动脉粥样硬化是导致心血管疾病的重要因素，其所造成的疾病如冠心病，心肌梗死，脑梗死等在中老年人中十分常见，我国在2016 年死于动脉粥样硬化心血管病（包括缺血性心脏病和缺血性脑卒中）的人数约为 240 万，死亡比例占心血管病死亡的 61%。动脉粥样硬化是一种由脂质驱动的慢性、免疫炎性、纤维增生性疾病。血管内表皮下脂质逐渐沉积导致血管壁变厚，造成动脉粥样硬化而形成不同程度的斑块。随着斑块的不断累积，管腔内面积逐渐变小可能会引起血流不畅，从而引起心肌缺血，进而缺氧等病症。不稳定易损斑块在特殊情况下，例如突然的剧烈运动时，可能会瞬间破裂，导致心脏病等急性病症发生。
一种能识别易损斑块、可靠地描述冠状动脉粥样硬化的模式和监测斑块对密集药物疗法后形态变化的高分辨率成像技术，具有重要的临床意义。血管内超声（IVUS）导管是一种微创介入式医疗器械，它拥有较好的分辨率可以清楚的分辨动脉壁和管腔，实时显示斑块形态（纤维，纤维脂肪，钙化，坏死），获得血管尺寸和管腔面积，以及钙化的范围、深度和剖面，已经成为一种动脉血管病变重要诊断手段，也被广泛用作评估临床动脉粥样硬化斑块治疗效果的重要指标。
此项工作的研究团队采用菲涅耳衍射原理和有限元仿真，研究声波在声人工结构中的传播规律，模拟声人工结构层对换能器发射超声的相位调控，设计出了一种适合高频（50MHz）超声成像的声人工结构层。通过COMSOL有限元仿真，结果表明，具有声人工结构层的换能器的焦斑尺寸相对于平面换能器显著减小。之后，他们按照仿真数据设计和制作了一种具有声人工结构层的血管内超声换能器。并对声人工结构换能器和平面换能器的阻抗、回波和成像性能进行评估测试对比。测试结果表明，声人工结构换能器的带宽和轴向分辨率相对于平面换能器有微小的差距，但是，声人工结构层换能器的横向分辨率却得到显著提升。
研究者相信，此项研究能够为使用声人工结构层提高高频超声换能器的成像分辨率提供设计和制作经验。同时，也能为血管内易损斑块的精确诊断和早期预测提供新的成像方法及工具。相关论文在线发表在Applied Physics Letters (DOI: 10.1063/5.0070313)上。