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學科專業(yè)：測試計量技術及儀器研究生：孫永明指導教師：何明霞副教授天津大學精密儀器與光電子工程學院二零一零年六月 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 ) 技術的發(fā)展，該技術在醫(yī)療診斷領域的研究得到更廣闊的應用。由于生物大分子的振動能級大多數都處于T H z波段，因此，T I - I z ．T D S 技術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除自身具有一些獨特的優(yōu)越性外，在醫(yī)學診斷上與傅里葉紅外光譜法之間存在一定的相近性。與傳統的病理學診斷相比，T H z ．T D S 技術在醫(yī)學領

3、域的發(fā)展可能提供快速無損的診斷結果，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的原理與應用潛力，著重介紹了該技術在醫(yī)療診斷領域的研究工作。對實驗室的T H z ．T D S 系統進行改進：將原有的手動掃描成像系統改為電機自動控制的掃描系統，重新設計加工了二維平移臺的機械結構。利用透射式太赫茲時域光譜技術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時域信號的數據成像描繪出樣品的輪廓以及產生病變組織的大致區(qū)域；再經過傅立葉變換得到頻域信號，進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據分別對樣品成像，結果顯示在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。成像結果中吸收強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。結果表明在皮膚組織診斷中T H z 的頻段應控制在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，正常皮膚組織與癌變組織的T H z 譜線表現出很大的差異性。對于這種結果有學者分析是水對T H z的吸收比較強烈，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