太赫兹技术及其在生物医学工程中的应用-论文.pdf

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1、《生物医学工程学进展12015年第36卷第2期综合述评·99·doi：10．3969／j．issn．1674—1242．2015．02．009太赫兹技术及其在生物医学工程中的应用侯海燕，符志鹏，李光大，杨建英，麻开旺河南科技大学(洛阳，471000)【摘要】太赫兹技术几年来得到迅速地发展，其独特的性质使得它在诸多领域有着广阔的应用前景。该文介绍了太赫兹波的特性与它在生物医学工程领域的应用，包括太赫兹在生化检测、医学成像诊断、组织检测、治疗以及医学通信中的应用。同时还分析了太赫兹技术在该领域存在的问题和发展趋势。【关键词】太赫兹生化检测；太赫兹医学成像诊断；太赫兹组织检测；太赫兹治疗；太赫兹

2、医学通信【中图法分类号】0433．1【文献标志码】A文章编号：1674—1242(2015)02—0099—05TheApplicationofTHzTechnologyintheAreaofBiomedicalEngineeringH0UHaiyan，FUZhipeng，LIGuangda，YANGJianying，MAKaiwangHenanUniversityofScienceandTechnology(Luoyang，471000)【Abstract】THztechnologyisdevelopingfastnowadays．ThespecialpropertiesofTHzmak

3、eitusefulinmanyareas．Inthispaper，weintroducethepropertiesofTHzanditsapplicationinbiomedicalengineering，inclu-dingbiochemicaldetection，imagingdiagnosis，tissuedetection，therapyandmedicalcommunication．Inaddition，weanalyzetheproblemsanddevelopingtrendofTHzinthesefields．【Keywords】THzbiochemicaldetectio

4、n，THzimagingdiagnosis，THztissuedetection，THztherapy，THzommI】nif：ation0引言人经费每年都超过一千万美元，并于2005年1月8日将太赫兹科技列为国家支柱技术十大重点战略目太赫兹波是指频率在0．1～10THz之间的电磁标之首；国内中科院、首都师范大学等机构也开展辐射。在电磁波谱上位于红外和微波之间，从理论了相关的研究。和研究方法上说处于从电子学向光子学的过度。太本文介绍了太赫兹波的特点以及与其相关的应赫兹两侧的微波和红外技术已经非常成熟，而太赫用领域，并着重介绍了太赫兹技术在生物医学工程兹技术由于受辐射源、探测器以及相关的功能

5、元器领域的应用研究，包括太赫兹生化检测、太赫兹医件发展的限制，一直以来基本处于实验探索阶段。学成像诊断、太赫兹组织检测、太赫兹治疗以及太近二十多年来，随着相关技术的进步，太赫兹技术赫兹医学通信。的发展迎来了无限的可能，而其在诸如生物、化学、医学、天文、遥感、军事等诸多领域的广阔应1太赫兹波的特性用前景也引起各国政府及相关研究机构的重视。美太赫兹波所处的“承前启后”的独特频段使其国麻省理工学院将太赫兹科技评为改变未来世界的具有很多独特的性质，包括高透性、低能性、指纹十大技术之一；日本政府近年来对太赫兹科研的投谱性以及相干性。高透性是指太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有良好的穿透性，可对不透

6、明物体进行透视成像，是X射线成像和超声波成像技术作者简介：侯海燕，讲师，从事信号处理、生物控制及生物医学工程方面研究，E—mail：beiting1983@163．(3013的有效互补；低能性，顾名思义是指太赫兹光子能·100·《生物医学工程学进展)2ols年第36卷第2期综合述评量很低，只有4．1meV(毫电子伏特)，对人体级生展前景的方向之一。太赫兹成像作为一种新颖的成物体十分安全；指纹谱性则是源于不同的分子对太像方式在医学上的应用近年来备受青睐。太赫兹波赫兹的吸收及色散特性不同，形成特有的“指纹在医学研究中具有独特的优越性：对细胞间质水有谱”，每一种物体都有其独特的区别于其他物体的很

7、高的敏感性；对人体无害；空间分辨率高，可达“指纹谱”；太赫兹是由相干电流驱动的偶极子振荡几十微米，能够很清晰的看到一些病变组织的病或由相干的激光脉冲通过非线性光学差频效应产生灶，结合一些微结构器件可以得到高品质的图像。的，因此具有相干性，用于太赫兹成像技术，可获太赫兹成像的原理是将太赫兹波透过成像样本得更高的空间分辨率及更深的景深等，目前太赫兹后，其包含了样品的复介电常数的空间分布信息强显微成像的分辨率已达到几十微米¨J