Hvala, ker ste obiskali Nature.com.Uporabljate različico brskalnika z omejeno podporo za CSS.Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da uporabite posodobljen brskalnik (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju).Poleg tega, da zagotovimo stalno podporo, spletno mesto prikažemo brez slogov in JavaScripta.
Prikaže vrtiljak treh diapozitivov hkrati.Uporabite gumba Prejšnji in Naslednji, da se premikate po treh diapozitivih hkrati, ali pa uporabite gumbe drsnika na koncu, da se premikate skozi tri diapozitive hkrati.
Konfokalna laserska endoskopija je nova metoda optične biopsije v realnem času.Fluorescentne slike histološke kakovosti je mogoče takoj dobiti iz epitelija votlih organov.Trenutno se skeniranje izvaja proksimalno z instrumenti na osnovi sonde, ki se običajno uporabljajo v klinični praksi, z omejeno prilagodljivostjo pri nadzoru fokusa.Demonstriramo uporabo parametričnega resonančnega skenerja, nameščenega na distalnem koncu endoskopa za izvajanje hitrega stranskega odklona.V sredini reflektorja je bila vgravirana luknja, da se svetlobna pot zvije.Ta zasnova zmanjša velikost instrumenta na 2,4 mm v premeru in 10 mm v dolžino, kar omogoča, da se prenaša naprej skozi delovni kanal standardnih medicinskih endoskopov.Kompaktna leča zagotavlja bočno in aksialno ločljivost 1,1 oziroma 13,6 µm.Delovna razdalja 0 µm in vidno polje 250 µm × 250 µm sta dosežena pri hitrostih sličic do 20 Hz.Vzbujanje pri 488 nm vzbudi fluorescein, barvilo, ki ga je odobrila FDA za visok tkivni kontrast.Endoskopi so bili ponovno obdelani 18 ciklov brez napak z uporabo klinično odobrenih sterilizacijskih metod.Fluorescentne slike so bile pridobljene iz normalne sluznice debelega črevesa, tubularnih adenomov, hiperplastičnih polipov, ulceroznega kolitisa in Crohnovega kolitisa med rutinsko kolonoskopijo.Prepoznamo lahko posamezne celice, vključno s kolonociti, vrčastimi celicami in vnetnimi celicami.Razlikovati je mogoče značilnosti sluznice, kot so strukture kript, votline kripte in lamina propria.Instrument se lahko uporablja kot dodatek k običajni endoskopiji.
Konfokalna laserska endoskopija je nov način slikanja, ki se razvija za klinično uporabo kot dodatek k rutinski endoskopiji1,2,3.Te prilagodljive instrumente, povezane z optičnimi vlakni, je mogoče uporabiti za odkrivanje bolezni v epitelijskih celicah, ki obdajajo votle organe, kot je debelo črevo.Ta tanka plast tkiva je presnovno zelo aktivna in je vir številnih bolezni, kot so rak, okužbe in vnetja.Endoskopija lahko doseže podcelično ločljivost in tako zagotovi slike in vivo v realnem času, skoraj histološke kakovosti, ki kliničnim zdravnikom pomagajo pri kliničnih odločitvah.Fizična biopsija tkiva nosi tveganje za krvavitev in perforacijo.Pogosto se zbere preveč ali premalo vzorcev biopsije.Vsak odstranjen vzorec poveča stroške operacije.Traja nekaj dni, da vzorec oceni patolog.V dneh čakanja na izvide patologije bolniki pogosto občutijo tesnobo.Nasprotno pa drugim načinom kliničnega slikanja, kot so MRI, CT, PET, SPECT in ultrazvok, primanjkuje prostorske ločljivosti in časovne hitrosti, potrebnih za vizualizacijo epitelijskih procesov in vivo s subcelično ločljivostjo v realnem času.
Instrument na podlagi sonde (Cellvizio) se trenutno pogosto uporablja v klinikah za izvajanje "optične biopsije".Zasnova temelji na prostorsko koherentnem snopu optičnih vlaken4, ki zbira in prenaša fluorescentne slike.Jedro z enim vlaknom deluje kot "luknja" za prostorsko filtriranje defokusirane svetlobe za podcelično ločljivost.Skeniranje se izvaja proksimalno z uporabo velikega, zajetnega galvanometra.Ta določba omejuje zmožnost orodja za nadzor ostrenja.Pravilno določanje stopnje zgodnjega epitelijskega karcinoma zahteva vizualizacijo pod površino tkiva za oceno invazije in določitev ustrezne terapije.Fluorescein, kontrastno sredstvo, ki ga je odobrila FDA, se daje intravensko, da se poudarijo strukturne značilnosti epitelija. Ti endomikroskopi imajo dimenzije <2,4 mm v premeru in jih je mogoče zlahka prenesti naprej skozi biopsijski kanal standardnih medicinskih endoskopov. Ti endomikroskopi imajo dimenzije <2,4 mm v premeru in jih je mogoče zlahka prenesti naprej skozi biopsijski kanal standardnih medicinskih endoskopov. Ti endomikroskopi imajo velikosti <2,4 mm v premeru in jih je mogoče enostavno izvesti s pomočjo biopsijskega kanala standardnih medicinskih endoskopov. Ti endomikroskopi so <2,4 mm v premeru in jih je mogoče enostavno prenesti skozi biopsijski kanal standardnih medicinskih endoskopov.Ti boreskopi imajo premer manj kot 2,4 mm in zlahka prehajajo skozi biopsijski kanal standardnih medicinskih boreskopov.Ta prilagodljivost omogoča široko paleto kliničnih aplikacij in je neodvisna od proizvajalcev endoskopov.S to slikovno napravo so bile izvedene številne klinične študije, vključno z zgodnjim odkrivanjem raka požiralnika, želodca, debelega črevesa in ustne votline.Razviti so bili slikovni protokoli in ugotovljena varnost postopka.
Mikroelektromehanski sistemi (MEMS) so zmogljiva tehnologija za načrtovanje in proizvodnjo drobnih mehanizmov za skeniranje, ki se uporabljajo v distalnem koncu endoskopov.Ta položaj (glede na proksimalno) omogoča večjo prilagodljivost pri nadzoru položaja žarišča5,6.Poleg bočnega odklona lahko distalni mehanizem izvaja tudi aksialno skeniranje, postobjektivno skeniranje in skeniranje z naključnim dostopom.Te zmožnosti omogočajo celovitejše zasliševanje epitelijskih celic, vključno s slikanjem navpičnega preseka7, širokim vidnim poljem (FOV)8 skeniranjem brez aberacij in izboljšano zmogljivostjo v uporabniško določenih podregijah9.MEMS rešuje resen problem pakiranja mehanizma za skeniranje z omejenim prostorom, ki je na voljo na skrajnem koncu instrumenta.V primerjavi z zajetnimi galvanometri zagotavlja MEMS vrhunsko delovanje pri majhni velikosti, visoki hitrosti in nizki porabi energije.Preprost proizvodni proces je mogoče povečati za množično proizvodnjo z nizkimi stroški.O številnih zasnovah MEMS je bilo že poročanih 10,11,12.Nobena od tehnologij še ni dovolj razvita, da bi omogočila široko klinično uporabo slikanja in vivo v realnem času skozi delovni kanal medicinskega endoskopa.Tukaj želimo prikazati uporabo skenerja MEMS na distalnem koncu endoskopa za in vivo pridobivanje človeške slike med rutinsko klinično endoskopijo.
