太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測和診斷中的應(yīng)用分析 臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)

1、目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26169 1 緒論 PAGEREF _Toc26169 1 HYPERLINK l _Toc6196 2 太赫茲光譜和成像技術(shù) PAGEREF _Toc6196 2 HYPERLINK l _Toc29360 3用于生物分子檢測的太赫茲技術(shù) PAGEREF _Toc29360 3 HYPERLINK l _Toc2212 3.1氨基酸和多肽 PAGEREF _Toc2212 3 HYPERLINK l _Toc12932 3.2蛋白質(zhì) PAGEREF _Toc12932 3 HYPERLINK l _Toc7643 3.3DN

2、A PAGEREF _Toc7643 4 HYPERLINK l _Toc23645 4用于生物組織檢測的太赫茲技術(shù) PAGEREF _Toc23645 5 HYPERLINK l _Toc11505 4.1角膜組織 PAGEREF _Toc11505 5 HYPERLINK l _Toc11739 4.2腦組織 PAGEREF _Toc11739 6 HYPERLINK l _Toc20060 4.3牙齒組織 PAGEREF _Toc20060 6 HYPERLINK l _Toc20872 4.4骨組織 PAGEREF _Toc20872 7 HYPERLINK l _Toc28332 4

3、.5 燒傷組織 PAGEREF _Toc28332 7 HYPERLINK l _Toc25911 4.6其他組織 PAGEREF _Toc25911 8 HYPERLINK l _Toc4573 5結(jié)論 PAGEREF _Toc4573 8 HYPERLINK l _Toc11404 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc11404 9太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測和診斷中的應(yīng)用分析摘要：近年來太赫茲科學(xué)技術(shù)日益受到科學(xué)界和工業(yè)界的重視并得到了較大的發(fā)展，太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用已成為人們關(guān)注的重要方面之一。介紹了太赫茲波的特點(diǎn)、太赫茲光譜和成技術(shù)；重點(diǎn)討論了近年來太赫茲光譜和成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測和診斷

4、領(lǐng)域中的應(yīng)用和研究進(jìn)展；并探討了太茲光譜和成像技術(shù)發(fā)展中需要解決的問題以及今后發(fā)展的方向。關(guān)鍵詞：太赫茲光譜；太赫茲成像；醫(yī)學(xué)檢測；醫(yī)學(xué)診斷1 緒論太赫茲波 ，一般 是 指 頻 率范 圍 在0.11.0THz（波長范圍30m3mm）間的電磁輻射波。1THz等于1012Hz，或者等于4meV光子能。太赫茲波譜段位于毫米波和紅外光之間。在很長的一段時(shí)間里，由于缺少良好的光源和檢測器，太赫茲的研究進(jìn)展緩慢，一度被稱作“THz空隙” 。近十幾年來，隨著光子學(xué)技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太赫茲波技術(shù)得到了突破性的進(jìn)展，太赫茲輻射技術(shù)的應(yīng)用研究也迅速擴(kuò)展到了越來越多的領(lǐng)域。這些研究領(lǐng)域包括了生物醫(yī)學(xué)、藥劑學(xué)

5、、材料科學(xué)、物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、航空航天、安防和工業(yè)無損檢測等。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面，太赫茲光譜技術(shù)在癌癥診斷方面的應(yīng)用研究越來越多。其主要原因是：（1）生物有機(jī)分子的骨架振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)光譜以及分子間弱的相互作用力（如氫鍵、范德華力等）能級(jí)處在太赫茲譜段范圍內(nèi)，這是太赫茲波在生物醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的基礎(chǔ)；（2）太赫茲波對極性分子具有較高的靈敏性，尤其是對水具有獨(dú)特的靈近十幾年來，隨著光子學(xué)技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太赫茲波技術(shù)得到了突破性的進(jìn)展，太赫茲輻射技術(shù)的應(yīng)用研究也迅速擴(kuò)展到了越來越多的領(lǐng)域。這些研究領(lǐng)域包括了生物醫(yī)學(xué)、藥劑學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、航空航天、安防和工業(yè)無損檢測等。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方

