引言
量子物理与静脉医学（phlebology）的交叉最显著地体现在那些运行原理植根于量子衍生光学和电磁理论的技术中，特别是用于静脉消融和成像的激光及光–组织相互作用[1–4]。第二个主要的桥梁是基于磁共振的静脉成像和血氧测量，其中 MR 相位信息被解释为磁化率，并用于量化静脉氧合指标，从而将量子自旋物理学与静脉生理学联系起来[5–7]。第三个桥梁由新兴的传感和计算“量子技术”组成，包括基于 SQUID 的生物磁学以及针对与血流和血管状态相关的生物医学信号的量子启发/量子机器学习工作流[8, 9]。
在这些文献中，“共同点”极少在于静脉本身表现出奇异的宏观量子现象；相反，静脉医学采用了其物理基础在于量子理论、光子学和量子信息电磁建模的测量和治疗手段（激光、干涉成像、磁力测量、MR 磁化率重建）[5, 8, 10]。
治疗交叉点
静脉内激光方法展示了最直接的转化交叉：相干激光辐射被输送到静脉内部，临床目标是通过光吸收和加热产生的受控光热损伤来闭合反流或功能不全的静脉[1–4]。机理研究强调，吸收的能量通常沉积在纤维尖端周围的腔内血液/凝块中（而不单纯是直接作用于静脉壁），因此无论名义目标发色团是血红蛋白还是水，都可以达到凝固温度[12]。这使得 EVLA/EVLT/EVLP 不仅仅是一个“波长标签”，而是一个依赖于所用波长下的散射和吸收特性的光子吸收、热生成和热传递的耦合过程[13]。
一项使用 1.885 μm、~3 W 固体激光器的体外研究探讨了腔内红细胞悬浮液（相对于盐水）的存在，以及纤维端面形成的加热碳化层如何影响消融效率[1]。在该研究中，加热碳化层的存在提高了 EVLA 的效率，突显了一条热化学途径，该途径可以增强尖端处的能量沉积，使其超出单纯血液中的光学吸收[1]。相关的机理争论解释了为什么波长选择性在手术过程中可能会减弱：凝块可以在尖端周围形成，并在超过 1,000 °C 的温度下部分转化为碳，由于碳对所有 EVLA 激光波长的吸收效果相同，一旦尖端加热由碳吸收主导，碳化就会降低波长依赖性[13]。
临床对比进一步强化了从物理学到静脉医学的转化管道。在一个患者系列中，大隐静脉的全程闭塞在随访中持续存在，1560 nm 和 1940 nm 的 EVLA 被描述为矫正下肢静脉曲张中静脉反流的高度有效且安全的方法[11]。光学参数研究支持了为什么即使碳化会削弱选择性，波长选择仍然重要：据报道，静脉壁的穿透深度在 980 nm 时约为 1.3 mm，而在 1470 nm 时约为 0.22 mm，这意味着空间能量沉积分布和潜在的侧支损伤模式截然不同[14]。
波长选择在 EVLP 系统演进中也得到了明确处理，多种波长被定位为具有不同的吸收特性；例如，810 nm 被描述为对血红蛋白吸收具有特异性，一项大型临床研究旨在比较 1064 nm 与 810 nm EVLP 治疗慢性静脉功能不全（静脉曲张）的有效性和安全性[2]。独立的光学分析主张潜在有利的中红外选择，并指出“迄今为止最好的结果”是使用 1.56-mm 辐射获得的，并且在 1.68 和 1.7 mm 的波长下，非水血液成分中的吸收远弱于水中的吸收，从而激发了在这些较长波长下以水为主的目标假设[15]。
一个独特的非热治疗交叉点是通过光胶原交联进行的化学光静脉治疗，其中核黄素用作交联剂，蓝光作为激活剂[16]。在静脉标本中，这种方法产生了快速且显著的收缩，没有内皮损伤的组织学证据，且静脉曲张的机械性能发生明显变化，这表明了一种可控的光激活重塑机制，而非纯粹的热消融[16]。
光学与光子学诊断交叉点
静脉医学中的光学诊断经常利用血红蛋白具有波长依赖性吸收特性的事实，从而能够利用光子作为探针，对静脉氧合、血栓成分或血管结构进行无创探测[3, 4, 17]。在各种方法中，共同的物理学原理是，测得的信号（衰减、干涉条纹、光声压力瞬变、荧光发射）最终由血液和血管壁成分中的光子吸收和散射驱动[3, 10, 18]。
