì)超高清晰度血管圖像的獲取長(zhǎng)期成為挑戰(zhàn)。
針對(duì)這一重大需求，劉靜教授研究小組基于實(shí)驗(yàn)室在液態(tài)金屬材料與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域的長(zhǎng)期研究積累，首次提出了一種有別于傳統(tǒng)的液態(tài)金屬血管造影方法。研究表明，以鎵為代表的一系列合金材料在室溫下呈液態(tài)，可在不破壞組織結(jié)構(gòu)的情況下灌注到血管網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)其自身?yè)碛械母呙芏葧?huì)對(duì)X射線造成很強(qiáng)的吸收作用，因而在X光拍攝或CT掃描中，充填有液態(tài)金屬的血管會(huì)與周圍組織形成鮮明對(duì)比，由此達(dá)到優(yōu)異的成像效果，而液態(tài)金屬的流動(dòng)性和順應(yīng)性甚至可以讓極細(xì)微的毛細(xì)血管也能以高清晰度的方式顯現(xiàn)出來(lái)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用這種方法重建出的血管網(wǎng)絡(luò)異常清晰，造影效果遠(yuǎn)超于臨床上常用的碘海醇增敏劑，圖像對(duì)比度呈數(shù)量級(jí)提升，揭示的血管細(xì)節(jié)更加豐富，且造影效果并不會(huì)像傳統(tǒng)增敏劑那樣隨時(shí)間逐步衰減。
這項(xiàng)原理獨(dú)特的血管成像方法一經(jīng)發(fā)表，就在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界引起了廣泛討論，相應(yīng)技術(shù)為生理學(xué)、病理學(xué)研究提供了新的視野和高效工具，對(duì)了解動(dòng)物器官?gòu)?fù)雜的血管微細(xì)結(jié)構(gòu)尤為有價(jià)值。值得一提的是，這一方法并不僅限于血管重建，同樣的原理在其他科學(xué)或工程學(xué)中涉及到的微/納米管道三維重建過(guò)程中也有較好的應(yīng)用前景，在影像儀器分辨率足夠的前提下，可以獲得較高的成像精度，甚至達(dá)到納米量級(jí)。
十余年來(lái)，劉靜教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)圍繞室溫液態(tài)金屬完成了大量開(kāi)拓性研究，近年來(lái)更將液態(tài)金屬技術(shù)全面推進(jìn)到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，先后提出了一系列諸如植入式醫(yī)療電子在體3D打印技術(shù)、液態(tài)金屬體表印制電路技術(shù)、液態(tài)金屬人工肌肉等全新方法。劉靜教授也因獲得的一系列杰出成果，在2014年8月的國(guó)際傳熱大會(huì)上獲得國(guó)際傳熱界最高獎(jiǎng)項(xiàng)之一：威廉•伯格獎(jiǎng)（The William Begell Medal）。