6、面，太赫茲光譜技術(shù)在癌癥診斷方面的應(yīng)用研究越來越多。其主要原因是：（1）生物有機(jī)分子的骨架振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)光譜以及分子間弱的相互作用力（ 如氫鍵、范德華力等） 能級(jí)處在太赫茲譜段范圍內(nèi)，這是太赫茲波在生物醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的基礎(chǔ)；（2）太赫茲波對極性分子具有較高的靈敏性，尤其是對水具有獨(dú)特的靈敏度，適合作為醫(yī)學(xué)成和癌癥檢測技術(shù)的工具；（3）太赫茲輻射光子能量非常低，僅為射線光子能量的百萬分之一，因此一般不會(huì)對生物體造成損害，可以對生物活體進(jìn)行無損檢測；（4）由于太赫茲光譜采用相干檢測技術(shù)，太赫茲光譜技術(shù)可以有效地去除背景噪聲，這就使得太赫茲光譜具有較高的信噪比；（5）太赫茲譜帶波長比一般光學(xué)和近紅外譜的波長

7、要長，所以太赫茲輻射檢測生物組織樣本不易發(fā)生散射。太赫茲輻射比微波具有更短的波長，這使得太赫茲光譜具有更高的空間分辨率。太赫茲的上述優(yōu)點(diǎn)促使科研工作者已經(jīng)開始探索太赫茲光譜與成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用，以提高診斷水平。本文對太赫茲光譜和成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測和診斷以及相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用做了簡要的綜述。2 太赫茲光譜和成像技術(shù)太赫茲時(shí)域光譜、時(shí)間分辨光譜和太赫茲發(fā)射光譜技術(shù)是三種常見的太赫茲光譜技術(shù)。太赫茲時(shí)域光譜為相干檢測技術(shù)，能夠同時(shí)得到太赫茲脈沖的相位和振幅信息，通過對時(shí)間波形進(jìn)行傅立葉變換可直接得到樣本的吸收系數(shù)和折射率，不需要使用可拉默斯克勒尼希系式變換得到。太赫茲時(shí)域光譜分為透射型和反射型

8、兩種。時(shí)間分辨太赫茲光譜是一種光泵浦太赫茲波探測的光譜，是光學(xué)泵浦和太赫茲時(shí)域光譜相結(jié)合的一種非接觸式的電場檢測技術(shù)。太赫茲發(fā)射光譜通過分析材料輻射出的太赫茲波形的振幅和形狀來研究材料的特性。自從1995年將太赫茲時(shí)域譜用于成像以來，太赫茲成像技術(shù)已經(jīng)有了飛速發(fā)展。太赫茲成像利用太赫茲成像系統(tǒng)的太赫茲射線照射樣本，通過對成像樣本的透射譜或反射譜的信息進(jìn)行處理、分析，得到樣品的太赫茲圖像。根據(jù)不同的需要，可以使用不同的成像方法，如太赫茲時(shí)域逐點(diǎn)掃描成像、太赫茲實(shí)時(shí)焦平面成像、太赫茲波計(jì)算機(jī)輔助層析、連續(xù)波成像和近場成像等。太赫茲成像技術(shù)可以分為脈沖太赫茲波成像和連續(xù)波太赫茲成像兩種技術(shù)。依據(jù)透過

9、成像樣本（ 或從樣本反射） 的太赫茲波的強(qiáng)度和相位包含的樣品復(fù)介電函數(shù)的空間分布信息，脈沖太赫茲波成像能夠?qū)⑼干涮掌澆ǖ膹?qiáng)度和相位的二維信息記錄下來，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗头治龅玫綐颖镜奶掌潏D像。連續(xù)波太赫茲成像是依據(jù)物體內(nèi)部的缺陷或損傷的邊緣對太赫茲波的散射效應(yīng)，會(huì)影響太赫茲波電磁場的強(qiáng)度分布，反映到物體的太赫茲波圖像上為明暗即強(qiáng)度的不同，從而可推測出物體內(nèi)部的形狀、缺陷或損傷位置。連續(xù)波太赫茲成像實(shí)際是一種強(qiáng)度成像。3用于生物分子檢測的太赫茲技術(shù)太赫茲波能夠用來研究生物分子間相鄰分子的弱作用力，如范德華力或者分子間氫鍵作用力。利用太赫茲波對生物分子的靈敏度和特異性，將太赫茲技術(shù)用于研究生物

