太赫茲成像技術在腫瘤檢測中的應用
發(fā)布時間：2021-09-03 02:37
太赫茲（THz）波是頻率位于0.1 THz～10 THz的電磁波。因其具有非電離性,以及可與多數(shù)生物分子產(chǎn)生共振響應等特性,在生物醫(yī)學領域有著巨大應用潛力,尤其在腫瘤檢測方面。太赫茲成像技術作為生物醫(yī)學領域一種新的成像技術,吸引國內外多個研究小組對其開展深入研究。本文列舉分析了多種太赫茲成像技術在腫瘤檢測的應用,其中可分為太赫茲掃描成像、太赫茲層析成像、太赫茲全息成像以及太赫茲近場成像,介紹了這些成像方式的基本原理以及國內外研究現(xiàn)狀,最后對太赫茲成像技術在生物領域的未來做出展望。
【文章來源】：光電工程. 2020,47(05)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
四種太赫茲成像技術研究的占比分布情況
同時，也有將脈沖的時域信號進行傅里葉變化轉為頻域信號，以頻域信息為主的生物醫(yī)學成像研究。2007年，新西蘭奧塔哥大學的Ho等人[27]基于折射率進行了緩釋片成像以研究胞衣厚度，其圖像分辨率達200μm。同年，日本大阪大學的Enatsu等人[28]基于折射率和消光系數(shù)對石蠟包裹的肝癌組織進行了成像，分辨率為1 mm。2008年，英國利物浦大學的Shen等人[29]基于吸收系數(shù)進行了片劑成像，以研究片劑包衣層厚度和界面均勻性，其分辨率最高可達150μm。同年，美國加州大學-圣塔芭芭拉的Taylor等人[30]基于折射率進行了燒傷豬皮的成像，其分辨率為1.5 mm。2009年，日本理化學研究所的Hoshina等人[31]基于吸光度進行了冰凍生物組織成像，同時也通過時域脈沖的時間延遲進行成像，圖像分辨率達200μm。2010年，日本東京醫(yī)科齒科大學的Brun等人[32]采集了癌癥組織的折射率數(shù)據(jù)，通過使用聚類方法對提取的折射率數(shù)據(jù)進行分割來生成光譜圖像，其圖像分辨率達50μm。2013年，英國劍橋大學的May等人[33]基于表面折射率進行藥物片劑成像，以研究片劑的硬度和表面密度分布，其圖像分辨率為200μm。同年，美國普林斯頓大學的Sim等人[34]基于折射率對口腔癌組織進行了成像，他們在-20℃以及室溫條件下，提取了0.5 THz處的折射率進行成像，成像結果如圖3所示，從-20℃時的成像可以看出，患病區(qū)域具有較低折射率，且與組織學診斷的患病區(qū)域對應，其圖像分辨率為250μm。2015年，美國阿肯色大學的Bowman等人[35]基于反射系數(shù)對石蠟包裹的乳腺腫瘤組織進行了高分辨率成像，分辨率最高達50μm。2016年，日本佳能R&D研發(fā)中心的Yamaguchi等人[36]基于復折射率對老鼠腦腫瘤進行成像，分辨率為500μm。2018年，中國河南工業(yè)大學的蔣玉英等人[37]基于THz功率譜進行了小麥麥芽糖成像，圖像分辨率達100μm。
同年，美國普林斯頓大學的Sim等人[34]基于折射率對口腔癌組織進行了成像，他們在-20℃以及室溫條件下，提取了0.5 THz處的折射率進行成像，成像結果如圖3所示，從-20℃時的成像可以看出，患病區(qū)域具有較低折射率，且與組織學診斷的患病區(qū)域對應，其圖像分辨率為250μm。2015年，美國阿肯色大學的Bowman等人[35]基于反射系數(shù)對石蠟包裹的乳腺腫瘤組織進行了高分辨率成像，分辨率最高達50μm。2016年，日本佳能R&D研發(fā)中心的Yamaguchi等人[36]基于復折射率對老鼠腦腫瘤進行成像，分辨率為500μm。2018年，中國河南工業(yè)大學的蔣玉英等人[37]基于THz功率譜進行了小麥麥芽糖成像，圖像分辨率達100μm。2.2 基于連續(xù)波太赫茲源的太赫茲遠場掃描成像
【參考文獻】：
期刊論文
[1]豬肉組織的近場太赫茲成像檢測研究[J]. 孫衛(wèi)東,耿國帥,楊忠波,李丹丹,王巖,許紅梅,崔洪亮,王化斌. 紅外與毫米波學報. 2018(06)
[2]基于太赫茲成像技術的小麥麥芽糖定量檢測研究[J]. 蔣玉英,葛宏義,張元. 光譜學與光譜分析. 2018(10)
[3]太赫茲數(shù)字全息術的研究進展[J]. 石敬,王新柯,鄭顯華,賀敬文,王森,謝振威,崔燁,葉佳聲,孫文峰,馮勝飛,韓鵬,張巖. 中國光學. 2017(01)
[4]太赫茲波近場成像綜述[J]. 劉宏翔,姚建銓,王與燁,徐德剛,賀奕焮. 紅外與毫米波學報. 2016(03)
[5]太赫茲波的層析成像[J]. 潘中良,陳翎,諶貽會. 數(shù)字技術與應用. 2013(12)
[6]脈沖太赫茲波成像與連續(xù)波太赫茲成像特性的比較[J]. 楊昆,趙國忠,梁承森,武利忠. 中國激光. 2009(11)