Instrument z optičnimi vlakni je bil razvit z uporabo skenerja MEMS na distalnem koncu za zbiranje in vivo fluorescenčnih slik v realnem času s podobnimi histološkimi značilnostmi.Enomodovno vlakno (SMF) je zaprto v fleksibilni polimerni cevi in ​​vzbujeno pri λex = 488 nm.Ta konfiguracija skrajša dolžino distalne konice in omogoča, da se prenese naprej skozi delovni kanal standardnih medicinskih endoskopov.Uporabite konico za centriranje optike.Te leče so zasnovane za doseganje skoraj uklonske aksialne ločljivosti z numerično odprtino (NA) = 0,41 in delovno razdaljo = 0 µm13.Natančne podložke so narejene za natančno poravnavo optike 14. Optični bralnik je zapakiran v endoskop s togo distalno konico premera 2,4 mm in dolžine 10 mm (slika 1a).Te dimenzije omogočajo uporabo v klinični praksi kot dodatek med endoskopijo (slika 1b).Največja moč laserskega sevanja na tkivo je bila 2 mW.
Konfokalna laserska endoskopija (CLE) in MEMS skenerji.Fotografija prikazuje (a) zapakiran instrument s togo distalno konico premera 2,4 mm in dolžine 10 mm in (b) ravni prehod skozi delovni kanal standardnega medicinskega endoskopa (Olympus CF-HQ190L).(c) Pogled od spredaj na skener, ki prikazuje reflektor s središčno odprtino 50 µm, skozi katerega prehaja vzbujevalni žarek.Optični bralnik je nameščen na kardanu, ki ga poganja niz pogonov s kvadraturnim glavnikom.Resonančna frekvenca naprave je določena z velikostjo torzijske vzmeti.(d) Stranski pogled na optični bralnik, ki prikazuje optični bralnik, nameščen na stojalu z žicami, povezanimi z elektrodnimi sidri, ki zagotavljajo priključne točke za pogonske in napajalne signale.
Mehanizem za skeniranje je sestavljen iz reflektorja, nameščenega na kardanu, ki ga poganja niz kvadraturnih aktuatorjev, ki jih poganja glavnik, da odkloni žarek bočno (ravnina XY) v Lissajousovem vzorcu (slika 1c).V sredini je bila vrezana luknja s premerom 50 µm, skozi katero je šel vzbujevalni žarek.Optični bralnik se poganja z resonančno frekvenco zasnove, ki jo je mogoče nastaviti s spreminjanjem dimenzij torzijske vzmeti.Sidra elektrod so bila vgravirana na obrobju naprave, da bi zagotovili priključne točke za napajanje in krmilne signale (slika 1d).
Sistem za slikanje je nameščen na prenosnem vozičku, ki ga je mogoče pripeljati v operacijsko sobo.Grafični uporabniški vmesnik je zasnovan za podporo uporabnikom z minimalnim tehničnim znanjem, kot so zdravniki in medicinske sestre.Ročno preverite frekvenco pogona optičnega bralnika, način oblike snopa in vidno polje slike.
Celotna dolžina endoskopa je približno 4 m, kar omogoča popoln prehod instrumentov skozi delovni kanal standardnega medicinskega endoskopa (1,68 m), z dodatno dolžino za manevriranje.Na proksimalnem koncu endoskopa se SMF in žice končajo s konektorji, ki se povezujejo z optičnimi vlakni in žičnimi vrati bazne postaje.Instalacija vsebuje laser, filtrirno enoto, visokonapetostni ojačevalnik in fotopomnoževalni detektor (PMT).Ojačevalnik napaja optični bralnik z napajanjem in pogonskimi signali.Enota z optičnim filtrom poveže lasersko vzbujanje s SMF in prenese fluorescenco na PMT.
Endoskopi se po vsakem kliničnem postopku ponovno obdelajo s postopkom sterilizacije STERRAD in lahko prenesejo do 18 ciklov brez napak.Pri raztopini OPA po več kot 10 ciklih dezinfekcije niso opazili nobenih znakov poškodb.Rezultati OPA so bili boljši od rezultatov STERRAD, kar nakazuje, da bi lahko življenjsko dobo endoskopov podaljšali z visoko stopnjo dezinfekcije in ne s ponovno sterilizacijo.
Ločljivost slike je bila določena iz funkcije širjenja točk z uporabo fluorescenčnih kroglic s premerom 0,1 μm.Za stransko in aksialno ločljivost je bila izmerjena polna širina na polovici maksimuma (FWHM) 1,1 oziroma 13,6 µm (sl. 2a, b).
Možnosti slike.Bočna (a) in aksialna (b) ločljivost optike za fokusiranje je označena s funkcijo razpršenosti točk (PSF), izmerjeno s fluorescentnimi mikrosferami s premerom 0,1 μm.Izmerjena polna širina na polovici maksimuma (FWHM) je bila 1,1 oziroma 13,6 µm.Vložek: prikazani so razširjeni pogledi ene mikrosfere v prečni (XY) in aksialni (XZ) smeri.(c) Fluorescentna slika, pridobljena iz standardnega (USAF 1951) ciljnega traku (rdeč oval), ki kaže, da je mogoče skupine 7-6 jasno ločiti.(d) Slika razpršenih fluorescentnih mikrosfer s premerom 10 µm, ki prikazuje vidno polje slike 250 µm × 250 µm.PSF v (a, b) so bili izdelani z uporabo MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Fluorescentne slike so bile zbrane z uporabo LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Fluorescentne slike iz leč standardne ločljivosti jasno ločijo niz stolpcev v skupinah 7-6, ki ohranja visoko stransko ločljivost (slika 2c).Vidno polje (FOV) 250 µm × 250 µm je bilo določeno iz slik fluorescenčnih kroglic s premerom 10 µm, razpršenih na pokrovnih stekelcih (slika 2d).
Avtomatizirana metoda za nadzor ojačanja PMT in korekcijo faze je implementirana v sistem za klinično slikanje za zmanjšanje artefaktov gibanja zaradi endoskopov, peristaltike debelega črevesa in dihanja bolnika.Algoritmi za rekonstrukcijo in obdelavo slike so bili opisani prej 14,15.Povečanje PMT nadzira proporcionalno-integralni (PI) krmilnik, da se prepreči nasičenost jakosti16.Sistem prebere največjo intenzivnost slikovnih pik za vsak okvir, izračuna proporcionalne in integralne odzive ter določi vrednosti povečanja PMT, da zagotovi, da je intenzivnost slikovnih pik znotraj dovoljenega območja.
Med slikanjem in vivo lahko fazno neujemanje med gibanjem optičnega bralnika in kontrolnim signalom povzroči zamegljenost slike.Takšni učinki se lahko pojavijo zaradi sprememb v temperaturi naprave v človeškem telesu.Slike v beli svetlobi so pokazale, da je bil endoskop v stiku z normalno sluznico debelega črevesa in vivo (slika 3a).Na neobdelanih slikah normalne sluznice debelega črevesa je mogoče videti zamegljenost neporavnanih slikovnih pik (slika 3b).Po zdravljenju s pravilno prilagoditvijo faze in kontrasta je bilo mogoče razločiti subcelične značilnosti sluznice (slika 3c).Za dodatne informacije so neobdelane konfokalne slike in obdelane slike v realnem času prikazane na sliki S1, parametri rekonstrukcije slike, uporabljeni za realnočasovno in naknadno obdelavo, pa so predstavljeni v tabeli S1 in tabeli S2.
