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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(jì)報(bào)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(shí)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(shì)變化，其仍然凸顯成為“頭號(hào)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(huì)在血管壁上積聚，從而阻礙血液的流動(dòng)。然而，當(dāng)前研究然而不完全了解這些斑塊如何在動(dòng)脈和靜脈中形成和聚集?；诖?，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(duì)微小的器官 （例如，肺內(nèi)細(xì)支氣管和心臟冠狀動(dòng)脈）的損傷。一個(gè)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(cè)膽固醇結(jié)晶、薄纖維帽和巨噬細(xì)胞，從而預(yù)測(cè)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(shí)實(shí)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(shí)現(xiàn)高分辨率，超過這個(gè)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(gè)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(duì)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(shí)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(duì)在小鼠和人體血管樣品中采集到易損動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的特征信息。這或?qū)⒃谖磥沓蔀榫_評(píng)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(shí)現(xiàn)改善治療和預(yù)防效果。