本文關(guān)鍵詞：太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和診斷中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第3 3卷，第8期 2 0 1 3年 8月

光

S p e c t r o s c o p y a n d S p e c t r a l An a l y s i s

譜

學(xué)

與

光

譜

分

析

Vo 1 . 3 3, No . 8, p p 2 0 6 4— 2 0 7 0 Au g u s t,2 0 1 3

太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和診斷中的應(yīng)用研究 齊娜，張卓勇，相玉紅 首都師范大學(xué)化學(xué)系，北京 1 0 0 0 4 8

摘

要

近年來(lái)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)、太赫茲光譜和成像技術(shù)；重點(diǎn)討論了近年來(lái)太赫茲光譜和成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和診斷領(lǐng)域中的應(yīng)用和研究進(jìn)展；并探討了太赫茲光譜和成像 技術(shù)發(fā)展中需要解決的問(wèn)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(cè)；醫(yī)學(xué)診斷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A D O I: 1 0 . 3 9 6 4/ j . i s s n . 1 0 0 0— 0 5 9 3 ( 2 0 1 3 ) 0 8— 2 0 6 4— 0 7

中圖分類號(hào)： R4 4 7; 06 5 7

敏度 _ 1],適合作為醫(yī)學(xué)成像和癌癥檢測(cè)技術(shù)的工具；( 3 )太

引 言 太赫茲波( t e r a h e r t z r a d i a t i o n ),一般是指頻率范圍在 0 . 1~l 0 THz (波長(zhǎng)范圍 3 O m~3 mm)間的電磁輻射波。1

赫茲輻射光子能量非常低，僅為 x射線光子能量的百萬(wàn)分之 一

,

因此一般不會(huì)對(duì)生物體造成損害【 2],可以對(duì)生物活體進(jìn)

行無(wú)損檢測(cè)；( 4 )由于太赫茲光譜采用相干檢測(cè)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(zhǎng)比一般光學(xué)和近紅

THz等于 1 0 Hz,或者等于 4 me V光子能。太赫茲波譜段 位于毫米波和紅外光之間。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，由于缺少良好的光源和檢測(cè)器，太赫茲的研究進(jìn)展緩慢，一度被稱作 “ T Hz空隙”。 Ra d i o Mi c r o wa v o s Te r a h e r t z I n￣a r c d Vi s . bl e UV

外譜的波長(zhǎng)要長(zhǎng)，所以太赫茲輻射檢測(cè)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(zhǎng)，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(duì)太赫茲光譜和成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和診斷以及相關(guān)領(lǐng)域 中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要的綜述。

F r e q ue nc y/ Hz

F i g . 1 T H z r e o o n i n t h e e l e c t r o m a g n e t i c s p e c t r u m 近十幾年來(lái)，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

1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(jiàn)的太赫茲光譜技術(shù)。太赫茲時(shí)域光譜為相干檢測(cè) 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(guò)對(duì)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一克勒尼希 ( Kr a me r s - K r o n i g )關(guān)系式

研究也迅速擴(kuò)展到了越來(lái)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(wú)損檢測(cè)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(lái)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)光譜以及分子問(wèn)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(duì)極性分子具有較高的靈敏性，尤其是對(duì)水具有獨(dú)特的靈 收稿日期： 2 0 1 2— 1 2— 1 3,修訂日期：2 0 1 3— 0 3— 2 8

變換得到。太赫茲時(shí)域光譜分為透射型和反射型兩種。時(shí)間分辨太赫茲光譜是一種光泵浦一太赫茲波探測(cè)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(chǎng)檢測(cè)

技術(shù)。太赫茲發(fā)射光譜通過(guò)分析材料輻射出的太赫茲波形的 振幅和形狀來(lái)研究材料的特性。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目( 2 1 2 7 5 1 0 1 )資助

作者簡(jiǎn)介：齊

娜，女， 1 9 8 3年生，首都師范大學(xué)博士研究生 e - ma i l:g u s t o 2 0 0 8@v i p . s i n a . c o m

e - m a i l: s a i n a y i@1 6 3 . c o m

*通訊聯(lián)系人

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