Grazzi talli żort Nature.com.Qed tuża verżjoni tal-browser b'appoġġ limitat CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Juri karużell ta' tliet slides f'daqqa.Uża l-buttuni Preċedenti u Li jmiss biex timxi minn tliet slides kull darba, jew uża l-buttuni slider fl-aħħar biex timxi minn tliet slides kull darba.
L-endoskopija tal-laser konfokali hija metodu ġdid ta 'bijopsija ottika f'ħin reali.Immaġini fluworexxenti ta 'kwalità istoloġika jistgħu jinkisbu istantanjament mill-epitelju ta' organi vojta.Bħalissa, l-iskannjar isir proximalment bi strumenti bbażati fuq sonda li huma komunement użati fil-prattika klinika, bi flessibilità limitata fil-kontroll tal-fokus.Aħna nuru l-użu ta 'skaner reżonanti parametriku immuntat fit-tarf distali ta' endoskopju biex twettaq deflessjoni laterali b'veloċità għolja.Toqba ġiet inċiżi fiċ-ċentru tar-riflettur biex tirrumbla l-mogħdija tad-dawl.Dan id-disinn inaqqas id-daqs tal-istrument għal 2.4 mm fid-dijametru u 10 mm fit-tul, li jippermettilu li jgħaddi 'l quddiem mill-kanal tax-xogħol ta' endoskopji mediċi standard.Il-lenti kompatta tipprovdi riżoluzzjonijiet laterali u assjali ta' 1.1 u 13.6 µm, rispettivament.Distanza ta' ħidma ta' 0 µm u kamp viżiv ta' 250 µm × 250 µm jinkisbu b'rati ta' qafas sa 20 Hz.Eċitazzjoni f'488 nm teċita fluorescein, żebgħa approvata mill-FDA għal kuntrast għoli tat-tessuti.L-endoskopji ġew ipproċessati mill-ġdid għal 18-il ċiklu mingħajr ħsara bl-użu ta 'metodi ta' sterilizzazzjoni klinikament approvati.Immaġini fluworexxenti nkisbu minn mukuża tal-kolon normali, adenomi tubulari, polipi iperplastiku, kolite ulċerattiva, u kolite ta 'Crohn waqt kolonoskopija ta' rutina.Jistgħu jiġu identifikati ċelloli singoli, inklużi kolonoċiti, ċelloli goblet, u ċelloli infjammatorji.Karatteristiċi mukożi bħal strutturi kripta, kavitajiet kripta, u lamina propria jistgħu jiġu distinti.L-istrument jista 'jintuża bħala aġġunt għall-endoskopija konvenzjonali.
L-endoskopija tal-laser konfokali hija modalità ġdida ta' immaġini li qed tiġi żviluppata għall-użu kliniku bħala żieda mal-endoskopija ta' rutina1,2,3.Dawn l-istrumenti flessibbli, konnessi bil-fibra ottika jistgħu jintużaw biex jiskopru mard fiċ-ċelluli epiteljali li jgħaqqdu organi vojta, bħall-kolon.Dan is-saff irqiq ta 'tessut huwa attiv ħafna metabolikament u huwa s-sors ta' ħafna proċessi ta 'mard bħall-kanċer, infezzjoni u infjammazzjoni.L-endoskopija tista 'tikseb riżoluzzjoni subċellulari, li tipprovdi immaġini in vivo ta' kwalità kważi istoloġika f'ħin reali biex tgħin lill-kliniċi jieħdu deċiżjonijiet kliniċi.Bijopsija tat-tessut fiżiku ġġorr ir-riskju ta 'fsada u perforazzjoni.Ħafna drabi jinġabru wisq jew ftit wisq kampjuni tal-bijopsija.Kull kampjun imneħħi jżid l-ispiża kirurġika.Jieħdu diversi jiem biex il-kampjun jiġi evalwat minn patologu.Matul il-jiem ta 'stennija għar-riżultati tal-patoloġija, il-pazjenti ħafna drabi jesperjenzaw ansjetà.B'kuntrast, modalitajiet ta 'immaġini kliniċi oħra bħal MRI, CT, PET, SPECT u ultrasound m'għandhomx ir-riżoluzzjoni spazjali u l-veloċità temporali meħtieġa biex jivviżwalizzaw proċessi epiteljali in vivo b'riżoluzzjoni subċellulari f'ħin reali.
Strument ibbażat fuq sonda (Cellvizio) bħalissa huwa użat komunement fil-kliniċi biex iwettaq "bijopsija ottika".Id-disinn huwa bbażat fuq mazz tal-fibra ottika spazjalment koerenti4 li jiġbor u jittrasmetti immaġini fluworexxenti.Il-qalba tal-fibra waħda taġixxi bħala "toqba" biex tiffiltra spazjalment id-dawl defocused għal riżoluzzjoni subċellulari.L-iskannjar isir proximalment bl-użu ta 'galvanometru kbir u goff.Din id-dispożizzjoni tillimita l-abbiltà tal-għodda tal-kontroll tal-fokus.Stadju xieraq tal-karċinoma epiteljali bikrija jeħtieġ viżwalizzazzjoni taħt il-wiċċ tat-tessut biex tiġi vvalutata l-invażjoni u tiġi ddeterminata terapija xierqa.Fluorescein, aġent ta 'kuntrast approvat mill-FDA, jingħata ġol-vini biex jenfasizza l-karatteristiċi strutturali tal-epitelju. Dawn l-endomikroskopji għandhom dimensjonijiet <2.4 mm fid-dijametru, u jistgħu jiġu mgħoddija 'l quddiem faċilment permezz tal-kanal tal-bijopsija ta' endoskopji mediċi standard. Dawn l-endomikroskopji għandhom dimensjonijiet <2.4 mm fid-dijametru, u jistgħu jiġu mgħoddija 'l quddiem faċilment permezz tal-kanal tal-bijopsija ta' endoskopji mediċi standard. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены черены через замет х медицинских эндоскопов. Dawn l-endomikroskopji huma <2.4 mm fid-dijametru u jistgħu jiġu mgħoddija faċilment mill-kanal tal-bijopsija ta 'endoskopji mediċi standard.Dawn il-borescopes huma inqas minn 2.4 mm fid-dijametru u jgħaddu faċilment mill-kanal tal-bijopsija ta 'borescopes mediċi standard.Din il-flessibbiltà tippermetti firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet kliniċi u hija indipendenti mill-manifatturi tal-endoskopji.Saru bosta studji kliniċi bl-użu ta 'dan l-apparat tal-immaġini, inkluż l-iskoperta bikrija ta' kanċer tal-esofagu, tal-istonku, tal-kolon u tal-kavità orali.Ġew żviluppati protokolli ta' immaġini u ġiet stabbilita s-sigurtà tal-proċedura.