[7]太赫茲時域光譜技術[J]. 張興寧,陳稷,周澤魁. 激光與光電子學進展. 2005(07)
[8]太赫茲（THz）成像的進展概況[J]. 張蕾,徐新龍,李福利. 量子電子學報. 2005(02)
本文編號：3380230
【文章來源】：光電工程. 2020,47(05)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
四種太赫茲成像技術研究的占比分布情況
同時，也有將脈沖的時域信號進行傅里葉變化轉為頻域信號，以頻域信息為主的生物醫(yī)學成像研究。2007年，新西蘭奧塔哥大學的Ho等人[27]基于折射率進行了緩釋片成像以研究胞衣厚度，其圖像分辨率達200μm。同年，日本大阪大學的Enatsu等人[28]基于折射率和消光系數(shù)對石蠟包裹的肝癌組織進行了成像，分辨率為1 mm。2008年，英國利物浦大學的Shen等人[29]基于吸收系數(shù)進行了片劑成像，以研究片劑包衣層厚度和界面均勻性，其分辨率最高可達150μm。同年，美國加州大學-圣塔芭芭拉的Taylor等人[30]基于折射率進行了燒傷豬皮的成像，其分辨率為1.5 mm。2009年，日本理化學研究所的Hoshina等人[31]基于吸光度進行了冰凍生物組織成像，同時也通過時域脈沖的時間延遲進行成像，圖像分辨率達200μm。2010年，日本東京醫(yī)科齒科大學的Brun等人[32]采集了癌癥組織的折射率數(shù)據(jù)，通過使用聚類方法對提取的折射率數(shù)據(jù)進行分割來生成光譜圖像，其圖像分辨率達50μm。2013年，英國劍橋大學的May等人[33]基于表面折射率進行藥物片劑成像，以研究片劑的硬度和表面密度分布，其圖像分辨率為200μm。同年，美國普林斯頓大學的Sim等人[34]基于折射率對口腔癌組織進行了成像，他們在-20℃以及室溫條件下，提取了0.5 THz處的折射率進行成像，成像結果如圖3所示，從-20℃時的成像可以看出，患病區(qū)域具有較低折射率，且與組織學診斷的患病區(qū)域對應，其圖像分辨率為250μm。2015年，美國阿肯色大學的Bowman等人[35]基于反射系數(shù)對石蠟包裹的乳腺腫瘤組織進行了高分辨率成像，分辨率最高達50μm。2016年，日本佳能R&D研發(fā)中心的Yamaguchi等人[36]基于復折射率對老鼠腦腫瘤進行成像，分辨率為500μm。2018年，中國河南工業(yè)大學的蔣玉英等人[37]基于THz功率譜進行了小麥麥芽糖成像，圖像分辨率達100μm。
同年，美國普林斯頓大學的Sim等人[34]基于折射率對口腔癌組織進行了成像，他們在-20℃以及室溫條件下，提取了0.5 THz處的折射率進行成像，成像結果如圖3所示，從-20℃時的成像可以看出，患病區(qū)域具有較低折射率，且與組織學診斷的患病區(qū)域對應，其圖像分辨率為250μm。2015年，美國阿肯色大學的Bowman等人[35]基于反射系數(shù)對石蠟包裹的乳腺腫瘤組織進行了高分辨率成像，分辨率最高達50μm。2016年，日本佳能R&D研發(fā)中心的Yamaguchi等人[36]基于復折射率對老鼠腦腫瘤進行成像，分辨率為500μm。2018年，中國河南工業(yè)大學的蔣玉英等人[37]基于THz功率譜進行了小麥麥芽糖成像，圖像分辨率達100μm。2.2 基于連續(xù)波太赫茲源的太赫茲遠場掃描成像
【參考文獻】：
期刊論文
[1]豬肉組織的近場太赫茲成像檢測研究[J]. 孫衛(wèi)東,耿國帥,楊忠波,李丹丹,王巖,許紅梅,崔洪亮,王化斌. 紅外與毫米波學報. 2018(06)
[2]基于太赫茲成像技術的小麥麥芽糖定量檢測研究[J]. 蔣玉英,葛宏義,張元. 光譜學與光譜分析. 2018(10)
[3]太赫茲數(shù)字全息術的研究進展[J]. 石敬,王新柯,鄭顯華,賀敬文,王森,謝振威,崔燁,葉佳聲,孫文峰,馮勝飛,韓鵬,張巖. 中國光學. 2017(01)
[4]太赫茲波近場成像綜述[J]. 劉宏翔,姚建銓,王與燁,徐德剛,賀奕焮. 紅外與毫米波學報. 2016(03)
[5]太赫茲波的層析成像[J]. 潘中良,陳翎,諶貽會. 數(shù)字技術與應用. 2013(12)
[6]脈沖太赫茲波成像與連續(xù)波太赫茲成像特性的比較[J]. 楊昆,趙國忠,梁承森,武利忠. 中國激光. 2009(11)
[7]太赫茲時域光譜技術[J]. 張興寧,陳稷,周澤魁. 激光與光電子學進展. 2005(07)
[8]太赫茲（THz）成像的進展概況[J]. 張蕾,徐新龍,李福利. 量子電子學報. 2005(02)
本文編號：3380230
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