醫療診斷

潛在的生物醫學應用

太赫茲光子的能量不足以破壞化學鍵或電離分子/原子，因此與更高能量的光子（如 X 射線和紫外線）相反，對生物體無害。太赫茲輻射在組織中不是高度散射的（與光發射不同）。此外，由於水對 T 射線的強烈吸收，太赫茲成像可以成為研究軟組織的有用工具。T 射線的這些獨特特性使其有資格用於各種醫療應用，其中一些對診斷的某些方面具有巨大的前景，如下所述。

癌症早期檢測的非侵入性技術

醫學成像領域的最新成就顯著增強了許多病理狀況的早期檢測和治療。太赫茲成像系統可以幫助在早期癌症對任何其他識別手段可見或敏感之前檢測它。

旨在檢查皮膚癌、乳腺癌和結腸癌組織的太赫茲特性的最新研究發現，與正常組織相比，腫瘤組織的折射率和吸收係數更高。這種區分是可能的，因為在癌症中發生了較高的水含量和結構變化（例如，在受疾病影響的細胞中觀察到細胞和蛋白質密度增加）。太赫茲脈衝成像技術對水濃度高度敏感（因為它的衰減），因此在軟組織測量的太赫茲特性中水吸收很明顯；例如，這解釋了肌肉和脂肪組織之間的對比。

因此，T 射線圖像可以區分健康組織和基底細胞癌，因此有助於繪製早期腫瘤的確切邊緣。（最有前途的是非侵入性太赫茲成像技術，如太赫茲脈衝成像、太赫茲時域光譜（TDS-THz）、連續波太赫茲（CW-THz）和其他太赫茲產生/檢測方法。）

參考：

RTHz 成像：生物醫學應用

Mark Stringer，利茲大學電子與電氣工程學院微波與光子學研究所

離體光譜/組織成像（活檢）

通過獲得頻域和時域信息，太赫茲成像可以確保增強對癌症（和其他炎症區域）的檢測，並提供更清晰的成像和分子指紋。每年需要數百萬次乳腺組織活檢，以彌補通過並非總是無可挑剔的傳統檢測方法提供的不確定、不准確或疏忽的診斷。

太赫茲時域光譜 (TDS-THz) 在渲染受影響組織或可疑區域的足夠圖像方面可以突破其他醫學診斷的缺點。許多研究人員證實，在某個頻率範圍內，大多數腫瘤的吸收率低於正常組織。這裡的明顯結論是太赫茲成像可以“區分”腫瘤（發炎區域）和正常組織。除了幫助挽救生命之外，這種通過 T 射線光譜增強的活檢通過減少乳腺癌和皮膚癌治療病例的重複手術次數，節省了大量時間和精力。

T 射線成像的最大生物醫學潛力之一是使用分子光譜進行診斷，它呈指數級發展，並且隨著進步而越來越近。

通過光譜/成像對組織進行體內檢查

在癌切除手術期間，腫瘤通常被切除，周圍有足夠的健康組織邊緣。這種在手術中採取安全措施的方法通常是合理的，但對患者來說代價高昂，並且大大縮短了再生/恢復期。

太赫茲頻率範圍內的成像可用於在外科手術期間呈現實時成像，以避免切除大量健康組織，並排除在患者體內留下癌症的任何部分。這反過來又大大降低了將來需要重複侵入性手術干預的可能性。

太赫茲成像（尤其是太赫茲脈衝成像 (TPI)）可以顯示不同類型動物組織之間的良好對比，因此可以提高醫學診斷的有效性並切實補充組織學分析。這種診斷允許獲得每個像素的單獨光譜。

代表不同類型組織的那些光譜似乎明顯不同。這表明 T 射線圖像中固有的光譜數據可用於區分每個圖像像素處的軟組織和硬組織，並提供當前可用的常規成像技術無法獲得的其他診斷信息。

體內分子成像被認為是醫學診斷的下一個前沿領域，理想情況下可以無創進行。

牙齒保健

現代科學研究證據強烈表明，太赫茲脈衝成像可用於提供有關牙釉質、牙本質和泵腔的有價值的診斷信息。

許多研究人員一致認為，太赫茲脈衝通過牙齒的飛行時間允許進行非常重要的測量，例如牙釉質厚度。此外，它還可用於創建顯示牙釉質和牙本質區域的圖像。此外，可以通過吸收牙齒中的太赫茲脈衝來識別牙髓腔區域，並使牙醫能夠在現場選擇正確的治療方法。

預防保健和血液檢測

許多醫學研發項目得出結論，太赫茲 (THz) 時域光譜 (TDS) 可用於表徵血液。該領域的科學家已經獲得了太赫茲頻率範圍內血液及其成分（例如水、血漿和紅細胞）的複雜光學常數。研究人員設法提取了血液中紅細胞的體積百分比，並將其與傳統的紅細胞計數器結果進行比較。發現太赫茲吸收常數隨生理鹽水和全血中的紅細胞濃度線性變化。使用太赫茲成像方法在聚氨酯樹脂管中也證實了太赫茲信號和紅細胞濃度之間的良好線性。這些結果表明 THz-TDS 成像可以促進血液的定量分析。

此外，最近對幾十GHz和300GHz水平的太赫茲發射的研究表明，它對血糖水平很敏感。這項發明為預防保健（血液分析）和葡萄糖和其他涉及亞太赫茲和太赫茲範圍的生物醫學相關分子的非侵入性測量提供了巨大的機會，從大約 20 GHz 開啟。

現在很明顯，不同類型的生物分子在太赫茲區域留下了獨特的光譜指紋，這大大拓寬了太赫茲技術應用的覆蓋面，包括臨床小分子（如葡萄糖、乳酸、尿素）的體外和體內測量。在 PoC 和診斷系統中的重要性。

骨關節炎、關節炎等的診斷

還有許多其他醫學分支將受益於術中探頭以及對太赫茲光敏感的軟組織的術後分析。

由軟骨破裂引起的最常見的關節炎形式骨關節炎 (OA) 就是一個生動的例子。它通常會影響承重關節，如臀部、膝蓋、腳和脊柱，從而導致關節退化。軟骨侵蝕可能涉及骨磨削，導致骨贅增厚和形成，從而導致疼痛、僵硬、腫脹和活動範圍減小。

OA 和許多其他疾病將成為研究太赫茲成像的體內使用的巨大醫學動機。

總結

總而言之，有幾種太赫茲成像模式代表了醫學界的高度關注，特別是太赫茲脈衝成像 ( TPI )、太赫茲時域光譜 ( TDS-THz )、連續波太赫茲 ( CW-THz ) 和其他一些太赫茲生成/檢測方法。

由於對人類是安全的，這些太赫茲技術可以為醫學開闢無限的機會，就像其他應用一樣，太赫茲波的無害穿透能力肯定會受益，從而使不可見的可見並可視化有關物理對象的內部信息。

我們必須承認，儘管媒體和互聯網上有大量關於太赫茲成像在醫學中成功應用的報導，但我們從未針對上述任何醫學應用測試過我們的成像系統。我們只能假設我們的設備可以在上述某些領域中發揮作用。我們鼓勵我們的客戶考慮讓我們的太赫茲成像系統在現場進行相應的測試，並且肯定會感謝之後的任何反饋。