Obdelava slik.(a) Širokokotna endoskopska slika, ki prikazuje endoskop (E), postavljen v stik z normalno (N) sluznico debelega črevesa, da zbere in vivo fluorescentne slike po dajanju fluoresceina.(b) Lupanje po oseh X in Y med skeniranjem lahko povzroči zamegljenost neporavnanih slikovnih pik.Za namene predstavitve se na izvirno sliko uporabi velik fazni zamik.(c) Po korekciji faze po obdelavi je mogoče oceniti podrobnosti sluznice, vključno s strukturami kript (puščice), s centralnim lumnom (l), obdanim z lamina propria (lp).Ločimo lahko posamezne celice, vključno s kolonociti (c), vrčastimi celicami (g) in vnetnimi celicami (puščice).Oglejte si dodatni videoposnetek 1. (b, c) Slike, obdelane z LabVIEW 2021.
Konfokalne fluorescenčne slike so bile pridobljene in vivo pri več boleznih debelega črevesa, da bi dokazali široko klinično uporabnost instrumenta.Širokokotno slikanje se najprej izvede z uporabo bele svetlobe za odkrivanje izrazito nenormalne sluznice.Endoskop se nato pomakne skozi delovni kanal kolonoskopa in pride v stik s sluznico.
Endoskopija s širokim poljem, konfokalna endomikroskopija in histološke slike (H&E) so prikazane za neoplazijo debelega črevesa, vključno s tubularnim adenomom in hiperplastičnim polipom. Endoskopija s širokim poljem, konfokalna endomikroskopija in histološke slike (H&E) so prikazane za neoplazijo debelega črevesa, vključno s tubularnim adenomom in hiperplastičnim polipom. Širokopolna endoskopija, konfokalna endomikroskopija in gistološke (H&E) slike so prikazane za neoplazije tolstih črevesja, vključno s tubularnim adenomom in hiperplastičnim polipom. Endoskopija debelega črevesa, konfokalna endomikroskopija in histološko (H&E) slikanje so indicirani za neoplazijo debelega črevesa, vključno s tubularnim adenomom in hiperplastičnim polipom.显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉）的广角内窥镜检查、共聚焦显微内窥镜检查和组织学 (H&E) 图像。共设计脚肠化(图像管状躰化和增生性息肉)的广角内刵霱录共共共光在微微全在圕别具和结Slika 果学 (H&E). Širokopolna endoskopija, konfokalna mikroendoskopija in gistološke (H&E) slike, ki prikazujejo opuholi tolste črevesja, vključno s tubularnimi adenomi in hiperplastičnimi polipi. Endoskopija s širokim poljem, konfokalna mikroendoskopija in histološke (H&E) slike, ki prikazujejo tumorje debelega črevesa, vključno s tubularnimi adenomi in hiperplastičnimi polipi.Tubularni adenomi so pokazali izgubo normalne arhitekture kripte, zmanjšanje velikosti vrčastih celic, popačenje lumna kripte in zadebelitev lamine proprie (sl. 4a-c).Hiperplastični polipi so pokazali zvezdasto arhitekturo kript, nekaj vrčastih celic, režasti lumen kript in nepravilne lamelarne kripte (sl. 4d-f).
Slika debele kože sluznice in vivo. Reprezentativne endoskopske slike z belo svetlobo, konfokalni endomikroskop in histološke (H&E) slike so prikazane za (ac) adenom, (df) hiperplastični polip, (gi) ulcerozni kolitis in (jl) Crohnov kolitis. Reprezentativne endoskopske slike z belo svetlobo, konfokalni endomikroskop in histološke (H&E) slike so prikazane za (ac) adenom, (df) hiperplastični polip, (gi) ulcerozni kolitis in (jl) Crohnov kolitis. Tipične slike endoskopije na belem svetu, konfokalna endomikroskopija in gistologija (H&E) so prikazane za (ac) adenom, (df) hiperplastični polipa, (gi) jazven kolita in (jl) kolita Krona. Tipične endoskopske slike v beli svetlobi, konfokalni endomikroskop in histološke (H&E) slike so prikazane za (ac) adenom, (df) hiperplastični polip, (gi) ulcerozni kolitis in (jl) Crohnov kolitis.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠炎的代表性白光内窥镜检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 Prikazuje(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的体育性白光内肠肠炎性、共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) sliko. Predstavljene reprezentativne endoskopije na belem svetu, konfokalna endoskopija in gistologija (ac) adenomov, (df) hiperplastične polipoze, (gi) jaznega kolita in (jl) kolita Krona (H&E). Prikazana je reprezentativna endoskopija v beli svetlobi, konfokalna endoskopija in histologija (ac) adenoma, (df) hiperplastične polipoze, (gi) ulceroznega kolitisa in (jl) Crohnovega kolitisa (H&E).(B) prikazuje konfokalno sliko, pridobljeno in vivo iz tubularnega adenoma (TA) z uporabo endoskopa (E).Ta predrakava lezija kaže izgubo normalne arhitekture kripte (puščica), popačenje lumna kripte (l) in utesnjenost lamine proprie kripte (lp).Prepoznamo lahko tudi kolonocite (c), vrčaste celice (g) in vnetne celice (puščice).Smt.Dodatni video 2. (e) prikazuje konfokalno sliko, pridobljeno iz hiperplastičnega polipa (HP) in vivo.Ta benigna lezija kaže zvezdasto arhitekturo kripte (puščica), reži podoben lumen kripte (l) in nepravilno oblikovano lamina propria (lp).Identificirati je mogoče tudi kolonocite (c), več vrčastih celic (g) in vnetne celice (puščice).Smt.Dodatni video 3. (h) prikazuje konfokalne slike, pridobljene pri ulceroznem kolitisu (UC) in vivo.To vnetno stanje kaže izkrivljeno arhitekturo kripte (puščica) in vidne vrčaste celice (g).Perje fluoresceina (f) se ekstrudira iz epitelijskih celic, kar odraža povečano vaskularno prepustnost.V lamini proprii (lp) so vidne številne vnetne celice (puščice).Smt.Dodatni video 4. (k) prikazuje konfokalno sliko, pridobljeno in vivo iz regije Crohnovega kolitisa (CC).To vnetno stanje kaže izkrivljeno arhitekturo kripte (puščica) in vidne vrčaste celice (g).Perje fluoresceina (f) se ekstrudira iz epitelijskih celic, kar odraža povečano vaskularno prepustnost.V lamini proprii (lp) so vidne številne vnetne celice (puščice).Smt.Dodatni video 5. (b, d, h, l) Slike, obdelane z uporabo LabVIEW 2021.
