华威大学(University of Warwick)和香港中文大学(Chinese University of Hong Kong)的科学家们已经证明，使用一种包括分析从几个不同角度发射的t射线的方法，他们可以比现有方法更详细地描绘出皮肤区域的结构和水分含量。

他们的方法在先进光子学研究并且可以为科学家和临床医生提供一种新的工具来描述个体皮肤的特性，以帮助管理和治疗皮肤状况。

太赫兹(THz)辐射，或t射线，在电磁频谱上位于红外线和WiFi之间。t射线可以穿透许多普通材料，如塑料、陶瓷和衣服，这使得它们在非侵入性检查中具有潜在的用途。t射线的低能光子也是非电离的，这使得它们在生物环境中非常安全，包括安全和医疗筛查。

只有穿过皮肤外层(角质层和表皮层)的t射线在被反射回来之前才能被检测到，因为那些穿过更深的t射线被衰减得太多了。这使得t射线成像成为监测这些最外层的潜在有效方法。为了验证这一点，太赫兹光通过棱镜聚焦到皮肤上，使光线在一个特定的焦平面上对齐。根据皮肤的特性，反射回来的光线会略有不同。然后，科学家们可以比较光线进入皮肤前后的特性。

然而，标准的太赫兹反射光谱学存在局限性，为了克服这些局限性，这项新研究的科学家们使用了椭圆偏振法，即以多个角度聚焦t射线在皮肤的同一区域上。

他们成功地证明，使用椭偏法，他们可以精确地计算皮肤的折射率(它决定了光线通过皮肤的速度)，在两个方向上以彼此成直角测量。这些折射率之间的差异被称为双折射——这是第一次在体内测量人体皮肤的太赫兹双折射。这些特性可以提供有价值的信息，了解皮肤中有多少水分，并使皮肤厚度得以计算。

来自华威大学物理系和香港中文大学电子工程系的Emma Pickwell-MacPherson教授说:“我们想证明我们可以在人体皮肤上进行体内椭偏测量，并准确计算皮肤的特性。”在普通太赫兹反射成像中，厚度和折射率作为一个参数组合在一起。通过多角度测量，你可以把两者分开。

“缺水皮肤的折射率与缺水皮肤不同。对于患有皮肤疾病的人，我们将能够定量地探测他们皮肤的水合作用，比现有的技术更有效。如果你试图改善湿疹或牛皮癣患者的护肤产品，我们可能能够定量评估不同产品对皮肤的改善程度，或者区分皮肤类型。

“对于皮肤癌患者，你也可以在手术前使用太赫兹成像来探测皮肤，以更好地了解肿瘤扩散的程度。皮肤癌会影响皮肤的特性，其中一些是看不见的，因为它们隐藏在表面之下。”

该研究的第一作者、香港中文大学电子工程系博士后陈学全博士说:“众所周知，t射线对皮肤的水合水平很敏感。然而，我们指出角质层的细胞结构也对太赫兹反射有反应。我们的技术可以灵敏地探测这种结构特性，从而提供有关皮肤的全面信息，对皮肤诊断非常有用。”

为了测试他们的方法，研究人员让志愿者在适应了实验室的环境温度和干燥后，将手臂放在t射线设备的成像窗口上30分钟。通过将他们的皮肤紧贴成像窗口的表面，他们可以阻止水分以排汗的形式从皮肤中逸出，这一过程被称为遮挡。

然后，研究人员在半小时内每两分钟以彼此成直角的角度进行四次测量，这样他们就可以监测遮挡的影响。因为t射线对水特别敏感，所以当水在皮肤中积聚时，它们可以看到明显的差异，这表明这种方法可以显示产品在保持皮肤水分方面的效果。

进一步的研究将着眼于改进该过程的仪器，以及它如何作为一种实用的设备工作。

Pickwell-MacPherson教授说:“我们还没有任何临床医生可以使用的真正准确的皮肤测量工具。皮肤科医生需要更好的定量工具来使用，并且使用方便。

“如果效果很好，你可以走进诊所，把你的手臂放在扫描仪上，你的闭塞曲线就会被绘制出来，然后推荐一种适合你皮肤的产品。我们可以得到更多的量身定制的药物，并针对不同的皮肤反应开发产品。它确实符合当前对量身定制医疗的关注。”