图1. 基于自相似多级结构理论-微流变实验分析新方法的动脉粥样硬化斑块精准评估。
动脉粥样硬化斑块在心血管疾病中扮演着重要角色，其结构复杂且异质性强。研究表明粥样斑块的力学性质与其破裂风险紧密相关，可引发严重的心脑血管疾病。然而，现有医学成像和力学分析手段在表征斑块微观精细结构的粘弹性力学特性上仍存在局限性，难以对斑块的状态进行精准评估。本研究中，西安交通大学航天航空学院徐光魁教授团队提出了一种结合多级结构理论与微流变实验分析的新方法，能够表征粥样斑块各关键区域（包括纤维帽、斑块-内膜界面、脂质池）的力学特性。首先，我们发现斑块普遍呈现出双阶段幂律流变学行为，其幂律指数能捕捉斑块各区域间的细微力学差异。其次，基于自相似多级结构模型，我们能够从细胞质、细胞到组织水平，精确描述不同斑块组织粘弹性特性在不同尺度下的变化。最后，我们建立了一种基于新力学标记物的机器学习诊断模型，该模型能够为斑块的成分和异质性提供定量评估标准。本研究不仅揭示了斑块内部的力学异质性，还通过基于力学标记物的机器学习策略，提出了一种全新的斑块状态评估方法，为动脉粥样硬化风险的精确诊断提供了重要手段。
图2. 动脉粥样硬化斑块各部位（纤维帽（CP）、斑块-内膜界面（IF）、脂质池（LP））多尺度力学特性。（a）普遍的双段标度律流变学行为。（b）短时间尺度与长时间尺度幂律指数。（c）软组织自相似多级结构理论表征粥样斑块（e）细胞质弹性模量（f）细胞质粘度（g）细胞骨架弹性模量（h）细胞外基质膨胀模量。
徐光魁，西安交通大学航天航空学院教授。主要研究方向为活性材料力学、多尺度力学、医工交叉等，在单细胞、细胞群体、软组织等不同尺度上探究活性材料的变形与运动机制。现任中国力学学会首届青托委员会副主任、中国力学学会固体力学专业委员会生物材料与仿生专业组副组长、中国力学学会软物质力学工作组委员、陕西省力学学会理事、《SN Applied Science》编委、《International Journal of Computational Materials Science and Engineering》编委、《Acta Mechanica Solida Sinica》特邀青年编委、《医用生物力学》编委等。发表论文100余篇，包括Nature Communications、Science Advances、Acta Biomaterialia、Nano Letters（4篇）、ACS Nano（3篇）、JMPS（9篇）、Biophysical Journal（7篇）、Advanced Science等期刊。这些研究得到了国家自然科学基金面上项目、优秀青年基金项目等资助。
论文信息：
https://authors.elsevier.com/c/1jtfI6CFjZU21C
本工作得到国家自然科学基金（12102326, 12122210, 12072252）和中央高校基本科研业务费的支持。