Prikazan je podoben niz slik vnetja debelega črevesa, vključno z ulceroznim kolitisom (UC) (slika 4g-i) in Crohnovim kolitisom (slika 4j-l).Za vnetni odziv naj bi bile značilne izkrivljene strukture kript s štrlečimi vrčastimi celicami.Fluorescein se iztisne iz epitelijskih celic, kar odraža povečano žilno prepustnost.V lamini proprii lahko vidimo veliko število vnetnih celic.
Prikazali smo klinično uporabo konfokalnega laserskega endoskopa s fleksibilnimi vlakni, ki uporablja distalno postavljen MEMS skener za in vivo pridobivanje slik.Pri resonančni frekvenci je mogoče doseči hitrost sličic do 20 Hz z uporabo Lissajousovega načina skeniranja z visoko gostoto za zmanjšanje artefaktov gibanja.Optična pot je prepognjena, da zagotovi širitev žarka in numerično odprtino, ki zadostuje za doseganje stranske ločljivosti 1,1 µm.Fluorescentne slike histološke kakovosti so bile pridobljene med rutinsko kolonoskopijo normalne sluznice debelega črevesa, tubularnih adenomov, hiperplastičnih polipov, ulceroznega kolitisa in Crohnovega kolitisa.Prepoznamo lahko posamezne celice, vključno s kolonociti, vrčastimi celicami in vnetnimi celicami.Razlikovati je mogoče značilnosti sluznice, kot so strukture kript, votline kripte in lamina propria.Natančna strojna oprema je mikrostrojno obdelana, da se zagotovi natančna poravnava posameznih optičnih in mehanskih komponent znotraj instrumenta premera 2,4 mm x 10 mm dolžine.Optična zasnova dovolj zmanjša dolžino toge distalne konice, da omogoča neposreden prehod skozi delovni kanal standardne velikosti (premer 3,2 mm) v medicinskih endoskopih.Zato lahko ne glede na proizvajalca napravo široko uporabljajo zdravniki v kraju stalnega prebivališča.Vzbujanje je bilo izvedeno pri λex = 488 nm, da bi vzbudili fluorescein, barvilo, ki ga je odobrila FDA, da bi dobili visok kontrast.Instrument je bil brez težav ponovno obdelan v 18 ciklih z uporabo klinično sprejetih metod sterilizacije.
Dva druga modela instrumenta sta bila klinično potrjena.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) je konfokalni laserski endoskop (pCLE) na osnovi sonde, ki uporablja snop večmodnih koherentnih kablov iz optičnih vlaken za zbiranje in prenos fluorescenčnih slik1.Galvo zrcalo, ki se nahaja na osnovni postaji, izvaja stransko skeniranje na proksimalnem koncu.Optični rezi so zbrani v vodoravni (XY) ravnini z globino od 0 do 70 µm.Kompleti mikrosond so na voljo od 0,91 (19 G igla) do 5 mm v premeru.Dosežena je bila stranska ločljivost od 1 do 3,5 µm.Slike so bile zbrane pri frekvenci sličic od 9 do 12 Hz z enodimenzionalnim vidnim poljem od 240 do 600 µm.Platforma je bila klinično uporabljena na različnih področjih, vključno z žolčevodom, mehurjem, debelim črevesom, požiralnikom, pljuči in trebušno slinavko.Optiscan Pty Ltd je razvil endoskopski konfokalni laserski endoskop (eCLE) z motorjem za skeniranje, vgrajenim v vstavitveno cev (distalni konec) profesionalnega endoskopa (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Optični odsek je bil izveden z uporabo enomodnega vlakna, stransko skeniranje pa je bilo izvedeno s pomočjo konzolnega mehanizma skozi resonančne vilice.Za ustvarjanje aksialnega premika se uporablja aktuator iz zlitine spomina oblike (Nitinol).Skupni premer konfokalnega modula je 5 mm.Za ostrenje se uporablja leča GRIN z numerično odprtino NA = 0,6.Horizontalne slike so bile pridobljene s stransko in aksialno ločljivostjo 0,7 oziroma 7 µm pri hitrosti sličic 0,8–1,6 Hz in vidnem polju 500 µm × 500 µm.
Prikazujemo subcelularno ločljivost in vivo pridobivanje fluorescenčnih slik iz človeškega telesa skozi medicinski endoskop z uporabo skenerja MEMS na distalnem koncu.Fluorescenca zagotavlja visok kontrast slike, ligande, ki se vežejo na celične površine, pa je mogoče označiti s fluoroforji, da se zagotovi molekularna identiteta za izboljšano diagnozo bolezni18.Razvijajo se tudi druge optične tehnike za in vivo mikroendoskopijo. OCT uporablja kratko koherentno dolžino iz širokopasovnega svetlobnega vira za zbiranje slik v navpični ravnini z globino >1 mm19. OCT uporablja kratko koherentno dolžino iz širokopasovnega svetlobnega vira za zbiranje slik v navpični ravnini z globino >1 mm19. OKT uporablja kratko dolžino koherentnosti širokopolnega izvora sveta za zbiranje slik v navpični ravnini z globino >1 mm19. OCT uporablja kratko koherenčno dolžino širokopasovnega svetlobnega vira za pridobivanje slik v navpični ravnini z globino >1 mm19. OCT 使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平面中深度> 1 mm19 的图像。1 mm19 的图像. OKT uporablja kratko dolžino koherentnosti širokopolnega izvora sveta za zbiranje slik v globini >1 mm19 v navpični ravnini. OCT uporablja kratko koherentno dolžino širokopasovnega svetlobnega vira za pridobivanje slik >1 mm19 v navpični ravnini.Vendar se ta nizkokontrastni pristop opira na zbiranje povratno sipane svetlobe, ločljivost slike pa omejujejo pikčasti artefakti.Fotoakustična endoskopija ustvari slike in vivo na podlagi hitrega termoelastičnega širjenja v tkivu po absorpciji laserskega impulza, ki generira zvočne valove20. Ta pristop je pokazal globine slikanja > 1 cm v človeškem debelem črevesu in vivo za spremljanje terapije. Ta pristop je pokazal globine slikanja > 1 cm v človeškem debelem črevesu in vivo za spremljanje terapije. Ta pristop je pokazal globino vizualizacije terapije > 1 cm v tolsto črevesje človeka in vivo za spremljanje. Ta pristop je pokazal globino slikanja > 1 cm v človeškem debelem črevesu in vivo za spremljanje terapije.这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 厘米以监测治疗。这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 Ta pristop je bil dokazan na globini slike > 1 cm v tolsto črevesje človeka in vivo za spremljanje terapije. Ta pristop je bil dokazan pri globinah slikanja > 1 cm v človeškem debelem črevesu in vivo za spremljanje terapije.Kontrast v glavnem proizvaja hemoglobin v vaskulaturi.Večfotonska endoskopija ustvari visokokontrastne fluorescenčne slike, ko dva ali več NIR fotonov hkrati zadene biomolekule tkiva21. Ta pristop lahko doseže globino slikanja >1 mm z nizko fototoksičnostjo. Ta pristop lahko doseže globino slikanja >1 mm z nizko fototoksičnostjo. Ta pristop lahko zagotovi globino slike > 1 mm z nizko fototoksičnostjo. Ta pristop lahko zagotovi globino slike > 1 mm z nizko fototoksičnostjo.这种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低。这种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低。 Ta pristop lahko zagotovi globino slike > 1 mm z nizko fototoksičnostjo. Ta pristop lahko zagotovi globino slike > 1 mm z nizko fototoksičnostjo.Potrebni so visokointenzivni femtosekundni laserski impulzi in ta metoda med endoskopijo ni bila klinično dokazana.
