心血管疾病是世界上死亡率最高的疾病之一。造成心血管疾病发生最常见的原因是易损性动脉粥样硬化斑块破裂和随后血栓的形成，而易损性斑块典型特征为具有薄纤维帽和大的坏死核心。因此，对易损斑块的精准评估需要血管内影像技术具备高分辨率和大探测深度，以提供纤维帽的厚度和坏死核心占比等信息，然而目前血管内影像技术（IVUS、OCT等）尚无法提供高分辨、整体的血管内壁形态学信息。

血管内超声成像设备在心血管疾病评估中发挥着积极作用，30多年来一直是介入导管室的重要工具。然而，血管内超声成像设备受到传统压电换能器的带宽限制，而且考虑到高频超声在组织中的高衰减，血管内超声成像必须在分辨率和探测深度之间进行权衡。

本项研究报道了一种全光学血管内超声（all-optical intravascular ultrasound，AO-IVUS）成像方法，摒弃了压电换能器，使用光学方法代替电学方法进行超声成像。该方法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18 μm的轴向分辨率，124 μm的横向分辨率和7 mm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。