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科學家突破性技術!免開刀就能看清內耳精細結構

日本早稻田大學研究團隊開發出一項革命性成像技術,利用太赫茲輻射(Terahertz radiation)成功觀測到內耳中蝸牛狀的耳蝸結構,完全不需要進行破壞性手術。這項突破將為聽力障礙與內耳疾病的非侵入式診斷開啟全新可能。

研究團隊創造了一種微型太赫茲光源,能夠穿透骨骼與組織,以前所未有的精細度呈現耳蝸的3D結構。目前已在老鼠樣本上測試成功,未來經過改良後,甚至可透過耳道進行早期聽力損失檢測與癌症篩查。

「聽力關鍵在於耳蝸這個螺旋狀器官,它能將聲波轉換為神經訊號。」研究負責人早稻田大學的瀨田和紀教授解釋:「傳統成像技術難以捕捉其精細結構,但我們的3D太赫茲近場成像技術做到了無損觀測。」

太赫茲輻射位於電磁波譜中微波與中紅外線之間,具有低能量、不傷害組織、散射少等特性,特別適合生物成像。最新研究發表於《光學》期刊,團隊展示如何利用此技術獲取高解析度資料,重建內耳3D模型。

「這項技術可望發展成新型診斷方法,」瀨田教授強調:「未來可能實現感音神經性聽損等耳疾的現場診斷,甚至早期發現聽力問題,讓治療更即時有效。」

研究靈感來自神戶大學耳鼻喉科專家藤田武志提出的臨床難題。團隊創新採用非線性光學晶體產生直徑僅20微米的太赫茲點光源,突破傳統透鏡毫米級解析度的限制。

實驗中,研究人員先後觀測空腔與填充金屬的老鼠耳蝸樣本,確認太赫茲波能穿透耳蝸內部。接著運用無監督學習演演算法,成功從2D時域影象提取結構資訊,並完成3D重建。

下一步,團隊將著手微型化系統,使其能透過耳道檢測充滿淋巴液的活體耳蝸,同時開發更強太赫茲源以深入組織。未來這項技術可整合至內視鏡與耳鏡中,實現多種器官的非侵入式活體成像與早期癌症檢測。

這項刊登於《光學》期刊的研究,為聽力醫學帶來重大突破,DOI編號:10.1364/OPTICA.543436。