An introduction to medical imaging with coherent terahertz frequency radiation

Fitzgerald, Anthony J.; Berry, Elizabeth; Zinov’ev, N. N.; Walker, Gillian; Smith, Michael A.; Chamberlain, J.M.

doi:10.1088/0031-9155/47/7/201

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“…Sa structure stratifiée en couches, principalement l'épiderme, le derme et l'hypoderme, est intéressante pour l'imagerie par réflexion du fait des interfaces entre les différentes strates. Il est effectivement possible de différencier ces couches de la peau humaine [19] et de mettre en évidence non seulement une pathologie (par ex. le psoriasis) mais aussi de suivre les modifications structurales induites par un traitement, ou de distinguer la peau normale d'un carcinome basocellulaire [1].…”

Section: Applications Médicalesunclassified

“…Dans un proche avenir, on pourra aussi distinguer les tissus ischémiques des tissus sains, ce qui a un intérêt diagnostic, pronostique et thérapeu-tique. Il a été aussi démontré que la TPI pouvait avoir un rôle intéressant dans le suivi de tumeurs solides superficielles non métastasées [19]. Au même titre que la peau, les dents sont accessibles à l'ITP ( Figure 4) ; cette technique peut détecter, de manière plus précoce que la radiographie conventionnelle, la présence d'une carie dans l'émail et donc la mise en place plus précoce et donc plus efficace d'un traitement [21,22].…”

Section: Applications Médicalesunclassified

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À la frontière onde-lumière

Dabouis¹,

Chancerelle²,

Crouzier³

et al. 2009

Med Sci (Paris)

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Le rayonnement électromagnétique térahertz (THz) couvre un domaine de fréquence allant de 100 GHz à 10 THz, c'est-à-dire à la frontière entre les micro-ondes et les infrarouges lointains. De cette position résulte un certain nombre de propriétés optiques ou quasi-optiques (comme la lumière) et de modes de propagation/péné-tration proches de ceux des ondes électro magnétiques. Les applications de ce rayon nement dans le domaine biomédical ont vu le jour lorsque les mécanismes de pénétration et de diffusion ont pu être éclaircis [1,2] et utilisés pour différencier des milieux aux propriétés électromagnétiques différentes (conductivité, péné-tration) [3]. Plus récemment, le passage des spectroscopies THz aux technologies impliquant le domaine temporel (THz-TDS) marque une évolution cruciale vers une utilisation croissante de spectromètres miniaturisés ayant de nombreuses applications « de terrain », en particulier dans le domaine médico-légal pour la détection de drogues illicites [4]. Après avoir rappelé les bases physiques des modes d'interaction des ondes THz avec la matière puis les différentes applications de ces rayonnements dans le domaine de la santé, nous évoquerons de possibles réserves d'ordre sanitaire à l'utilisation régulière de ces nouvelles technologies. Rappels : les interactions THz-matièreDe manière générale, l'interaction entre une onde élec-tromagnétique et la matière peut se définir soit au niveau corpusculaire (atomique ou moléculaire), soit par la mise en jeu des phénomènes collectifs dans un maté-riau ou un tissu. Pour qu'il y ait interaction et qu'elle soit enregistrable, il faut qu'il existe un « contraste », c'est-à-dire que les différentes parties soient plus ou moins réactives (transparentes ou réfléchissantes) afin que l'on puisse les discriminer [5]. Certains objets émettent euxmêmes un rayonnement THz à température ambiante, dont l'intensité est proportionnelle à leur absorption. Le milieu environnant doit, bien entendu, être transparent pour que le rayonnement issu de l'objet atteigne le détecteur. Il convient donc dans un premier temps de décrire l'interaction entre une onde électromagnétique THz et la matière, afin de comprendre pourquoi un maté-riau est plus ou moins opaque, réfléchissant ou émissif dans ce domaine spectral. Ce dernier s'étend typiquement entre 0,1 et 10 THz correspondant à des longueurs d'onde de 30 μm à 3 mm (Figure 1). L'énergie des photons (entre 0,4 et 40 meV) est trop faible pour interagir avec les transitions entre états électroniques des atomes ou molécules (~ 1 eV) ou avec les énergies de vibration

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Section: Applications Médicalesunclassified

À la frontière onde-lumière

Dabouis¹,

Chancerelle²,

Crouzier³

et al. 2009

Med Sci (Paris)

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“…The energy levels of this band are very low (1-12 meV), therefore, damage to cells or tissue would be limited to generalized thermal effects, that is, strong resonant absorption seems unlikely. 28,33,246 …”

Section: Viid Terahertz Technologymentioning

confidence: 99%

Thermal Therapy, Part IV: Electromagnetic and Thermal Dosimetry

Habash

Bansal

Krewski

et al. 2007

Crit Rev Biomed Eng

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ABSTRACT:In this article some of the important techniques in electromagnetic (EM) and thermal dosimetry are reviewed. Three major areas are discussed: modeling power deposition and estimation of EM energy absorbed by tissues exposed to EM radiation, electrical-thermal modeling for thermal therapy with various models of heat transfer in living tissues, and thermal dosimetry using invasive and noninvasive thermometry. Knowledge about the temperature distributions achieved can only be obtained by treatment planning of patient therapy. This process is called thermal therapy planning system (TTPS), which is a large and complex system for design, control, documentation, and evaluation of the treatment that also provides data for treatment optimization. Various imaging techniques for guidance and monitoring necessary for clinical treatments are also discussed. The review concludes by suggesting future avenues for investigations.

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“…Research papers exploring THz applications are growing considerably and THz radiation is currently used in quality-control [29,30] and homeland-security [31,32] to screen for hidden weapons and explosives, since it can penetrate clothing. Its applications are also explored in medical-diagnostic [33,34] (mainly for cancer diagnosis [35]) and pharmaceuticals [36,37] for tablet inspection, process improvement and polymorph screening as well as to investigate coatings integrity [38].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Terahertz and Cultural Heritage Science: Examination of Art and Archaeology

Cosentino¹

2016

Technologies

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Cultural Heritage scientists need methodologies to examine Art and Archaeology in order to understand artistic materials and techniques and devise better conservation procedures. This review discusses the most successful and promising applications of Terahertz (THz) technology in Cultural Heritage Science. THz is used in homeland security and for plenty of other industrial sectors and it presents a number of valuable features specifically for the investigation of Art and Archaeology: No radiation risk, low power, non-contact and reflection mode. Recent technical advancements are also making its application fast, mobile and relatively affordable creating a potential for its diffused implementation in museums. While THz is most promising for the investigation of multilayered art, such as paintings, it has been tested on a very large range of artifacts, from manuscripts to mummies and lacquered historical furniture.

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An introduction to medical imaging with coherent terahertz frequency radiation

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À la frontière onde-lumière

À la frontière onde-lumière

Thermal Therapy, Part IV: Electromagnetic and Thermal Dosimetry

Terahertz and Cultural Heritage Science: Examination of Art and Archaeology

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