近日，在庄松林院士的指导下，上海理工大学太赫兹技术创新研究院彭滟教授在《生物医学工程前沿》（BME Frontiers）期刊上发表了题为“Terahertz Imaging and Spectroscopy in Cancer Diagnostics: A Technical Review”（太赫兹成像和光谱技术在癌症诊断中的应用）的文章。
《生物医学工程前沿》（BME Frontiers）是美国科学促进会Science/AAAS与中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(SIBET CAS)合作出版的开放获取国际学术期刊。本研究经Science官方公众号平台专题推送报道。
太赫兹波的位置处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，其频率在0.1～10THz(THz=1012Hz)之间，是电磁波中唯一尚未完全开发的频段。由于太赫兹波具有非电离性和良好的穿透能力等特征，可以用于活体或离体的无损组织成像。因此，太赫兹波的频谱指纹识别可以提供癌症标记物的定性和定量分析。因此，太赫兹成像和太赫兹光谱学技术，可被用作癌症诊断过程中快速筛查的潜在工具。
通过对太赫兹信号的不断改进，开拓了癌症研究和诊断的新方法。该文章总结了近五年来基于太赫兹技术的癌症研究和诊断工作，包括了组织成像和标志物光谱分析，并对太赫兹应用于癌症早期诊断的突出优势和技术瓶颈做了前瞻性预判。
在检测进展方面，若需要对癌症的种类和发展阶段做到精准识别，则需要通过检测癌症组织中标志物的含量。基于太赫兹光谱技术，科学家们能通过识别混合物光谱中目标物特征峰来推断混合物中目标物的含量。由于部分癌症的标志物在太赫兹波段也存在独特的特征峰，因此可以通过太赫兹光谱技术对标志物进行定性定量检测。2018年，由上海理工大学彭滟等人对混合物中脑胶质瘤特异性物质的定量分析，其样本由两种脑胶质瘤特异性物质和5种脑组织主要成分组成，如图所示，通过太赫兹光谱系统获取了样本的太赫兹光谱，并结合支持向量回归算法推测出了样本中两种脑胶质瘤特异性物质的具体含量，准确率高达99%。
此外，太赫兹技术用于癌症诊断未来发展还可以将太赫兹成像与生物标志物的太赫兹光谱指纹相结合，以同时实现癌症区域的定性鉴定和癌症发展阶段的定量分析。为了实现这一目标，需要进一步改进太赫兹系统和辅助方法。
运用太赫兹光谱技术对脑胶质瘤中特异性物质进行定量分析
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文章链接:https://spj.sciencemag.org/journals/bmef/2020/2547609
供稿：光电学院
