[发明专利]基于太赫兹波反射式成像的缺血脑组织的检测装置及方法

权利要求书

1.基于太赫兹波反射式成像的缺血脑组织的检测装置，包括太赫兹源(1)、数据采集卡(11)和计算机(12)，其特征在于，所述太赫兹源(1)发射的太赫兹波入射到与所述太赫兹波成45°角的金属线栅(2)，所述太赫兹波的一部分经所述金属线栅(2)反射后入射至与所述数据采集卡(11)输入端相连接的第一太赫兹探测器(3)；

所述太赫兹波的另一部分经金属线栅(2)透射后依次经过第一镀金膜反射镜(4)、第二镀金膜反射镜(5)和第三镀金膜反射镜(6)，经第三镀金膜反射镜(6)反射后的太赫兹波以30°—60°的角度入射至第一太赫兹透镜(7)，经所述第一太赫兹透镜(7)透射后的太赫兹波被用于放置脑组织样品的二维移动平台(8)反射后入射至第二太赫兹透镜(9)，经第二太赫兹透镜(9)透射后的太赫兹波入射至与数据采集卡(11)输入端相连接的第二太赫兹探测器(10)；

所述计算机(12)接收所述数据采集卡(11)采集到的数据及所述二维移动平台(8)的移动信息。

2.根据权利要求1所述基于太赫兹波反射式成像的缺血脑组织的检测装置，其特征在于，所述太赫兹源发射的太赫兹波的频率范围为0.1THz—10THz。

3.根据权利要求1所述基于太赫兹波反射式成像的缺血脑组织的检测装置，其特征在于，所述二维移动平台(8)由中空的支架构成，所述支架的正上方设置有用于放置脑组织样品的衬底。

4.根据权利要求3所述基于太赫兹波反射式成像的缺血脑组织的检测装置，其特征在于，所述衬底为石英玻璃材质。

5.根据权利要求1所述基于太赫兹波反射式成像的缺血脑组织的检测装置的检测方法，其特征在于，步骤如下：

(1)太赫兹源(1)发射太赫兹波，入射到所述金属线栅(2)上，所述金属线栅(2)反射的太赫兹波作为脑组织样品检测时的入射光被第一太赫兹探测器(3)探测；所述金属线栅(2)透射的太赫兹波作为脑组织样品检测时的反射光被第二太赫兹探测器(10)探测；

(2)将脑组织样品放置于二维移动平台(8)，调整二维移动平台(8)的位置，使得放置在二维移动平台(8)上的脑组织样品处于第一太赫兹透镜(7)的焦平面上，计算机(12)记录二维移动平台(8)的当前位置信息；上述反射光依次经过第一太赫兹透镜(7)的透射、脑组织样品的反射和第二太赫兹透镜(9)的透射后被第二太赫兹探测器(10)探测；数据采集卡(11)同时采集第一太赫兹探测器(3)和第二太赫兹探测器(10)探测到的信号并转换为数据后输送至计算机(12)，分别得到脑组织样品在该位置处的入射光强和反射光强；

(3)重复执行步骤(2)，最终获得脑组织样品上不同位置处的入射光强和反射光强；通过菲涅耳公式计算得到脑组织样品在上述所有位置的水分子体积浓度，最终绘制出脑组织样品的图像。

6.根据权利要求5所述的基于太赫兹波反射式成像的缺血脑组织的检测装置的检测方法，其特征在于，步骤(3)中所述菲涅耳公式计算得到脑组织样品在上述所有位置的水分子体积浓度的步骤如下：

由

I＝E²

其中，I为光强度，E为电矢量的振幅，由于光在两个线性电介质的界面上发生的反射和折射特性与电矢量复振幅的振动方向有密切关系，用菲涅耳公式表征即：

r~s=E~rs/E~is=(n~1cosθ1-n~cosθ2)/(n~1cosθ1+n~2cosθ2)]]>

r~p=E~rp/E~ip=(n~2cosθ1-n~1cosθ2)/(n~2cosθ1+n~1cosθ2)]]>

其中，和分别为s波和p波的反射系数，和分别为入射光和反射光在s方向(垂直于入射面的分量)的电矢量的复振幅，和分别为入射光和反射光在p方向(平行于入射面的分量)的电矢量，和分别为空气和样品的折射率，θ₁为入射角，θ₂为折射角；

由斯涅尔定律可知n₁sinθ₁＝n₂sinθ₂，且空气中折射率所以菲涅耳公式写为：

当入射到脑组织样品上的太赫兹波只在p方向或s方向偏振，则只考虑公式：

r~p=E~rp/E~ip=(n~22cosθ1-n~1n~22-sin2θ1)/(n~22cosθ1+n~1n~22-sin2θ1)]]>

或

r~s=E~rs/E~is=(n~1cosθ1-n~22-sin2θ1)/(n~1cosθ1+n~22-sin2θ1)]]>

通过测得的入射光强和反射光强相对应的电矢量的振幅信号E_ip和E_rp(或者E_is和E_rs)，经过傅里叶变换得到和(或者和)，通过上述计算得到脑组织样品的复折射率：其中n₂为样品实折射率，κ为消光系数；

又由吸收系数与消光系数的关系：α＝4πνκ/c，求得吸收系数α，其中ν为频率，c为光速；

从而以不同位置处脑组织样品对太赫兹波的吸收系数绘制出脑组织样品的缺血情况。