Is-sistemi mikroelettromekkaniċi (MEMS) hija teknoloġija b'saħħitha għad-disinn u l-manifattura ta 'mekkaniżmi ta' skanjar ċkejkna użati fit-tarf distali tal-endoskopji.Din il-pożizzjoni (relattiva għal prossimali) tippermetti flessibilità akbar fil-kontroll tal-pożizzjoni tal-fokus5,6.Minbarra d-deflessjoni laterali, il-mekkaniżmu distali jista 'wkoll iwettaq skans axjali, skans ta' wara l-oġġettiv, u skans ta 'aċċess każwali.Dawn il-kapaċitajiet jippermettu interrogazzjoni aktar komprensiva taċ-ċelluli epiteljali, inkluż immaġini trans-sectional vertikali7, kamp viżiv kbir (FOV)8 skanjar mingħajr aberrazzjoni, u prestazzjoni mtejba f'sotto-reġjuni definiti mill-utent9.MEMS issolvi l-problema serja tal-ippakkjar tal-magna tal-iskannjar bl-ispazju limitat disponibbli fit-tarf 'l bogħod tal-istrument.Meta mqabbel ma 'galvanometri goffi, MEMS jipprovdu prestazzjoni superjuri f'daqs żgħir, veloċità għolja u konsum baxx ta' enerġija.Proċess ta 'manifattura sempliċi jista' jiżdied għall-produzzjoni tal-massa bi prezz baxx.Ħafna disinni MEMS ġew irrappurtati qabel10,11,12.L-ebda waħda mit-teknoloġiji għadha ma ġiet żviluppata biżżejjed biex tippermetti l-użu kliniku mifrux ta’ immaġini in vivo f’ħin reali permezz tal-kanal tax-xogħol ta’ endoskopju mediku.Hawnhekk, aħna nimmiraw li nuru l-użu ta 'skaner MEMS fit-tarf distali ta' endoskopju għall-akkwist ta 'immaġni umana in vivo waqt endoskopija klinika ta' rutina.
Ġie żviluppat strument tal-fibra ottika bl-użu ta 'skaner MEMS fit-tarf distali biex jiġbor immaġini fluworexxenti in vivo f'ħin reali b'karatteristiċi istoloġiċi simili.Fibra ta 'modalità waħda (SMF) hija magħluqa f'tubu polimeru flessibbli u eċċitati f'λex = 488 nm.Din il-konfigurazzjoni tqassar it-tul tal-ponta distali u tippermetti li tiġi mgħoddija 'l quddiem mill-kanal tax-xogħol ta' endoskopji mediċi standard.Uża l-ponta biex tiċċentra l-ottika.Dawn il-lentijiet huma ddisinjati biex jiksbu riżoluzzjoni assjali kważi diffrattiva b'apertura numerika (NA) = 0.41 u distanza ta' ħidma = 0 µm13.Is-shims ta 'preċiżjoni huma magħmula biex jallinjaw b'mod preċiż l-ottika 14. L-iskaner huwa ppakkjat f'endoskopju b'tarf distali riġidu b'dijametru ta '2.4 mm u 10 mm twil (Fig. 1a).Dawn id-dimensjonijiet jippermettulu li jintuża fil-prattika klinika bħala aċċessorju waqt l-endoskopija (Fig. 1b).Il-qawwa massima tal-inċident tal-lejżer fuq it-tessut kienet 2 mW.
Endoskopija tal-laser konfokali (CLE) u skaners MEMS.Ritratt li juri (a) strument ippakkjat b'dimensjonijiet riġidi tat-tarf distali ta '2.4 mm dijametru u 10 mm tul u (b) passaġġ dritta mill-kanal tax-xogħol ta' endoskopju mediku standard (Olympus CF-HQ190L).(c) Dehra ta' quddiem tal-iskaner li turi riflettur b'apertura ċentrali ta' 50 µm li minnu jgħaddi r-raġġ ta' eċċitazzjoni.L-iskaner huwa mmuntat fuq gimbal misjuq minn sett ta 'drive drives tal-moxt quadrature.Il-frekwenza reżonanti tal-apparat hija ddeterminata mid-daqs tar-rebbiegħa tat-torsjoni.(d) Veduta tal-ġenb tal-iskaner li turi l-iskaner immuntat fuq stand b'wajers konnessi ma' ankri tal-elettrodi li jipprovdu punti ta' konnessjoni għal sinjali tas-sewqan u tal-enerġija.
Il-mekkaniżmu tal-iskannjar jikkonsisti minn riflettur immuntat fuq gimbal misjuq minn sett ta 'attwaturi kwadraturi mmexxija minn moxt biex jiddevjaw ir-raġġ lateralment (pjan XY) f'mudell Lissajous (Fig. 1c).Toqba b'dijametru ta' 50 µm ġiet inċiża fiċ-ċentru li minnu għadda r-raġġ ta' eċċitazzjoni.L-iskaner huwa misjuq fil-frekwenza reżonanti tad-disinn, li tista 'tiġi sintonizzata billi tbiddel id-dimensjonijiet tar-rebbiegħa tat-torsjoni.L-ankri ta 'l-elettrodi ġew imnaqqxa fuq il-periferija ta' l-apparat biex jipprovdu punti ta 'konnessjoni għal sinjali ta' enerġija u kontroll (Fig. 1d).
Is-sistema tal-immaġini hija mmuntata fuq karrettun portabbli li jista 'jiġi rrumblat fil-kamra tal-operazzjoni.L-interface tal-utent grafika ġiet iddisinjata biex tappoġġja lill-utenti b'għarfien tekniku minimu, bħal tobba u infermiera.Iċċekkja manwalment il-frekwenza tas-sewqan tal-iskaner, il-mod tal-forma tar-raġġ, u l-FOV tal-immaġni.
It-tul totali tal-endoskopju huwa madwar 4m biex jippermetti passaġġ sħiħ tal-istrumenti mill-kanal tax-xogħol ta 'endoskopju mediku standard (1.68m), b'tul żejjed għall-manuvrabbiltà.Fit-tarf prossimali tal-endoskopju, l-SMF u l-wajers jispiċċaw f'konnetturi li jgħaqqdu mal-portijiet tal-fibra ottika u bil-fili tal-istazzjon bażi.L-installazzjoni fiha laser, unità ta 'filtru, amplifikatur ta' vultaġġ għoli u detector ta 'fotomultiplikatur (PMT).L-amplifikatur jipprovdi s-sinjali tal-enerġija u tas-sewqan lill-iskaner.L-unità tal-filtru ottiku tgħaqqad l-eċitazzjoni tal-lejżer mal-SMF u tgħaddi l-fluworexxenza lill-PMT.
L-endoskopji jiġu pproċessati mill-ġdid wara kull proċedura klinika bl-użu tal-proċess ta 'sterilizzazzjoni STERRAD u jistgħu jifilħu sa 18-il ċiklu mingħajr ħsara.Għas-soluzzjoni OPA, ma ġew osservati l-ebda sinjali ta 'ħsara wara aktar minn 10 ċikli ta' diżinfezzjoni.Ir-riżultati tal-OPA qabżu dawk STERRAD, li jissuġġerixxu li l-ħajja tal-endoskopji tista 'tiġi estiża b'diżinfezzjoni ta' livell għoli aktar milli sterilizzazzjoni mill-ġdid.
Ir-riżoluzzjoni tal-immaġni ġiet iddeterminata mill-funzjoni tat-tixrid tal-punt bl-użu ta 'żibeġ fluworexxenti b'dijametru ta' 0.1 μm.Għar-riżoluzzjoni laterali u axjali, ġiet imkejla wisa 'sħiħ f'nofs massimu (FWHM) ta' 1.1 u 13.6 µm, rispettivament (Fig. 2a, b).
