太赫兹时域光谱在脑缺血和脑胶质瘤探测中的应用研究

发布时间：2018-05-21 10:50

  本文选题：太赫兹时域光谱 + 脑缺血　； 参考：《第三军医大学》2014年硕士论文

【摘要】：太赫兹波（Terahertz, THz）是指频率范围在0.1～10THz（1THz=1012Hz），波长在3～0.03mm之间的电磁波，介于微波和红外波段之间。太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是现阶段最为成熟和广泛应用的THz波谱检测技术之一，已应用于生物大分子检测、肿瘤研究（皮肤癌等）、龋齿检测、烧伤程度判定等方面的研究，在生物医学领域发展前景十分广阔。由于太赫兹波对间质水和细胞密度及其空间排列具有高敏感性，可能对神经外科疾病相关病理改变较为敏感。 本研究以神经外科缺血性脑卒中和脑胶质瘤两种疾病作为模式疾病，初步探讨太赫兹时域光谱技术识别缺血脑组织和脑胶质瘤组织的可行性。 第一部分大鼠大脑中动脉闭塞后脑组织的太赫兹时域光谱研究 目的： 探讨太赫兹时域光谱识别脑组织缺血及其程度的可行性。 方法： 将72只雄性SD大鼠随机分为缺血3、6、12、24h四组，每组18只，采用线栓法制备大鼠MACO模型，用TTC染色、HE染色及脑组织含水量检测证实模型成功并选择太赫兹检测部位。利用透射式太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统测量各组标本闭塞灶脑组织和对侧正常脑组织的太赫兹时域光谱，分析吸收系数曲线中出现的特征吸收峰的峰-谷吸收系数差值（Peak-Valley difference，PVD）。 结果： 1.缺血3、6、12、24h脑组织太赫兹波吸收系数曲线与正常脑组织存在明显差异；分析显示缺血脑组织在1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9THz频率处PVD值较正常脑组织显著降低（P0.05），与正常脑组织相比，缺血3、6、24h脑组织在1.7THz，缺血12h脑组织在1.9THz处PVD值降低最明显； 2.太赫兹波所检测的缺血区域细胞密度明显降低，，脑含水量明显升高。TTC染色明确显示出6h以上缺血灶范围；HE染色后细胞计数显示缺血3、6、12、24h脑组织与正常脑组织相比，细胞密度分别下降12.60±3.36、19.60±0.89、29.60±1.51、75.60±2.52（P0.05）；脑组织含水量检测显示缺血3、6、12、24h脑组织与正常脑组织相比，含水量分别增高1.51±1.58%、2.51±0.35%、4.70±1.19%、8.32±2.45%（P0.05）。 结论： 太赫兹时域光谱可识别早期脑组织缺血（3h内）；太赫兹时域光谱可判断脑组织缺血程度；1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9THz频率处PVD值的减少程度与脑组织缺血严重程度正相关；脑组织缺血后THz光谱特征改变可能由于组织含水量和细胞密度变化所致。 第二部分离体脑胶质瘤标本的太赫兹时域光谱检测 目的： 探讨太赫兹光谱识别离体脑胶质瘤组织的可行性。 方法： 1.收集手术切除脑胶质瘤和顽固性癫痫切除正常脑组织样本共5例，利用透射式太赫兹时域光谱系统测量每例新鲜组织的太赫兹时域光谱，后对所有样本进行常规石蜡包埋固定，并对石蜡标本进行太赫兹时域光谱成像。 2.选用22±2g雄性C57小鼠30只，建立GL261脑胶质瘤种植模型；用HE染色、免疫组织化学染色及7.0T磁共振检测证实模型成功并选择太赫兹检测部位；利用透射式太赫兹时域光谱系统测量胶质瘤脑组织标本的太赫兹时域光谱。 结果： 1.离体人脑胶质瘤组织的吸收系数明显地高于正常脑组织，不同病理级别胶质瘤的吸收系数和吸收峰的位置不同；肿瘤组织对太赫兹波的吸收强度高于正常脑组织，不同病理级别脑胶质瘤对太赫兹波的吸收强度和时间延迟不同。 2.脑胶质瘤的折射率、吸收系数和介电常数均高于正常脑组织，特别是在0.3、0.55、0.76THz三个频率点，两者的吸收系数差异最明显。 结论： 太赫兹时域光谱可以识别离体脑胶质瘤组织及其不同的病理级别，在0.3、0.55、0.76THz三个频率点最明显，太赫兹波识别脑胶质瘤组织与正常脑组织的对比机制可能与组织的含水量、脑胶质瘤区别于正常脑组织的特有的结构和成分等有关。
[Abstract]:Terahertz (THz) is an electromagnetic wave between 0.1 and 10THz (1THz=1012Hz) and between 3 and 0.03mm. The terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS) is one of the most mature and widely used THz spectroscopy detection techniques at the present stage. It has been applied to biological macromolecular detection and cancer research. The research of skin cancer, dental caries detection and degree determination of burn degree is very promising in the field of biomedicine. As the terahertz wave has Gao Min sensibility to the interstitial water and cell density and its spatial arrangement, it may be more sensitive to the pathological changes related to the disease in the Department of neurosurgery.
In this study, two diseases of ischemic stroke and glioma in the Department of neurosurgery were used as model diseases. The feasibility of terahertz time domain spectroscopy to identify ischemic brain tissue and glioma tissue was preliminarily discussed.
Part 1: terahertz time-domain spectroscopy of brain tissue after middle cerebral artery occlusion in rats
Objective:
To explore the feasibility of terahertz time-domain spectroscopy in identifying cerebral ischemia and its degree.
Method锛

本文编号：1918893