肺癌是全球范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一,严重威胁人类健康与生命安全。由于肺癌早期通常症状不明显,易被忽视或误诊,导致多数患者确诊时已处于中晚期,治疗效果显著下降。因此,早期诊断对于提高肺癌患者的治疗成功率、延长生存期以及改善预后具有至关重要的意义。当前,寻找灵敏、快速且无创的肺癌早期检测手段,已成为医学研究领域的重要方向。血清里面包含了人体状况的重要信息,是癌症辅助检测的重要研究对象。太赫兹技术因其在生物样品检测中的独特优势,近年来在医学诊断领域得到了STM2457 molecular weight广泛应用。本文基于太赫兹时域光谱技术,采集肺癌患者与健康人群的血清样本光谱数据,利用机器学习方法进行分类。通过分类,已取得了一些成效,但分类结果未到达预期。为了进一步提高分类的准确率,本文设计了三款太赫兹超材料传感器,通过仿真表明,所设计的超材料传感器对折射率十分敏感,适合对血清的检测。本文的主要研究内容如下:1.利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术检测人体血清。首先对多种癌症类型的血清样本进行太赫兹光谱测量,通过对比各类样本谱图特征,筛选出光谱差异最显著的肺癌样本作为后续研究对象。进一步采集了肺癌恶性、良性患者及健康人群的血清光谱数据,获取频域特征后分别采用主成分分析(PCA)与t-SNE进行降维处理。结合支持向量机(SVM)、K近邻算法(KNN)、随机森林(RF)及神经网络(NN)等多种机器学习模型对三类血清数据进行分类,最高分类准确率达到96.43%。2.设计了窄带吸收型传感器,该传感器存在四个典型吸收峰,吸收率分别为93%、99%、98%和98%,在其他频段,入射电磁波几乎发生全反射。传感器的Q值分别为16.28、25.25、45.38和59.25,灵敏度分别为500GHz/RIU、620GHz/RIU、580GHz/RIU和980GHz/RIU,FOM值分别为7.14、885、Riverscape genetics8.29和14,随着折射率的变化,谐振峰频移呈线性关系。利用该传感器不仅可以有效增强血清与太赫兹波的相互作用,获得更具特征的透射谱,且可以通过吸收峰的平移分辨具有不同关键物质含量SB431542临床试验的血清,以期帮助提高血清分类的准确率。3.分别设计了电磁诱导透明(EIT)型传感器和极化转换型传感器。EIT型传感器对应的异常透射峰为1.49THz,灵敏度为348GHz/RIU,具有良好的传感性能。极化转换型传感器三个谐振峰的灵敏度分别为256GHz/RIU、380GHz/RIU,760GHz/RIU。