不只是6G備選方案!太赫茲還能透視皮膚結構,診斷癌症擴散情況

2020-12-13 騰訊網

近日，一項來自華威大學和香港中文大學(CUHK)的研究成果表明，利用一種被稱為T射線的輻射來分析皮膚結構的新方法，可以比目前其他方案更詳細地了解皮膚區域的結構和水合程度，從而幫助改進溼疹、銀屑病和皮膚癌等皮膚病的診斷和治療。

太赫茲輻射是指頻率從0.37THz到10THz，波長介於無線波中的毫米波與紅外線之間電磁輻射區域，所產生的T射線在物體成象、醫療診斷、環境檢測、通訊等方面具有廣闊的應用前景。

常見的x光可以穿透許多常見的材料，如塑料、陶瓷和衣服，使它們在非侵入性檢查中具有潛在的用途。T射線的低能光子也是非電離的，這使得它們在生物環境中非常安全，包括安全和醫療篩查。

由於傳播得更深的T射線衰減得太多，因此只有在反射回來之前穿過皮膚外層(角質層和表皮)的T射線才能被檢測到，這使得x光成像成為監測這些最外層的潛在有效方法。

為了測試這一點，太赫茲光通過稜鏡聚焦到皮膚上，以將光線對準特定點位。根據皮膚的特性，反射回來的光線會略有不同，科學家則可以藉此比較光線進入皮膚前後的特性。

然而，由於標準的太赫茲反射光譜存在局限性，為了克服這種缺陷，此次研究人員使用了橢圓偏振術，這種方法包括在皮膚的同一區域以多個角度聚焦T射線。

實驗中，研究人員讓志願者在適應環境溫度和實驗室乾燥環境後，將手臂放在T射線設備的成像窗口上30分鐘。通過將皮膚貼在成像窗口的表面，阻止了水分從皮膚中逸出，這一過程被稱為阻塞。

隨後，研究人員在半小時內每兩分鐘進行四次相互成直角的測量，這樣他們就可以隨著時間的推移監測阻塞的影響。因為T射線對水特別敏感，所以當水在皮膚中積累時，差異會特別明顯。

實驗結果表明，使用橢圓偏振術可以精確地計算皮膚的折射率(決定光線通過皮膚的速度)，該折射率是在兩個方向上以直角測量的。

這些折射率之間的差異被稱為雙折射，這是第一次在體內測量人體皮膚的太赫茲雙折射。這些屬性可以提供皮膚中含水量等有價值的信息，並能夠計算皮膚厚度。

水合皮膚和脫水皮膚會有不同的折射率。對於患有皮膚病的人來說，可以定量地了解患者皮膚的水合作用。同時，如果要為患有溼疹或銀屑病患者改進護膚品，就可以利用該技術對不同產品的皮膚改善情況進行定量評估，或者區分皮膚類型。

此外，該技術在癌症診治方面也有用武之地，在手術開始前可以使用太赫茲成像技術探測皮膚，以更好地了解腫瘤擴散的程度。皮膚癌會影響皮膚的特性，其中一些變化隱藏在皮膚之下，普通診斷無法察覺。

該研究的第一作者、CUHK電子工程系博士後陳學全博士說:「眾所周知，x光對皮膚的水合程度很敏感。然而，我們的研究表明，角質層的細胞結構也對太赫茲反射做出反應。我們的技術使這種結構特性能夠被靈敏地探測，這提供了關於皮膚的全面信息，並且對皮膚診斷非常有用。」

研究人員表示，下一步的研究重點將著眼於改進儀器，並使其具備實際運用的功能。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：

https://phys.org/news/2020-11-t-ray-technology-reveals-skin.html

https://www.techexplorist.com/t-ray-technology-analyzes-structure-skin/36400/

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