一、引言
随着医学科技的发展，寻找一种既安全又有效的肿瘤早期检测方法成为了研究的重点。太赫兹成像技术因其独特的优点——高分辨率、对生物样品无损伤等特性，逐渐成为科学家们关注的焦点。癌症的早期诊断及早期治疗是提高肿瘤治愈率和降低肿瘤患者死亡率的关键所在。尽管影像学检查是肿瘤早期诊断的重要手段之一，但病理学检查一直以来是肿瘤诊断的金标准，该方法在一定程度上受病理医生诊断经验的影响，并有一定的创伤性，不能作为肿瘤筛查或者常规检查项目。因此，寻找相对安全、便捷、特异度和敏感度均佳的肿瘤诊断方法，一直是肿瘤预防、诊断和治疗领域的难题。
二、太赫兹光谱成像的原理
根据太赫兹源的不同，太赫兹系统分为连续波型和脉冲波型。连续波使用的是固定频率，需要的太赫兹波能 量相对较大，对太赫兹源和探测都有一定的要求。脉冲型 系统频谱范围较宽，较容易实现，应用也较为广泛，其中太赫兹时域光谱技术（terahertz time-domain spectroscopy， THz-TDS）是发展zui早、应用较为成熟的技术。连续型和 脉冲型波的探测原理基本相同，即已知波形的太赫兹波透 过样品或从样品反射后包含了样品复介电常数的空间分布，采集并处理透射或反射过来的太赫兹波的强度和相位信息， 就能得到样品的空间分布和组成特性，再进一步通过数字 处理就可得到图像。根据样品探测方式不同，太赫兹系统分为透射式和反射式两种。图1所示为透射式系统，反射式系统结构与此类似，只是其探测的是从样品反射的信号。
太赫兹光谱成像技术的优势体现在其具有指纹识别 的特点，主要应用在毒品、危险品及生物大分子等的检测方面 。许多分子之间弱的相互作用力、生物分子的骨架 振动以及晶体中晶格的低频振动吸收正好位于太赫兹波频 段范围，而且太赫兹波对探测物质结构存在的微小差异和变化非常敏感，即特异性较强。太赫兹成像技术用于肿瘤检测的医学依据，一方面也 是基于肿瘤细胞新陈代谢旺盛，核酸等大分子的含量较正常组织多。因此，太赫兹波对肿瘤组织中DNA的频繁结构变化非常敏感，这也是太赫兹波用于检测肿瘤具有特异性的原因之一。另一方面，细胞 癌变的病因在于细胞的异常增殖，该过程需要物质基础，因此细胞中细胞器含量增加，由此带来的细胞中水含量和水状态的变化能被太赫兹波敏感地捕捉到。
三、应用实例
1、皮肤基底细胞癌（BCC）
皮肤基底细胞癌是皮肤癌中zui常见的类型之一，通常出现在头皮和面部等部位。由于其位置表浅，适合使用太赫兹成像技术进行检测。2002年，Woodward等人首次报道了太赫兹脉冲成像技术在皮肤及相关癌症检测中的应用。研究表明，太赫兹波对极性分子如水分子等敏感，因此可以通过研究皮肤中的水化程度来区分肿瘤、炎性反应以及正常组织。此外，2004年Wallace等人进一步验证了太赫兹成像技术能够有效识别肿瘤组织与健康组织，并且可以简化术前对肿瘤边缘的鉴定工作。
为了更好地从理论上解释所得到的谱线和图像，2011年Joseph等人探讨了连续型透射式太赫兹波用于皮肤BCC检测的可行性。实验结果显示，在所有测量样本中，太赫兹波透过率下降的区域均对应着组织病理学上的肿瘤区域，其中正常组织和肿瘤组织的透过率差异可达60%，表明该方法可用于术前确定肿瘤界限。
2、乳腺癌
乳腺组织中水分对太赫兹波的吸收较大，但如果正常和病变组织含水量不同，则太赫兹成像的差别较为明显。2006年Fitzgerald等人对22例经37%甲醛溶液固定的乳腺癌组织标本进行了太赫兹波检测实验。结果显示，太赫兹波检测成像所定义的肿瘤区域与病理学检测所确定的肿瘤区域的相关系数达0.82，这表明太赫兹成像技术有望成为乳腺癌检测的新方法。随后，Ashworth等人的研究进一步证实了上述结论，并指出太赫兹光谱技术和成像技术均可用来区别正常脂肪组织、正常纤维乳腺组织和乳腺癌组织。
近期，Chen等人利用小鼠模型开展了早期乳腺癌的活体研究。通过透射式太赫兹光纤扫描系统，他们连续观察到乳腺癌在小鼠体内的生长情况。实验结果表明，太赫兹透射式成像系统不仅能够将肿瘤及其周边脂肪组织区分开来，而且具有一定的敏感度。
3、肝脏转移性恶性肿瘤
2005年Nishizawa等人开展了肝脏转移性结肠癌的太赫兹波成像研究。经过处理后的标本被分成镜像的两份：一份用来做太赫兹成像，另一份则经过苏木精-伊红染色后用于病理学检查。研究发现，肿瘤组织对太赫兹波的吸收较多而透过率低，正常的肝组织对太赫兹波的吸收较小而透过率高。该研究结果还提示，特定频率下的成像能够提高诊断的准确性。2011年Miura等人利用GaP太赫兹源对转移性肝癌进行成像研究，证实了上述研究结果。
4、宫颈癌及其他恶性肿瘤
宫颈癌淋巴结转移是导致宫颈癌进展及患者死亡的重要因素。2011年Jung等人对宫颈癌的淋巴结转移进行了太赫兹成像研究。实验表明，淋巴结转移的宫颈癌组织反射的时域信号峰值要低于从正常淋巴结组织反射的峰值，两者峰值相差约5%。这一发现提示，太赫兹波有望应用于宫颈癌淋巴结转移的早期诊断，但应用于临床还需要技术上的改进和大量的数据积累。
太赫兹成像技术作为一种新兴的医学影像学手段，已经在多种癌症类型的诊断中展现出了巨大潜力。随着研究的不断深入和技术的进步，太赫兹成像技术有望在未来成为一种重要的肿瘤早期诊断工具，为提高肿瘤治愈率做出贡献。
引用文献：《太赫兹成像技术在肿瘤诊断方面的应用》何明霞等
