太赫兹成像技术在肿瘤检测中的应用
发布时间：2021-09-03 02:37
太赫兹（THz）波是频率位于0.1 THz～10 THz的电磁波。因其具有非电离性,以及可与多数生物分子产生共振响应等特性,在生物医学领域有着巨大应用潜力,尤其在肿瘤检测方面。太赫兹成像技术作为生物医学领域一种新的成像技术,吸引国内外多个研究小组对其开展深入研究。本文列举分析了多种太赫兹成像技术在肿瘤检测的应用,其中可分为太赫兹扫描成像、太赫兹层析成像、太赫兹全息成像以及太赫兹近场成像,介绍了这些成像方式的基本原理以及国内外研究现状,最后对太赫兹成像技术在生物领域的未来做出展望。
【文章来源】：光电工程. 2020,47(05)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
四种太赫兹成像技术研究的占比分布情况
同时，也有将脉冲的时域信号进行傅里叶变化转为频域信号，以频域信息为主的生物医学成像研究。2007年，新西兰奥塔哥大学的Ho等人[27]基于折射率进行了缓释片成像以研究胞衣厚度，其图像分辨率达200μm。同年，日本大阪大学的Enatsu等人[28]基于折射率和消光系数对石蜡包裹的肝癌组织进行了成像，分辨率为1 mm。2008年，英国利物浦大学的Shen等人[29]基于吸收系数进行了片剂成像，以研究片剂包衣层厚度和界面均匀性，其分辨率最高可达150μm。同年，美国加州大学-圣塔芭芭拉的Taylor等人[30]基于折射率进行了烧伤猪皮的成像，其分辨率为1.5 mm。2009年，日本理化学研究所的Hoshina等人[31]基于吸光度进行了冰冻生物组织成像，同时也通过时域脉冲的时间延迟进行成像，图像分辨率达200μm。2010年，日本东京医科齿科大学的Brun等人[32]采集了癌症组织的折射率数据，通过使用聚类方法对提取的折射率数据进行分割来生成光谱图像，其图像分辨率达50μm。2013年，英国剑桥大学的May等人[33]基于表面折射率进行药物片剂成像，以研究片剂的硬度和表面密度分布，其图像分辨率为200μm。同年，美国普林斯顿大学的Sim等人[34]基于折射率对口腔癌组织进行了成像，他们在-20℃以及室温条件下，提取了0.5 THz处的折射率进行成像，成像结果如图3所示，从-20℃时的成像可以看出，患病区域具有较低折射率，且与组织学诊断的患病区域对应，其图像分辨率为250μm。2015年，美国阿肯色大学的Bowman等人[35]基于反射系数对石蜡包裹的乳腺肿瘤组织进行了高分辨率成像，分辨率最高达50μm。2016年，日本佳能R&D研发中心的Yamaguchi等人[36]基于复折射率对老鼠脑肿瘤进行成像，分辨率为500μm。2018年，中国河南工业大学的蒋玉英等人[37]基于THz功率谱进行了小麦麦芽糖成像，图像分辨率达100μm。
同年，美国普林斯顿大学的Sim等人[34]基于折射率对口腔癌组织进行了成像，他们在-20℃以及室温条件下，提取了0.5 THz处的折射率进行成像，成像结果如图3所示，从-20℃时的成像可以看出，患病区域具有较低折射率，且与组织学诊断的患病区域对应，其图像分辨率为250μm。2015年，美国阿肯色大学的Bowman等人[35]基于反射系数对石蜡包裹的乳腺肿瘤组织进行了高分辨率成像，分辨率最高达50μm。2016年，日本佳能R&D研发中心的Yamaguchi等人[36]基于复折射率对老鼠脑肿瘤进行成像，分辨率为500μm。2018年，中国河南工业大学的蒋玉英等人[37]基于THz功率谱进行了小麦麦芽糖成像，图像分辨率达100μm。2.2 基于连续波太赫兹源的太赫兹远场扫描成像
【参考文献】：
期刊论文
[1]猪肉组织的近场太赫兹成像检测研究[J]. 孙卫东,耿国帅,杨忠波,李丹丹,王岩,许红梅,崔洪亮,王化斌. 红外与毫米波学报. 2018(06)
[2]基于太赫兹成像技术的小麦麦芽糖定量检测研究[J]. 蒋玉英,葛宏义,张元. 光谱学与光谱分析. 2018(10)
[3]太赫兹数字全息术的研究进展[J]. 石敬,王新柯,郑显华,贺敬文,王森,谢振威,崔烨,叶佳声,孙文峰,冯胜飞,韩鹏,张岩. 中国光学. 2017(01)
[4]太赫兹波近场成像综述[J]. 刘宏翔,姚建铨,王与烨,徐德刚,贺奕焮. 红外与毫米波学报. 2016(03)
[5]太赫兹波的层析成像[J]. 潘中良,陈翎,谌贻会. 数字技术与应用. 2013(12)
[6]脉冲太赫兹波成像与连续波太赫兹成像特性的比较[J]. 杨昆,赵国忠,梁承森,武利忠. 中国激光. 2009(11)
