Submillimeter Imaging and Medical Diagnostics

亚毫米成像和医疗诊断

基本信息

  • 批准号:
    6458247
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-09-01 至 2007-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract: (provided by applicant): The candidate is a principal research engineer at the California Institute of Technology Jet Propulsion Laboratory. His specialty area is millimeter and submillimeter wave technology development and instrumentation, especially THz space sensor systems. He is interested in applying this technology, for the first time, towards medical applications, in particular to bioimaging and disease diagnosis. Medical imaging is a well developed field with perhaps the widest range of spectral coverage of any science save astrophysics. True diffraction limited imaging can be obtained at frequencies from kHz (ultrasound) to a 100 quadrillion Hz (1017 or X-Rays). However, there is at least one wavelength range with substantial biochemical absorption and potential contrast mechanisms that is still completely unexplored - the THz domain P.H. Siegel, "Terahertz Technology," Special 50th Anniversary Issue of IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, March 2002]. This task will apply state-of-the-art THz sensor technology, developed originally for NASA space science, Earth and planetary remote sensing, to biomedical problems. Targeted areas of investigation include development of measurement techniques for absorption, reflection and scattering of THz beams; algorithms for 2D and 3D tomographic imaging; cataloging of biomaterial transmission properties and identification of contrast mechanisms in body fluids, lipids, tissue and bone at THz frequencies; effects of THz energy on cell function and finally disease diagnosis and perhaps even treatment. There is now very strong evidence that THz imaging techniques can be used to distinguish normal and carcinogenic skin cells non-invasively and in-vivo [R. M. Woodward, V. P. Wallace, R. Pye, B. Cole, E. H. Linfield, D. D. Arnone and M. Pepper, "Terahertz Pulse Imaging of Basal Cell Carcinoma", First International Conference on Biomedical Imaging and Sensing Applications of THz Technology (BISAT2001), Leeds, UK, Nov.29-Dec. 1, 2001], however the underlying contrast mechanisms are not yet understood. The field of THz imaging is in its early infancy and there is much to be learned before we can make a judgment on the effectiveness of this wavelength range in resolving problems of interest to the medical and biomedical communities. Since there has been so little commercial development in the THz field, this task can have a major impact in starting us down a road that will likely be both long and fruitful.
摘要:(申请人提供):该候选人是加州理工学院喷气推进实验室的首席研究工程师。他的专业领域是毫米波和亚毫米波技术开发和仪器仪表,特别是太赫兹空间传感器系统。他有兴趣首次将这项技术应用于医疗应用,特别是生物成像和疾病诊断。 医学成像是一个发展良好的领域,其光谱覆盖范围可能是除天体物理学之外的所有科学领域中最广泛的。 真正的衍射极限成像可以在 kHz(超声波)到 100 千万赫兹(1017 或 X 射线)的频率下获得。 然而,至少有一个具有大量生化吸收和潜在对比机制的波长范围尚未完全探索 - 太赫兹域 P.H. Siegel,“太赫兹技术”,IEEE 微波理论与技术汇刊 50 周年特刊,2002 年 3 月]。 这项任务将应用最先进的太赫兹传感器技术来解决生物医学问题,该技术最初是为美国宇航局空间科学、地球和行星遥感开发的。 研究的目标领域包括太赫兹光束吸收、反射和散射测量技术的开发; 2D 和 3D 断层扫描成像算法;太赫兹频率下生物材料传输特性的编目和体液、脂质、组织和骨骼中对比机制的识别;太赫兹能量对细胞功能以及最终疾病诊断甚至治疗的影响。现在有非常有力的证据表明太赫兹成像技术可用于非侵入性地在体内区分正常和致癌皮肤细胞[R. M. Woodward、V. P. Wallace、R. Pye、B. Cole、E. H. Linfield、D. D. Arnone 和 M. Pepper,“基底细胞癌的太赫兹脉冲成像”,第一届太赫兹技术生物医学成像和传感应用国际会议 (BISAT2001) ,英国利兹,11 月 29 日至 12 月1, 2001],然而潜在的对比机制尚不清楚。太赫兹成像领域正处于起步阶段,在我们判断该波长范围在解决医学和生物医学界感兴趣的问题方面的有效性之前,还有很多东西需要学习。由于太赫兹领域的商业发展很少,这项任务可能会对我们开启一条漫长而富有成果的道路产生重大影响。

项目成果

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