| 標(biāo)題：論文：太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和診斷中的應(yīng)用分析 |
| 目 錄 1 緒論 1 2 太赫茲光譜和成像技術(shù) 2 3 用于生物分子檢測(cè)的太赫茲技術(shù) 3 3.1 氨基酸和多肽 3 3.2 蛋白質(zhì) 3 3.3 DNA 4 4 用于生物組織檢測(cè)的太赫茲技術(shù) 5 4.1 角膜組織 5 4.2 腦組織 6 4.3 牙齒組織 6 4.4 骨組織 7 4.5 燒傷組織 7 4.6 其他組織 8 5 結(jié) 論 8 參考文獻(xiàn) 9 太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和診斷中的應(yīng)用分析 摘 要：近年來太赫茲科學(xué)技術(shù)日益受到科學(xué)界和工業(yè)界的重視并得到了較大的發(fā)展，太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用已成為人們關(guān)注的重要方面之一。介紹了太赫茲波的特點(diǎn)、太赫茲光譜和成技術(shù)；重點(diǎn)討論了近年來太赫茲光譜和成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和診斷領(lǐng)域中的應(yīng)用和研究進(jìn)展；并探討了太茲光譜和成像技術(shù)發(fā)展中需要解決的問題以及今后發(fā)展的方向。 關(guān)鍵詞：太赫茲光譜；太赫茲成像；醫(yī)學(xué)檢測(cè)；醫(yī)學(xué)診斷 1 緒論 太赫茲波 ，一般 是 指 頻 率范 圍 在0.1~1.0THz（波長范圍30μm~3mm）間的電磁輻射波。1THz等于1012Hz，或者等于4meV光子能。太赫茲波譜段位于毫米波和紅外光之間。在很長的一段時(shí)間里，由于缺少良好的光源和檢測(cè)器，太赫茲的研究進(jìn)展緩慢，一度被稱作“THz空隙” 。 近十幾年來，隨著光子學(xué)技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太赫茲波技術(shù)得到了突破性的進(jìn)展，太赫茲輻射技術(shù)的應(yīng)用研究也迅速擴(kuò)展到了越來越多的領(lǐng)域。這些研究領(lǐng)域包括了生物醫(yī)學(xué)、藥劑學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、航空航天、安防和工業(yè)無損檢測(cè)等。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面，太赫茲光譜技術(shù)在癌癥診斷方面的應(yīng)用研究越來越多。其主要原因是：（1）生物有機(jī)分子的骨架振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)光譜以及分子間弱的相互作用力（如氫鍵、范德華力等）能級(jí)處在太赫茲譜段范圍內(nèi)，這是太赫茲波在生物醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的基礎(chǔ)；（2）太赫茲波對(duì)極性分子具有較高的靈敏性，尤其是對(duì)水具有獨(dú)特的靈近十幾年來，隨著光子學(xué)技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太 ……（快文網(wǎng)http://www.hancun.net省略1424字，正式會(huì)員可完整閱讀）…… 多肽是α-氨基酸以肽鏈連接在一起而形成的化合物，也是蛋白質(zhì)水解的中間產(chǎn)物。 當(dāng)用太赫茲光譜技術(shù)對(duì)固態(tài)短鏈肽序列進(jìn)行了研究。研究表明在1~15THz光譜范圍內(nèi)包含了體系的很多光譜和結(jié)構(gòu)信息，如分子固相結(jié)構(gòu)和與序列相關(guān)的分子信息等。體系不同光譜特征的密度和唯一性表明使用固態(tài)量子力學(xué)模型和理論可以從光譜中提取多肽的序列結(jié)構(gòu)信息。在7~55cm-1（2.1~16.5THz）波數(shù)范圍內(nèi)的多聚甘氨酸和多聚L-丙氨酸的吸收系數(shù)和折射率。通過光譜結(jié)果得到在45.5cm-1４（13.7THz）出現(xiàn)了多聚甘氨酸較強(qiáng)的吸收峰。 3.2 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是由氨基酸經(jīng)脫水縮合組成的多肽鏈經(jīng)過盤曲折疊形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的生物大分子。 