Għażliet tal-immaġni.Ir-riżoluzzjoni laterali (a) u axjali (b) tal-ottika li tiffoka huma kkaratterizzati mill-funzjoni tal-firxa tal-punt (PSF) imkejla bl-użu ta 'mikrosferi fluworexxenti b'dijametru ta' 0.1 μm.Il-wisa' sħiħa mkejla f'nofs massimu (FWHM) kienet 1.1 u 13.6 µm, rispettivament.Daħla: Veduti estiżi ta 'mikrosfera waħda fid-direzzjonijiet trasversali (XY) u axjali (XZ) huma murija.(c) Immaġini fluworexxenti miksuba minn strixxa fil-mira standard (USAF 1951) (ovali aħmar) li turi li l-gruppi 7-6 jistgħu jiġu solvuti b'mod ċar.(d) Immaġni ta' mikrosferi fluworexxenti mxerrda b'dijametru ta' 10 µm li turi kamp ta' viżjoni ta' immaġni ta' 250 µm×250 µm.Il-PSFs f'(a, b) inbnew bl-użu ta' MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Inġabru immaġini fluworexxenti bl-użu ta 'LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Immaġini fluworexxenti minn lentijiet ta 'riżoluzzjoni standard jiddistingwu b'mod ċar is-sett ta' kolonni fi gruppi 7-6, li jżomm riżoluzzjoni laterali għolja (Fig. 2c).Il-kamp viżiv (FOV) ta '250 µm × 250 µm ġie determinat minn stampi ta' żibeġ fluworexxenti b'dijametru ta '10 µm imxerrda fuq coverslips (Fig. 2d).
Metodu awtomatizzat għall-kontroll tal-gwadann tal-PMT u l-korrezzjoni tal-fażi huwa implimentat f'sistema ta 'immaġini klinika biex tnaqqas l-artifacts tal-moviment minn endoskopji, peristalsi tal-kolon, u nifs tal-pazjent.Rikostruzzjoni tal-immaġni u algoritmi tal-ipproċessar ġew deskritti qabel14,15.Il-qligħ PMT huwa kkontrollat ​​minn kontrollur proporzjonali-integral (PI) biex jipprevjeni s-saturazzjoni tal-intensità16.Is-sistema taqra l-intensità massima tal-pixel għal kull qafas, tikkalkula r-risponsi proporzjonali u integrali, u tiddetermina l-valuri tal-gwadann tal-PMT biex tiżgura li l-intensità tal-pixel tkun fil-medda permissibbli.
Waqt l-immaġini in vivo, nuqqas ta 'qbil fil-fażi bejn il-moviment tal-iskaner u s-sinjal ta' kontroll jista 'jikkawża ċċajpar tal-immaġni.Effetti bħal dawn jistgħu jseħħu minħabba bidliet fit-temperatura tal-apparat ġewwa l-ġisem tal-bniedem.Immaġini ta 'dawl abjad urew li l-endoskopju kien f'kuntatt ma' mukuża tal-kolon normali in vivo (Figura 3a).It-tiċċajpar ta 'pixels allinjati ħażin jista' jidher f'immaġini mhux ipproċessati ta 'mukuża tal-kolon normali (Figura 3b).Wara t-trattament b'aġġustament xieraq tal-fażi u l-kuntrast, il-karatteristiċi subċellulari tal-mukuża jistgħu jiġu distinti (Fig. 3c).Għal informazzjoni addizzjonali, immaġini konfokali mhux ipproċessati u immaġini pproċessati f'ħin reali huma murija fil-Fig. S1, u l-parametri tar-rikostruzzjoni tal-immaġni użati għall-ħin reali u wara l-ipproċessar huma ppreżentati fit-Tabella S1 u t-Tabella S2.
Ipproċessar tal-immaġni.(a) Immaġni endoskopika b'angolu wiesa' li turi endoskopju (E) imqiegħed f'kuntatt ma' mukoża tal-kolon normali (N) biex tiġbor immaġini fluworexxenti in vivo wara l-amministrazzjoni tal-fluworexxeina.(b) Wander fl-assi X u Y waqt l-iskannjar jista 'jikkawża pixels allinjati ħażin biex iċajpru.Għal skopijiet ta 'dimostrazzjoni, bidla ta' fażi kbira hija applikata għall-immaġni oriġinali.(c) Wara l-korrezzjoni tal-fażi ta 'wara l-ipproċessar, id-dettalji tal-mukuża jistgħu jiġu evalwati, inklużi l-istrutturi tal-kripto (vleġeġ), b'lumen ċentrali (l) imdawwar bil-lamina propria (lp).Ċelloli singoli jistgħu jiġu distinti, inklużi kolonoċiti (c), ċelluli goblet (g), u ċelluli infjammatorji (vleġeġ).Ara vidjo addizzjonali 1. (b, c) Stampi pproċessati bl-użu ta' LabVIEW 2021.
Immaġini tal-fluworexxenza konfokali nkisbu in vivo f'diversi mard tal-kolon biex juru l-applikabbiltà klinika wiesgħa tal-istrument.Immaġini b'angolu wiesa 'titwettaq l-ewwel billi tuża dawl abjad biex tiskopri mukoża anormali ħafna.L-endoskopju mbagħad jitmexxa 'l quddiem mill-kanal tax-xogħol tal-kolonoskopju u jinġieb f'kuntatt mal-mukuża.
Endoskopija ta 'kamp wiesa', endomikroskopija konfokali, u immaġni tal-istoloġija (H&E) huma murija għal neoplażja tal-kolon, inkluż adenoma tubulari u polip iperplastiku. Endoskopija ta 'kamp wiesa', endomikroskopija konfokali, u immaġni tal-istoloġija (H&E) huma murija għal neoplażja tal-kolon, inkluż adenoma tubulari u polip iperplastiku. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия и гистологические (H&E) изображпыльная пыльная польная ии толстой кишки, включая тубулярную аденому и гиперпластический полип. Endoskopija tal-kolon, endomikroskopija konfokali, u immaġni istoloġika (H&E) huma indikati għal neoplażja tal-kolon, inklużi adenoma tubulari u polipi iperplastiku.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、共聚窥、共聚焦镜检查、共聚性息肉）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共啜共光宨徨廷果学(H&E) immaġni. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изобию жпахох поскопия оли толстой кишки, включая тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. Endoskopija ta 'kamp wiesa', mikroendoskopija konfokali, u stampi istoloġiċi (H&E) li juru tumuri tal-kolon, inklużi adenomi tubulari u polipi iperplastiki.Adenomi tubulari wrew telf ta 'arkitettura kripta normali, tnaqqis fid-daqs taċ-ċelluli goblet, distorsjoni tal-lumen tal-kripto, u tħaxxin tal-lamina propria (Fig. 4a-c).Polipi iperplastiku wrew arkitettura stellata ta 'kriptos, ftit ċelluli goblet, lumen bħal qasma ta' kripti, u kripti lamellari irregolari (Fig. 4d-f).