近红外光谱法
近红外（NIR）光谱法被描述为一种无创技术，利用血红蛋白的差异吸收特性来评估骨骼肌氧合，监测选定波长可以提供脱氧指标[3]。一项研究明确测量了前臂运动期间的静脉血氧饱和度和 760–800 nm 的吸收，以测试光学吸收带是否与静脉氧合相关[3]。另一种方法使用带有静脉阻断的 NIRS 来无创测量成年人前臂的外周静脉氧合血红蛋白饱和度（SvO2）[19]，并报告了 NIRS 测得的前臂 SvO2 与共氧仪测得的浅静脉血 SvO2 之间存在显著相关性（n=19, r=0.7, p<0.0001）[19]。
其他验证工作检查了 NIRS 信号与静脉血红蛋白氧饱和度（O2Hb%）和静脉氧浓度（CvO2）之间的关系[20]。在归一化到生理范围后，脱氧和氧合血红素信号与静脉 O2Hb%（R≈0.92）以及血红素信号与 CvO2（R≈0.89–0.90）之间均显示出高度线性相关，表明基于光子吸收的 NIRS 测量可以在受控环境下追踪静脉氧合指标[20]。在中心静脉背景下，据报道 NIRAS 能够提供准确的脑静脉饱和度无创测量，通过 NIRAS 计算的 CSvO2 与颈内静脉血液的直接共氧仪测量结果进行了对比[21]。
光电容积脉搏波描记法
光电容积脉搏波描记法（PPG）依赖于红外光源和接收器来估算血容量的波动，它通过测量吸收并反射回接收器的光量来估算容量变化[22]。在慢性静脉功能不全评估环境中，数字 PPG 提供的静脉血流动力学值与标准评估一起使用，以调查是否需要干预（EVLA），并检查了多普勒超声与 D-PPG 之间的相关性，以评估 D-PPG 是否有助于理解静脉病理和评估治疗方案[22]。该方法在历史上也被背景化为最初于 1930s 引入，作为评估血管系统的手段，强调了其作为公认的血流动力学光学替代指标的作用[22]。
光学相干断层扫描
光学相干断层扫描（OCT）被描述为一种基于低相干干涉测量的强大成像模式，能够实现高分辨率成像，组织穿透深度达几毫米，并能对血管壁进行近组织学级别的可视化[10, 23, 24]。血管内 OCT 已被证实可提供静脉壁的“类组织学信息”[4]，一项应用将血管内 OCT 描述为使用约 1300 nm 近红外光可获得的最高分辨率血管内成像技术[25]。在静脉治疗评估中，OCT 被用于定性评估牛静脉标本在射频消融和静脉内激光治疗后的静脉壁解剖结构和组织改变，包括记录 980 nm 二极管激光在 15, 25 和 35 J/cm 能量密度下的 ELT 参数[4]。
OCT 也被定位用于颅内静脉应用：在人类脑静脉窦中的采用“可能有助于”诊断、治疗和理解硬脑膜动静脉瘘、脑静脉窦血栓形成和特发性颅内高压[25]。这例证了基于干涉的光子成像如何将静脉医学从表浅下肢静脉扩展到静脉窦病理，这取决于导管辅助的进入和光学信号的限制[25]。
偏振敏感 OCT
偏振敏感 OCT（PS-OCT）通过测量组织双折射扩展了 OCT 的功能，为陈旧性慢性血栓中存在的胶原蛋白和平滑肌细胞提供对比度[26]。在一种大鼠 DVT 模型中，研究了血管内 PS-OCT 以在体内评估血栓随老化过程的形态和成分[26]。利用结合了偏振和常规 OCT 指标的线性判别模型，对 OCT 横截面图像进行的自动分析以 97.6% 的敏感性和 98.6% 的特异性区分了急性血栓和慢性血栓，支持 PS-OCT 作为 DVT 成分评估和血栓年龄分化的敏感方法[26]。
光声成像与弹性成像
光声成像（PAI）被描述为能够远程测量组织的光学吸收，其对比度是通过光/光/热声效应产生的，其中短电磁脉冲的吸收产生热弹性声波[17, 27]。在实践中，生物组织受到非电离激光脉冲的照射；吸收会提高局部温度（约几个毫开尔文），导致热弹性膨胀和声发射[18]。含有血红蛋白且显著吸收可见光的红细胞在吸收光能后温度和压力迅速升高，为血栓和血管成像提供了具有生理意义的内源性吸收体[28]。