采用太赫茲技術(shù)對(duì)附在薄金屬網(wǎng)上的辣根過氧化酶進(jìn)行了研究。結(jié)果表明對(duì)于蛋白質(zhì)的測(cè)定來說，這種太赫茲技術(shù)比傳統(tǒng)太赫茲技術(shù)具有更好的檢出限。對(duì)附在聚二氟乙烯薄膜上的無標(biāo)記的蛋白質(zhì)進(jìn)行了太赫茲成像研究。實(shí)驗(yàn)采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)和干涉效應(yīng)手段，根據(jù)隨著薄膜折射率變化太赫茲信號(hào)會(huì)發(fā)生改變的原理，測(cè)量太赫茲信號(hào)觀察鏈霉親和素蛋白和生物素的結(jié)合情況。實(shí)驗(yàn)證明，在1.5THz時(shí)使用太赫茲成像對(duì)鏈霉親和素蛋白的檢測(cè)限為27ng/(mm2)。研究方法有望應(yīng)用到抗原抗體反應(yīng)的醫(yī)學(xué)診斷和過敏測(cè)試中，也可作為傳感器應(yīng)用到工業(yè)中。太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)作為低溫測(cè)量和無損鑒別乳清蛋白凝膠工具是可行的。通過β-乳球蛋白溶液在不同PH值下熱熔膠合成三種蛋白結(jié)構(gòu)，包括球狀乳球蛋白（ PH4.0） 和纖維狀乳球蛋白結(jié)構(gòu)（PH2.0和7.0），實(shí)驗(yàn)太赫茲光譜范圍為0.8~1.5THz，直徑為2μm的球狀乳球蛋白透射率高于直徑小于0.03μm的纖維狀乳球蛋白的透射率，造成這種差異的原因可能是乳球蛋白的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了瑞利散射。球狀乳球蛋白和纖維狀乳球蛋白具有明顯不同的消光系數(shù)。研 究 成 果 在 醫(yī) 藥 科 學(xué) 應(yīng) 用 上 具 有 可 行 性。將太赫茲光譜技術(shù)應(yīng)用于胰島素淀粉樣蛋白纖維化的研究中。實(shí)驗(yàn)在60 0C，20%的乙酸中培養(yǎng)牛胰島素，太赫茲光譜頻率范圍為0.2~3.0THz。結(jié)果顯示單體胰島素的吸收系數(shù)譜圖沒有出現(xiàn)明顯的吸收峰，但胰島素纖維形成后吸收系數(shù)譜圖上出現(xiàn)一個(gè)明顯的譜峰。胰島素單體和胰島素纖維的折射率分別穩(wěn)定在1.20和1.44。然而當(dāng)頻率大于1.64THz時(shí)，單體胰島素的折射率略有下降。研究表明了太赫茲光譜技術(shù)在辨別胰島素單體和胰島素纖維應(yīng)用上具有可行性。太赫茲光譜技術(shù)將在未來胰島素纖維化的研究中發(fā)揮重要作用。 3.3 DNA 脫氧核糖核酸又稱去氧核糖核酸，是一種生物大分子，是染色體的主要化學(xué)成分，同時(shí)也是組成基因的材料。DNA可組成遺傳指令以引導(dǎo)生物發(fā)育與生命機(jī)能運(yùn)作。太赫茲波對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)變化很敏感，因此可以利用太赫茲技術(shù)對(duì)DNA進(jìn)行研究。 采用太赫茲技術(shù)和其他光譜技術(shù)對(duì)DNA進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。 通過時(shí)間辨太赫茲技術(shù)證明了復(fù)數(shù)折射率取決于DNA的結(jié)合狀態(tài)。記錄了DNA堿基的介電函數(shù)。研究了太赫茲輻射對(duì)雙鏈DNA呼吸動(dòng)力學(xué)機(jī)制的影響。研究表明，特定的太赫茲輻射對(duì)DNA動(dòng)力學(xué)有較大影響，進(jìn)而影響基因表達(dá)和DNA復(fù)制的分子過程。采用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)，在水相中對(duì)通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)得到的DNA樣品進(jìn)行了無標(biāo)記定量檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)得到兩種DNA樣品，堿基對(duì)分別為133對(duì)和697對(duì)，兩種樣品水溶液的濃度均為0~0.3ng/μL。研究表明在0.3~1.2THz頻譜范圍內(nèi)，兩種DNA樣品的吸收系數(shù)隨DNA濃度的增加而減小。