动脉硬化是威胁未确诊心血管疾病的主要危险因素。近日，一个欧洲科研团队就推出了其研发的一种激光多普勒振动测量系统原型，该系统可用于测量患者的动脉硬化程度。该团队经过实验后表示，这项新型的基于光子学、非侵入性的心血管疾病（CVD）筛查试验在早期临床试验中显示出了巨大的潜在应用前景。

CARDIS项目属于欧洲Horizon 2020工程的一部分，其运行经费约为360万欧元，项目由比利时IMEC的硅光子学专家合作开展。本月底，该团队推出了在CARDIS项目下研发出的一种如吹风机大小的激光多普勒振动测量仪（LDV）设备原型。其他的主要合作伙伴包括全球领先医疗科技公司美国美敦力以及来自比利时根特大学、爱尔兰廷德尔国家研究所、英国伦敦玛丽女王大学和荷兰马斯特里赫特大学的研究人员。

图1 图中的手持式LDV系统原型是工程师在CARDIS项目下开发的，它使用激光束的反射模式来测量患者的动脉硬化程度。在临床可行性研究成功之后，它可以进入大规模生产，为其他未确诊的心血管疾病提供大规模的无创伤式筛查。致谢提供图片的IMEC

简易的筛查

这项技术的工作原理为：LDV设备通过测量心脏每次搏动射血产生的沿大动脉壁传播的压力波传导速度（等同于人体血压脉冲在血管系统中循环的速度）来评估大动脉硬化程度。血管僵硬由动脉内斑块的堆积引起，被医学界认为是心血管疾病一个主要的危险因素，但一般情况下它很难测量。

如果这种低成本和高度便携的LDV设备能无误地工作，它就可以提供一种简单、非侵入性的方式来筛查大量患者未经诊断的CVD——这是目前其他医疗工具无法提供的。目前，由IMEC研究人员Roel Baets领导的工作小组已经在法国巴黎乔治蓬皮杜医院对100名患者进行了临床可行性研究，在抽样测试的100名患者中，有一些患者是健康的，有些是患有心血管疾病的。

LMEC的报告表明：设备读数的质量非常好，在所有受试者中都能获得足够的测量结果，并且此次测试所收集的数据和阶段可变量与参考技术获得的数据一致。项目合作伙伴经过进一步分析后，他们计划在荷兰马斯特里赫特医院进行另一次临床研究。

图2 这些硅光子芯片经由根特大学研发、IMEC制造，最终安装在CARDIS项目下所研发的LDV设备内部，用于收集和分析患者皮肤反射的激光信号。致谢提供图片的IMEC

负责初步可行性研究的心脏病专家Pierre Boutouyrie在IMEC的一份声明中表示：“这次实验所有的受测者均能接受CARDIS项目下的设备，他们认为该系统是有用的且耐受性良好。事实上系统信号采集的可行性非常好，因为它在100 %的患者身上都获得了有用的信号。测量时系统的耐受性也很好，获得有用信号所用的时间不到10分钟，患者几乎没有注意到我们对他们进行了测量。”

硅光子学技术

为了进行LDV的测量，系统会将一个极低功率的激光直接对准动脉上方的皮肤。然后从皮肤反射光束的多普勒频移中提取患者的心跳模式。CARDIS设备的特别之处在于它工作时有两行六束激光射出，能够并行扫描多个点。除了显示动脉硬化程度外，这些测量数据还可用于检查主动脉狭窄情况，这是相对于老年患者来说比较常见的心脏瓣膜问题。多光束LDV系统的核心是一个硅光子学芯片，它起初由根特大学光子学研究小组设计，工程师随后使用IMEC的内部硅光子学试点设施对其进行原型设计。

原型设计完成后，很大可能上会经由爱尔兰廷德尔国家研究所的合作伙伴提供先进的光学封装方法，美敦力公司随后又将这些组件集成到一个高度便携的手持设备。根特光子学研究小组负责人Baets表示：“硅光子学是一种先进的技术，它结合了光子学独特的传感能力与硅半导体技术的低成本和微型化能力。令人兴奋的是，我们的硅光子芯片和原型医疗设备有望可以在未来改善很多心血管疾病患者的生活。”

该项目的下一阶段将进行小批量生产LDV系统，以便测试人员能在更大的患者群体和更长的时间内进行临床可行性研究。IMEC表示，如果这项规模更大的研究能够证明LDV技术在早期就可以检测出心血管疾病，他们就可以开始计划下一步进行大规模生产。

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