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0.45太赫兹下冷冻黑色素瘤成像的计算体模研究

DOI：10.1002/bem.22169 期刊：Bioelectromagnetics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 03:02:29
摘要： 太赫兹辐射（THz）极易被液态水吸收。这一特性使得基于正常组织与病变组织间含水量差异的医学成像成为可能。然而在体温条件下，太赫兹波的有效穿透深度仅限于0.2-0.3毫米。0.1-2.0 THz频段具有独特性质——液态水与冰的吸收率存在显著差异，冰对辐射的穿透性是液态水的100倍。这使得90%的辐射能穿透冰层1.0毫米，从而实现对5.0毫米深度冷冻组织的成像。该技术可作为手术切除前或术中的活体检测手段。研究团队通过组织仿体对冷冻正常皮肤和冷冻黑色素瘤进行了时域有限差分（FDTD）计算建模，结果表明仅凭含水量差异就足以区分两者。当将黑色素瘤中的黑色素色素模拟为强太赫兹吸收体时，成像对比度会发生变化。根据模型分析，进一步探索"太赫兹-皮肤冷冻"成像技术具有重要价值。建模显示冷冻组织与非冷冻组织边界存在强烈反射特性，若该反射特性得到证实，该技术还可应用于皮肤诊断与治疗的其他领域。
作者： Zoltan Vilagosh，Alireza Lajevardipour，Andrew W. Wood
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

基于水分含量差异和黑色素吸收特性，研究利用太赫兹辐射成像冷冻黑色素瘤与正常皮肤的可行性，以实现无创深度测量及手术规划所需的病变区分。

研究成果

建模结果表明，太赫兹皮肤冻结成像技术在原理上是可行的，具有足够的对比度和反射信号来区分黑色素瘤与正常皮肤。有必要进一步开展实验室研究，以测量精确的介电特性并开发术前实用应用。

研究不足

该研究为计算性研究，其依赖于关于冷冻组织（尤其是黑色素）介电特性的假设，这些假设尚未得到充分验证。太赫兹成像技术的分辨率和实际应用目前仍存在局限，需要通过实验室实验来验证相关发现。

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