10、分子的結(jié)構(gòu)和功能信息，可在分子層面上為疾病的診斷和治療提供理論依據(jù)。3.1氨基酸和多肽氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，其精確的有序排列賦予了蛋白質(zhì)特定的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。利用太赫茲技術(shù)了解氨基酸的作用是研究蛋白質(zhì)太赫茲光譜性質(zhì)的基礎(chǔ)。采用太赫茲脈沖光譜技術(shù)研究了谷氨酸太赫茲光譜的特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在1.752.5THz范圍內(nèi)有谷氨酸的高分辨率的躍遷。通過改變單晶的角度，使用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)得到了L-半胱氨酸和L-組氨酸單晶多種氫鍵的近似方向。為了研究太赫茲時(shí)域光譜在更多物質(zhì)和更廣范圍的應(yīng)用，當(dāng)利用薄膜法從水溶液中沉淀固態(tài)晶體來得到物質(zhì)的光譜。實(shí)驗(yàn)使用兩種方法測定了L-蘇氨酸和甘氨酸的太赫茲光譜。具體如下

11、：一種是將氨基酸固態(tài)粉末壓制成片狀進(jìn)行測量；一種是對使用薄膜法沉淀得到的氨基酸進(jìn)行測量。研究表明太赫茲技術(shù)可應(yīng)用于在水相中測量標(biāo)記的生物分子。多肽是-氨基酸以肽鏈連接在一起而形成的化合物，也是蛋白質(zhì)水解的中間產(chǎn)物。當(dāng)用太赫茲光譜技術(shù)對固態(tài)短鏈肽序列進(jìn)行了研究。研究表明在115THz光譜范圍內(nèi)包含了體系的很多光譜和結(jié)構(gòu)信息，如分子固相結(jié)構(gòu)和與序列相關(guān)的分子信息等。體系不同光譜特征的密度和唯一性表明使用固態(tài)量子力學(xué)模型和理論可以從光譜中提取多肽的序列結(jié)構(gòu)信息。在755cm-1（2.116.5THz）波數(shù)范圍內(nèi)的多聚甘氨酸和多聚L-丙氨酸的吸收系數(shù)和折射率。通過光譜結(jié)果得到在45.5cm-1（13.

12、7THz）出現(xiàn)了多聚甘氨酸較強(qiáng)的吸收峰。3.2蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是由氨基酸經(jīng)脫水縮合組成的多肽鏈經(jīng)過盤曲折疊形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的生物大分子。采用太赫茲技術(shù)對附在薄金屬網(wǎng)上的辣根過氧化酶進(jìn)行了研究。結(jié)果表明對于蛋白質(zhì)的測定來說，這種太赫茲技術(shù)比傳統(tǒng)太赫茲技術(shù)具有更好的檢出限。對附在聚二氟乙烯薄膜上的無標(biāo)記的蛋白質(zhì)進(jìn)行了太赫茲成像研究。實(shí)驗(yàn)采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)和干涉效應(yīng)手段，根據(jù)隨著薄膜折射率變化太赫茲信號(hào)會(huì)發(fā)生改變的原理，測量太赫茲信號(hào)觀察鏈霉親和素蛋白和生物素的結(jié)合情況。實(shí)驗(yàn)證明，在1.5THz時(shí)使用太赫茲成像對鏈霉親和素蛋白的檢測限為27ng/(mm2)。研究方法有望應(yīng)用到

13、抗原抗體反應(yīng)的醫(yī)學(xué)診斷和過敏測試中，也可作為傳感器應(yīng)用到工業(yè)中。太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)作為低溫測量和無損鑒別乳清蛋白凝膠工具是可行的。通過-乳球蛋白溶液在不同PH值下熱熔膠合成三種蛋白結(jié)構(gòu)，包括球狀乳球蛋白（ PH4.0） 和纖維狀乳球蛋白結(jié)構(gòu)（PH2.0和7.0），實(shí)驗(yàn)太赫茲光譜范圍為0.81.5THz，直徑為2m的球狀乳球蛋白透射率高于直徑小于0.03m的纖維狀乳球蛋白的透射率，造成這種差異的原因可能是乳球蛋白的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了瑞利散射。球狀乳球蛋白和纖維狀乳球蛋白具有明顯不同的消光系數(shù)。研 究 成 果 在 醫(yī) 藥 科 學(xué) 應(yīng) 用 上 具 有 可 行 性。將太赫茲光譜技術(shù)應(yīng)用于胰島素淀粉樣蛋白纖