Immaġni tal-ġilda ħoxna tal-mukuża in vivo. Endoskopija tad-dawl abjad rappreżentattiv, endomikroskopju konfokali, u stampi ta 'l-istoloġija (H&E) huma murija għal (ac) adenoma, (df) polip iperplastiku, (gi) kolite ulċerattiva, u (jl) kolite ta' Crohn. Endoskopija tad-dawl abjad rappreżentattiv, endomikroskopju konfokali, u stampi ta 'l-istoloġija (H&E) huma murija għal (ac) adenoma, (df) polip iperplastiku, (gi) kolite ulċerattiva, u (jl) kolite ta' Crohn. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистокального эндомикроскопа и гистокального (белом свете). деномы, (df) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Endoskopija tad-dawl abjad tipiku, endomikroskopju konfokali, u stampi ta 'l-istoloġija (H&E) huma murija għal (ac) adenoma, (df) polip iperplastiku, (gi) kolite ulċerattiva, u (jl) kolite ta' Crohn.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠罗恩结肠炎硜结肠炎硜肠炎和(jl)检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 It shows(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的你炎的你炎的体肙肅共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) immaġni. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистокопия (гиставлена) (гиставлены) ластического полипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Endoskopija rappreżentattiva tad-dawl abjad, endoskopija konfokali, u istoloġija ta '(ac) adenoma, (df) polipożi iperplastika, (gi) kolite ulċerattiva, u (jl) kolite ta' Crohn (H & E) huma murija.(B) turi immaġni konfokali miksuba in vivo minn adenoma tubulari (TA) bl-użu ta 'endoskopju (E).Din il-leżjoni ta 'qabel il-kanċer turi telf ta' arkitettura tal-kripto normali (vleġġa), distorsjoni tal-lumen tal-kripto (l), u iffullar tal-lamina propria tal-kripto (lp).Kolonoċiti (c), ċelluli goblet (g), u ċelluli infjammatorji (vleġeġ) jistgħu jiġu identifikati wkoll.Smt.Vidjo Supplimentari 2. (e) juri immaġni konfokali miksuba minn polip iperplastiku (HP) in vivo.Din il-leżjoni beninna turi arkitettura ta 'kripta stellata (vleġġa), lumen ta' kripta bħal qasma (l), u lamina propria b'forma irregolari (lp).Jistgħu jiġu identifikati wkoll kolonoċiti (c), diversi ċelluli goblet (g) u ċelluli infjammatorji (vleġeġ).Smt.Vidjo Supplimentari 3. (h) juri immaġini konfokali miksuba f'kolite ulċerattiva (UC) in vivo.Din il-kundizzjoni infjammatorja turi arkitettura kripta distorta (vleġġa) u ċelluli goblet prominenti (g).Ir-rix ta 'fluorescein (f) huma estrużi minn ċelluli epiteljali, li jirriflettu żieda fil-permeabilità vaskulari.Bosta ċelluli infjammatorji (vleġeġ) jidhru fil-lamina propria (lp).Smt.Vidjo Supplimentari 4. (k) juri immaġni konfokali miksuba in vivo minn reġjun tal-kolite ta' Crohn (CC).Din il-kundizzjoni infjammatorja turi arkitettura kripta distorta (vleġġa) u ċelluli goblet prominenti (g).Ir-rix ta 'fluorescein (f) huma estrużi minn ċelluli epiteljali, li jirriflettu żieda fil-permeabilità vaskulari.Bosta ċelluli infjammatorji (vleġeġ) jidhru fil-lamina propria (lp).Smt.Vidjo Supplimentari 5. (b, d, h, l) Stampi pproċessati bl-użu ta’ LabVIEW 2021.
Jintwera sett simili ta 'immaġini ta' infjammazzjoni tal-kolon, inkluż kolite ulċerattiva (UC) (Figura 4g-i) u kolite ta 'Crohn (Figura 4j-l).Ir-rispons infjammatorju huwa maħsub li huwa kkaratterizzat minn strutturi kripti mgħawġa b'ċelluli goblet li joħorġu 'l barra.Fluorescein huwa mbuttat minn ċelluli epiteljali, li jirrifletti żieda fil-permeabilità vaskulari.Numru kbir ta 'ċelluli infjammatorji jistgħu jidhru fil-lamina propria.
Aħna wrejna l-applikazzjoni klinika ta 'endoskopju tal-laser konfokali akkoppjat mal-fibra flessibbli li juża skaner MEMS pożizzjonat distalment għall-akkwist ta' immaġni in vivo.Fi frekwenza reżonanti, rati ta 'frejms sa 20 Hz jistgħu jinkisbu bl-użu ta' modalità ta 'skannjar Lissajous ta' densità għolja biex tnaqqas l-artifacts tal-moviment.Il-mogħdija ottika hija mitwija biex tipprovdi espansjoni tar-raġġ u apertura numerika biżżejjed biex tinkiseb riżoluzzjoni laterali ta' 1.1 µm.Immaġini fluworexxenti ta 'kwalità istoloġika nkisbu waqt kolonoskopija ta' rutina ta 'mukuża tal-kolon normali, adenomi tubulari, polipi iperplastiku, kolite ulċerattiva, u kolite ta' Crohn.Jistgħu jiġu identifikati ċelloli singoli, inklużi kolonoċiti, ċelloli goblet, u ċelloli infjammatorji.Karatteristiċi mukożi bħal strutturi kripta, kavitajiet kripta, u lamina propria jistgħu jiġu distinti.Il-ħardwer ta 'preċiżjoni huwa mikro-makna biex jiżgura allinjament preċiż tal-komponenti ottiċi u mekkaniċi individwali fi ħdan l-istrument ta' dijametru ta '2.4mm x tul ta' 10mm.Id-disinn ottiku jnaqqas it-tul tal-ponta distali riġida biżżejjed biex jippermetti passaġġ dirett minn kanal ta 'ħidma ta' daqs standard (dijametru ta '3.2 mm) f'endoskopji mediċi.Għalhekk, irrispettivament mill-manifattur, l-apparat jista 'jintuża b'mod wiesa' mit-tobba fil-post tar-residenza.L-eċċitazzjoni saret f'λex = 488 nm biex teċita fluorescein, żebgħa approvata mill-FDA, biex tikseb kuntrast għoli.L-istrument ġie pproċessat mill-ġdid mingħajr problemi għal 18-il ċiklu bl-użu ta 'metodi ta' sterilizzazzjoni klinikament aċċettati.
Żewġ disinji ta' strumenti oħra ġew klinikament validati.Cellvizio (Teknoloġiji Mauna Kea) huwa endoskopju tal-lejżer konfokali (pCLE) ibbażat fuq sonda li juża grupp ta 'kejbils tal-fibra ottika koerenti multimode biex jiġbor u jittrasmetti immaġini ta' fluworexxenza1.Mera galvo li tinsab fuq l-istazzjon bażi twettaq skan laterali fit-tarf prossimali.Sezzjonijiet ottiċi jinġabru fil-pjan orizzontali (XY) b'fond ta' 0 sa 70 µm.Il-kits tal-mikroprobe huma disponibbli minn 0.91 (labra 19 G) sa 5 mm fid-dijametru.Inkiseb riżoluzzjoni laterali ta' 1 sa 3.5 µm.L-immaġini nġabru b'rata ta' qafas ta' 9 sa 12 Hz b'kamp viżiv ta' dimensjoni waħda minn 240 sa 600 µm.Il-pjattaforma intużat klinikament f'varjetà ta 'oqsma inklużi l-kanal tal-bili, il-bużżieqa tal-awrina, il-kolon, l-esofagu, il-pulmuni u l-frixa.Optiscan Pty Ltd żviluppat endoskopju tal-laser konfokali (eCLE) ibbażat fuq endoskopju b'magna tal-iskannjar mibnija fit-tubu tal-inserzjoni (tarf distali) ta 'endoskopju professjonali (EC-3870K, Strumenti ta' Preċiżjoni Pentax) 17 .Is-sezzjoni ottika twettqet bl-użu ta 'fibra ta' modalità waħda, u l-iskannjar tal-ġenb sar permezz ta 'mekkaniżmu cantilever permezz ta' tuning fork reżonanti.Attwatur tal-Liga tal-Memorja tal-Forma (Nitinol) jintuża biex joħloq spostament axjali.Id-dijametru totali tal-modulu konfokali huwa 5 mm.Għall-iffukar, tintuża lenti GRIN b'apertura numerika ta 'NA = 0.6.Immaġini orizzontali ġew akkwistati b'riżoluzzjonijiet laterali u assjali ta '0.7 u 7 µm, rispettivament, b'rata ta' qafas ta '0.8–1.6 Hz u kamp ta' vista ta '500 µm × 500 µm.
