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1、太赫兹在癌症诊断和治疗屮的应用王梦溪1,2,3,杨国辉1,2,吴群1,2（1.哈尔滨工业人学电子与信息工程学院，哈尔滨150001；2.东南大学毫米波国家重点实验室，南京210096；3.哈尔滨医科大学附属第四医院，哈尔滨150001）摘要：木文从太赫兹波特性岀发，阐述了太赫兹波用于癌症诊断方面相关技术的发展和安全性问题，从牛物效应角度揭示太赫兹波在癌症诊断与治疗中的应用前景。关键词：太赫兹；癌症；生物效应屮图分类号：0441ApplicationofTerahertzinCancerDiagnosisandTreatmentWANGMengxii,2.3,YANGGu
2、ohuii,2,WUQum,2（1.MicrowaveEngineeringDepartment,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001;2.StateKeylaboratoryofMillimeterWave,Nanjing210096;3.TheFourthAffiliatedHospital,HarbinMedicalUnivesity,Harbin150001）Abstract:BecauseofthecharacteristicpropertiesofTHz,therehasbeenanincreasingintere
3、stinthebiologicalapplicationsofTHztechnologies,especiallyinthecancerspectroscopicstudiesandpotentialtherapies.Inthispapersomeup-tdateachievementsanddevelopingtrendsareintroducedandthesecurityandchallengesissuesarerevealed,whichwillhelptorevealTHzapplicationinthediagnosisandtreatmentofcan
4、cerfromtheperspectiveofTHzbiologicaleffect.Keywords:THzwave;cancer;biologicaleffect0引言癌症是细胞生长增殖机制失常而引起的疾病，全世界年死亡人数超过700万。山于其“生长失控"、“浸润'‘和“转移"筹特点，多样化综合诊疗对遏制或治愈癌症就尤为重要。太赫兹位丁•微波和红外波谱之间，具有极低的光子能星，不构成危害生物组织的电离。近年來超快激光、半导体技术的发展，为太赫兹的产生提供了稳定、可靠、高能的激发光源，使太赫兹在牛物医学中发挥作用成为可能。1THz波特性电磁波具有极宽（十个数量级）频谱
5、，波长介于30gm-lmm（10THz-100GHz）M电磁辐射称太赫兹（THz）辐射。与其它波段电磁波相比，THz具有如下特点：（1）波长位于微波与红外光Z间，穿透力较红外光强，光了能最较X线低，是傅里叶变换红外光谱技术和X射线技术的补充，在活体探测方面有很大优势。（2）THz波段包含大多数分子转动或振动能阶，许多有机分子（如蛋白质、DNA）在此波段呈现强烈的吸收利色散特性，可进行光谱识别。（3）THz典型脉宽在亚皮秒量级，不但可进行亚皮秒、飞秒时间分辨的瞬态光谱研究，通过取样测量技术，还能够有效防止背景辐射噪音的干扰。（4）THz有很高的时间和空间和干性。通过测量脉
6、冲相干信号时域波形，可得到包括振幅、和位、吸收谱、色散谱、复介电常数、复电导率等数据。（5）光子能量低，ITHz的光子能量约4nwV（X射线的1/106）,不会对生物基金项目：毫米波国家重点实验室开放课题基金（K201301）作者■简介：王梦溪，（1981・），女，主治医师，主要研究方向：人体浅表癌症组织太赫兹波电磁能量透射机理及相互作用，可植入式医学射频辐射器及其人体组织相互作用特性，人颅颌面三维螺旋CT匝建.mengxi310@163.com组织产生冇害电离，可安全地进行生物医学检测。(6)THz波冇非常宽的还没分配的频带,速率高、方向性好、散射小⑴，便于信号探测与
7、仿真。2THz在癌症诊断中的应用THz时域光谱(TDS)技术(图1)和THz成像(TPI)技术是THz在癌症诊断研究中的2个关键技术。牛物分子整体结构与其在THz波段光谱性质的高度和关性是THz技术应用于生物研究的重要微观皋础S生物分子对THz辐射的响应主要来自大分子构型和构彖所决定的集体振动模式，这种集体振动模式反映了分子的整体结构信息。研究发现极性分子对THz有强烈的共振吸收，而非极性分子对THz來说是透明的⑶。图l.TH^TDS技术简图Fig.2SchematicDiagramofTHz-TDS2.1蛋白质蛋白质及其基本结构氨基酸都
