T 射线技术揭示了我们皮肤下的状况

本文说明了T射线设备是如何用来扫描人体皮肤的，来源: 华威大学

一种称为T（太赫兹）射线的辐射光可以用来分析皮肤结构，进一步可以提高诊断与治疗皮肤病（如湿疹、牛皮癣和皮肤癌）的水平。

来自华威大学和香港中文大学的科学家们已经证明，从几个不同角度分析 T射线的方法相比目前方法，可以对皮肤的结构及水分状况进行更为详细的探测。

这种方法在Advanced Photonics Research上发表，它为科学家和临床医生提供了一种新的工具用来探测人体皮肤的特性，以帮助管理和治疗皮肤状况。

太赫兹(THz)辐射，也称T射线，位于电磁波谱的红外线和 WiFi 之间。T 射线可以穿透许多常见材料，如塑料、陶瓷和衣服，这使得它们在非侵入性检查中具有很大应用潜力。低能量的 T 射线光子是非电离的，所以它可以安全应用于安全检查和医疗检测。

只有通过皮肤外层(角质层和表皮层)的T射线在被反射回来之前才能被检测到，而那些在皮肤内传播得很深的T射线因衰减太多难以被检测，所以T射线成像适合检测皮肤外层。为了验证这一点，太赫兹光通过棱镜聚焦到皮肤上，光线在特定的焦平面上对齐。由于皮肤的特性不同，这些光线的反射方式略有不同。然后，科学家可以分析光线进入皮肤前后的性质变化。

然而，标准的Thz反射光谱有其局限性，为了克服这些局限性，科学家们使用了椭圆偏振法，即将T射线以多个角度聚焦于同一皮肤区域。

实验证明，使用椭圆偏振仪以成直角的两个方向进行测量，可以精确地计算出皮肤的折射率(这决定了光线穿过皮肤的速度) 。这两种折射率之间的差别称为双折射，这是首次在活体内测量人体皮肤的 THz 双折射。这种特性为可以帮助探测皮肤内的水分和皮肤厚度。

华威大学物理系和香港中文大学电子工程系的 Emma Pickwell-MacPherson 教授说: “我们可以在人类皮肤上进行活体椭圆偏振测量，并精确计算皮肤的特性。在普通的太赫兹反射成像中，厚度和折射率组合成为一个参数。通过在多个角度进行测量，也可以得到这两个特性的数据。

“含水的皮肤和缺水的皮肤有着不同的折射率。对于患有皮肤病的人，我们能够定量探测他们皮肤的水分情况，这种技术比现有技术更有效。如果你想给如湿疹或牛皮癣等患者寻找更好的护肤产品，我们可以用这种技术定量评估区分不同的皮肤类型并给出改善方案。

“对于皮肤癌患者，为了更好地了解肿瘤扩散的程度，也可以在手术开始前使用 THz 成像探测皮肤。因为皮肤癌会影响皮肤的属性，但皮肤表面以下的情况难以了解。”

这项研究的第一作者、香港中文大学电子工程系陈学全博士后研究员说: “众所周知，T射线对皮肤的含水情况十分敏感。然而我们发现，角质层的细胞对太赫兹反射也有反应，这个特性对皮肤诊断有很大的帮助，可以帮助我们更全面地探测皮肤。”

为了证明以上特性，研究人员安排志愿者在先了实验室的环境温度和湿度，然后将他们的手臂放在T射线设备的成像窗口上30分钟。他们的皮肤被贴在成像窗口的表面，以阻止水分从他们的皮肤上通过汗液流出，这个过程被称为遮挡。

然后，研究人员在半小时内每两分钟进行四个直角方向的测量，这样他们就可以监测遮挡效应随着时间的推移而产生的影响。T射线对水分特别敏感，它们可以明显探测皮肤中的水分差异，所以这种方法可以检测护肤产品在保持皮肤水分方面的效果。

下一步研究将着眼于改进仪器设备的运行过程，以及怎样将它做成一种实用设备。

Pickwell-MacPherson教授说: “我们还不具备可以精确测量皮肤的设备供临床医生使用。皮肤科医生需要更好的且易于使用的定量检测工具

“如果T射线设备检测效果良好，你可以去诊所，把你的手臂放在扫描仪上，输出你的遮挡曲线，然后推荐适合你皮肤的产品。这样我们可以获得更多量身定制的药物，并开发针对不同皮肤反应的产品。这很符合目前量身定制医学的需求。”