太赫茲成像“透視”小鼠耳蝸
研究人員開發了一種新型太赫茲成像方法，能夠以微米級空間分辨率可視化小鼠耳蝸的內部細節。圖為切除的小鼠耳蝸。圖片來源：早稻田大學
科技日報訊（記者張佳欣）近日發表在《光學》雜志上的一篇論文稱，日本早稻田大學、神戶大學和大阪大學的研究團隊，首次利用太赫茲成像技術以微米級分辨率清晰呈現小鼠耳蝸內部三維結構。這項“透視”耳蝸的新技術為聽力損失等耳部疾病的無創診斷開辟了全新路徑。
耳蝸作為內耳中負責將聲波轉化為神經信號的核心器官，其精細結構損傷是聽力障礙的主要成因。然而，傳統成像技術因分辨率不足或穿透力有限，難以精準捕捉耳蝸的復雜細節。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晶體，在晶體內部一個非常小的區域產生直徑僅20微米的太赫茲點光源，徹底摒棄了傳統聚焦透鏡方法。研究中的一項關鍵創新是使用非線性光學晶體從1560納米近紅外光產生太赫茲波，從而實現對耳蝸的精細掃描。
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部結構信息，重建出三維點云與表面網格模型，加深了對其內部結構的理解。
借助該技術，研究人員可開發出小型化設備，如太赫茲內窺鏡和耳鏡，從而實現耳蝸診斷、皮膚病學和早期癌癥檢測中的無創體內成像。
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