[7]太赫兹时域光谱技术[J]. 张兴宁,陈稷,周泽魁. 激光与光电子学进展. 2005(07)
[8]太赫兹（THz）成像的进展概况[J]. 张蕾,徐新龙,李福利. 量子电子学报. 2005(02)
本文编号：3380230
【文章来源】：光电工程. 2020,47(05)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
四种太赫兹成像技术研究的占比分布情况
同时，也有将脉冲的时域信号进行傅里叶变化转为频域信号，以频域信息为主的生物医学成像研究。2007年，新西兰奥塔哥大学的Ho等人[27]基于折射率进行了缓释片成像以研究胞衣厚度，其图像分辨率达200μm。同年，日本大阪大学的Enatsu等人[28]基于折射率和消光系数对石蜡包裹的肝癌组织进行了成像，分辨率为1 mm。2008年，英国利物浦大学的Shen等人[29]基于吸收系数进行了片剂成像，以研究片剂包衣层厚度和界面均匀性，其分辨率最高可达150μm。同年，美国加州大学-圣塔芭芭拉的Taylor等人[30]基于折射率进行了烧伤猪皮的成像，其分辨率为1.5 mm。2009年，日本理化学研究所的Hoshina等人[31]基于吸光度进行了冰冻生物组织成像，同时也通过时域脉冲的时间延迟进行成像，图像分辨率达200μm。2010年，日本东京医科齿科大学的Brun等人[32]采集了癌症组织的折射率数据，通过使用聚类方法对提取的折射率数据进行分割来生成光谱图像，其图像分辨率达50μm。2013年，英国剑桥大学的May等人[33]基于表面折射率进行药物片剂成像，以研究片剂的硬度和表面密度分布，其图像分辨率为200μm。同年，美国普林斯顿大学的Sim等人[34]基于折射率对口腔癌组织进行了成像，他们在-20℃以及室温条件下，提取了0.5 THz处的折射率进行成像，成像结果如图3所示，从-20℃时的成像可以看出，患病区域具有较低折射率，且与组织学诊断的患病区域对应，其图像分辨率为250μm。2015年，美国阿肯色大学的Bowman等人[35]基于反射系数对石蜡包裹的乳腺肿瘤组织进行了高分辨率成像，分辨率最高达50μm。2016年，日本佳能R&D研发中心的Yamaguchi等人[36]基于复折射率对老鼠脑肿瘤进行成像，分辨率为500μm。2018年，中国河南工业大学的蒋玉英等人[37]基于THz功率谱进行了小麦麦芽糖成像，图像分辨率达100μm。
同年，美国普林斯顿大学的Sim等人[34]基于折射率对口腔癌组织进行了成像，他们在-20℃以及室温条件下，提取了0.5 THz处的折射率进行成像，成像结果如图3所示，从-20℃时的成像可以看出，患病区域具有较低折射率，且与组织学诊断的患病区域对应，其图像分辨率为250μm。2015年，美国阿肯色大学的Bowman等人[35]基于反射系数对石蜡包裹的乳腺肿瘤组织进行了高分辨率成像，分辨率最高达50μm。2016年，日本佳能R&D研发中心的Yamaguchi等人[36]基于复折射率对老鼠脑肿瘤进行成像，分辨率为500μm。2018年，中国河南工业大学的蒋玉英等人[37]基于THz功率谱进行了小麦麦芽糖成像，图像分辨率达100μm。2.2 基于连续波太赫兹源的太赫兹远场扫描成像
【参考文献】：
期刊论文
[1]猪肉组织的近场太赫兹成像检测研究[J]. 孙卫东,耿国帅,杨忠波,李丹丹,王岩,许红梅,崔洪亮,王化斌. 红外与毫米波学报. 2018(06)
[2]基于太赫兹成像技术的小麦麦芽糖定量检测研究[J]. 蒋玉英,葛宏义,张元. 光谱学与光谱分析. 2018(10)
[3]太赫兹数字全息术的研究进展[J]. 石敬,王新柯,郑显华,贺敬文,王森,谢振威,崔烨,叶佳声,孙文峰,冯胜飞,韩鹏,张岩. 中国光学. 2017(01)
[4]太赫兹波近场成像综述[J]. 刘宏翔,姚建铨,王与烨,徐德刚,贺奕焮. 红外与毫米波学报. 2016(03)
[5]太赫兹波的层析成像[J]. 潘中良,陈翎,谌贻会. 数字技术与应用. 2013(12)
[6]脉冲太赫兹波成像与连续波太赫兹成像特性的比较[J]. 杨昆,赵国忠,梁承森,武利忠. 中国激光. 2009(11)
[7]太赫兹时域光谱技术[J]. 张兴宁,陈稷,周泽魁. 激光与光电子学进展. 2005(07)
[8]太赫兹（THz）成像的进展概况[J]. 张蕾,徐新龙,李福利. 量子电子学报. 2005(02)
本文编号：3380230
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