這是由于具有較高吸收的水分子被少量DNA分子取代，水合層水動(dòng)力學(xué)阻滯 造成了水THz吸收 藍(lán) 移，所以 造 成DNA吸收系數(shù)隨其濃度增加而減小的現(xiàn)象。在0.8~1.0THz范圍內(nèi)，與緩沖溶液相比較，樣品吸收系數(shù)的相對(duì)平均變化與濃 度 間 呈 線 性 降 低 趨 勢(shì) 更 明 顯。與133對(duì) 堿 基 對(duì)Ｄ ＮＡ相比，678對(duì)堿基對(duì)DNA的吸收系數(shù)相對(duì)平均變化值隨濃度增加而降低趨勢(shì)更明顯。因此，太赫茲技術(shù)有望成為水相中DNA無標(biāo)記檢測(cè)的新方法，最小檢測(cè) 濃 度 為0.1ng/μL，最小樣本體積為10μL。 4 用于生物組織檢測(cè)的太赫茲技術(shù) 由于太赫茲波能量低，不會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生電離危害，能對(duì)患者進(jìn)行無損檢測(cè)和篩查，這表明太赫茲波的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是安全。另一方面，太赫茲波對(duì)水相中物質(zhì)水含量或者化學(xué)物質(zhì)的微小變化極其敏感，許多生物樣本的水含量較高，不同樣本水含量的差異有利于太赫茲醫(yī)學(xué)診斷研究。太赫茲技術(shù)能夠檢測(cè)出經(jīng)過脫水處理或者石蠟包埋處理的樣本間的差異，這說明太赫茲波能夠辨別不同病理組織的組織結(jié)構(gòu)。另外，太赫茲波空間分辨率高；太赫茲波能夠穿透表皮；太赫茲時(shí)域成像技術(shù)使用樣本的振幅和相位信息生成樣本的3D圖像；因太赫茲波比紅外光的波長大，所以太赫茲波比紅外光的色散性低。太赫茲波的上述優(yōu)點(diǎn)表明太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究中對(duì)生物組織的檢測(cè)和診斷具有重要的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Α?br>4.1 角膜組織 角膜中水含量關(guān)系到角膜的透明度和折射率，角膜的流體力學(xué)是眼睛健康的一個(gè)指標(biāo)，許多角膜疾病是由角膜的流體力學(xué)異常引起的。因?yàn)樘掌澆▽?duì)物質(zhì)水含量變化的靈敏性很高，所以反射式太赫茲成像系統(tǒng)可以作為測(cè)定眼角膜水合程度的理想工具。 2010年太赫茲技術(shù)已被應(yīng)用于豬角膜成像研究中，結(jié)果表明太赫茲脈沖反射成像系統(tǒng)可以準(zhǔn)確檢測(cè)角膜的水合程度。將反射式太赫茲成像和光譜技術(shù)應(yīng)用到眼科研究中。研究發(fā)現(xiàn)太赫茲反射率與角膜含水量近似成正比，反射率隨頻率的增大而單調(diào)遞減。研究證明太赫茲技術(shù)在角膜診斷檢測(cè)方面具有發(fā)展?jié)摿Γc其他眼科檢測(cè)技術(shù)相比具有優(yōu)越性。這項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于屈光手術(shù)中對(duì)病人監(jiān)測(cè)，也可應(yīng)用于早期診斷和治療監(jiān)測(cè)角膜疾病。2012年太赫茲技術(shù)用于建立和驗(yàn)證角膜組織反射率的分層模型］。 4.2 腦組織 由于太赫茲波對(duì)組織蛋白質(zhì)有良好的感應(yīng)，所以特別適用于與蛋白質(zhì)異常有關(guān)的疾病檢測(cè)與診斷。 使用太赫茲光譜鑒別正常和患病的腦組織樣本。樣本采集于人腦的三個(gè)不同區(qū)域�；疾〗M織經(jīng)神經(jīng)病理學(xué)診斷含有大量異常的蛋白質(zhì)斑塊。樣本采用快速冷凍法制備，快速冷凍的組織樣本比緩慢冷凍制備的樣本的優(yōu)點(diǎn)在于前者含有較少量 ……（未完，全文共7690字，當(dāng)前只顯示3703字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏論文：太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和診斷中的應(yīng)用分析） 上一篇：論文：液基薄層細(xì)胞學(xué)結(jié)合高危型HPV檢查對(duì)宮頸疾病的早期篩查 下一篇：語文教學(xué)論文：初中語文《演講與辯論》校本課程開發(fā)的實(shí)踐與探索 相關(guān)欄目：文教論文 綜合論文 質(zhì)檢 科技 剖析整改 |