在 DVT 分期概念中，血栓机化会降低血红蛋白浓度，从而降低光学吸收，促使利用光声信号变化对血栓进行无创分期[27]。一项研究进一步明确可以使用波长调谐至红细胞吸收的脉冲激光辐射，并提出由于较强的光学吸收，急性血栓应比慢性 DVT 发出更强的光声信号[27]。从经验上看，据报道超声与光声联合成像可提供有关 DVT 血栓结构和年龄的信息，而更广泛的综述指出 PAI 因其空间分辨率和高光学对比度而具有前景[17, 29]。
除了基于吸收的分期外，血管弹性光声断层扫描（VE-PAT）还将光学吸收检测与机械性能推断联系起来。PAT 通过超声检测光学吸收，实现了超越光学扩散极限的高空间分辨率，并因其在红细胞中具有基于血红蛋白的强大吸收对比度而被强调，能够提供动物和人类血管的结构、功能和机械特性[30]。据报道，VE-PAT 能够测量人类的血管弹性特性[30]，在大血管模型中检测到由于模拟血栓形成导致的血管顺应性降低（经标准压缩测试验证）[30]，并在发生下游阻塞时检测到人类受试者的血管顺应性降低，展示了检测深静脉血栓形成的潜力[30]。
近红外荧光与高光谱成像
近红外荧光（NIRF）血栓成像使用靶向荧光团将分子结合事件转化为可检测的 NIR 光子发射；例如，一种纤维蛋白靶向肽与近红外荧光团 Cy7 缀合（FTP11-Cy7），以开发和验证一种能够实现深静脉血栓高分辨率 NIRF 成像的显像剂[31]。在临床前工作流中，对患有亚急性颈静脉 DVT 的小鼠进行了无创集成荧光分子断层扫描与 CT（FMT-CT），插图说明了血栓定位和定量的光学–放射学结合方法[31]。相关研究强调，在第二近红外窗口（NIR-II, 1,000–1,700 nm）进行的荧光成像因设备复杂度降低和操作更简便而受到青睐，并且开发了一种诊疗一体化药物载体，以实现对 DVT 靶向溶栓过程的实时监测[32]。
在表面成像光谱的末端，高光谱可见光–NIR 成像通过利用波长依赖性的漫反射特征来描绘静脉曲张。在的一项系统研究中，志愿者接受了跨越 400–950 nm 的多色光照射[33]，漫反射光谱在静脉曲张处达到 530 nm 峰值，而腿部静脉为 780 nm[33]。在利用定量相位分析和 k-means 聚类进行描绘之前，对选定波长下的高光谱图像进行了归一化和滤波，将光谱与计算分割联系起来，用于非接触式静脉绘图[33]。
磁共振诊断交叉点
定量磁化率映射（QSM）通过利用 MR 相位演化推断局部磁化率，在量子自旋物理学与静脉生理学之间架起了一座磁共振桥梁。QSM“检查梯度回波相位数据”以确定局部组织的磁化率[5]，据报道，根据磁化率差异与 SvO2 之间的关系，测量 QSM 的磁化率差异可以量化 SvO2 值[6]。氧合敏感性得到了相关报告的支持，即 QSM 可以量化动物模型和人类中由高氧气体挑战诱导的脱氧血红蛋白饱和度变化[7]，并且血液气体分析仪测得的 ShvO2 与 QSM 测量计算出的 ShvO2 之间具有极佳的一致性[7]。
基于磁化率指标的静脉特异性基础在于不同氧合状态之间的磁性对比：氧合血红蛋白被描述为抗磁性（负磁化率），而脱氧血红蛋白是顺磁性（正磁化率）[28]。在提供的 QSM 文献节选中，QSM 还被定义为一种可能提供脑静脉氧饱和度（CSvO2）间接测量指标的无创方法，强化了其在直接采样不切实际的静脉血氧测量应用中的潜力[5]。
量子生物物理机制
在分子水平上，血红蛋白的氧合状态与磁性能相关，这直接关系到磁场相互作用和 MR 磁化率成像。氧合血红蛋白被描述为抗磁性，而脱氧血红蛋白是顺磁性，这意味着在分子/电子水平上存在氧合依赖的磁化率和磁力相互作用[28]。血红蛋白也被描述为一种变构蛋白，在紧绷态（脱氧）到松弛态（氧合）转换及其逆过程中会发生构象变化，强调氧结合与蛋白质结构状态相耦合[28]。
