據中國激光雜志社網，于2025年10月28日報道，腦血管疾病已成為我國居民死亡的首要原因，其中約61%的病例由動脈粥樣硬化(Atherosclerosis) 引起，全球范圍內，動脈粥樣硬化引發的缺血性心臟病和腦卒也穩居死亡首因。該疾病導致的血管狹窄、堵塞等病變，嚴重威脅患者生命健康。然而，目前的治療方法，如血管重建、球囊擴張和支架置入等，在處理復雜病變時效果有限，并面臨再狹窄和閉塞的長期風險，嚴重制約了治療效果的持久性。此外，隨著醫療技術的不斷進步，在傳統的治療方法之外，各種新興的消融技術也越來越受到關注。其中包括射頻消融術、冷凍消融術、超聲波和光動力療法。然而，消融過程往往會對正常血管組織造成損傷，導致嚴重的并發癥，因此迫切需要開發一種能夠選擇性消融動脈粥樣硬化病變，而不損傷健康血管組織的微創技術。
在微創介入領域，激光消融技術正逐漸嶄露頭角，展現出令人矚目的發展潛力。與傳統射頻或微波等熱消融手段相比，激光在空間定位與能量控制方面具備更出色的精度。更具突破性的是，借助細徑光纖實現遠程能量傳輸，激光為深部器官病灶的精準治療提供了全新路徑，在提升療效的同時，也顯著減輕了手術創傷，縮短了患者的康復周期。然而，盡管激光消融在諸多領域表現優異，其在之前在動脈粥樣硬化治療中的應用卻長期受限于一個關鍵問題：缺乏對病變組織的選擇性，易對正常血管造成損傷。這一局限嚴重制約了該技術在臨床中的推廣與應用。
近日，四川大學梁厚昆教授團隊在光學領域期刊《Laser & Photonics Reviews》上發表研究成果，題為《使用瓦級5.75微米中紅外飛秒激光高效選擇性消融動脈粥樣斑塊》。該研究首次將中紅外分子共振消融與飛秒激光冷加工技術相結合，在精準清除動脈粥樣斑塊的同時，實現了對正常血管組織的完整保護。研究團隊將飛秒激光波長精確調諧至5.75 μm，該波段與動脈斑塊中膽固醇酯的酯鍵（C=O）振動吸收峰高度匹配，從而在分子層面實現對病變組織的選擇性作用。通過紅外透射光譜、拉曼光譜以及小鼠動脈粥樣硬化模型的系統實驗，該策略的高度選擇性與高效消融能力得到充分驗證，為動脈粥樣硬化的精準干預開辟了新路徑。此外，團隊開發了基于反諧振空芯光纖（AR-HCF） 的柔性激光傳輸系統，可高效傳導5.75 μm飛秒激光。該光纖直徑僅為113 μm，具備低彎曲損耗和高功率穩定性，無需額外透鏡即可直接輸出高強度激光，為未來融合穿刺針、內窺鏡等微創器械，實現腔內介入治療提供了關鍵技術支持。
文章亮點
一 基于酯鍵共振的選擇性消融機制
團隊首先在膽固醇酯薄膜上進行了系統的激光照射實驗。研究發現，在428 W/cm2功率密度下，僅需10 ms照射即可完全破壞C=O鍵，證實了酯鍵共振分解機制的有效性。進一步的拉曼光譜分析揭示了更為精細的化學變化：酯鍵振動峰從1736 cm?1偏移至1710 cm?1，這表明膽固醇酯被特異性分解為游離膽固醇與脂肪酸，這兩種產物均可被人體循環系統自然代謝，避免了異物殘留。更進一步在人體白蛋白薄膜上的對比實驗：
在5.75 μm波長下，即使功率密度高達611 W/cm2，白蛋白無任何結構變化；
在6.1 μm波長下，僅122 W/cm2功率即可導致白蛋白瞬間碳化。