14、維化的研究中。實(shí)驗(yàn)在60 0C，20%的乙酸中培養(yǎng)牛胰島素，太赫茲光譜頻率范圍為0.23.0THz。結(jié)果顯示單體胰島素的吸收系數(shù)譜圖沒有出現(xiàn)明顯的吸收峰，但胰島素纖維形成后吸收系數(shù)譜圖上出現(xiàn)一個(gè)明顯的譜峰。胰島素單體和胰島素纖維的折射率分別穩(wěn)定在1.20和1.44。然而當(dāng)頻率大于1.64THz時(shí)，單體胰島素的折射率略有下降。研究表明了太赫茲光譜技術(shù)在辨別胰島素單體和胰島素纖維應(yīng)用上具有可行性。太赫茲光譜技術(shù)將在未來胰島素纖維化的研究中發(fā)揮重要作用。3.3DNA脫氧核糖核酸又稱去氧核糖核酸，是一種生物大分子，是染色體的主要化學(xué)成分，同時(shí)也是組成基因的材料。DNA可組成遺傳指令以引導(dǎo)生物發(fā)育與生命

15、機(jī)能運(yùn)作。太赫茲波對DNA分子結(jié)構(gòu)變化很敏感，因此可以利用太赫茲技術(shù)對DNA進(jìn)行研究。采用太赫茲技術(shù)和其他光譜技術(shù)對DNA進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。 通過時(shí)間辨太赫茲技術(shù)證明了復(fù)數(shù)折射率取決于DNA的結(jié)合狀態(tài)。記錄了DNA堿基的介電函數(shù)。研究了太赫茲輻射對雙鏈DNA呼吸動(dòng)力學(xué)機(jī)制的影響。研究表明，特定的太赫茲輻射對DNA動(dòng)力學(xué)有較大影響，進(jìn)而影響基因表達(dá)和DNA復(fù)制的分子過程。采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)，在水相中對通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)得到的DNA樣品進(jìn)行了無標(biāo)記定量檢測。實(shí)驗(yàn)得到兩種DNA樣品，堿基對分別為133對和697對，兩種樣品水溶液的濃度均為00.3ng/L。研究表明在0.31.2THz頻譜范圍內(nèi)

16、，兩種DNA樣品的吸收系數(shù)隨DNA濃度的增加而減小。這是由于具有較高吸收的水分子被少量DNA分子取代，水合層水動(dòng)力學(xué)阻滯 造成了水THz吸收 藍(lán) 移，所以 造 成DNA吸收系數(shù)隨其濃度增加而減小的現(xiàn)象。在0.81.0THz范圍內(nèi)，與緩沖溶液相比較，樣品吸收系數(shù)的相對平均變化與濃 度 間 呈 線 性 降 低 趨 勢 更 明 顯。與133對 堿 基 對 相比，678對堿基對DNA的吸收系數(shù)相對平均變化值隨濃度增加而降低趨勢更明顯。因此，太赫茲技術(shù)有望成為水相中DNA無標(biāo)記檢測的新方法，最小檢測 濃 度 為0.1ng/L，最小樣本體積為10L。4用于生物組織檢測的太赫茲技術(shù)由于太赫茲波能量低，不會(huì)對

17、生物體產(chǎn)生電離危害，能對患者進(jìn)行無損檢測和篩查，這表明太赫茲波的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是安全。另一方面，太赫茲波對水相中物質(zhì)水含量或者化學(xué)物質(zhì)的微小變化極其敏感，許多生物樣本的水含量較高，不同樣本水含量的差異有利于太赫茲醫(yī)學(xué)診斷研究。太赫茲技術(shù)能夠檢測出經(jīng)過脫水處理或者石蠟包埋處理的樣本間的差異，這說明太赫茲波能夠辨別不同病理組織的組織結(jié)構(gòu)。另外，太赫茲波空間分辨率高；太赫茲波能夠穿透表皮；太赫茲時(shí)域成像技術(shù)使用樣本的振幅和相位信息生成樣本的3D圖像；因太赫茲波比紅外光的波長大，所以太赫茲波比紅外光的色散性低。太赫茲波的上述優(yōu)點(diǎn)表明太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究中對生物組織的檢測和診斷具有重要的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Α?

