不只是6G备选方案！太赫兹还能透视皮肤结构，诊断癌症扩散情况

近日，一项来自华威大学和香港中文大学(CUHK)的研究成果表明，利用一种被称为T射线的辐射来分析皮肤结构的新方法，可以比目前其他方案更详细地了解皮肤区域的结构和水合程度，从而帮助改进湿疹、银屑病和皮肤癌等皮肤病的诊断和治疗。

太赫兹辐射是指频率从0.37THz到10THz，波长介于无线波中的毫米波与红外线之间电磁辐射区域，所产生的T射线在物体成象、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。

常见的x光可以穿透许多常见的材料，如塑料、陶瓷和衣服，使它们在非侵入性检查中具有潜在的用途。T射线的低能光子也是非电离的，这使得它们在生物环境中非常安全，包括安全和医疗筛查。

由于传播得更深的T射线衰减得太多，因此只有在反射回来之前穿过皮肤外层(角质层和表皮)的T射线才能被检测到，这使得x光成像成为监测这些最外层的潜在有效方法。

为了测试这一点，太赫兹光通过棱镜聚焦到皮肤上，以将光线对准特定点位。根据皮肤的特性，反射回来的光线会略有不同，科学家则可以借此比较光线进入皮肤前后的特性。

然而，由于标准的太赫兹反射光谱存在局限性，为了克服这种缺陷，此次研究人员使用了椭圆偏振术，这种方法包括在皮肤的同一区域以多个角度聚焦T射线。

实验中，研究人员让志愿者在适应环境温度和实验室干燥环境后，将手臂放在T射线设备的成像窗口上30分钟。通过将皮肤贴在成像窗口的表面，阻止了水分从皮肤中逸出，这一过程被称为阻塞。

随后，研究人员在半小时内每两分钟进行四次相互成直角的测量，这样他们就可以随着时间的推移监测阻塞的影响。因为T射线对水特别敏感，所以当水在皮肤中积累时，差异会特别明显。

实验结果表明，使用椭圆偏振术可以精确地计算皮肤的折射率(决定光线通过皮肤的速度)，该折射率是在两个方向上以直角测量的。

这些折射率之间的差异被称为双折射，这是第一次在体内测量人体皮肤的太赫兹双折射。这些属性可以提供皮肤中含水量等有价值的信息，并能够计算皮肤厚度。

水合皮肤和脱水皮肤会有不同的折射率。对于患有皮肤病的人来说，可以定量地了解患者皮肤的水合作用。同时，如果要为患有湿疹或银屑病患者改进护肤品，就可以利用该技术对不同产品的皮肤改善情况进行定量评估，或者区分皮肤类型。

此外，该技术在癌症诊治方面也有用武之地，在手术开始前可以使用太赫兹成像技术探测皮肤，以更好地了解肿瘤扩散的程度。皮肤癌会影响皮肤的特性，其中一些变化隐藏在皮肤之下，普通诊断无法察觉。

该研究的第一作者、CUHK电子工程系博士后陈学全博士说:“众所周知，x光对皮肤的水合程度很敏感。然而，我们的研究表明，角质层的细胞结构也对太赫兹反射做出反应。我们的技术使这种结构特性能够被灵敏地探测，这提供了关于皮肤的全面信息，并且对皮肤诊断非常有用。”

研究人员表示，下一步的研究重点将着眼于改进仪器，并使其具备实际运用的功能。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

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

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