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太赫兹成像和光谱在医疗领域的应用综述

2021-04-29韩丽娜教媛媛

关键词:检测研究

韩丽娜,教媛媛,宁 威

(1.沈阳航空航天大学 电子信息工程学院,沈阳 110136;2.辽宁省重要技术创新与研发基地建设工程中心,沈阳 110623)

0 引 言

太赫兹波(terahertz,THz)指的是频率为0.1~10 THz的电磁波,波长为0.03~3 mm,波数为3.33~333 cm-1,该波段介于毫米波与红外之间。而太赫兹技术将光子与电子这两大领域的特点结合在了一起,其中,涵盖了材料工程、光学、化学及物理学等不同的学科,属于交叉型学科。

近年来,随着国内外学者对太赫兹技术的不断深入研究,此技术已经广泛应用于通讯及军事方面,同时,其在医疗领域也取得较多成果[1]。太赫兹技术按照信号处理与检测原理的特点,可以分为太赫兹光谱和太赫兹成像技术,这2种技术不仅用于核磁共振成像,还可用于皮肤癌检测。与X射线相比,太赫兹波具有较低的光子能量(1 THz=4.1 meV),可以避免X光医学成像所带来的副作用[2]。另外,水分子对于太赫兹波表现出了强烈的吸收性,因此,在医学方面可以利用太赫兹光谱技术去观察肿瘤组织中含水量与正常细胞的差别,从而判断肿瘤的发展情况,也可利用含水量的多少鉴别正常组织和炎症皮肤组织。本文对太赫兹时域光谱技术和太赫兹成像技术进行梳理,总结了太赫兹在表皮组织、肿瘤研究、生物体细胞以及中医药学等方面的研究现状,并对其在医疗领域的发展方向做了展望。

1 太赫兹光谱和成像技术

1.1 太赫兹时域光谱技术

太赫兹时域光谱 (terahertz time domain spectroscopy,THz-TDS)[3]技术属于一种全新的光谱探测手段,利用时域中扫描透射或反射太赫兹脉冲的超短脉冲去测量产生的电磁场的时间变化。……

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