太赫兹（Terahertz）是指频率为0.1～10THz（1THz=1012Hz，波长：30μm～3000μm）的电磁辐射。由于太赫兹光谱中的位置，使其具有众多优势，如无电离辐射；对极性物质具有高敏感性；并具有一定的穿透能力；大部分生物大分子的转动和振动频率处于太赫兹频段；这些特殊性质使得太赫兹成为研究生物医学较理想的光学波段。正因为太赫兹波安全、灵敏、穿透力强等优越特性，其在烧伤检测、药物检测、血液检测和癌变组织等医学检验领域初步应用已取得较好的效果。　　牙体的硬组织结构称之为牙体硬组织，其包括牙釉质、牙本质和牙骨质，主要由羟基磷灰石晶体构成。牙釉质和牙本质为牙体疾病的好发部位。龋病为牙体的常见病和多发病，既往研究证实可利用太赫兹检测出早期龋病，并可通过太赫兹波辨识牙体硬组织结构，但在太赫兹成像方面仍研究较少，且国内太赫兹在口腔医学研究中属于空白领域。在探究牙体疾病的太赫兹成像之前，需先了解正常硬组织结构的太赫兹波特性和成像特点，才能甄别异常疾病的太赫兹成像图形。太赫兹时域光谱为较成熟的太赫兹技术，且能提供大量且丰富的时域信息。因此，本研究拟利用太赫兹时域光谱仪探究牙釉质和牙本质的太赫兹光谱特性，并探索不同频率下的折射率和吸收系数对成像的影响，以及探索不同成像方式对辨识力的基本特征。　　构建太赫兹时域光谱系统，通过对牙体硬组织磨片进行太赫兹时域光谱检测，分析牙釉质和牙本质的光谱特性，探索不同频率下的折射率和吸收系数对成像的影响，以及探索不同成像方式对辨识力的基本特征。　　1.太赫兹时域系统的构建　　构建透射/反射模式太赫兹时域光谱仪1台，主要参数为频谱范围：0.1～4.0THz；信噪比：～4000∶1。利用分光器将飞秒激光分为泵浦光和检测光。泵浦光激发光电导天线，产生太赫兹光束，太赫兹光束聚焦于载物台上的样本；检测光经过延时装置与透过样本的太赫兹光束进入光电导检测器中，经锁相放大器解调后输入计算机，得到太赫兹脉冲时域光谱。　　2.太赫兹时域光谱技术在牙体硬组织中的光谱研究　　收集陆军军医大学第一附属医院口腔科因阻生和正畸需要拔除的完整无龋人第三恒磨牙和第一双尖牙，制备带有正常牙釉质和牙本质结构的近远中向牙磨片，序列水砂纸打磨并抛光至相同厚度。利用太赫兹时域光谱技术透射模式分析并计算0.2～1.3THz频段内的吸收系数、折射率和其对比度，通过对比分析最佳成像参数。　　3.太赫兹时域光谱技术在牙体硬组织中的成像研究　　采用上述磨片制作方法制作另一枚磨片。分别利用X片和太赫兹时域光谱进行成像，通过与牙磨片照片进行对比，初步探讨分析太赫兹成像方式和图像特点。　　1、太赫兹时域光谱技术在牙体硬组织中的光谱研究　　牙釉质和牙本质的太赫兹时域光谱图形相似，均为脉宽为1ps的主脉冲，但在出现的时间和电场强度上存在差异。牙釉质和牙本质的频域图形与参照光谱波峰波谷位置相近，但在振幅上存在差异。在0.2～1.3THz频段中，牙釉质和牙本质的折射率随频率变化而改变不大，其中牙釉质的折射率高于牙本质，差异具有统计学差异（p＜0.05)；牙釉质和牙本质的吸收系数与频率呈正相关，并在0.3、0.5和0.6THz频率上具有统计学差异（p＜0.05)；在0.2～1.3THz频段中，牙釉质和牙本质的折射率对比度明显高于吸收系数对比度，且在0.3THz频率处其对比度最高。　　2、太赫兹时域光谱技术在牙体硬组织中的成像研究　　通过太赫兹时域脉冲成像对磨片进行逐点扫描成像，太赫兹的多种成像方式都能区分牙体硬组织上组织结构不同的五个部分。相对于X线，太赫兹能更好的区分同种组织中的不同差异，虽图像分辨率受太赫兹设备技术的限制，但实验亦能证实太赫兹波在口腔医学领域中具有巨大的潜力。　　1、在选用的频段中，牙釉质和牙本质具有不同的太赫兹物理特性，这与既往的研究相一致。但本研究通过进一步对比分析，发现尽管折射率和吸收系数都具有辨识牙体硬组织结构的能力，但从成像角度而言，以折射率为基础进行成像，其成像结果优于吸收系数，且在0.3THz频率处，图像对比度更佳。　　2、太赫兹时域脉冲成像具有多维成像能力，不仅能区分牙釉质和牙本质，而且在不同的牙釉质和不同厚薄的牙本质上也具有一定的辨识能力，甚至能探测到窝沟处的轻微病损，以及可利用光谱信息发现界面。本实验展示了太赫兹波在口腔医学领域疾病鉴别诊断和组织成像中具有较好的前景。