【摘 要】
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太赫兹（Terahertz,THz）波是一种频率范围为0.1～10 THz(1 THz=1012 Hz)的电磁波,波长为0.03-3 mm,太赫兹波对分子的低频振动非常敏感,许多生物大分子的振动和旋转频率都处于THz波段,所以利用THz波可以获得丰富的生物及其材料信息,是生物组织和细胞的理想无损检测。太赫兹时域光谱技术（Terahertz time-domain spectroscopy,THz-
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太赫兹（Terahertz,THz）波是一种频率范围为0.1～10 THz(1 THz=1012 Hz)的电磁波,波长为0.03-3 mm,太赫兹波对分子的低频振动非常敏感,许多生物大分子的振动和旋转频率都处于THz波段,所以利用THz波可以获得丰富的生物及其材料信息,是生物组织和细胞的理想无损检测。太赫兹时域光谱技术（Terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS）作为近几年发展起来的一种新技术,具有高分辨率,光谱指纹,大带宽,低光子能量等独特优势,使THz-TDS在生物医学领域得到了广泛应用,因此在探索快速、灵敏及无损的辐射敏感物检测诊断方面有着巨大的应用潜力。研究目的:（1）利用太赫兹时域光谱技术,探索电离辐射后BALB/c小鼠不同组织的光谱特性,为进行放射性疾病的病理检测提供新型检测技术。（2）利用太赫兹时域光谱技术,探索电离辐射后BALB/c小鼠血浆的光谱特性,并结合不同分类识别模型,建立有效的血浆THz光谱分类模型,为对照射剂量及损伤程度进行评估,在事故情况下,对人群进行大规模剂量估算提供新方法。研究方法:（1）采用不同剂量60Co-γ射线照射实验动物进行动物模型的构建,对多个组织进行石蜡包埋,利用THz透射模式对不同组织切片进行太赫兹光谱的检测,并结合HE染色病理学方法验证THz技术的可靠性。（2）采用6 Gy 60Co-γ射线照射实验动物,在不同时间点,利用THz-ATR模式,对正常血浆与受辐射血浆进行太赫兹光谱检测,并对太赫兹有特征吸收分子的含量进行测定。（3）采用不同剂量60Co-γ射线照射实验动物,利用THz-ATR模式,对正常血浆与受辐射血浆进行太赫兹光谱检测,同样进行不同生物分子含量的测定;并采用Savitzky-Golay卷积平滑法、z-score归一化法,结合主成分分析（PCA）等分析方法进行光谱预处理,然后结合KNN、SVM以及RF分类模型方法进行分类性能比较。结果:（1）通过对组织太赫兹时域谱进行对比分析发现,时域谱中幅值能够较好的反映正常组织与受辐射损伤组织的差异。选取0.5-2.5 THz频段的折射率谱,与病理学诊断结果进行比对,表明THz光谱特征在一定程度上可以反映不同组织的电离辐射损伤情况。（2）与假暴露组相比,6 Gy辐照后4 h血浆的吸收系数、介质损耗最高;折射率、介电常数最低,光谱差异最显著;并且各项对太赫兹波敏感的生物分子均具有显著性差异,从而为后续剂量效应的研究筛选了可靠的时间点。（3）在0-6 Gy,随着剂量的增加,吸收系数和介电损耗增加,折射率和介电常数减小;而在8 Gy辐照后的各光谱参数均处于4-6 Gy之间。与假暴露组相比,6 Gy暴露组的各光谱参数差异最显著。至于8 Gy出现的情况,可能是由于辐照后DNase I含量差异引起的。对不同剂量血浆进行分类模型确立发现,利用对介电损耗光谱参数未标准化且不进行PCA直接KNN的分类效果最佳。结论:利用太赫兹时域光谱技术在一定程度上可以为放射性疾病的病理检测以及快速、有效的辐射剂量估算提供新型检测技术。
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