心血管疾病是全球范圍內的主要健康殺手，而急性心臟病發作（如心肌梗死）往往發病突然、后果嚴重。傳統的影像學手段，如冠脈造影，雖能顯示血管狹窄程度，但難以精確評估斑塊的穩定性，即預測其破裂風險。血管內部激光成像技術，特別是光學相干斷層掃描（OCT）及其衍生技術，憑借其極高的分辨率，為在體、實時評估易損斑塊提供了革命性工具，使其在心臟病發作預測領域展現出巨大潛力。實現這一臨床愿景的核心，在于相關精密元件與器件的持續研發與創新。
核心技術原理與預測價值
血管內OCT技術利用近紅外激光光源，通過微型探頭在血管內旋轉掃描，獲取血管橫斷面的微觀結構圖像，分辨率可達10微米級，能清晰分辨血管壁的內膜、中膜、外膜，以及斑塊的纖維帽、脂質核心、鈣化、巨噬細胞浸潤等關鍵特征。易損斑塊通常具有薄纖維帽（<65微米）、大脂質核心、以及活躍的炎癥反應（表現為巨噬細胞聚集）。OCT能夠精確測量纖維帽厚度、量化脂質核心角度、識別斑塊內巨噬細胞，從而對斑塊的破裂風險進行分層評估，實現對未來可能引發心臟事件的“罪犯斑塊”的事前預警。
關鍵元件與器件的研發前沿
將OCT技術成功應用于臨床預測，依賴于一系列高性能、微型化、集成化的元件與器件系統的支撐。其主要研發方向包括：
- 激光光源與光譜擴展：傳統OCT使用單一中心波長的近紅外光源。研發方向正朝著更寬光譜帶寬的掃頻光源（SS-OCT）發展，它能提供更快的掃描速度、更深的穿透深度和更好的圖像信噪比。多模態成像結合（如OCT與近紅外光譜NIRS結合）的光源與系統集成，能同時獲取結構信息與斑塊化學成分（如脂質含量），極大提升了預測的準確性。
- 微型化成像導管與探頭：這是技術血管內應用的核心器件。研發重點在于不斷縮小導管直徑（現已達<1毫米），提高其柔順性和通過性，以適應更復雜的血管解剖。探頭核心是微型光學組件，包括單模光纖、微型透鏡、棱鏡或反射鏡。最新的研發包括集成微機電系統（MEMS）掃描鏡的探頭，它能實現更穩定、更快速的二維掃描，替代傳統的機械旋轉，提升系統可靠性和成像幀率。
- 高速信號處理與數據系統：OCT每秒產生海量數據（可達數百MB/s）。研發高速數據采集卡、專用圖像處理芯片（如FPGA、ASIC）以及實時圖像重建與顯示算法，是實現術中實時診斷和快速風險評估的基礎。人工智能（AI）算法的集成，能自動識別斑塊成分、量化特征參數，減少人為誤差，實現標準化、智能化的風險預測。
- 功能擴展與新型對比機制：除了結構成像，研發賦予OCT功能成像能力的器件是關鍵。例如，偏振敏感OCT（PS-OCT）需要特殊的光纖和偏振控制元件，能評估膠原纖維排列，反映纖維帽的力學強度。光學微血管造影（OMAG）技術通過算法處理，無需外源性造影劑即可顯示血管壁內的微小新生血管（斑塊內血管生成是易損性的另一標志），相關信號處理硬件的優化是研發重點。
挑戰與未來展望
盡管前景廣闊，研發仍面臨挑戰：成像穿透深度有限（約2-3毫米）、血液需要臨時清除以獲得清晰圖像、復雜數據的解讀標準化等。未來的器件研發將致力于：開發更長波長的光源以增加穿透深度；集成更智能的導管，如具備自動血液清除或局部給藥功能；以及構建基于多模態數據（OCT結構、NIRS化學、PS-OCT力學）的AI融合預測模型與專用處理硬件。
血管內部激光成像技術正從一種卓越的診斷工具，向強大的心臟病發作預測工具演進。這一轉變的引擎，正是光學、微電子、材料科學和人工智能等多學科交叉驅動下的元件與器件創新。隨著這些關鍵技術的不斷突破與成熟，預防性、精準化的心血管疾病干預新時代將加速到來。
