来源：《光学》期刊（Optica）；太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

    研究人员首次证明，太赫兹成像可用于小鼠耳蜗内部细节的可视化，其空间分辨率可以达到微米级。该非侵入式检测方法可为诊断听力损失与其他耳部相关疾病提供新的可能。

    日本早稻田大学研究小组的负责人Kazunori Serita表示：“听力依赖于耳蜗，它是内耳中的一个螺旋形器官，可以将声波转化为神经信号。尽管传统的成像方法往往难以看清这个器官的精巧细节，但我们的3D太赫兹近场成像技术却可以在不造成任何损伤的情况下，清楚看到耳蜗内的微小结构。”

    太赫兹辐射位于电磁波谱中微波和中红外区域之间，是生物成像的理想选择，因为其能量低且对组织无伤害，其散射比近红外光和可见光少，且可以穿透骨骼，并且对水合作用和细胞结构的变化也十分敏感。

    该研究团队将其研究成果发表在了《光学》（Optica）期刊上。该研究详述了团队的三维太赫兹近场成像技术，因其可提供高分辨率图像，能用于创建详细的三维重建模型。

    Kazunori Serita继续说到：“随着进一步的发展，这项技术可能会带来一种新型诊断耳部疾病的方法，目前有些耳疾至今都还很难诊断。如此便可能实现对诸如感音神经性听力损失等病症以及其他耳部疾病的现场诊断。它还可能有助于早期听力障碍的发现，从而实现更早的治疗和更好的效果。”

    创造微小光源

    从神户大学耳鼻咽喉头颈外科的 Takeshi Fujita 那里，Kazunori Serita 了解到了耳蜗测量所面临的挑战后，他受到启发开始来研发这项技术。Kazunori Serita解释到：“这让我想到，也许太赫兹成像可以帮助解决这些问题。”

    “我们决定合作并共同探索这个想法，其中最大的问题就是我们是否能够在不造成任何损伤的情况下可视化耳蜗微小的内部结构。”

    通常情况下，通过使用为这些波长专门设计的透镜来聚焦太赫兹波，从而可实现太赫兹成像。然而，这些透镜的焦距尺寸通常被限制在几毫米——这对于耳蜗微小结构成像来说都太大了。

    在这项新研究中，研发人员通过使用非线性光学晶体，在晶体内部的一个非常小的区域产生太赫兹光，从而无需聚焦透镜。鉴于这个太赫兹点光源的光束直径仅有 20 微米，研究人员便可以用太赫兹波测量小得多的样本。

    Kazunori Serita 补充到：“到目前为止，想要高分辨率，无损地观察耳蜗的内部结构还不能得偿所愿。我们这项工作的一个关键创新就是是使用非线性光学晶体从1560纳米近红外光生成太赫兹波。这对我们的成像技术至关重要。”

    可视化耳蜗结构

    为了测试他们的新方法，研究人员首先需要确认太赫兹波能到达耳蜗内部。他们通过使用太赫兹成像装置进行实验，使用了两种不同的提取和干燥的小鼠耳蜗样本——一种内部是空的，另一种填充了反射太赫兹波的金属材料。

    他们观察到了两个样本之间明显的差异，证实了太赫兹波穿透了耳蜗内部。

    然后，研究人员展示，使用无监督学习算法可以很容易地从二维太赫兹时域图像中观察和提取内部结构信息。

    该团队还使用该装置成功地进行了三维太赫兹飞行时间成像和三维重建，从而能够可视化耳蜗管（即耳蜗内部的螺旋结构）的一部分。

    接下来，研究人员计划在更接近真实的生物环境中对耳蜗展示这项技术的可行性。由于耳蜗位于耳朵深处且充满淋巴液，他们首先需要将系统小型化，以便能够通过耳道插入。他们还在开发更强的太赫兹源，以便探测更深层的结构。

    研究人员表示，一旦太赫兹成像技术实现小型化，它就可以被整合到内窥镜和耳镜中，从而能够进行非侵入性体内成像，用于耳蜗诊断和各种器官的早期癌症检测。

    更多信息：郑路伟等，耳蜗三维太赫兹近场成像评价，Optica（2025）。DOI:10.1364/OPTICA.543436