УДК 535.343.4, 543.421/.422

НЕСТАЦИОНАРНАЯ ТГЦ СПЕКТРОСКОПИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

 

В. Л. Вакс^1,2, Е. Г. Домрачева^1,2, Е. А. Собакинская^1,2, М. Б. Черняева^1,2,
В. А. Анфертьев^1,2, А. В. Семенова^1,2, Ю. С. Шатрова^1,2

¹Институт физики микроструктур РАН

²Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского

 

Статья получена 21 января 2014 г.

 

Аннотация. Одним из наиболее перспективных методов неинвазивной медицинской диагностики является анализ «запаха» организма, который может использоваться как в целях выявления заболеваний, предсказания реакции организма на конкретный вид лечения, так и для мониторинга эффективности проводимой терапии. На основе измерения концентрации веществ-маркеров в выдыхаемом воздухе можно диагностировать целый ряд серьезных заболеваний, в том числе желудочно-кишечные, онкологические, нервно- психические и ЛОР заболевания. Среди многообразия аппаратурных методов анализа выдыхаемого воздуха наиболее перспективными оказываются спектроскопические методы, наибольший интерес среди которых вызывает спектроскопия терагерцового диапазона (ТГц) частот. Несомненными достоинствами метода газовой нестационарной ТГц спектроскопии высокого разрешения являются высокие чувствительность и разрешающая способность одновременно. В работе представлены результаты спектроскопических исследований выдыхаемого воздуха с применением разработанных ТГц спектрометров для неинвазивной медицинской диагностики диабета, предраковых состояний и онкологических заболеваний органов желудочно-кишечного тракта, мониторинга эффективности проведения лучевой терапии по динамике содержания окиси азота. Изучена тонкая структура спектра ДНК в диапазоне 300-375 ГГц с использованием прецизионного спектрометра на основе синтезатора частоты на лампе обратной волны (ЛОВ) и высокодобротного резонатора.

Ключевые слова: терагерцовый диапазон частот, нестационарная спектроскопия высокого разрешения, неинвазивная медицинская диагностика, выдыхаемый воздух, газ-маркер.

Abstract: One of the most prospective methods of non-invasive diagnostics is the exhaled breath analysis which can be used not only for detecting various diseases and prediction of organism response on concrete medical treatment, but also for monitoring of therapy efficiency. Based on the measuring of gas-markers concentration one can diagnose a number of serious diseases including gastrointestinal, oncological, neuropsychic and ENT diseases. Among the variety of methods of exhaled breath analysis the most prospective are the spectroscopic ones, and namely terahertz spectroscopy. The undoubted advantages of terahertz gas spectroscopy are the high sensitivity and resolution simultaneously. In the paper the results of exhaled breath spectroscopic investigations with using the THz spectrometers developed for non-invasive medical diagnostics of diabetes, pre-cancer states and oncological diseases of gastrointestinal tract, as well as for monitoring the efficiency of radiotherapy on dynamics of ТЩ concentration are presented. The fine structure of DNA spectrum in the frequency range of 300-375 GHz with using the high-precision spectrometer based on BWO frequency synthesizer and high quality resonator was studied.

Key words: terahertz frequency range, high precise non-stationary spectroscopy, non-invasive medical diagnostics, exhaled breath, gas-marker.