顱腦創(chuàng)傷是神經(jīng)外科最基本的問題之一，也是全球性的公共健康問題。全球每年大約有超過1000萬人因創(chuàng)傷性腦損傷住院或死亡，輕度腦創(chuàng)傷約占75%。根據(jù)顱腦創(chuàng)傷程度的不同，可以將其分為輕度創(chuàng)傷、中度創(chuàng)傷和重度創(chuàng)傷。實現(xiàn)不同程度腦損傷的快速識別與分級是目前的檢測難點，尤其是輕度腦損傷的檢測。

腦創(chuàng)傷類型分為沖擊性創(chuàng)傷和擊打性創(chuàng)傷。沖擊性創(chuàng)傷的原因是沖擊波超壓，巨大加速和減速損傷是沖擊性損傷所特有的，機制復(fù)雜；擊打性創(chuàng)傷的原因是撞擊硬物損傷，非沖擊性損傷也常見于交通事故、高處墜落、運動受傷、失足跌倒和工傷事故等。開展不同程度顱腦創(chuàng)傷的檢測研究對其早期治療具有非常重要的意義。

擊打性創(chuàng)傷

當(dāng)前，醫(yī)學(xué)上用于定位腦功能區(qū)的主要方法有腦電圖、腦磁圖等基于腦部自發(fā)性電活動探測的電生理方法，以及正電子發(fā)射體層成像、功能磁共振等基于血氧依賴信號探測的代謝 / 血流方法等。這些方法可靠性差異大，原位成像耗時長且分辨率低，設(shè)備及檢測費用昂貴，難以進行推廣。因此，開發(fā)和使用可靠、方便、快速、清晰、經(jīng)濟的腦功能區(qū)定位技術(shù)，是神經(jīng)外科腦創(chuàng)傷手術(shù)中一個亟待突破的難點。

 腦創(chuàng)傷會引起不同程度的腦水腫，并伴隨有創(chuàng)傷半暗帶。太赫茲波對水的高靈敏特性及太赫茲的生物指紋譜特性，為實現(xiàn)顱腦創(chuàng)傷的快速無標記診斷提供了新的契機。

首先采用自由落體模型裝置制作大鼠腦創(chuàng)傷模型。擊錘重30g，直徑為1.3cm。重錘分別從5cm、25cm、35cm 高處下落打擊鼠腦，致輕、中、重度腦創(chuàng)傷。

 THz-ATR 成像判斷創(chuàng)傷灶及水腫區(qū)  

(a)核磁圖，(b)實物照，(c)成像圖，(d)A 和 B 兩條直線對應(yīng) ATR 反射率曲線 

不同程度創(chuàng)傷檢測 

 (a)核磁圖，(b)實物圖，(c)THz-ATR 成像圖 

由上圖可直接清晰的觀察水分含量和細胞密度差異原理的病灶位置識別與水腫區(qū)域判定，研究以老鼠新鮮腦創(chuàng)傷離體樣本為研究對象，根據(jù)輕、中、重不同創(chuàng)傷級別下病灶周圍水腫區(qū)域面積大小的差異，完成了腦創(chuàng)傷模型的分級檢測。結(jié)果顯示，水腫區(qū)域較正常區(qū)域因更多水分含量造成對 THz 波更大的衰減。

THz三維重構(gòu)成像技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)毫米厚度以上新鮮生物組織信息的獲取，有望應(yīng)用于各種病變組織的病理學(xué)發(fā)展過程研究。