Aħna nuru riżoluzzjoni subċellulari in vivo akkwist ta 'immaġini fluworexxenti mill-ġisem tal-bniedem permezz ta' endoskopju mediku bl-użu ta 'skaner MEMS tat-tarf distali.Il-fluworexxenza tipprovdi kuntrast ta 'immaġni għoli, u ligands li jorbtu mal-miri tal-wiċċ taċ-ċelluli jistgħu jiġu ttikkettjati bi fluworofori biex jipprovdu identità molekulari għal dijanjosi mtejba tal-mard18.Qed jiġu żviluppati wkoll tekniki ottiċi oħra għall-mikroendoskopija in vivo. OCT juża t-tul qasir ta 'koerenza minn sors tad-dawl broadband biex jiġbor immaġini fil-pjan vertikali b'fond > 1 mm19. OCT juża t-tul qasir ta 'koerenza minn sors tad-dawl broadband biex jiġbor immaġini fil-pjan vertikali b'fond > 1 mm19. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сборика сбора и полосного ной плоскости с глубиной > 1 мм19. OCT juża t-tul qasir ta' koerenza ta' sors tad-dawl broadband biex jakkwista immaġini fil-pjan vertikali b'fond >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。 ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сборай сбора и источника 1 мм19 в вертикальной плоскости. OCT juża t-tul qasir ta 'koerenza ta' sors tad-dawl broadband biex jakkwista immaġini > 1 mm19 fil-pjan vertikali.Madankollu, dan l-approċċ b'kuntrast baxx jiddependi fuq ġbir ta 'dawl imxerred lura u r-riżoluzzjoni tal-immaġni hija limitata minn artifacts speckle.L-endoskopija fotoakustika tiġġenera immaġini in vivo bbażati fuq espansjoni termoelastika mgħaġġla fit-tessut wara assorbiment ta' polz tal-laser li jiġġenera mewġ tal-ħoss20. Dan l-approċċ wera fond ta' immaġini > 1 ċm fil-kolon uman in vivo biex jimmonitorja t-terapija. Dan l-approċċ wera fond ta' immaġini > 1 ċm fil-kolon uman in vivo biex jimmonitorja t-terapija. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo длато примнгато. Dan l-approċċ wera fond ta' immaġini ta' > 1 ċm fil-kolon uman in vivo għall-monitoraġġ tat-terapija.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 Этот подход был продемонстрирован на глубине изображения > 1 см в толстой кишке четлонда in vivo . Dan l-approċċ intwera f'fond ta' immaġini > 1 ċm fil-kolon uman in vivo biex tissorvelja t-terapija.Il-kuntrast huwa prodott prinċipalment mill-emoglobina fil-vaskolatura.L-endoskopija multifoton tiġġenera immaġini ta' fluworexxenza b'kuntrast għoli meta żewġ fotoni NIR jew aktar jolqtu bijomolekuli tat-tessut simultanjament21. Dan l-approċċ jista 'jikseb fond ta' immaġini > 1 mm b'fototossiċità baxxa. Dan l-approċċ jista 'jikseb fond ta' immaġini > 1 mm b'fototossiċità baxxa. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Dan l-approċċ jista 'jipprovdi fond ta' immaġni > 1 mm b'fototossiċità baxxa.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。 Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Dan l-approċċ jista 'jipprovdi fond ta' immaġni > 1 mm b'fototossiċità baxxa.Impuls tal-laser femtosecond ta 'intensità għolja huma meħtieġa u dan il-metodu ma ġiex ippruvat klinikament waqt l-endoskopija.
F'dan il-prototip, l-iskaner iwettaq biss deflessjoni laterali, għalhekk il-parti ottika tkun fil-pjan orizzontali (XY).L-apparat huwa kapaċi jopera b'rata ta 'qafas ogħla (20 Hz) mill-mirja galvaniċi (12 Hz) fis-sistema Cellvizio.Żid ir-rata tal-frejms biex tnaqqas l-artifacts tal-moviment u tnaqqas ir-rata tal-frejms biex tagħti spinta lis-sinjal.Algoritmi ta 'veloċità għolja u awtomatizzati huma meħtieġa biex itaffu artifatti kbar ta' moviment ikkawżati minn moviment endoskopiku, moviment respiratorju, u motilità intestinali.Intwera li skaners reżonanti parametriċi jiksbu spostamenti assjali li jaqbżu mijiet ta' mikroni22. L-immaġini jistgħu jinġabru fi pjan vertikali (XZ), perpendikolari mal-wiċċ tal-mukuża, biex jipprovdu l-istess dehra bħal dik tal-istoloġija (H&E). L-immaġini jistgħu jinġabru fi pjan vertikali (XZ), perpendikolari mal-wiċċ tal-mukuża, biex jipprovdu l-istess dehra bħal dik tal-istoloġija (H&E). Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхной поверхнольной плоскости чтобы обеспечить такое же изображение, как при гистологии (H&E). L-immaġini jistgħu jittieħdu fi pjan vertikali (XZ) perpendikolari mal-wiċċ tal-mukuża biex jipprovdu l-istess immaġni bħal fl-istoloġija (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) 可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ)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) Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхной поверхнольной плоскости чтобы обеспечить такое же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). L-immaġini jistgħu jittieħdu fi pjan vertikali (XZ) perpendikolari mal-wiċċ tal-mukuża biex jipprovdu l-istess immaġni bħal eżami istoloġiku (H&E).L-iskaner jista 'jitqiegħed f'pożizzjoni ta' wara l-għan fejn ir-raġġ ta 'illuminazzjoni jaqa' tul l-assi ottiku ewlieni biex titnaqqas is-sensittività għall-aberrazzjonijiet8.Volumi fokali kważi limitati mid-diffrazzjoni jistgħu jiddevjaw fuq oqsma ta' viżjoni arbitrarjament kbar.L-iskannjar bl-aċċess bl-addoċċ jista' jsir biex ir-rifletturi jiġu mdawwar f'pożizzjonijiet definiti mill-utent9.Il-kamp viżiv jista 'jitnaqqas biex jenfasizza żoni arbitrarji tal-immaġni, ittejjeb il-proporzjon tas-sinjal għall-ħoss, il-kuntrast u r-rata tal-frejms.L-iskaners jistgħu jiġu prodotti bil-massa bl-użu ta 'proċessi sempliċi.Jistgħu jsiru mijiet ta 'apparati fuq kull wejfer tas-silikon biex tiżdied il-produzzjoni għal produzzjoni tal-massa bi prezz baxx u distribuzzjoni wiesgħa.
