心血管疾?。–ardiovascularDisease,CVD）作為全球首要致死病因，每年導(dǎo)致約2000萬人死亡，其疾病譜涵蓋冠狀動脈疾病、心肌梗死、腦卒中、心律失常及心力衰竭等多種病癥，對全球公共衛(wèi)生體系構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。長期以來，計算機(jī)斷層掃描（ComputedTomography,CT）、血管造影術(shù)等傳統(tǒng)光子學(xué)技術(shù)雖為CVD的診斷與治療提供了重要支撐，但受限于侵入性較強(qiáng)、功能信息獲取有限、實(shí)時監(jiān)測能力不足等固有短板，難以滿足臨床對精準(zhǔn)化、無創(chuàng)化診療的需求。近年來，以光聲成像、光學(xué)可穿戴傳感、光動力療法為代表的新興光子學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，通過融合光學(xué)原理與醫(yī)學(xué)診療需求，在提升CVD診斷精度、優(yōu)化治療方案、拓展監(jiān)測場景等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，正逐步推動心血管醫(yī)學(xué)向更高效、更精準(zhǔn)、更可及的方向變革。

    一、診斷領(lǐng)域的技術(shù)革新：從結(jié)構(gòu)成像到多維度精準(zhǔn)評估
    傳統(tǒng)CVD診斷技術(shù)多聚焦于解剖結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，難以同步獲取功能、分子層面的關(guān)鍵信息，且部分技術(shù)存在侵入性操作風(fēng)險。新興光子學(xué)技術(shù)通過創(chuàng)新光學(xué)設(shè)計與檢測原理，實(shí)現(xiàn)了從“靜態(tài)結(jié)構(gòu)觀察”向“動態(tài)功能監(jiān)測”、從“宏觀成像”向“分子靶向識別”的跨越，為CVD早期篩查、精準(zhǔn)診斷提供了全新解決方案。
    （一）光聲成像：無創(chuàng)獲取血流動力學(xué)與組織代謝信息
    光聲成像技術(shù)整合了光學(xué)成像的高分辨率與超聲成像的深組織穿透能力，其核心原理是利用特定波長激光照射生物組織，使組織內(nèi)血紅蛋白等光吸收物質(zhì)產(chǎn)生熱膨脹效應(yīng)，進(jìn)而激發(fā)超聲信號，通過捕捉該信號實(shí)現(xiàn)組織成像。該技術(shù)可精準(zhǔn)區(qū)分含氧血紅蛋白與脫氧血紅蛋白的分布差異，為心肌缺血的早期診斷提供關(guān)鍵依據(jù)——當(dāng)冠狀動脈供血不足時，心肌區(qū)域血氧飽和度會出現(xiàn)特征性下降，光聲成像可實(shí)時捕捉這一變化，為冠狀動脈疾病（CoronaryArteryDisease,CAD）的早期干預(yù)提供指導(dǎo)。
    目前，手持式多光譜光聲斷層掃描系統(tǒng)已在臨床研究中實(shí)現(xiàn)對頸動脈、外周血管的在體評估，不僅能清晰呈現(xiàn)血管壁結(jié)構(gòu)，還可識別動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)的脂質(zhì)核心、膠原纖維及斑塊內(nèi)出血等關(guān)鍵特征，為判斷斑塊穩(wěn)定性（斑塊破裂是急性心梗、腦卒中的主要誘因）提供量化指標(biāo)，且全程無需侵入性操作，患者耐受性顯著提升。
    （二）光學(xué)可穿戴傳感器：實(shí)現(xiàn)心血管生理指標(biāo)的長期連續(xù)監(jiān)測
    針對高血壓、心律失常等慢性CVD患者的長期管理需求，光學(xué)可穿戴傳感器通過集成光電容積描記法（Photoplethysmography,PPG）、表面增強(qiáng)拉曼光譜（Surface-EnhancedRamanSpectroscopy,SERS）等技術(shù)，可無創(chuàng)、實(shí)時監(jiān)測心率、血氧飽和度、血壓等核心生理指標(biāo)。其工作原理是利用特定波長光源照射皮膚組織，通過分析血液對光的吸收與反射變化，反演血管內(nèi)血液體積波動及代謝狀態(tài)——例如，基于PPG技術(shù)的智能手表已實(shí)現(xiàn)對心房顫動的初步篩查，通過識別心率節(jié)律異常，為心律失常的早期發(fā)現(xiàn)提供預(yù)警。
