研究人员发现了一种颠覆性的太赫兹(THz)成像技术，用于可视化小鼠耳蜗结构，提供非侵入性、高分辨率的诊断。通过创建三维重建，这项技术为诊断听力丧失和其他疾病打开了新的可能性。THz成像可能导致微型化设备的出现，如THz内窥镜和耳镜，彻底改变听力丧失、癌症等的诊断。THz成像有潜力提高诊断速度、准确性和患者结果，可能会改变医疗实践。
研究人员发现了一种颠覆性的太赫兹(THz)成像技术，用于可视化小鼠耳蜗结构，提供非侵入性、高分辨率的诊断。通过创建三维重建，这项技术为诊断听力丧失和其他疾病打开了新的可能性。THz成像可能导致微型化设备的出现，如THz内窥镜和耳镜，彻底改变听力丧失、癌症等的诊断。THz成像有潜力提高诊断速度、准确性和患者结果，可能会改变医疗实践。
医疗保健和技术的进步显著增加了人类的平均寿命。然而，随着生命的延长，年龄相关疾病的患病率也随之增加，影响整体健康。其中一种疾病是老年人的听力丧失，它会严重影响交流、社交互动和日常活动。
听力依赖于耳蜗，这是内耳中的一个螺旋形器官，将声音波转换为神经信号。耳蜗的任何结构或功能损伤都可能导致听力丧失，因此准确可视化其结构对于理解和诊断听觉障碍至关重要。传统成像技术往往难以捕捉这一精细结构的复杂细节，因此迫切需要开发更先进的成像方法。
为了研究太赫兹(THz)成像在可视化耳蜗结构方面的潜力，早稻田大学的副教授芹田和典，以及神户大学的藤田毅和柿木明信教授，和大阪大学的利根内正芳和郑璐微教授，使用微米级的THz点源可视化小鼠耳蜗的内部结构。该研究于2025年3月27日发表在《Optica》上，探讨THz成像作为一种非侵入性、高分辨率的生物组织分析技术。“通过利用THz波，我们可以在保持结构清晰度的同时实现更深的组织穿透，”芹田解释道。
为了实现高分辨率的THz成像，使用波长为1.5微米的飞秒激光产生了微米级的THz点源，照射在GaAs基片上。耳蜗被直接放置在基片上以便于近场成像。该系统在较宽的时间尺度上捕获了2D THz时域图像，允许在不同深度下的结构可视化。通过应用飞行时间原理，每个THz图像的时间尺度被转换为深度尺度。此外，采用无监督机器学习技术k均值聚类提取结构特征，并实现耳蜗的三维重建，生成一个三维点云和表面网格模型。
该研究成功展示了小鼠耳蜗内部结构的首次THz成像。成像技术在不同深度提供了清晰的结构信息，使得耳蜗复杂特征的可视化成为可能。三维重建过程生成了耳蜗的高质量空间表示，增强了对其内部结构的理解。这些结果强调了THz成像作为内耳诊断的可行替代方案的潜力。
该研究的发现为医学成像的发展打开了大门。所提出的THz成像技术可以开发成微型化设备，如THz内窥镜和耳镜， enabling non-invasive, in vivo imaging for cochlear diagnostics, dermatology, and early cancer detection。“将THz技术与现有医疗设备结合，如内窥镜，具有革命性改变疾病诊断方式的巨大潜力，特别是在肿瘤学和病理学方面，” 芹田表示。此外，“THz技术可以显著提高病理诊断的速度和准确性，缩短检测与结果之间的时间，最终改善患者结果，”他补充道。
通过证明THz成像在通过近场成像和三维重建可视化耳蜗的潜力，该研究探讨了其在生物医学诊断中的可能应用。凭借其非侵入性、高分辨率的能力，THz技术可能为医学成像和分析提供一种有用的方法。
