[发明专利]一种增强生物组织太赫兹波成像信号强度的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波的生物组织成像应用领域，特别是涉及一种增强生物组织太赫兹波成像信号强度的系统和方法。

背景技术

太赫兹波与电磁波谱中与之相邻的红外和微波相比，具有光子能量低、穿透性强、频谱覆盖有机和生物大分子的振动和转动能级等特性，能够发掘出全新的光谱分析和成像检测技术，在医学诊断和生物识别领域有重要的应用前景。并且其成像设备比起核磁共振成像和计算机断层扫描成像等，简单、便携，可用于医学手术的实时导航。太赫兹波成像作为一种新兴的研究生物组织特性和成像识别的手段，越来越多地引起关注。

太赫兹波成像已经被应用到动物组织、牙齿、骨骼、乳腺癌、皮肤和黑色素瘤等生物组织的成像中，用来区分不同的组织成分和辨析病变组织和正常组织。但是生物组织的成像信号强度和不同组织尤其是病变组织和正常组织之间的对比度有待进一步提高；同时现有的生物组织的太赫兹波成像系统大都为脉冲太赫兹波成像系统，具有系统构成复杂、购买和维护成本高昂、成像速度慢和稳定性较低等缺点；而且由于空气中的水蒸气在脉冲太赫兹波所对应的频段内吸收系数较大导致脉冲太赫兹波成像系统很难被实际应用；并且由于生物组织细胞中含有大量水分，水在脉冲太赫兹波所对应的频段内吸收系数较大导致脉冲太赫兹波在生物组织中的穿透深度有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有系统构成简单、购买和维护成本较低、成像速度快和稳定性较高的能增强生物组织太赫兹波成像信号强度的系统以及方法。

为达上述目的，本发明一种增强生物组织太赫兹波成像信号强度的系统和方法，所述系统包括太赫兹波发生器、太赫兹波探测器、激光发生器、介质平面镜、第一金属平面镜、第二金属平面镜、抛物面镜和平移台，所述第一金属平面镜背面和所述第二金属平面镜背面成固定夹角并有空隙的置于所述平移台上方，两个所述金属平面镜另一侧放置所述抛物面镜，所述抛物面镜一侧放置所述太赫兹波探测器，所述两个金属平面镜空隙上方设置所述介质平面镜，所述介质平面镜一侧放置所述激光发生器。

其中所述第一金属平面镜与所述第二金属平面镜为一体V型金属平面镜，V型口处留有透射孔。所述V型金属平面镜透射孔下方为所述平移台，上方为所述介质平面镜。

其中所述太赫兹波发生器为耿式振荡器或反波管。

其中所述太赫兹波探测器为热释电探测器或高莱探测器。

其中所述激光发生器为飞秒激光器或连续激光源（能对应于纳米颗粒吸收峰位置的特定波长的连续激光源，使得纳米颗粒在激光照射下会发生表面等离子体效应而发热，使得周围的生物组织中的水分温度相应的升高）。

一种增强生物组织太赫兹波成像信号强度的方法，包括以下步骤：

将纳米颗粒结合到所需增强成像的生物组织；

激光发生器照射包含纳米颗粒的生物组织样品；

太赫兹波发生器照射所述样品进行二维成像，即得到增强所述生物组织太赫兹波成像信号强度的图像。

其中所述纳米颗粒为金、银、超顺磁性氧化铁纳米颗粒或者其他可以在激光照射下发热的生物相容性高的纳米颗粒。

其中所述纳米颗粒结合到所需增强成像的生物组织采用如下方式，当已知所需增强成像生物组织分布时，采用将纳米颗粒直接注射到所需增强成像的生物组织的方式；当未知所需增强成像生物组织分布时，采用先对纳米颗粒进行表面修饰所需增强成像生物组织对应的靶向物质而后进行静脉注射的方式。

其中所述太赫兹波发生器照射所述样品进行二维成像为太赫兹波逐点扫描成像。

本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：

本系统构造简单，价格较低，成像速度较快和稳定性较好，并且避免了空气中水蒸气强烈吸收太赫兹波的问题和提高了太赫兹波在生物组织中的穿透深度，同时在所采用频率下的太赫兹波强度对温度变化敏感，提高了技术的灵敏度，而且提出的方法具有普适性，金、银、超顺磁性氧化铁纳米颗粒或者其他可以在激光照射下发热的生物相容性高的纳米颗粒均可被采用，扩展了此技术的应用范围。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明增强生物组织太赫兹波成像信号强度的系统结构示意图；

图2为本发明肿瘤细胞液结合纳米颗粒前后并在或不在激光照射下进行太赫兹波成像信号强度对比图。

附图标记说明：1-耿式振荡器；2-热释电探测器；3-飞秒激光器；4-第一金属平面镜；5-第二金属平面镜；6-介质平面镜；7-抛物面镜；8-平移台。