环境参数对太赫兹波生物组织检测的影响

当前,在微波射频领域,研究人员发现环境参数对生物组织和细胞的介电响应具有很大的影响,并开展了大量工作,研究的环境参数包括温度、湿度等[58]。显然,环境参数的变化也会对生物组织太赫兹波检测造成影响。

当前,关于这方面研究最多的是关于温度的影响,最经典的研究是不同低温冰冻和室温溶解状态下生物组织的太赫兹吸收波谱和折射率差异[59]。温度的差异造成生物组织细胞生理状态的差异,本质上,其对太赫兹波的影响还是由于水分子的结构和状态、含水量、自由水和结合水比例、水合水化反应水平等发生变化。总结当前研究结果,排除液态水干扰后,低温冰冻组织和脱水石蜡组织的太赫兹波谱与成像检测更稳定,其可识别性优于室温下新鲜组织[60],这是由于太赫兹对水分的高灵敏使室温下新鲜组织测量不容易稳定和准确。但是,由于大多数临床情况都是在室温下,低温测量和脱水测量的缺点无法满足大多数临床需求和获得接近临床条件的生物组织太赫兹波响应特性。因此,室温下新鲜生物组织的太赫兹波检测技术仍为重大需求和研究热点。(www.xing528.com)

湿度的变化往往和大气成分有关,伴随着水含量、氧含量、二氧化碳含量等的变化。其对太赫兹波检测的影响可以分为两个方面。第一,生物组织细胞在不同湿度、不同成分的大气环境下有时会分泌一些特殊物质,如激素等[61],这些物质对太赫兹波的响应会影响检测结果。另外,不同湿度下,细胞的代谢活性、自由水和结合水比例、水合水化反应水平也会受到影响。第二,环境湿度的不同也会对太赫兹波的传输特性造成影响,湿度增加会导致空气中水分增加和液态水滴凝结或变大,太赫兹波的吸收和散射增强,高湿度下太赫兹波的检测灵敏度下降,难以获得准确和稳定的测量结果。