心臟病，又稱“沉默殺手”。在世衛(wèi)組織發(fā)布的《2019年全球衛(wèi)生估計報告》中，當(dāng)前全球十大死因里，心臟病就位列全球首要死因。
事實上，過去20年來，盡管心臟病的年齡標(biāo)化死亡率自1990年來下降了33.5%，但隨著發(fā)病趨勢變化，其仍然凸顯成為“頭號殺手”。自2000年以來，心臟病死亡人數(shù)增加了200多萬，2019年增至近900萬。
心臟病的造成是脂肪和膽固醇組成的斑塊會在血管壁上積聚，從而阻礙血液的流動。然而，當(dāng)前研究然而不完全了解這些斑塊如何在動脈和靜脈中形成和聚集。基于此，近日，阿德萊德大學(xué)李佳紋博士和斯圖加特大學(xué)SimonThiele博士使用3D微型打印技術(shù)開發(fā)了世界上最小的柔性血管內(nèi)窺鏡，成功破解了這一難題。
血管內(nèi)窺鏡以前，光纖內(nèi)窺鏡——尤其是基于光學(xué)相干層析成像（OCT）的內(nèi)窺鏡，是醫(yī)學(xué)中不可缺少的工具。近十年來，OCT內(nèi)窺鏡越來越多地用于臨床前研究和提高診斷準(zhǔn)確率。
超微內(nèi)窺鏡可以大幅降低對微小的器官 （例如，肺內(nèi)細(xì)支氣管和心臟冠狀動脈）的損傷。一個具有高分辨率、大聚焦深度的OCT內(nèi)窺鏡可以獲得很多重要的臨床信息和應(yīng)用。例如，在心血管內(nèi)檢測膽固醇結(jié)晶、薄纖維帽和巨噬細(xì)胞，從而預(yù)測病人突發(fā)心肌梗死的可能性。
然而，現(xiàn)有的OCT內(nèi)窺鏡制造方法（例如，用微型棱鏡、GRIN透鏡或者光纖透鏡）無法同時實現(xiàn)微型化、高分辨率、消球面像差和消像散，只能在小范圍內(nèi)實現(xiàn)高分辨率，超過這個深度，由于像差等因素的影響，成像質(zhì)量就大幅度降低。
為了突破這個技術(shù)瓶頸，研究人員通過使用雙光子飛秒激光3D打印技術(shù)在光纖截面直接打印出超微自由曲面光學(xué)元件（外徑約0.125毫米，見圖2.b）并制成內(nèi)窺鏡（圖2.c）。此超微光學(xué)元件不僅能避免對脆弱和狹窄的組織或器官的損傷，更重要的是可以通過3D打印的自由曲面實現(xiàn)像差消除，從而大幅提高成像質(zhì)量。
通過使用此內(nèi)窺鏡，該團(tuán)隊在小鼠和人體血管樣品中采集到易損動脈粥樣硬化斑塊的特征信息。這或?qū)⒃谖磥沓蔀榫_評判病人病情、輔助介入治療及活體病理研究等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。而這一應(yīng)用也將進(jìn)一步幫助科學(xué)家更好地了解心臟病發(fā)作和心臟病進(jìn)展的原因，并可以實現(xiàn)改善治療和預(yù)防效果。