电磁场与血液生理学之间的一个拟议机理桥梁是，磁场会影响运动电荷，从而影响血红蛋白的变构转变，这种转变被描述为涉及群体的转移，而不是一种四级结构向另一种四级结构的单向转换[28]。在静脉医学背景下，这一系列主张将量子知情磁学概念（磁化率、场–电荷相互作用）与血红蛋白功能联系起来，而血红蛋白功能正是光学（NIRS, PAI）和 MR（QSM）方法试图测量的静脉氧含量和氧卸载动力学的基础[3, 6, 28]。
新兴及概念交叉点
多项研究超出了现有的临床静脉医学设备范围，但仍阐述了应用于血管或静脉信号的量子物理衍生原理。在 EVLA 中，计算建模的明确动机是将激光纤维表示为圆柱形静脉管中的点源，并模拟通过受所考虑波长下血液散射和吸收控制的扩散过程实现的径向光重新分布，展示了静脉消融参数优化的物理前导方法[13]。
标榜为“量子分子共振”（QMR）的生物电子设备也被讨论为静脉医学中的潜在工具：一种“新型电手术刀”被描述为可用于治疗皮肤毛细血管和静脉曲张，具有可调功率和精确计时，旨在减少热损伤[34]。在同样的框架下，硬化疗法被描述为静脉曲张、蜘蛛静脉和毛细血管扩张的主要治疗方法，将 QMR 定位为浅静脉疾病管理这一更广泛治疗生态系统中的辅助手段[34]。
在计算方面，据报道有一种用于血流激光散斑对比成像（LSCI）的混合量子–经典机器学习方法：该模型没有使用标准的 3D 全局池化层来压缩特征图，而是将其替换为变分量子电路，据称该电路可以保留数据中的空间和时间关系以维持预测准确性[9]。尽管节选中未针对特定的静脉疾病，但其交叉点在于与血管评估相关的血流成像管道可以通过显式的量子电路组件进行修改，将量子信息处理与血流动力学信号分析联系起来[9]。
另一个建模概念提出了一种“完全基于量子力学和经典电动力学”的技术来解决血管发生过程中的异常血管生长，并声称利用量子力学计算来更准确地预测位置并遏制血管的异常生长[35]。虽然这更接近血管生物学和血管生成而非传统的静脉曲张管理，但它仍代表了使用量子/电动力学建模作为病理性血管形成干预指导的直接尝试[35]。
最后，量子传感通过生物磁学与静脉状态相连。SQUIDs 被描述为基于磁通量量子化和 Josephson 效应[8]，相关的量子传感器探测磁场中原子自旋的进动，其灵敏度接近每 [8] 飞特斯拉。在明确涉及静脉缺血的应用中，研究报告称变化发生在病理变化之前，并可以使用 SQUID 进行无创记录[36]，SQUIDs 被描述为测量由胃肠平滑肌电活动产生的磁场，证明了捕获与血管损伤状态相关的微弱生物电磁特征的可行性[36]。
综合
在采样的文献中，几个跨领域的“共同点”通过共享的可测量值、可控参数和仪器物理，一致地将量子物理与静脉医学联系起来。
下表总结了从量子衍生物理原理到具体静脉应用的循环桥梁。
总而言之，这些主题表明量子物理与静脉医学之间的共享“语言”很大程度上是一种关于可测量对比度和可控参数的语言：吸收光谱和波长、相干性与干涉、偏振态、磁化率以及传感器灵敏度极限[3, 5, 8, 10]。
局限性与结论
在本文采样的文献中，主要的交叉点在于应用和转化：激光被部署用于静脉内消融，并在不同波长间比较有效性和安全性；光学光谱和成像被用于推断静脉氧合或表征血栓；MR 磁化率重建被用于量化静脉氧合指标[3, 6, 11, 17]。与更“基础”的分子物理学最紧密的联系是 (i) 血红蛋白依赖氧合状态的磁化率（抗磁性氧合血红蛋白 vs 顺磁性脱氧血红蛋白）以及 (ii) 利用这些差异来量化氧合变化的基于磁化率的 QSM 方法，以及关于磁场可以通过运动电荷相互作用影响血红蛋白变构转变的断言[7, 28]。
总体而言，本语料库记录的量子物理与静脉医学的共同点最好被理解为：将基于量子的光子学和电磁测量科学临床应用于静脉疾病的诊断、成像和治疗，其中血红蛋白作为核心“桥梁分子”，同时充当了治疗吸收体、光学报告剂和磁化率源[3, 12, 28]。
