中大及英国华威大学研发以T射线技术 剖析皮肤状态及结构

香港中文大学（中大）工程学院和英国华威大学的科学团队成功研发可剖析皮肤状态及结构的崭新技术，它采用了T射线技术，以精确地检测皮下结构与皮肤水份含量。新方法有助诊断及治疗各类皮肤疾病，如湿疹、银屑病及皮肤癌。该研究成果已发表在国际学术期刊 Advanced Photonics Research 。

太赫兹辐射（简称T射线），在电磁频谱上位于红外线和Wi-Fi之间。T射线能穿透许多常见物料，例如塑胶、陶瓷和衣物，此特性令其在非入侵性检测范畴具备广泛的应用潜能。T射线的低能量光子不会产生有害的电离辐射，可安全应用在安检及医学检测工作上。

T射线穿透外层皮肤（角质层及表皮）再反射后的强度仍足以被侦测，但进入皮肤深层的射线则会衰减至无法侦测。由于T射线的反射会随著皮肤特性而稍微改变，透过比对射入皮肤前后的T射线特性，便可分析皮肤结构。

然而，以标准反射光谱学分析T射线存在一定限制，包括其穿透目标的厚度和折射率均于同一个参数内反映，无法单独计算各自的数值。于是研究团队改用椭圆光度计，将T射线从多个角度聚焦于某个皮肤部位，成功从两个彼此成直角的入射光反射中，准确计算出皮肤的折射率，即是光线穿透皮肤时的速度，这些折射率的差异称为双折射。这是首次在人体实验中测量皮肤的T射线双折射，提供了重要数据包括皮肤的水份含量，并能计算出皮肤的厚度。

研究文章的第一作者、中大工程学院电子工程系博士后研究员 陈学权博士 表示：「众所周知，T射线对皮肤的水份含量十分敏感。然而，我们提出皮肤角质层的细胞结构，亦是影响T射线反射的重要因素。我们设计的技术能够侦测此特性，从而提供有关皮肤的全面资讯，对准确诊断有很大帮助。」

中大工程学院电子工程系兼英国华威大学物理系的 Emma Pickwell-MacPherson 教授 表示:「湿润与干燥的皮肤有著不同的折射率。针对患湿疹或银屑病等问题的患者，我们的技术可以量化分析及比较他们使用不同护肤产品后的表现及皮肤反应，从而提升产品表现；至于皮肤癌患者，医疗人员可以在手术前利用T射线成像技术检测，以清楚了解肿瘤的扩散范围，特别是一些肉眼看不见的皮下病变。」

为了测试这项新技术，研究人员让志愿者在适应实验室的温度及湿度后，将手臂放置于T射线仪器的成像窗口上30分钟。手臂与成像窗口紧接会阻碍皮肤表面的水蒸发，该过程称为「闭塞」。研究人员在30分钟期间，每两分钟进行四次测量以评估闭塞的效果。随著水份在皮肤累积，T射线的折射会有明显的差异，藉此评估不同产品在锁水方面的有效性。研究团队未来会集中改良该仪器的检测过程，以投入实际应用。

Emma-Pickwell MacPherson教授表示：「目前仍未有可供临床应用的皮肤测量仪器，皮肤科医生需要一些可将检测结果量化，并且容易使用的工具。当这项技术变得成熟，患者前往诊所把手臂放置于扫描仪上，系统便会侦测及计算他们皮肤的『闭塞』情况，并按照结果推荐适合的皮肤护理产品及药物，向个人化医疗的方向迈进。」

这项研究得到香港研究资助局以及英国工程和自然科学研究委员会资助。完整版本的文章请参阅： https://doi.org/10.1002/adpr.202000024