    更前沿的植入式光學(xué)傳感器結(jié)合經(jīng)皮監(jiān)測技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對心力衰竭患者心功能的長期跟蹤，無需頻繁穿刺或?qū)嶒?yàn)室檢測即可獲取連續(xù)數(shù)據(jù)，顯著提升患者依從性，為慢性CVD的個性化管理提供數(shù)據(jù)支撐。
    （三）紙質(zhì)即時檢測技術(shù)：推動CVD快速篩查向基層延伸
    針對資源匱乏地區(qū)CVD篩查設(shè)備不足、檢測成本高的問題，紙質(zhì)即時檢測技術(shù)通過整合紙質(zhì)微流控芯片、納米顆粒信號放大系統(tǒng)及便攜式光學(xué)閱讀器，構(gòu)建了低成本、高靈敏度的CVD生物標(biāo)志物檢測平臺。該技術(shù)僅需50μL血清樣本，即可在15分鐘內(nèi)完成心肌肌鈣蛋白I（TroponinI，急性心肌損傷的特異性標(biāo)志物）的定量檢測，檢測限低至0.2pg/mL，滿足臨床對急性心梗早期診斷的需求。
    通過引入深度學(xué)習(xí)算法優(yōu)化多指標(biāo)檢測模塊，該技術(shù)還可同步分析肌紅蛋白、肌酸激酶同工酶（CK-MB）、C反應(yīng)蛋白（CRP）等多個CVD相關(guān)生物標(biāo)志物，操作流程簡化、設(shè)備成本低廉，可有效填補(bǔ)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)CVD快速篩查能力的空白，助力實(shí)現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)”的公共衛(wèi)生目標(biāo)。

    二、治療領(lǐng)域的技術(shù)突破：從廣譜干預(yù)到靶向精準(zhǔn)治療
    傳統(tǒng)CVD治療手段如藥物溶栓、外科支架植入等，常面臨治療精準(zhǔn)度不足、全身副作用明顯、術(shù)后并發(fā)癥風(fēng)險較高等問題。新興光子學(xué)技術(shù)以“光控靶向干預(yù)”為核心，通過精準(zhǔn)調(diào)控光的波長、能量與作用時間，實(shí)現(xiàn)對病灶組織的特異性作用，減少對健康組織的損傷，為CVD治療提供了更安全、更高效的方案。
    （一）光動力療法：靶向調(diào)控動脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展
    光動力療法（PhotodynamicTherapy,PDT）最初應(yīng)用于腫瘤治療，近年來在動脈粥樣硬化治療中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢。其治療原理為：首先向患者體內(nèi)注射光敏劑，待光敏劑選擇性富集于動脈粥樣硬化斑塊后，采用特定波長激光照射病灶區(qū)域，激活光敏劑產(chǎn)生活性氧（ReactiveOxygenSpecies,ROS）。ROS可選擇性破壞斑塊內(nèi)的異常細(xì)胞（如泡沫細(xì)胞）及extracellularmatrix成分，實(shí)現(xiàn)斑塊體積縮小，同時不損傷周圍正常血管內(nèi)皮組織。
    臨床前研究表明，以5-氨基乙酰丙酸衍生的原卟啉IV為光敏劑的PDT，可顯著抑制動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)的炎癥反應(yīng)與氧化應(yīng)激，降低斑塊破裂風(fēng)險——而斑塊破裂正是急性心梗、腦卒中的主要致病機(jī)制。該技術(shù)為CAD的治療提供了“分子層面”的干預(yù)手段，有望成為藥物與手術(shù)治療之外的重要補(bǔ)充。
    （二）激光溶栓術(shù)：無創(chuàng)高效清除血栓病灶
    血栓性疾?。ㄈ缂毙匀毖阅X卒中、深靜脈血栓）的傳統(tǒng)治療以藥物溶栓為主，但存在出血風(fēng)險高、部分患者藥物禁忌等局限。激光溶栓術(shù)通過采用準(zhǔn)分子激光、Nd:YAG激光等脈沖激光系統(tǒng)，利用激光能量在血栓內(nèi)部產(chǎn)生空化泡與沖擊波，將血栓分解為直徑小于10μm的微小碎片（可被機(jī)體安全吸收），實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)血栓清除。
    與藥物溶栓相比，激光溶栓術(shù)具有以下優(yōu)勢：一是精準(zhǔn)性高，可通過光學(xué)相干斷層掃描（OpticalCoherenceTomography,OCT）等實(shí)時成像技術(shù)定位血栓，調(diào)整激光能量參數(shù)，減少對血管壁的損傷；二是安全性好，無需依賴抗凝血藥物，顯著降低出血并發(fā)癥風(fēng)險，尤其適用于老年、肝腎功能不全等高?；颊?。目前，該技術(shù)已在動物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)對動脈閉塞、深靜脈血栓的治療效果，臨床轉(zhuǎn)化潛力顯著。