18、.1角膜組織角膜中水含量關(guān)系到角膜的透明度和折射率，角膜的流體力學(xué)是眼睛健康的一個(gè)指標(biāo)，許多角膜疾病是由角膜的流體力學(xué)異常引起的。因?yàn)樘掌澆▽ξ镔|(zhì)水含量變化的靈敏性很高，所以反射式太赫茲成像系統(tǒng)可以作為測定眼角膜水合程度的理想工具。2010年太赫茲技術(shù)已被應(yīng)用于豬角膜成像研究中，結(jié)果表明太赫茲脈沖反射成像系統(tǒng)可以準(zhǔn)確檢測角膜的水合程度。將反射式太赫茲成像和光譜技術(shù)應(yīng)用到眼科研究中。研究發(fā)現(xiàn)太赫茲反射率與角膜含水量近似成正比，反射率隨頻率的增大而單調(diào)遞減。研究證明太赫茲技術(shù)在角膜診斷檢測方面具有發(fā)展?jié)摿?，與其他眼科檢測技術(shù)相比具有優(yōu)越性。這項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于屈光手術(shù)中對病人監(jiān)測，也可應(yīng)用于早期診斷

19、和治療監(jiān)測角膜疾病。2012年太赫茲技術(shù)用于建立和驗(yàn)證角膜組織反射率的分層模型。4.2腦組織由于太赫茲波對組織蛋白質(zhì)有良好的感應(yīng)，所以特別適用于與蛋白質(zhì)異常有關(guān)的疾病檢測與診斷。使用太赫茲光譜鑒別正常和患病的腦組織樣本。樣本采集于人腦的三個(gè)不同區(qū)域?；疾〗M織經(jīng)神經(jīng)病理學(xué)診斷含有大量異常的蛋白質(zhì)斑塊。樣本采用快速冷凍法制備，快速冷凍的組織樣本比緩慢冷凍制備的樣本的優(yōu)點(diǎn)在于前者含有較少量的冰晶。而且，使用凍結(jié)樣本有利于消除樣本中因水的存在而產(chǎn)生的不確定因素。研究表明，兩種樣本的太赫茲光譜間存在一些差別，可能是因患病組織病變造成了光譜差異。有人研究了一種能在宏觀和分子水平上進(jìn)行腦成像的2D太赫茲成像

20、技術(shù)。這種技術(shù)可用于記錄太赫茲波段的腦組織特征數(shù)據(jù)信息，而且原則上它可用于鑒別腦組織化學(xué)物質(zhì)的不同濃度。4.3牙齒組織很多結(jié)晶材料在太赫茲波段有晶體結(jié)構(gòu)特征光譜指紋區(qū)。除了應(yīng)用到軟組織醫(yī)學(xué)檢測與診斷中，太赫茲技術(shù)也應(yīng)用到硬組織的研究中，如牙組織和骨組織。由于硬組織含水量較低，所以太赫茲技術(shù)在硬組織的醫(yī)學(xué)應(yīng)用上更加簡便。采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對人牙齒的琺瑯質(zhì)和牙本質(zhì)的特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)采用了兩組樣本，一組為人工唾液浸泡的牙齒切片濕潤樣本，另一組為在空氣中干燥的牙齒切片干燥樣本。樣本在0.11THz范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的吸收。兩組樣本的吸收率隨頻率的增加而增大，振幅變化與之類似?，m瑯質(zhì)的折射率值比牙本

21、質(zhì)的高，而且在測量范圍內(nèi)保持不變。濕潤樣本的吸收率高于干燥樣本。研究為硬組織臨床應(yīng)用提供了重要信息。有專家將實(shí)時(shí)太赫茲彩色掃描技術(shù)應(yīng)用到人齒組織結(jié)晶度研究中。為了消除水對太赫茲吸收產(chǎn)生的影響，在進(jìn)行掃描前牙齒切片樣本在加熱器中干燥2小時(shí)。實(shí)驗(yàn)在八個(gè)不同的頻率下對牙齒切片樣本進(jìn)行太赫茲光譜透射成像。由圖像可知，太赫茲光譜透射圖像特征分布取決于樣本位置。通過對樣本六個(gè)不同位置的太赫茲透射光譜進(jìn)一步研究，結(jié)果表明太赫茲透射圖像隨樣本位置和太赫茲頻率的不同而發(fā)生顯著變化。太赫茲彩色掃描技術(shù)提供了一種顯示礦化硬組織結(jié)晶度的可行性工具。太赫茲彩色掃描技術(shù)能夠成為闡明齲齒或骨質(zhì)疏松癥初期發(fā)病機(jī)制的有力工具。