Il-mogħdija tad-dawl mitwija tnaqqas id-daqs tal-ponta distali riġida, u tagħmilha faċli biex tuża l-endoskopju bħala aċċessorju waqt kolonoskopija ta 'rutina.Fl-immaġini fluworexxenti murija, karatteristiċi subċellulari tal-mukoża jistgħu jidhru li jiddistingwu l-adenomi tubulari (prekanċerużi) minn polipi iperplastiċi (beninni).Dawn ir-riżultati jissuġġerixxu li l-endoskopija tista 'tnaqqas in-numru ta' bijopsiji mhux meħtieġa23.Kumplikazzjonijiet ġenerali assoċjati mal-kirurġija jistgħu jitnaqqsu, l-intervalli ta 'monitoraġġ jistgħu jiġu ottimizzati, u l-analiżi istoloġika ta' leżjonijiet minuri tista 'tiġi minimizzata.Aħna nuru wkoll immaġini in vivo ta 'pazjenti b'mard infjammatorju tal-musrana, inkluża l-kolite ulċerattiva (UC) u l-kolite ta' Crohn.Kolonoskopija tad-dawl abjad konvenzjonali tipprovdi ħarsa makroskopika tal-wiċċ tal-mukuża b'kapaċità limitata biex tevalwa b'mod preċiż il-fejqan tal-mukuża.L-endoskopija tista 'tintuża in vivo biex tevalwa l-effikaċja ta' terapiji bijoloġiċi bħal antikorpi anti-TNF24.Valutazzjoni preċiża in vivo tista 'wkoll tnaqqas jew tevita rikorrenza tal-mard u kumplikazzjonijiet bħal kirurġija u ttejjeb il-kwalità tal-ħajja.L-ebda reazzjonijiet avversi serji ma ġew irrappurtati fi studji kliniċi assoċjati mal-użu ta' endoskopji li fihom fluorescein in vivo25. Il-qawwa tal-lejżer fuq il-wiċċ tal-mukuża kienet limitata għal <2 mW biex jitnaqqas ir-riskju għal korriment termali u jissodisfa r-rekwiżiti tal-FDA għal riskju mhux sinifikanti26 għal kull 21 CFR 812. Il-qawwa tal-lejżer fuq il-wiċċ tal-mukos kienet limitata għal <2 mW biex timminimizza r-riskju għal korriment termali u tissodisfa r-rekwiżiti tal-FDA għal riskju mhux sinifikanti26 għal kull 21 CFR 812. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки ического повреждения и соответствовать требованиям FDA относительно незначительного рисога126 рисога126 рисога126. Il-qawwa tal-lejżer fil-wiċċ tal-mukuża kienet limitata għal <2 mW biex jitnaqqas ir-riskju ta 'ħsara termali u tissodisfa r-rekwiżiti tal-FDA għal riskju negliġibbli26 taħt 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，并满足并满趇F8121度地降低热损伤风险险26 的要求。粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки ического повреждения и соответствовать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначитель нсого 6р. Il-qawwa tal-lejżer fil-wiċċ tal-mukuża kienet limitata għal <2 mW biex jitnaqqas ir-riskju ta 'ħsara termali u tissodisfa r-rekwiżiti tal-FDA 21 CFR 812 għal riskju negliġibbli26.
Id-disinn tal-istrument jista 'jiġi modifikat biex itejjeb il-kwalità tal-immaġni.Ottika speċjali hija disponibbli biex tnaqqas l-aberrazzjoni sferika, ittejjeb ir-riżoluzzjoni tal-immaġni u żżid id-distanza tax-xogħol.Is-SIL jista 'jiġi sintonizzat biex jaqbel aħjar mal-indiċi refrattiv tat-tessut (~ 1.4) biex itejjeb l-akkoppjar tad-dawl.Il-frekwenza tas-sewqan tista 'tiġi aġġustata biex iżżid l-angolu laterali tal-iskaner u twessa' l-kamp viżiv tal-immaġni.Tista' tuża metodi awtomatizzati biex tneħħi l-frejms ta' immaġni b'moviment sinifikanti biex ittaffi dan l-effett.Array ta 'gate programmabbli fuq il-post (FPGA) b'akkwist ta' data b'veloċità għolja se jintuża biex jipprovdi korrezzjoni full-frame f'ħin reali ta 'prestazzjoni għolja.Għal utilità klinika akbar, metodi awtomatizzati għandhom jikkoreġu għal bidla fil-fażi u artifacts tal-moviment għall-interpretazzjoni tal-immaġni f'ħin reali.Skaner reżonanti parametriku monolitiku bi 3 assi jista' jiġi implimentat biex jintroduċi skannjar axjali 22 . Dawn l-apparati ġew żviluppati biex jiksbu spostament vertikali bla preċedent >400 µm billi jirfinaw il-frekwenza tas-sewqan f'reġim li fih dinamika mħallta ta' trattib/ebusija27. Dawn l-apparati ġew żviluppati biex jiksbu spostament vertikali bla preċedent >400 µm billi jirfinaw il-frekwenza tas-sewqan f'reġim li fih dinamika mħallta ta' trattib/ebusija27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смещен0 сметройства > частоты возбуждения в режиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчетникой смягчетния/жетотся смешанной смягчетототы Dawn l-apparati ġew iddisinjati biex jiksbu spostament vertikali bla preċedent ta' >400 µm billi jistabbilixxu l-frekwenza tas-sewqan f'mod li huwa kkaratterizzat minn dinamika mħallta artab/iebes27.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在具整驱木具有混合软化有的>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 了 在 具有 混合 软化 硬化 硬化 学 学 状态 下 劶态 下 状态 下 鰩 氩 氩 氩现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27。 Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещони смещения астоты срабатывания в режиме со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Dawn l-apparati ġew iddisinjati biex jiksbu spostamenti vertikali bla preċedent > 400 µm billi jaġġustaw il-frekwenza tal-grillu f'mod ta' kinetika mħallta ta' trattib/ebusija27.Fil-futur, l-immaġini trasversali vertikali jistgħu jgħinu fl-istadju tal-kanċer bikri (T1a).Ċirkwit ta 'sensing capacitive jista' jiġi implimentat biex jittraċċa l-moviment tal-iskaner u jikkoreġi għal bidla fil-fażi 28 .Il-kalibrazzjoni tal-fażi awtomatika bl-użu ta 'ċirkwit tas-sensor tista' tissostitwixxi l-kalibrazzjoni manwali tal-istrument qabel l-użu.L-affidabbiltà ta 'l-istrument tista' tittejjeb bl-użu ta 'tekniki ta' siġillar ta 'strumenti aktar affidabbli biex jiżdied in-numru ta' ċikli ta 'proċessar.It-teknoloġija MEMS twiegħed li tħaffef l-użu ta 'endoskopji għall-viżwalizzazzjoni tal-epitelju ta' organi vojta, id-dijanjosi tal-mard, u l-monitoraġġ tat-trattament b'mod minimament invażiv.B'aktar żvilupp, din il-modalità ta 'l-immaġini l-ġdida tista' ssir soluzzjoni bi prezz baxx biex tintuża bħala aġġunt għall-endoskopji mediċi għal eżami istoloġiku immedjat u tista 'eventwalment tissostitwixxi l-analiżi patoloġika tradizzjonali.
