太赫兹医学成像研究进展

发布时间：2022-02-12 08:35

　　太赫兹波所具有的无损性以及大量生物分子在太赫兹频段的指纹特性,使其在医学成像领域有着良好的应用前景。本文首先简要概述了太赫兹的医学成像技术手段,其次分别介绍了太赫兹在离体、活体组织中成像的研究现状。生物组织中的水会对太赫兹波产生强吸收,使得成像对比度受限。目前,为了减少组织中的水对成像的影响,针对离体组织的太赫兹成像大多需要进行切片、脱水等预处理,活体中的成像则主要应用在浅表组织。文章重点介绍了活体成像中有望提高太赫兹成像对比度的纳米粒子造影剂,最后对太赫兹医学成像的发展进行了展望。 

【文章来源】：光电工程. 2020,47(05)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

太赫兹成像系统示意图。(a)太赫兹反射成像系统[4];(b)连续波太赫兹成像系统[15];(c)太赫兹数字全息成像系统[16]

通过太赫兹脉冲成像系统在0.15 THz～2.0 THz频率范围内进行成像，太赫兹检测肿瘤边缘的可行性也在新鲜切离的乳房组织中得到了检验[27-28]，研究结果表明，太赫兹脉冲成像可以应用于乳腺肿瘤的术前和术中定位，能够最大限度地保护正常组织不被切除。图6显示了新鲜切除乳腺肿瘤体外太赫兹脉冲成像结果。同样，太赫兹图像中观察到的对比度的来源主要与异常组织中水分含量的增加有关。波尔多大学的Quentin等人[22]还在0.3 THz～0.6 THz频段用分辨率为1 mm的太赫兹反射成像系统对新鲜的乳腺肿瘤进行了成像实验，结果表明这个频段的太赫兹波也能够较好地区分组织，为在这个波段的太赫兹近场成像打下基础。图5 (a)新鲜切除的肿瘤组织；(b)相应的太赫兹图像[26]

图4 浸润导管癌的(a)病理图像；(b)太赫兹时域图像；(c) 1.5 THz频域图像；(d) 2.0 THz频域图像[4]太赫兹对术中恶性脑肿瘤的诊断同样取得了显著的进展。韩国首尔延世大学的Oh等[29]通过分辨率为250μm的太赫兹反射成像系统在0.3 THz～1.3 THz频段对新鲜的大鼠全脑组织(正常大脑与脑胶质瘤)进行成像，并与MRI结果进行比较(图7)，发现二者吻合度较好，肿瘤区域的反射强度均大于正常组织。其次，研究还发现太赫兹成像还对大脑的灰质区与白质区有较好的区分，能够用于研究大脑的定性结构。2016年，该课题组通过该系统对新鲜小鼠和人体的脑胶质瘤组织样本，以及活体小鼠进行了成像[30]，证明太赫兹反射成像对脑组织肿瘤的边缘的识别和描绘具有较高的灵敏度，从而能够在手术中划定肿瘤边界，进行全切除手术。


本文编号：3621393