肿瘤是危害人类健康最为严重的疾病之一,高精度的成像诊断仪器是获取肿瘤最佳治疗效果的有效保障,特别是在体术中成像精准诊断技术已成为当前肿瘤医学诊断的热点。基于太赫兹波的安全性、穿透性、指纹特性以及水吸收等特性,太赫兹波谱成像已成为生物医学诊断的新型检测技术。连续太赫兹成像系统兼具系统简单和成像速度快等优点,是用于生物组织成像研究的热点方向之一。衰减全反射成像具有高检测灵敏度和反射成像可实现深部肿瘤识别。围绕在体环境复杂导致样品信号弱、成像对比度低和成像质量差等问题,本文研究了太赫兹波与生物组织相互作用的偏振特性、反射信号和水合作用机理,实现了连续太赫兹反射和衰减全反射高灵敏度成像检测,并获得了在体脑胶质瘤和在体皮下乳腺癌的太赫兹成像。主要研究内容和创新点如下:1.理论研究了太赫兹波与生物组织相互作用机理,建立了不同检测方式下生物组织的检测模型。基于太赫兹波与生物组织相互作用的介电模型,研究了基于振幅和相位信息获取样品光学参数,建立了连续太赫兹反射和衰减全反射成像模型,详细推导了基于强度信息获取样品反射率公式,并分析了反射和衰减全反射成像的检测原理。2.提出一种反射和衰减全反射双模式成像方法。实验研究了成像分辨率的影响因素并进行优化,成像分辨率达400μm;基于反射窗口和偏振模式优化,实现了反射信号增强,图像对比度提升了2.1倍。3.研究发现了太赫兹脑胶质瘤成像灵敏度受温度和太赫兹频率的影响。实验研究了不同温度和不同频率下离体新鲜脑胶质瘤组织的太赫兹波响应特性,结果表明,与低温-13℃相比,当温度为35℃时的太赫兹图像对比度提升了3倍。4.提出并实现了一种基于太赫兹双模式成像技术的在体脑胶质瘤边界的精准识别方法,实现了毫米量级大小肿瘤的识别,并首次实现小鼠皮下乳腺癌在体成像检测,穿透深度达460μm。