皮膚癌變組織透射式太赫茲光譜成像研究.pdf

1、T e r a h e r t z S p e c t r o s c o p y T r a n s m i s s i o nI m a g e u s e d i nS k i nC a n c e r o u s T i s s u eD i a g n o s e學(xué)科專業(yè)：測試計量技術(shù)及儀器研究生：孫永明指導(dǎo)教師：何明霞副教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一零年六月 一令一苓，牛六月l摘要近年來，隨著太赫茲時域光譜( T

2、 H z ．T D S ) 技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)在醫(yī)療診斷領(lǐng)域的研究得到更廣闊的應(yīng)用。由于生物大分子的振動能級大多數(shù)都處于T H z波段，因此，T I - I z ．T D S 技術(shù)能夠用來研究生物組織的信息，有望成為研究生物組織的有效手段，并在分子水平上揭示癌變組織的一些特征。這種新型的光譜技術(shù)除自身具有一些獨特的優(yōu)越性外，在醫(yī)學(xué)診斷上與傅里葉紅外光譜法之間存在一定的相近性。與傳統(tǒng)的病理學(xué)診斷相比，T H z ．T D S 技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)

3、域的發(fā)展可能提供快速無損的診斷結(jié)果，而且對癌變組織的前期診斷具有更高的敏感性。本文簡要闡述了太赫茲時域光譜技術(shù)的原理與應(yīng)用潛力，著重介紹了該技術(shù)在醫(yī)療診斷領(lǐng)域的研究工作。對實驗室的T H z ．T D S 系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)：將原有的手動掃描成像系統(tǒng)改為電機(jī)自動控制的掃描系統(tǒng)，重新設(shè)計加工了二維平移臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)。利用透射式太赫茲時域光譜技術(shù)獲取人體正常皮膚組織和癌變組織的T H z 時域光譜，并對得到T I - I z 譜線進(jìn)行分析。首先對實

4、驗得到透過樣品的T H z時域信號的數(shù)據(jù)成像描繪出樣品的輪廓以及產(chǎn)生病變組織的大致區(qū)域；再經(jīng)過傅立葉變換得到頻域信號，進(jìn)一步計算得出樣品多個測量點對T H z 的吸收曲線，通過觀察這些曲線得出在1 ．3 5 T H z 、1 ．6 5 T H z 和2 ．2 T H z 處樣品的吸收峰最為明顯。利用這三個敏感吸收峰的數(shù)據(jù)分別對樣品成像，結(jié)果顯示在1 ．3 5 T H z 和1 ．6 5 T H z處皮膚組織中癌變成分對T H z 吸收明

5、顯。成像結(jié)果中吸收強(qiáng)烈的部位接近于病理診斷的癌變部位，而在2 ．2 T H z 處的成像中這一位置與病理診斷的位置相差很大。結(jié)果表明在皮膚組織診斷中T H z 的頻段應(yīng)控制在2 ．2 T H z 以下的低頻范圍。通過對比研究正常皮膚組織和癌變組織的太赫茲光譜發(fā)現(xiàn)，正常皮膚組織與癌變組織的T H z 譜線表現(xiàn)出很大的差異性。對于這種結(jié)果有學(xué)者分析是水對T H z的吸收比較強(qiáng)烈，而癌變組織與健康組織相比，由于營養(yǎng)成分更豐富，含水量也較高。因