V tem prototipu skener izvaja samo stranski odklon, tako da je optični del v vodoravni (XY) ravnini.Naprava lahko deluje pri višji hitrosti sličic (20 Hz) kot galvanska zrcala (12 Hz) v sistemu Cellvizio.Povečajte hitrost sličic, da zmanjšate artefakte gibanja, in zmanjšajte hitrost sličic, da povečate signal.Za ublažitev velikih artefaktov gibanja, ki jih povzročajo endoskopsko gibanje, dihalno gibanje in črevesna gibljivost, so potrebni hitri in avtomatizirani algoritmi.Pokazalo se je, da parametrični resonančni skenerji dosegajo osne premike, ki presegajo stotine mikronov22. Slike je mogoče zbrati v navpični ravnini (XZ), pravokotni na površino sluznice, da se zagotovi enak pogled kot pri histologiji (H&E). Slike je mogoče zbrati v navpični ravnini (XZ), pravokotni na površino sluznice, da se zagotovi enak pogled kot pri histologiji (H&E). Slike se lahko pridobijo v navpični ravnini (XZ), pravokotni površini razmaknjene ovojnice, da se ustvari taka slika, kot pri gistologiji (H&E). Slike se lahko posnamejo v navpični ravnini (XZ), pravokotni na površino sluznice, da se zagotovi enaka slika kot pri histologiji (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) 相同的视图。可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) Slike se lahko pridobijo v vertikalni ravnini (XZ), pravokotni površini razmaknjene ovojnice, da se ustvari taka slika, kot pri gistoloških raziskavah (H&E). Slike se lahko posnamejo v navpični ravnini (XZ), pravokotni na površino sluznice, da se zagotovi enaka slika kot pri histološki preiskavi (H&E).Optični bralnik je mogoče postaviti v postobjektivni položaj, kjer svetlobni žarek pada vzdolž glavne optične osi, da se zmanjša občutljivost na aberacije8.Skoraj z uklonom omejene goriščne prostornine lahko odstopajo v poljubno velikih vidnih poljih.Skeniranje z naključnim dostopom se lahko izvede za odklon reflektorjev na uporabniško določene položaje9.Vidno polje je mogoče zmanjšati, da poudarite poljubna področja slike, s čimer izboljšate razmerje med signalom in šumom, kontrast in hitrost sličic.Skenerji se lahko množično proizvajajo z uporabo preprostih postopkov.Na vsaki silicijevi rezini je mogoče izdelati na stotine naprav za povečanje proizvodnje za poceni množično proizvodnjo in široko distribucijo.
Prepognjena pot svetlobe zmanjša velikost toge distalne konice, kar olajša uporabo endoskopa kot dodatne opreme med rutinsko kolonoskopijo.Na prikazanih fluorescentnih slikah so vidne podcelične značilnosti sluznice, ki razlikujejo tubularne adenome (predrakave) od hiperplastičnih polipov (benignih).Ti rezultati kažejo, da lahko endoskopija zmanjša število nepotrebnih biopsij23.Splošne zaplete, povezane z operacijo, je mogoče zmanjšati, intervale spremljanja je mogoče optimizirati in histološko analizo manjših lezij je mogoče zmanjšati na minimum.Prikazujemo tudi slike in vivo bolnikov z vnetno črevesno boleznijo, vključno z ulceroznim kolitisom (UC) in Crohnovim kolitisom.Običajna kolonoskopija z belo svetlobo zagotavlja makroskopski pogled na površino sluznice z omejeno možnostjo natančne ocene celjenja sluznice.Endoskopijo lahko uporabimo in vivo za oceno učinkovitosti bioloških terapij, kot so protitelesa proti TNF24.Natančna ocena in vivo lahko tudi zmanjša ali prepreči ponovitev bolezni in zaplete, kot je operacija, ter izboljša kakovost življenja.V kliničnih študijah, povezanih z uporabo endoskopov, ki vsebujejo fluorescein, in vivo niso poročali o resnih neželenih učinkih25. Moč laserja na površini sluznice je bila omejena na <2 mW, da bi zmanjšali tveganje za toplotne poškodbe in izpolnili zahteve FDA za nepomembno tveganje26 na 21 CFR 812. Laserska moč na površini sluznice je bila omejena na <2 mW, da bi zmanjšali tveganje za toplotne poškodbe in izpolnili zahteve FDA za nepomembno tveganje26 na 21 CFR 812. Moč laserja na površini proste ovojnice je bila omejena na <2 mVt, da bi bila povezana z najmanjšim tveganjem termične poškodbe in ustrezala zahtevam FDA glede nepomembnega tveganja26 v skladu z 21 CFR 812. Laserska moč na površini sluznice je bila omejena na <2 mW, da bi zmanjšali tveganje toplotne poškodbe in izpolnili zahteve FDA za zanemarljivo tveganje26 v skladu z 21 CFR 812.粘膜表面的激光功率限制在<2 mW，以最大限度地降低热损伤风险，并满足FDA 21 CFR 812 对非重大风险26 的要求。粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Moč laserja na površini drsnega ovoja je bila omejena na <2 mVt, da bi bila povezana z najmanjšim tveganjem termičnih poškodb in ustrezala zahtevam FDA 21 CFR 812 glede nepomembnega tveganja26. Laserska moč na površini sluznice je bila omejena na <2 mW, da bi zmanjšali tveganje toplotne poškodbe in izpolnili zahteve FDA 21 CFR 812 za zanemarljivo tveganje26.