    （三）光遺傳學(xué)調(diào)控：精準(zhǔn)干預(yù)心臟電生理活動
    心律失常的傳統(tǒng)治療以電除顫、心臟起搏器植入為主，但電刺激易影響大片心肌組織，導(dǎo)致心肌損傷、電極脫位等副作用。光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)通過基因工程手段，使心肌細(xì)胞表達(dá)光敏離子通道（如Channelrhodopsin-2），再利用特定波長光源（如藍(lán)光）照射心臟特定區(qū)域，精準(zhǔn)調(diào)控心肌細(xì)胞的電活動，實(shí)現(xiàn)心率與節(jié)律的靶向調(diào)節(jié)——相當(dāng)于構(gòu)建了“光控心臟起搏器”。
    動物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，無創(chuàng)光遺傳學(xué)系統(tǒng)可在自由活動的小鼠體內(nèi)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞類型特異性的心率調(diào)控，例如通過靶向刺激竇房結(jié)區(qū)域心肌細(xì)胞，糾正竇性心動過緩；通過抑制心肌梗死周邊異常興奮灶，改善室性早搏。該技術(shù)為心律失常的精準(zhǔn)治療提供了全新思路，尤其適用于對傳統(tǒng)電起搏器不耐受的患者。

    三、人工智能與光子學(xué)的融合：推動CVD診療向智能化升級
    新興光子學(xué)技術(shù)在CVD診療中可產(chǎn)生海量高維度數(shù)據(jù)（如光聲成像的血管結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、光流體成像的血小板動態(tài)數(shù)據(jù)），傳統(tǒng)人工分析方法存在效率低、主觀性強(qiáng)、易遺漏關(guān)鍵信息等問題。人工智能（ArtificialIntelligence,AI）技術(shù)的引入，通過機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化處理與分析，顯著提升了光子學(xué)技術(shù)的診療效能，推動CVD診療從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”轉(zhuǎn)型。
    在診斷環(huán)節(jié)，深度學(xué)習(xí)算法可優(yōu)化光子學(xué)成像質(zhì)量與信息提取效率。例如，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ConvolutionalNeuralNetwork,CNN）的圖像增強(qiáng)模型，可顯著提升OCT血管造影圖像的清晰度，更精準(zhǔn)識別動脈粥樣硬化斑塊的纖維帽厚度、巨噬細(xì)胞浸潤程度；基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RecurrentNeuralNetwork,RNN）的動態(tài)分析模型，可通過光流體成像數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測血小板聚集過程，區(qū)分新冠肺炎相關(guān)血栓與普通血栓，為血栓病因診斷提供量化依據(jù)。
    在治療環(huán)節(jié)，AI技術(shù)可助力個性化治療方案制定。例如，在激光消融治療中，機(jī)器學(xué)習(xí)模型可通過分析患者的血管直徑、斑塊硬度、血流速度等多維度數(shù)據(jù)，實(shí)時調(diào)整激光能量、作用時間等參數(shù)，避免過度消融導(dǎo)致的血管損傷；“數(shù)字孿生”技術(shù)通過整合血管造影、CT數(shù)據(jù)，構(gòu)建患者專屬的心血管數(shù)字模型，可模擬支架植入、光遺傳學(xué)調(diào)控等治療過程，提前優(yōu)化手術(shù)方案，降低術(shù)中風(fēng)險。

    四、技術(shù)轉(zhuǎn)化挑戰(zhàn)與未來發(fā)展方向