Simulazzjonijiet ta 'traċċar tar-raġġi saru bl-użu ta' softwer ta 'disinn ottiku ZEMAX (verżjoni 2013) biex jiddetermina l-parametri tal-ottika li tiffoka.Il-kriterji tad-disinn jinkludu riżoluzzjoni assjali kważi diffrattiva, distanza tax-xogħol = 0 µm, u kamp viżiv (FOV) akbar minn 250 × 250 µm2.Għal eċitazzjoni f'wavelength λex = 488 nm, intużat fibra b'mod wieħed (SMF).Doublets akromatiċi jintużaw biex inaqqsu l-varjanza tal-ġbir tal-fluworexxenza (Figura 5a).Ir-raġġ jgħaddi mill-SMF b'dijametru tal-kamp tal-mod ta '3.5 μm u mingħajr truncation jgħaddi miċ-ċentru tar-riflettur b'dijametru tal-apertura ta' 50 μm.Uża lenti ta 'immersjoni iebsa (emisferika) b'indiċi rifrattiv għoli (n = 2.03) biex timminimizza l-aberrazzjoni sferika tar-raġġ inċidentali u tiżgura kuntatt sħiħ mal-wiċċ tal-mukuża.L-ottika li tiffoka tipprovdi NA totali = 0.41, fejn NA = nsinα, n huwa l-indiċi refrattiv tat-tessut, α huwa l-angolu massimu ta 'konverġenza tar-raġġ.Ir-riżoluzzjonijiet laterali u axjali limitati mid-diffrazzjoni huma 0.44 u 6.65 µm, rispettivament, bl-użu ta 'NA = 0.41, λ = 488 nm, u n = 1.3313.Ġew ikkunsidrati biss lentijiet disponibbli kummerċjalment b'dijametru ta' barra (OD) ≤ 2 mm.Il-mogħdija ottika hija mitwija, u r-raġġ li jħalli l-SMF jgħaddi mill-apertura ċentrali tal-iskaner u jiġi rifless lura minn mera fissa (0.29 mm fid-dijametru).Din il-konfigurazzjoni tqassar it-tul tat-tarf distali riġidu biex tiffaċilita l-passaġġ 'il quddiem ta' l-endoskopju mill-kanal ta 'ħidma standard (dijametru ta' 3.2 mm) ta 'endoskopji mediċi.Din il-karatteristika tagħmilha faċli biex tintuża bħala aċċessorju waqt endoskopija ta 'rutina.
Gwida tad-dawl mitwija u ippakkjar tal-endoskopju.(a) Ir-raġġ ta' eċitazzjoni joħroġ mill-OBC u jgħaddi mill-apertura ċentrali tal-iskaner.Ir-raġġ huwa estiż u rifless minn mera ċirkolari fissa lura fl-iskaner għal deflessjoni laterali.L-ottika li tiffoka tikkonsisti f'par ta 'lentijiet doublet akromatiċi u lenti solida ta' immersjoni (emisferika) li tipprovdi kuntatt mal-wiċċ tal-mukuża.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) għal disinn ottiku u simulazzjoni ta' traċċar tar-raġġi.(b) Juri l-post ta 'diversi komponenti ta' l-istrumenti, inklużi fibra b'mod wieħed (SMF), skaner, mirja, u lentijiet.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) intuża għall-immudellar 3D tal-ippakkjar tal-endoskopju.
SMF (#460HP, Thorlabs) b'dijametru tal-kamp tal-modalità ta '3.5 µm f'wavelength ta' 488 nm intuża bħala "toqba" għal filtrazzjoni spazjali ta 'dawl defocused (Fig. 5b).L-SMFs huma magħluqa f'tubi tal-polimeru flessibbli (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Tul ta' madwar 4 metri jintuża biex tiġi żgurata distanza suffiċjenti bejn il-pazjent u s-sistema tal-immaġini.Par ta '2 mm MgF2 lentijiet doublet akromatiċi miksija (#65568, #65567, Edmund Optics) u lenti emisferika mhux miksija ta' 2 mm (#90858, Edmund Optics) intużaw biex jiffokaw ir-raġġ u jiġbru fluworexxenza.Daħħal tubu tat-tarf tal-istainless steel (4 mm twil, 2.0 mm OD, 1.6 mm ID) bejn ir-reżina u t-tubu ta 'barra biex tiżola l-vibrazzjoni tal-iskaner.Uża adeżivi mediċi biex tipproteġi l-istrument mill-fluwidi tal-ġisem u l-proċeduri tal-immaniġġjar.Uża tubi li jinxtorob bis-sħana biex tipproteġi l-konnetturi.
L-iskaner kompatt huwa magħmul fuq il-prinċipju tar-reżonanza parametrika.Inċiż apertura ta' 50 µm fiċ-ċentru tar-riflettur biex jittrasmetti r-raġġ ta' eċċitazzjoni.Bl-użu ta 'sett ta' drajvs immexxija bil-moxt tal-kwadru, ir-raġġ estiż huwa devjat trasversalment fid-direzzjoni ortogonali (pjan XY) fil-mod Lissajous.Bord għall-akkwist tad-dejta (#DAQ PCI-6115, NI) intuża biex jiġġenera sinjali analogi biex jikkontrolla l-iskaner.L-enerġija kienet ipprovduta minn amplifikatur ta 'vultaġġ għoli (#PDm200, PiezoDrive) permezz ta' wajers irqaq (#B4421241, MWS Wire Industries).Agħmel wajers fuq l-armatura tal-elettrodu.L-iskaner jaħdem fi frekwenzi qrib il-15 kHz (assi veloċi) u 4 kHz (assi bil-mod) biex jikseb FOV sa 250 µm × 250 µm.Il-vidjo jista' jinġibed b'rata ta' frame ta' 10, 16, jew 20 Hz.Dawn ir-rati tal-qafas huma użati biex jaqblu mar-rata ta 'ripetizzjoni tal-mudell tal-iskannjar Lissajous, li jiddependi fuq il-valur tal-frekwenzi tal-eċitazzjoni X u Y tal-iskaner29.Dettalji tal-kompromessi bejn ir-rata tal-frejms, ir-riżoluzzjoni tal-pixels, u d-densità tal-mudell tal-iskanjar huma ppreżentati fix-xogħol preċedenti tagħna14.