Zasnovo instrumenta je mogoče spremeniti za izboljšanje kakovosti slike.Na voljo je posebna optika za zmanjšanje sferične aberacije, izboljšanje ločljivosti slike in povečanje delovne razdalje.SIL je mogoče nastaviti tako, da se bolje ujema z lomnim količnikom tkiva (~1,4), da se izboljša spajanje svetlobe.Pogonsko frekvenco je mogoče prilagoditi za povečanje stranskega kota skenerja in razširitev vidnega polja slike.Za ublažitev tega učinka lahko uporabite samodejne metode za odstranjevanje okvirjev slike z znatnim premikanjem.Za zagotavljanje visoko zmogljive korekcije celotnega formata v realnem času bo uporabljen niz vrat, ki ga je mogoče programirati na terenu (FPGA) s hitrim zajemom podatkov.Za večjo klinično uporabnost morajo avtomatizirane metode popraviti fazni premik in artefakte gibanja za interpretacijo slike v realnem času.Za uvedbo aksialnega skeniranja 22 je mogoče implementirati monolitni 3-osni parametrični resonančni skener. Te naprave so bile razvite za doseganje neverjetnega navpičnega premika >400 µm z nastavitvijo pogonske frekvence v režimu, ki vključuje mešano dinamiko mehčanja/otrditve27. Te naprave so bile razvite za doseganje neverjetnega navpičnega premika >400 µm z nastavitvijo pogonske frekvence v režimu, ki vključuje mešano dinamiko mehčanja/otrditve27. Te naprave so bile izdelane za doseganje neprecenljivega vertikalnega razmika > 400 mkm z ​​nastavitvami frekvence poganjanja v načinu, ki označuje zmešano dinamično razsežnosti/žestkosti27. Te naprave so bile zasnovane za doseganje neverjetnega navpičnega premika >400 µm z nastavitvijo pogonske frekvence v načinu, za katerega je značilna mešana mehka/trda dinamika27.这些设备的开发是为了通过在具有混合软化/硬化动力学的状态下调整驱动频率来实现前所未有的>400 µm 的垂直位移27.这些 设备 的 开发 是 为了 在 具有 混合 软化 硬化 硬化 学 学 状态 下 调整 驱动频率 来 实现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27. Te naprave so bile izdelane za doseganje presežnih vertikalnih razmikov > 400 mkm z ​​nastavitvami frekvence obdelave v načinu z mešano kinetiko razmika/zatrjevanja27. Te naprave so bile zasnovane za doseganje neverjetnih navpičnih pomikov >400 µm s prilagoditvijo sprožilne frekvence v načinu mešane kinetike mehčanja/utrjevanja27.V prihodnosti bo vertikalno transverzalno slikanje lahko pomagalo pri določanju zgodnjega raka (T1a).Kapacitivno zaznavno vezje je mogoče implementirati za sledenje gibanju skenerja in popravljanje faznega premika 28 .Samodejna fazna kalibracija z uporabo senzorskega vezja lahko nadomesti ročno kalibracijo instrumenta pred uporabo.Zanesljivost instrumentov je mogoče izboljšati z uporabo zanesljivejših tehnik tesnjenja instrumentov za povečanje števila ciklov obdelave.Tehnologija MEMS obljublja pospešitev uporabe endoskopov za vizualizacijo epitelija votlih organov, diagnosticiranje bolezni in spremljanje zdravljenja na minimalno invaziven način.Z nadaljnjim razvojem bi ta novi način slikanja lahko postal poceni rešitev za uporabo kot dodatek k medicinskim endoskopom za takojšnjo histološko preiskavo in bi lahko sčasoma nadomestil tradicionalno patološko analizo.
Simulacije sledenja žarkom so bile izvedene z uporabo programske opreme za optično načrtovanje ZEMAX (različica 2013) za določitev parametrov optike za fokusiranje.Merila načrtovanja vključujejo skoraj difrakcijsko osno ločljivost, delovno razdaljo = 0 µm in vidno polje (FOV), večje od 250 × 250 µm2.Za vzbujanje pri valovni dolžini λex = 488 nm je bilo uporabljeno enomodno vlakno (SMF).Akromatični dubleti se uporabljajo za zmanjšanje variance zbiranja fluorescence (slika 5a).Žarek prehaja skozi SMF s premerom modnega polja 3,5 μm in brez prirezovanja skozi središče reflektorja s premerom odprtine 50 μm.Uporabite trdo imerzijsko (hemisferično) lečo z visokim lomnim količnikom (n = 2,03), da zmanjšate sferično aberacijo vpadnega žarka in zagotovite popoln stik s površino sluznice.Fokusirna optika zagotavlja skupno NA = 0,41, kjer je NA = nsinα, n je lomni količnik tkiva, α je največji konvergenčni kot žarka.Stranska in aksialna ločljivost, omejena z uklonom, sta 0,44 oziroma 6,65 µm z uporabo NA = 0,41, λ = 488 nm in n = 1,3313.Upoštevane so bile samo komercialno dostopne leče z zunanjim premerom (OD) ≤ 2 mm.Optična pot je prepognjena in žarek, ki zapusti SMF, gre skozi osrednjo odprtino skenerja in se odbije nazaj s fiksnim zrcalom (premera 0,29 mm).Ta konfiguracija skrajša dolžino togega distalnega konca, da olajša prehod endoskopa naprej skozi standardni (premer 3,2 mm) delovni kanal medicinskih endoskopov.Ta funkcija omogoča preprosto uporabo kot dodatek med rutinsko endoskopijo.
Zložen svetlobni vodnik in embalaža endoskopa.(a) Vzbujevalni žarek zapusti OBC in gre skozi osrednjo odprtino skenerja.Žarek se razširi in odbije od fiksnega krožnega zrcala nazaj v skener za bočno deformacijo.Fokusna optika je sestavljena iz para akromatskih dvojnih leč in trdne potopne (hemisferične) leče, ki zagotavlja stik s površino sluznice.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) za optično načrtovanje in simulacijo sledenja žarkom.(b) Prikazuje lokacijo različnih komponent instrumenta, vključno z enomodnim vlaknom (SMF), skenerjem, ogledali in lečami.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) je bil uporabljen za 3D modeliranje embalaže endoskopa.
SMF (#460HP, Thorlabs) s premerom modusnega polja 3,5 µm pri valovni dolžini 488 nm je bil uporabljen kot "luknja" za prostorsko filtriranje defokusirane svetlobe (slika 5b).SMF-ji so zaprti v upogljive polimerne cevi (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Za zagotovitev zadostne razdalje med bolnikom in slikovnim sistemom se uporablja dolžina približno 4 metre.Za fokusiranje žarka in zbiranje fluorescence sta bila uporabljena par 2 mm akromatičnih dvojnih leč, prevlečenih z MgF2 (#65568, #65567, Edmund Optics) in 2 mm neprevlečena hemisferična leča (#90858, Edmund Optics).Med smolo in zunanjo cev vstavite končno cev iz nerjavečega jekla (dolga 4 mm, zunanji premer 2,0 mm, notranji premer 1,6 mm), da izolirate vibracije optičnega bralnika.Za zaščito instrumenta pred telesnimi tekočinami in postopki rokovanja uporabljajte medicinska lepila.Za zaščito konektorjev uporabite toplokrčne cevi.
Kompaktni skener je narejen na principu parametrične resonance.Na sredino reflektorja izrežite 50 µm odprtino za prenos vzbujalnega žarka.Z uporabo niza kvadraturnih pogonov, ki jih poganja glavnik, se razširjeni žarek odkloni prečno v pravokotni smeri (ravnina XY) v načinu Lissajous.Plošča za pridobivanje podatkov (#DAQ PCI-6115, NI) je bila uporabljena za generiranje analognih signalov za krmiljenje skenerja.Napajanje je zagotavljal visokonapetostni ojačevalnik (#PDm200, PiezoDrive) prek tankih žic (#B4421241, MWS Wire Industries).Izvedite ožičenje na armaturi elektrode.Optični bralnik deluje pri frekvencah blizu 15 kHz (hitra os) in 4 kHz (počasna os), da doseže FOV do 250 µm × 250 µm.Video lahko posnamete s hitrostjo sličic 10, 16 ali 20 Hz.Te hitrosti sličic se uporabljajo za uskladitev s hitrostjo ponavljanja Lissajousovega vzorca skeniranja, ki je odvisen od vrednosti frekvenc vzbujanja X in Y skenerja29.Podrobnosti o kompromisih med hitrostjo sličic, ločljivostjo slikovnih pik in gostoto vzorcev skeniranja so predstavljene v našem prejšnjem delu14.