    盡管新興光子學(xué)技術(shù)在CVD診療中展現(xiàn)出顯著潛力，但從實(shí)驗(yàn)室研究向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化仍面臨多重挑戰(zhàn)，需通過多學(xué)科協(xié)作、政策支持與技術(shù)創(chuàng)新協(xié)同突破。
    （一）核心挑戰(zhàn)：可及性、監(jiān)管與小型化
    1.可及性與可負(fù)擔(dān)性不足：光聲成像、光流體成像等技術(shù)依賴精密光學(xué)組件與專業(yè)操作設(shè)備，成本較高，難以在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)及資源匱乏地區(qū)普及。同時，技術(shù)操作需專業(yè)人員培訓(xùn)，進(jìn)一步限制了其推廣應(yīng)用。
    2.監(jiān)管審批流程復(fù)雜：光子學(xué)診療設(shè)備需通過美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）、歐洲藥品管理局（EMA）、中國國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）等機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格安全性與有效性評估，審批周期長（通常3-5年），可能延緩技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化進(jìn)程。
    3.小型化與便攜化不足：現(xiàn)有多數(shù)光子學(xué)設(shè)備體積較大、依賴外接電源，難以滿足床旁檢測、居家監(jiān)測等場景需求，限制了其在慢性CVD長期管理中的應(yīng)用。
    （二）未來發(fā)展策略
    1.降低技術(shù)成本，提升可及性：通過采用低成本材料（如塑料光學(xué)組件、紙質(zhì)微流控芯片）、簡化制造工藝（如3D打印技術(shù)）、推動規(guī)模生產(chǎn)，降低設(shè)備成本；同時開發(fā)智能化操作界面，減少對專業(yè)人員的依賴，推動技術(shù)向基層延伸。
    2.優(yōu)化監(jiān)管機(jī)制，加速臨床轉(zhuǎn)化：建議監(jiān)管機(jī)構(gòu)建立“突破性醫(yī)療器械”加速審批通道，對具有顯著臨床價值的光子學(xué)技術(shù)實(shí)施“有條件批準(zhǔn)+上市后監(jiān)測”模式；鼓勵產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，在技術(shù)研發(fā)早期引入監(jiān)管專家參與，提前規(guī)避合規(guī)風(fēng)險。
    3.推動技術(shù)小型化，拓展應(yīng)用場景：依托納米技術(shù)、柔性電子學(xué)等領(lǐng)域的進(jìn)展，開發(fā)微型化光學(xué)傳感器（如可植入式光纖傳感器）、便攜式成像設(shè)備（如手持式光聲成像儀），實(shí)現(xiàn)CVD的床旁診斷與居家監(jiān)測，提升患者診療體驗(yàn)。
    4.深化跨學(xué)科融合：加強(qiáng)光子學(xué)、材料科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與心血管醫(yī)學(xué)的交叉合作，例如通過開發(fā)新型生物相容性光敏劑提升PDT治療效果，通過AI算法優(yōu)化光子學(xué)數(shù)據(jù)的臨床解讀，推動技術(shù)向更精準(zhǔn)、更安全的方向發(fā)展。

    五、結(jié)語
    新興光子學(xué)技術(shù)通過創(chuàng)新診斷模式、優(yōu)化治療方案、拓展監(jiān)測場景，為CVD診療提供了全新解決方案，尤其在無創(chuàng)化、精準(zhǔn)化、智能化方面的突破，有望顯著降低CVD的全球疾病負(fù)擔(dān)。盡管技術(shù)轉(zhuǎn)化仍面臨可及性、監(jiān)管、小型化等挑戰(zhàn)，但隨著產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新的深入推進(jìn)，以及AI、納米技術(shù)等跨領(lǐng)域技術(shù)的融合應(yīng)用，光子學(xué)技術(shù)必將在心血管醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更重要作用，推動CVD診療進(jìn)入“精準(zhǔn)化、個性化、可及化”的新時代，為全球心血管健康治理提供有力支撐。