科技日報記者 張佳欣
近日發(fā)表在《光學(xué)》雜志上的一篇論文稱，日本早稻田大學(xué)、神戶大學(xué)和大阪大學(xué)的研究團隊，首次利用太赫茲成像技術(shù)以微米級分辨率清晰呈現(xiàn)小鼠耳蝸內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)。這項“透視”耳蝸的新技術(shù)為聽力損失等耳部疾病的無創(chuàng)診斷開辟了全新路徑。
耳蝸作為內(nèi)耳中負責將聲波轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號的核心器官，其精細結(jié)構(gòu)損傷是聽力障礙的主要成因。然而，傳統(tǒng)成像技術(shù)因分辨率不足或穿透力有限，難以精準捕捉耳蝸的復(fù)雜細節(jié)。太赫茲波因介于微波與中紅外之間的獨特頻譜位置，兼具低能量組織安全性、強穿透性及對生物分子敏感的特性。
研究人員此次采用非線性光學(xué)晶體，在晶體內(nèi)部一個非常小的區(qū)域產(chǎn)生直徑僅20微米的太赫茲點光源，徹底摒棄了傳統(tǒng)聚焦透鏡方法。研究中的一項關(guān)鍵創(chuàng)新是使用非線性光學(xué)晶體從1560納米近紅外光產(chǎn)生太赫茲波，從而實現(xiàn)對耳蝸的精細掃描。
研究人員使用太赫茲成像裝置對兩個不同的小鼠耳蝸樣本（一個內(nèi)部為空，另一個填充有反射太赫茲波的金屬材料）進行對比實驗，觀察到了兩個樣本之間的顯著差異，證實太赫茲波有效穿透了小鼠耳蝸內(nèi)部。
隨后，研究人員從二維太赫茲時域圖像中輕松觀察和提取了耳蝸內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，重建出三維點云與表面網(wǎng)格模型，加深了對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解。
借助該技術(shù)，研究人員可開發(fā)出小型化設(shè)備，如太赫茲內(nèi)窺鏡和耳鏡，從而實現(xiàn)耳蝸診斷、皮膚病學(xué)和早期癌癥檢測中的無創(chuàng)體內(nèi)成像。
