基于太赫兹技术的肿瘤诊断与治疗研究进展

刘恒, 沈莉然, 管含笑, 曹雨齐^*, 黄平捷, 侯迪波, 张光新

Research Progress of Tumor Diagnosis and Therapy Based on Terahertz Technology

LIU Heng, SHEN Li-ran, GUAN Han-xiao, CAO Yu-qi^*, HUANG Ping-jie, HOU Di-bo, ZHANG Guang-xin

正常区域(黑色曲线)和黑色素瘤区域(红色曲线)在0.6~1.8 THz频率范围内的(a)折射率和(b)吸收系数^{[ 38 ]} 在太赫兹成像技术方面, Doradla等^{[ 43 ]}开发了一种柔性太赫兹内窥镜, 作为辅助结直肠癌筛查的潜在工具, 包括构建单通道太赫兹内窥镜, 分析结直肠组织的太赫兹响应, 并在反射模式成像时显示正常和病变组织之间的内源性对比度。 Cassar等^{[ 44 ]}研究太赫兹成像在300~600 GHz范围内用于乳腺组织识别的潜力, 并且证明含有恶性细胞的组织基质比含有健康组织的组织基质具有更高的平均折射率趋势, 在图像上确定的肿瘤区域与组织学切片具有很好的一致性。 El-Shenawee等^{[ 45 ]}表明了利用太赫兹成像和光谱技术可在切除的乳腺肿瘤中检测癌变组织, 脱水组织和新鲜切除组织的太赫兹图像在健康组织和癌变组织之间都显示出良好的对比度。 Wu等^{[ 46 ]}研究了一种水平扫描太赫兹连续波ATR成像系统, 通过优化ATR棱镜, 可以很好地避免二次反射的影响。该成像系统可以清晰地从正常脑组织中区分出不同大小的小鼠脑组织U87-胶质瘤区域和相对较大的大鼠脑组织C6 -胶质瘤区域。如图8 所示, 在太赫兹图像中, 肿瘤区域与正常区域可以明显区分, 且癌变脑组织的太赫兹信号强度低于正常脑组织, 并且THz图像中的肿瘤区域, 与对应的肉眼观察以及H&E染色图像中的肿瘤区域相似。 Yang等^{[ 47 ]}研制了一种无标记实时高分辨率近场太赫兹光谱成像系统, 实验结果表明, 该系统不仅可以清晰地检测和识别不同成分的生物组织, 还可以清晰地检测和识别正常和癌变组织, 以及组成相同但切片方向不同的组织, 这项工作为太赫兹光谱成像在术中快速无标记诊断中的应用奠定了实验基础。