Science Advances | 马普所/ETH等联手打造：首个光声增强磁性导丝问世，实现“无辐射”介入治疗新突破

长期以来，寻找 X 射线替代方案一直是介入放射学领域的“圣杯”。超声成像虽然无辐射，但在深层组织中的分辨率有限；磁共振成像（MRI）虽然高清，但昂贵的设备成本和强磁场环境下手术器械的兼容性问题阻碍了其普及。

OptoMaG 的核心突破在于引入了光声成像技术。这是一种结合了光学对比度与超声穿透深度的混合成像模式。研究人员在直径仅为 250 微米的柔性导丝中嵌入了特殊的 ZnS:Cu（铜掺杂硫化锌） 颗粒核心。这种材料不仅具备出色的电致发光特性，更重要的是，它对脉冲激光具有极高的光吸收效率，能够产生强烈的“光声信号”。

当激光脉冲照射导丝时，ZnS:Cu 颗粒会发生光热膨胀并激发出超声波。这种信号能够被体外的超声换能器捕获，从而在无需电离辐射的情况下，以极高的空间分辨率重建出导丝在血管深处的实时 3D 轮廓。

图 1. 在 3D OA 成像下 OptoMaG 的无辐射导航。

导丝在血管中的“灵活度”决定了手术的成败，尤其是在处理脑血管瘤等路径极度弯曲的病变时。

OptoMaG 的尖端集成了一个由 FePt（铁铂） 纳米颗粒组成的硬磁磁头。相比传统的机械推顶，这种磁性尖端可以在外部机器人手臂控制的磁场驱动下，实现精准的 3D 转向和多轴变形。

为了确保导航的顺滑，研究团队还在导丝表面包裹了一层 PVP（聚乙烯吡咯烷酮） 亲水涂层。实验数据显示，在生物血流环境下，这种涂层能将摩擦力降低数倍，极大地降低了穿破血管壁的风险。在 3D 人体比例的脑血管模型测试中，OptoMaG 成功穿过了极其扭曲的颈内动脉，精准抵达目标大脑区域。

图 2. OptoMaG 的制造过程和表征。

OptoMaG 的野心远不止于“带路”。研究团队赋予了它双重治疗能力，使其从单纯的工具升级为精准打击肿瘤和病灶的“微型武器库”。

首先是精准热消融：利用尖端的 FePt 磁性材料在远程射频（RF）场的激励下会产生感应加热的特性，OptoMaG 能够对靶点进行局部热疗。这种方法可以物理性地破坏肿瘤细胞，而不会像化疗那样产生全身副作用。

其次是光动力疗法（PDT）：导丝本身就是一个高效的光传输媒介。其内部的电致发光层可产生 460 纳米的蓝光。当导丝抵达肿瘤部位时，通过激发预先注射在病灶处的感光剂（如 5-ALA），产生单线态氧等活性氧物质，精准诱导肿瘤细胞凋亡。

图 3. OptoMaG 的发光性能表征。

这项研究不仅证明了无辐射介入手术的技术可行性，更展现了柔性电子、磁学与影像医学深度融合的巨大潜力。

目前，OptoMaG 系统已在复杂血管幻影模型中验证了其可靠性。该技术的成熟有望让未来的介入手术室摆脱笨重的铅衣和危险的辐射，为医生创造更安全的操作环境，同时也为患者提供更加精准、微创且多效的治疗方案。

随着医疗机器人技术的不断迭代，这种具备“自带光源、自带动力、自带火力”的智能导丝，或将成为下一代脑科学与心血管介入治疗的核心利器。

图 4. 通过 3D 脑血管模型进行主动转向和导航。

图 5. 在离体猪心脏模型中，利用 OA 成像对 OptoMaG 导航和监测进行表征。

图 6. 微创治疗应用：射频热疗和光动力疗法。