這一對比充分證明了5.75 μm激光對斑塊組織的高度選擇性，為實現"只除斑塊、不傷血管"的精準治療提供了關鍵保證。
團隊利用5.75 μm飛秒激光，在動脈粥樣硬化模型小鼠的離體主動脈上進行了系統的激光消融實驗。這些小鼠經過5個月高脂飲食誘導，形成了與人類病變高度相似的動脈粥樣斑塊。以使用平均功率密度428 W/cm2，掃描速度5 mm/s，掃描趟數10次為例，動脈粥樣硬化斑塊的平均消融深度為280 ± 24 μm，斑塊被完全清除至血管內膜交界處，而以相同參數作用于正常動脈壁時，未見任何結構損傷或熱損傷。為了評估大面積斑塊去除的可行性，將MIR激光束擴展到1000 μm，而其他參數保持不變。照射前后的比較顯微鏡檢查表明白色斑塊物質完全去除，暴露下面的正常動脈組織，而沒有熱損傷或結構損害。可以實現高效、大面積斑塊消融，同時保持組織的選擇性。
二 模擬血液環境下高效選擇性消融驗證
為模擬真實臨床環境中動脈粥樣硬化斑塊被血液包圍的實際情況，研究團隊構建了一套仿生血流模擬系統，以驗證5.75 μm飛秒激光在血流介質中是否仍具備高效選擇性消融能力。該裝置將離體血管樣本嵌入內徑為6.4 mm的流體腔室，通過精密蠕動泵維持6000 mL/min的生理級血流速度，高度還原人體動脈中的流體動力學環境。實驗結果表明，在600 mW平均功率、400 μm光斑尺寸的激光參數下，盡管激光需穿透動態血流層輻照至斑塊表面，其選擇性消融效果依然顯著，斑塊組織被有效清除，而正常血管結構未見損傷，充分證明了該技術在真實血流環境下的可行性與穩定性。
三 臨床通路：空心光纖打通介入“最后一程”
實驗結果表明，經由AR-HCF柔性傳輸后的5.75 μm飛秒激光，依然能有效維持其對動脈粥樣硬化斑塊的選擇性消融能力。該研究證實，反諧振空芯光纖是目前實現中紅外飛秒激光“無損”傳輸的唯一可行方案，成功解決了高能量激光在復雜臨床路徑中的輸送難題，為其邁向微創介入手術奠定了關鍵的技術基礎。
總結與展望
本研究系統驗證了5.75 μm中紅外飛秒激光在動脈粥樣斑塊消融中的高效性與選擇性，該波長精準匹配膽固醇酯分子中酯鍵（C=O）的特征振動吸收峰。通過紅外透射光譜、拉曼光譜分析及小鼠動脈粥樣硬化模型的綜合實驗，該激光波長在多種體系中均表現出最優的消融效率與組織選擇性。在臨床轉化潛力方面，研究首次證實了該激光在模擬血流環境中仍可實現高效斑塊消融，并成功結合反諧振空芯光纖（AR-HCF）實現柔性激光傳輸。該光纖具備優異柔韌性與在中紅外波段的高透過率，未來可與穿刺針、超聲內鏡等現有介入工具集成，支持在實時影像引導下完成精準介入治療。上述成果表明，基于膽固醇酯共振機制的中紅外飛秒激光消融技術，具備發展為一種通用型精準治療平臺的巨大潛力。
本研究的第一作者為四川大學博士研究生傅智倬，通訊作者為四川大學梁厚昆教授。重要貢獻者還包括鄧卬博士、吳函副研究員，以及新加坡南洋理工大學王玉璽博士、Wonkeun Chang教授、王岐捷教授，和巴西聯邦伯南布哥大學Anderson S. L. Gomes教授。項目獲得國家自然科學基金、四川省杰出青年科技人才項目、四川大學“中長期雙高團隊”基金及新加坡教育部資助課題等多個科研基金的強力支持。