Polprevodniški laser (#OBIS 488 LS, koherenten) zagotavlja λex = 488 nm za vzbujanje fluoresceina za kontrast slike (slika 6a).Optični pigtails so povezani s filtrsko enoto preko FC/APC konektorjev (izguba 1,82 dB) (slika 6b).Žarek se odkloni z dihroičnim zrcalom (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) v SMF prek drugega priključka FC/APC.V skladu z 21 CFR 812 je vpadna moč na tkivo omejena na največ 2 mW, da se izpolnijo zahteve FDA glede zanemarljivega tveganja.Fluorescenca je bila prepuščena skozi dihroično ogledalo in filter z dolgim ​​prenosom (#BLP01-488R, Semrock).Fluorescenca je bila prenesena na detektor s fotopomnoževalno cevjo (PMT) (#H7422-40, Hamamatsu) prek priključka FC/PC z uporabo približno 1 m dolgega večmodnega vlakna s premerom jedra 50 µm.Fluorescentne signale smo ojačali z ojačevalnikom hitrega toka (#59-179, Edmund Optics).Za zajemanje podatkov in obdelavo slik v realnem času je bila razvita posebna programska oprema (LabVIEW 2021, NI).Nastavitve moči laserja in ojačanja PMT določa mikrokrmilnik (#Arduino UNO, Arduino) s pomočjo posebnega tiskanega vezja.SMF in žice se zaključijo v konektorjih in se povežejo z optičnimi (F) in žičnimi (W) vrati na osnovni postaji (slika 6c).Sistem za slikanje je v prenosnem vozičku (slika 6d). Za omejitev toka uhajanja na <500 μA je bil uporabljen izolacijski transformator. Za omejitev toka uhajanja na <500 μA je bil uporabljen izolacijski transformator. Za omejitev toka utečke do <500 mkA je bil uporabljen izolacijski transformator. Za omejitev toka uhajanja na <500 µA je bil uporabljen izolacijski transformator.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA。 <500 μA. Uporabite izolacijski transformator, da omejite tok utečk na <500 mkA. Uporabite izolacijski transformator, da omejite tok uhajanja na <500 µA.
vizualizacijski sistem.(a) PMT, laser in ojačevalnik so v bazni postaji.(b) V skupini filtrov se laser (moder) premika po optičnem kablu skozi priključek FC/APC.Dihroično zrcalo (DM) odkloni žarek v enomodno vlakno (SMF) prek drugega priključka FC/APC.Fluorescenca (zelena) potuje skozi DM in dolgoprepustni filter (LPF) do PMT prek večmodnega vlakna (MMF).(c) Proksimalni konec endoskopa je povezan z optičnimi (F) in žičnimi (W) vrati bazne postaje.(d) Endoskop, monitor, bazna postaja, računalnik in izolacijski transformator na prenosnem vozičku.(a, c) Solidworks 2016 je bil uporabljen za 3D modeliranje slikovnega sistema in komponent endoskopa.
Stranska in aksialna ločljivost fokusne optike je bila izmerjena iz funkcije razpršenosti točk fluorescenčnih mikrosfer (#F8803, Thermo Fisher Scientific) s premerom 0,1 µm.Zberite slike tako, da mikrosfere prestavite vodoravno in navpično v korakih po 1 µm z uporabo linearne mize (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Sklad slik z uporabo ImageJ2 za pridobivanje slik prečnega prereza mikrosfer.
Za zajemanje podatkov in obdelavo slik v realnem času je bila razvita posebna programska oprema (LabVIEW 2021, NI).Na sl.7 prikazuje pregled rutin, ki se uporabljajo za delovanje sistema.Uporabniški vmesnik sestavljajo zajem podatkov (DAQ), glavna plošča in krmilna plošča.Plošča za zbiranje podatkov sodeluje z glavno ploščo za zbiranje in shranjevanje neobdelanih podatkov, zagotavljanje vnosa za nastavitve zbiranja podatkov po meri in upravljanje nastavitev gonilnika optičnega bralnika.Glavna plošča omogoča uporabniku, da izbere želeno konfiguracijo za uporabo endoskopa, vključno s signalom za nadzor optičnega bralnika, hitrostjo sličic videa in parametri zajemanja.Ta plošča uporabniku omogoča tudi prikaz in nadzor svetlosti in kontrasta slike.Z uporabo neobdelanih podatkov kot vnosa algoritem izračuna optimalno nastavitev ojačanja za PMT in samodejno prilagodi ta parameter s pomočjo proporcionalno-integralnega (PI)16 povratnega krmilnega sistema.Krmilna plošča sodeluje z glavno ploščo in ploščo za pridobivanje podatkov za nadzor moči laserja in ojačanja PMT.
Arhitektura sistemske programske opreme.Uporabniški vmesnik sestavljajo moduli (1) zajem podatkov (DAQ), (2) glavna plošča in (3) krmilna plošča.Ti programi delujejo sočasno in komunicirajo med seboj prek čakalnih vrst sporočil.Ključ je MEMS: mikroelektromehanski sistem, TDMS: tok nadzora tehničnih podatkov, PI: proporcionalni integral, PMT: fotopomnoževalec.Slikovne in video datoteke so shranjene v formatih BMP oziroma AVI.
Algoritem za korekcijo faze se uporablja za izračun disperzije intenzivnosti slikovnih pik pri različnih faznih vrednostih, da se določi največja vrednost, uporabljena za izostritev slike.Za korekcijo v realnem času je obseg faznega skeniranja ±2,86° z relativno velikim korakom 0,286° za skrajšanje časa izračuna.Poleg tega uporaba delov slike z manj vzorci dodatno skrajša čas izračuna slikovnega okvira s 7,5 sekunde (1 Mvzorec) na 1,88 sekunde (250 Kvzorec) pri 10 Hz.Ti vhodni parametri so bili izbrani za zagotavljanje ustrezne kakovosti slike z minimalno zakasnitvijo med slikanjem in vivo.Slike in videi v živo so posneti v formatih BMP oziroma AVI.Neobdelani podatki so shranjeni v formatu toka upravljanja tehničnih podatkov (TMDS).
Naknadna obdelava slik in vivo za izboljšanje kakovosti z LabVIEW 2021. Natančnost je omejena pri uporabi algoritmov korekcije faze med slikanjem in vivo zaradi dolgega časa izračuna.Uporabljena so le omejena področja slik in številke vzorcev.Poleg tega algoritem ne deluje dobro za slike z artefakti gibanja ali nizkim kontrastom in vodi do napak pri izračunu faze30.Posamezni okvirji z visokim kontrastom in brez artefaktov gibanja so bili ročno izbrani za fino nastavitev faze z razponom faznega skeniranja ±0,75° v korakih po 0,01°.Uporabljeno je bilo celotno območje slike (npr. 1 Mvzorec slike, posnete pri 10 Hz).Tabela S2 podrobno opisuje slikovne parametre, ki se uporabljajo za sprotno in naknadno obdelavo.Po fazni korekciji se za nadaljnje zmanjšanje šuma slike uporabi medianski filter.Svetlost in kontrast sta dodatno izboljšana z raztezanjem histograma in korekcijo gama31.
