基于基底细胞癌的太赫兹波光谱分析.pdfVIP

第30卷，第2期 光谱 实验室 V01．30．No．2 201 ChineseJournal March．201 3 3年3月 of Laboratory Spectroscopy 基于基底细胞癌的太赫兹波光谱分析① 何明霞4，6陈涛铷’6杨吉龙‘ n(天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室天津市南开区卫津路92号300072) 6(天津大学太赫兹中心天津市南开区卫津路92粤300072) c(天津医科大学附属肿瘤医院骨与软组织肿瘤科天津市河西区体院北环湖西路300060) 摘 要获得了基底细胞癌变组织的太赫兹(THz)光谱和图像。并进行了组织病理学的分析。采用太 赫兹时域光谱技术，对石蜡包埋的基底细胞癌组织进行透射式实验研究，获得了透过率和吸收系数的光 谱，并利用癌变组织和健康组织区分度明显的1．3THz的吸收系数进行成像得到了与宏观组织较符合的 THz图像。从组织病理学的角度阐述了太赫兹谱线及图像的成因，结合生物大分子的THz光谱，分别讨论 了细胞密度、DNA的含量、水化作用对太赫兹光谱和成像的影响．实验结果表明：癌变组织与健康组织相 比对THz吸收较多．太赫兹光谱和成像技术有望用于术前基底细胞癌的轮廓诊断． 关键调太赫兹光谱；成像l组织病理学分析；基底细胞癌 中圈分类号；TN29；0433．4文献标识码：A 1 引言 太赫兹波(Terahertz 磁波，在频谱中位于微波和红外线之间。与其他波段的电磁波相比，太赫兹波有其独特的性质，包 括：(1)穿透性强：可对微波或光波波段不透明的物体进行透视成像；(2)光谱分辨能力高：由于波 长较小所以成像时能够获得足够的空间分辨率；(3)良好的生物特性：生物分子的振动和转动能级 大多处于太赫兹波段，通过太赫兹光谱和成像技术能够探测和区分不同的生物组织【1]。 TimeDomain (Terahertz 的水含量和构成成分不同导致了介电常数发生了变化。从那时起，太赫兹时域光谱技术在医学成像 领域的应用不断深入，尤其是在癌症诊断方面的研究方兴未艾。 Cell 在对癌症的成像研究中报道较多的为对基底细胞癌(Basal 不同组织对太赫兹波的吸收特性不同区分健康组织和癌变组织【2]。在这些研究中，一些影响太赫兹 波吸收的因素(水含量或水状态等)被提及但尚有争议。为此，有必要从组织病理学的角度对太赫兹 波光谱与成像进行解释，从而为其真正应用于临床医学奠定基础。这也是从一个全新的角度解读太 赫兹光谱。 ①国家自然科学基金；天津市应用基础及前沿技术研究基金(10JCYBJC01400) 作者简介：何明霞(1965一)，女。天津市人，副教授，博士，主要从事光电检测技术、太赫兹光谱和成像的研究工作。 收稿日期：2012—07-17；接受151期：2012—09—14 万方数据 第2期 何明霞等：基于基底细胞癌的太赫兹波光谱分析 本文采用THz—TDS系统对石蜡包埋的基底细胞癌组织与正常皮肤组织进行频谱分析与成 像，并与显微镜下的组织病理学图像比较，以期对得到的太赫兹光谱和图像进行组织病理学解释。 2 实验设计与数据采集 2．1实验装置 实验所用的装置如图1所示，为天津大学太赫兹中心自行搭建的光电导式THz—TDS系统。光 脉冲被分束器分成两束，一束为抽运光(Fs 电导天线上，产生THz波。在经过四个离轴抛面镜所构成的8F系统后传送到第二个硅透镜。其中 斩波器的调制频率为70Hz。另一束为探测光(Fs 上，即抽运光和探测光交汇后同轴通过光电导探测天线。这样携带样品信息的信号经过电流放大器 (Current in Amplifier)、锁相放大器(Lock 理。上位机采用Labview软件进行时域和频域的实时采集和显示[3]。 2．2实