22、對人牙齒和牙本質(zhì)切片的太赫茲透射光譜進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)得到檢測牙髓的合的太赫茲光譜范圍，并且證明了將太赫茲技術(shù)應(yīng)用到牙齒診斷方面的可行性。4.4骨組織可以應(yīng)用太赫茲光譜技術(shù)對人腿皮質(zhì)骨進(jìn)行了檢測。研究有助于理解太赫茲波對生物組織的響應(yīng) 情況。通過對兔股骨髁進(jìn)行太赫茲成像研究了患關(guān)節(jié)炎軟骨的太赫茲特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示太赫茲波在樣本不同分層上反射，表明反射延遲性可以作為一種定量測定軟骨組織厚度的可行方式。通過使用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對人體患有骨關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)軟骨中的水含量進(jìn)行了定量表征。軟骨切片放在150m厚的載玻片上，并且覆蓋10m厚的低密度聚乙烯防止樣本干燥。使用太赫茲技術(shù)測量人關(guān)節(jié)軟骨的折射率和吸收

23、系數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)在太赫茲范圍內(nèi)軟骨組織的吸收系數(shù)隨著深度的增加而逐漸減小。也就是說，軟骨組織中的水含量隨著組織深度的增加而減少。此結(jié)果與使用破壞性生化方法所得結(jié)果吻合。應(yīng)用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對這些軟骨的分子組成完成檢測診斷具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?.5 燒傷組織皮膚燒傷常用的檢測方法是視覺和觸覺評估，對外科醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的依賴性強(qiáng)，并且缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。常用的幾種診斷技術(shù)光散射較為嚴(yán)重，深度分辨不高。由于太赫茲技術(shù)是一種無損檢測方法，并且對燒傷組織中液體的變化反應(yīng)非常靈敏，所以太赫茲技術(shù)有望成為檢測和診斷皮膚燒傷組織的有效手段。對燒傷組織的研究始于1990年，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于燒傷組織含水量少，所以其反射率較小

24、。Taylor等在直接檢測的基礎(chǔ)上使用反射脈沖太赫茲波成像系統(tǒng)對豬皮膚燒傷樣本成像，得到了高分辨率的圖像。由于燒傷組織和正常組織的水含量相差較大，太赫茲圖像能夠清晰地顯示出兩種不同組織的輪廓。研究表明太赫茲醫(yī)療成像具有可行性。實(shí)驗(yàn)使用的太赫茲系統(tǒng)具有高分辨率，即使是用十層醫(yī)用棉紗包覆的組織也能夠得到高質(zhì)量的圖像。研究表明太赫茲技術(shù)是能對燒傷區(qū)域的水含量進(jìn)行梯度成像的可行技術(shù)，這是可見和紅外光譜技術(shù)所無法達(dá)到的。4.6其他組織肝硬化是臨床常見的慢性進(jìn)行性肝病。有關(guān)肝硬化的太赫茲光譜研究成果已經(jīng)有報(bào)道。實(shí)驗(yàn)采用大鼠的正常肝組織與肝硬化組織進(jìn)行太赫茲光譜檢測，并對結(jié)果進(jìn)行了研究。為了研究太赫茲光譜性

25、質(zhì)、水含量、結(jié)構(gòu)變化和肝硬化之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中測定了新鮮組織樣本的水含量。最后，使用福爾馬林溶液將樣本固定，來判定水是否為形成圖像差別的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)與正常的組織相比，肝硬化組織的水含量與吸收系數(shù)均較高。即使在使用福爾馬林溶液固定后，正常組織與肝硬化組織的太赫茲光譜同樣存在明顯的差別。進(jìn)一步的太赫茲譜圖分析表明造成兩類組織間差異的原因不僅僅是水含量的不同，而且還包括兩類組織間結(jié)構(gòu)的差別。太赫茲成像技術(shù)可以對皮下腫瘤和肝炎組織進(jìn)行了研究。所有樣本使用酒精脫水，石蠟包埋后切片。實(shí)驗(yàn)中研究了不同患病程度的組織樣本的太赫茲性質(zhì)。結(jié)果證明皮下腫瘤和肝炎組織比它們相對應(yīng)的正常組織吸收系數(shù)較低。太赫茲成像技術(shù)能清晰分辨腫瘤和正常組織，炎癥組織和正常組織。太赫茲成像技術(shù)促進(jìn)生物組織成像研究的發(fā)展，有助于腫瘤的臨床診斷。但腫瘤和炎癥組織間的鑒別還需進(jìn)一步研究。5結(jié)論在醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域方面，太赫茲波本身所具有的非電離性和對人體較低的穿透性等優(yōu)點(diǎn)，使得太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了組織的快速、無損診斷，減少了等待組織病理學(xué)檢查的時(shí)間。盡管太赫茲技