Klinična preskušanja je odobril Michigan Medical Institutions Review Board in so bila izvedena na oddelku za medicinske postopke.Ta študija je registrirana na spletu pri ClinicalTrials.gov (NCT03220711, datum registracije: 18. 7. 2017).Vključitvena merila so vključevala bolnike (stare od 18 do 100 let) s predhodno načrtovano elektivno kolonoskopijo, povečanim tveganjem za kolorektalni rak in anamnezo vnetne črevesne bolezni.Informirano soglasje je bilo pridobljeno od vsakega subjekta, ki se je strinjal sodelovati.Merila za izključitev so bile bolnice, ki so bile noseče, so imele znano preobčutljivost za fluorescein ali so bile podvržene aktivni kemoterapiji ali radioterapiji.Ta študija je vključevala zaporedne bolnike, predvidene za rutinsko kolonoskopijo, in je bila reprezentativna za populacijo medicinskega centra Michigan.Študija je bila izvedena v skladu s Helsinško deklaracijo.
Pred operacijo umerite endoskop z 10 µm fluorescentnimi kroglicami (#F8836, Thermo Fisher Scientific), nameščenimi v silikonske kalupe.Prosojna silikonska tesnilna masa (#RTV108, Momentive) je bila vlita v 3D natisnjen 8 cm3 plastični kalup.Spustite vodne fluorescentne kroglice na silikon in pustite, dokler se vodni medij ne posuši.
Celotno debelo črevo smo pregledali s standardnim medicinskim kolonoskopom (Olympus, CF-HQ190L) z belo svetlobo.Ko je endoskopist določil območje domnevne bolezni, območje speremo s 5-10 ml 5% ocetne kisline in nato s sterilno vodo, da odstranimo sluz in ostanke.5 ml odmerek 5 mg/ml fluoresceina (Alcon, Fluorescite) smo injicirali intravenozno ali razpršili lokalno na sluznico s standardno kanilo (M00530860, Boston Scientific), ki smo jo spustili skozi delovni kanal.
Uporabite irigator, da odstranite odvečno barvilo ali ostanke s površine sluznice.Odstranite razpršilni kateter in speljite endoskop skozi delovni kanal, da dobite ante mortem slike.Uporabite endoskopsko vodenje s širokim poljem, da postavite distalno konico na ciljno območje. Skupni čas, uporabljen za zbiranje konfokalnih slik, je bil <10 minut. Skupni čas, uporabljen za zbiranje konfokalnih slik, je bil <10 minut. Splošni čas, zavzeto v zbirki konfokalnih slik, je znašal <10 min. Skupni čas zbiranja konfokalnih slik je bil <10 minut.Skupni čas pridobivanja konfokalnih slik je bil manj kot 10 minut.Endoskopski video z belo svetlobo je bil obdelan s slikovnim sistemom Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) in posnet z videorekorderjem Elgato HD.Uporabite LabVIEW 2021 za snemanje in shranjevanje videoposnetkov endoskopije.Po končanem slikanju se endoskop odstrani in tkivo, ki ga je treba vizualizirati, izreže z biopsijskimi kleščami ali zanko. Tkiva so bila obdelana za rutinsko histologijo (H&E) in ocenjena s strani strokovnjaka GI patologa (HDA). Tkiva so bila obdelana za rutinsko histologijo (H&E) in ocenjena s strani strokovnjaka GI patologa (HDA). Tkani so bili obdelani za običajno gistologijo (H&E) in ocenjeni s patologom želudočno-kišečnega trakta (HDA). Tkiva so bila obdelana za rutinsko histologijo (H&E) in ocenjena s strani izvedenca gastrointestinalnega patologa (HDA).对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。 Tkani so bili obdelani za običajno gistologijo (H&E) in ocenjeni s patologom želudočno-kišečnega trakta (HDA). Tkiva so bila obdelana za rutinsko histologijo (H&E) in ocenjena s strani izvedenca gastrointestinalnega patologa (HDA).Spektralne lastnosti fluoresceina so bile potrjene s spektrometrom (USB2000+, Ocean Optics), kot je prikazano na sliki S2.
Endoskope steriliziramo po vsaki uporabi pri ljudeh (slika 8).Postopki čiščenja so bili izvedeni pod vodstvom in odobritvijo Oddelka za nadzor okužb in epidemiologijo Medicinskega centra Michigan in Centralne enote za sterilno obdelavo. Pred študijo je instrumente testiral in validiral za sterilizacijo Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercialni subjekt, ki zagotavlja storitve preprečevanja okužb in potrjevanja sterilizacije. Pred študijo je instrumente testiral in validiral za sterilizacijo Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercialni subjekt, ki zagotavlja storitve preprečevanja okužb in potrjevanja sterilizacije. Predhodni raziskovalni instrumenti so bili testirani in odobreni za sterilizacijo v podjetju Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercialni organizaciji, ki zagotavlja storitve profilaktične okužbe in preverjanja sterilizacije. Pred študijo je instrumente testirala in odobrila za sterilizacijo Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercialna organizacija, ki zagotavlja storitve preprečevanja okužb in preverjanja sterilizacije. Predhodni raziskovalni instrumenti so bili sterilizirani in preverjeni Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercialna organizacija, ki nudi storitve profilaktične okužbe in preverjanja sterilizacije. Instrumente je pred študijo steriliziral in pregledal Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercialna organizacija, ki zagotavlja storitve preprečevanja okužb in preverjanja sterilizacije.
Recikliranje orodja.(a) Endoskope položite na pladnje po vsaki sterilizaciji s postopkom obdelave STERRAD.(b) SMF in žice so zaključene z optičnimi in električnimi konektorji, ki so zaprti pred ponovno obdelavo.
Očistite endoskope na naslednji način: (1) obrišite endoskop s krpo, ki ne pušča vlaken, namočeno v encimsko čistilo, od proksimalnega do distalnega;(2) Instrument z vodo za 3 minute potopite v raztopino encimskega detergenta.tkanina, ki ne pušča vlaken.Električni konektorji in konektorji za optična vlakna so pokriti in odstranjeni iz raztopine;(3) Endoskop je zavit in postavljen v pladenj za instrumente za sterilizacijo s STERRAD 100NX, plinsko plazmo vodikovega peroksida.razmeroma nizka temperatura in nizka vlažnost okolja.
Podatkovni nizi, uporabljeni in/ali analizirani v trenutni študiji, so na voljo pri zadevnih avtorjih na razumno zahtevo.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokalna laserska endomikroskopija v gastrointestinalni endoskopiji: Tehnični vidiki in klinične aplikacije. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokalna laserska endomikroskopija v gastrointestinalni endoskopiji: Tehnični vidiki in klinične aplikacije.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Konfokalna laserska endomikroskopija v gastrointestinalni endoskopiji: tehnični vidiki in klinična uporaba. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 胃肠内窥镜检查中的共聚焦激光内窥镜检查：技术方面和临床应用。 Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 共载肠分别在在在共公司设计在在机机: Tehnični vidiki in klinične aplikacije.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Konfokalna laserska endoskopija v gastrointestinalni endoskopiji: tehnični vidiki in klinične aplikacije.prevod gastrointestinalnega heparina.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Analiza varnosti in učinkovitosti konfokalne laserske endomikroskopije SAGES TAVAC.Delovanje.Endoskopija 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Konfokalna laserska endoskopija pri gastrointestinalnih in pankreatobiliarnih boleznih: sistematični pregled in metaanaliza.Biomedicinska znanost.rezervoar za shranjevanje.interno 2016, 4638683 (2016).