Lejżer ta 'stat solidu (#OBIS 488 LS, koerenti) jipprovdi λex = 488 nm biex teċita fluworexxeina għall-kuntrast tal-immaġni (Fig. 6a).Pigtails ottiċi huma konnessi mal-unità tal-filtru permezz ta 'konnetturi FC / APC (telf 1.82 dB) (Fig. 6b).Ir-raġġ huwa devjat minn mera dichroic (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) fl-SMF permezz ta 'konnettur FC/APC ieħor.Skont 21 CFR 812, il-qawwa tal-inċident għat-tessut hija limitata għal massimu ta' 2 mW biex tissodisfa r-rekwiżiti tal-FDA għal riskju negliġibbli.Il-fluworexxenza ġiet mgħoddija minn mera dikroika u filtru ta 'trażmissjoni twil (#BLP01-488R, Semrock).Il-fluworexxenza ġiet trażmessa lil ditekter ta 'tubu fotomultiplikat (PMT) (#H7422-40, Hamamatsu) permezz ta' konnettur FC/PC bl-użu ta 'fibra multimode twila ta' ~ 1 m b'dijametru tal-qalba ta '50 µm.Sinjali fluworexxenti ġew amplifikati b'amplifikatur tal-kurrent b'veloċità għolja (#59-179, Edmund Optics).Ġie żviluppat softwer speċjali (LabVIEW 2021, NI) għall-akkwist tad-dejta f'ħin reali u l-ipproċessar tal-immaġni.Il-qawwa tal-lejżer u l-issettjar tal-gwadann tal-PMT huma determinati mill-mikrokontrollur (#Arduino UNO, Arduino) bl-użu ta 'bord ta' ċirkwit stampat speċjali.L-SMF u l-wajers jispiċċaw f'konnetturi u qabbad mal-portijiet tal-fibra ottika (F) u bil-fili (W) fuq l-istazzjon bażi (Figura 6c).Is-sistema tal-immaġini tinsab fuq karrettun portabbli (Figura 6d). Intuża transformer ta 'iżolament biex jillimita l-kurrent ta' tnixxija għal <500 μA. Intuża transformer ta 'iżolament biex jillimita l-kurrent ta' tnixxija għal <500 μA. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. Intuża transformer ta 'iżolament biex jillimita l-kurrent ta' tnixxija għal <500 µA.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA. <500 μA. Используйте изолирующий трансформатор, чтобы ограничить ток утечки до <500 мкА. Uża transformer ta 'iżolament biex tillimita l-kurrent ta' tnixxija għal <500µA.
sistema ta’ viżwalizzazzjoni.(a) Il-PMT, il-lejżer u l-amplifikatur huma fl-istazzjon bażi.(b) Fil-bank tal-filtru, il-lejżer (blu) qed isuq fuq il-kejbil tal-fibra ottika permezz tal-konnettur FC/APC.Ir-raġġ jiġi devjat minn mera dikrojka (DM) f'fibra ta 'modalità waħda (SMF) permezz tat-tieni konnettur FC/APC.Il-fluworexxenza (aħdar) tivvjaġġa permezz tad-DM u filtru ta 'passa twila (LPF) lejn il-PMT permezz ta' fibra multimode (MMF).(c) It-tarf prossimali tal-endoskopju huwa mqabbad mal-portijiet tal-fibra ottika (F) u bil-fili (W) tal-istazzjon bażi.(d) Endoskopju, monitor, stazzjon bażi, kompjuter, u transformer ta' iżolament fuq karrettun portabbli.(a, c) Solidworks 2016 intuża għall-immudellar 3D tas-sistema tal-immaġini u l-komponenti tal-endoskopju.
Ir-riżoluzzjoni laterali u axjali tal-ottika li tiffoka tkejlet mill-funzjoni ta 'tixrid tal-punt ta' mikrosferi fluworexxenti (#F8803, Thermo Fisher Scientific) b'dijametru ta '0.1 µm.Iġbor immaġini billi tittraduċi l-mikrosferi orizzontalment u vertikalment f'passi ta' 1 µm billi tuża stadju lineari (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Munzell ta 'immaġni bl-użu ta' ImageJ2 biex jakkwista immaġini ta 'sezzjoni trasversali ta' mikrosferi.
Ġie żviluppat softwer speċjali (LabVIEW 2021, NI) għall-akkwist tad-dejta f'ħin reali u l-ipproċessar tal-immaġni.Fuq il-fig.7 turi ħarsa ġenerali lejn ir-rutini użati biex titħaddem is-sistema.L-interface tal-utent jikkonsisti f'akkwist tad-dejta (DAQ), panel prinċipali u panel tal-kontrollur.Il-pannell tal-ġbir tad-dejta jinteraġixxi mal-pannell ewlieni biex jiġbor u jaħżen id-dejta mhux ipproċessata, jipprovdi input għal settings tal-ġbir tad-dejta tad-dwana, u jimmaniġġja l-issettjar tas-sewwieq tal-iskaner.Il-pannell ewlieni jippermetti lill-utent jagħżel il-konfigurazzjoni mixtieqa għall-użu tal-endoskopju, inkluż is-sinjal tal-kontroll tal-iskaner, ir-rata tal-frejms tal-vidjo u l-parametri tal-akkwist.Dan il-pannell jippermetti wkoll lill-utent juri u jikkontrolla l-luminożità u l-kuntrast tal-immaġni.Bl-użu tad-dejta mhux ipproċessata bħala input, l-algoritmu jikkalkula l-issettjar tal-qligħ ottimali għall-PMT u jaġġusta awtomatikament dan il-parametru billi juża sistema ta 'kontroll ta' feedback proporzjonali-integrali (PI)16.Il-bord tal-kontrollur jinteraġixxi mal-bord prinċipali u l-bord tal-akkwist tad-dejta biex jikkontrolla l-qawwa tal-lejżer u l-qligħ tal-PMT.
Arkitettura tas-softwer tas-sistema.L-interface tal-utent jikkonsisti minn moduli (1) akkwist tad-dejta (DAQ), (2) pannell prinċipali u (3) pannell tal-kontrollur.Dawn il-programmi jaħdmu fl-istess ħin u jikkomunikaw ma’ xulxin permezz ta’ kjuwijiet ta’ messaġġi.Iċ-ċavetta hija MEMS: Sistema Mikroelettromekkanika, TDMS: Fluss ta 'Kontroll tad-Data Teknika, PI: Integrali Proporzjonali, PMT: Fotomultiplikatur.Fajls tal-immaġni u tal-vidjo huma ssejvjati fil-formati BMP u AVI, rispettivament.
Algoritmu ta 'korrezzjoni tal-fażi jintuża biex jikkalkula d-dispersjoni tal-intensitajiet tal-pixel tal-immaġni f'valuri ta' fażi differenti biex jiddetermina l-valur massimu użat biex tiffoka l-immaġni.Għal korrezzjoni f'ħin reali, il-medda tal-iskannjar tal-fażi hija ± 2.86° bi pass relattivament kbir ta '0.286° biex jitnaqqas il-ħin tal-komputazzjoni.Barra minn hekk, l-użu ta 'partijiet tal-immaġni b'inqas kampjuni jkompli jnaqqas il-ħin tal-komputazzjoni tal-qafas tal-immaġni minn 7.5 sekondi (1 Msample) għal 1.88 sekondi (250 Ksample) f'10 Hz.Dawn il-parametri tal-input intgħażlu biex jipprovdu kwalità adegwata tal-immaġni b'latenza minima waqt immaġini in vivo.Immaġini ħajjin u vidjows huma rreġistrati fil-formati BMP u AVI, rispettivament.Id-dejta mhux ipproċessata tinħażen fil-Format tal-Fluss tal-Ġestjoni tad-Data Teknika (TMDS).
Post-ipproċessar ta 'immaġini in vivo għal titjib fil-kwalità b'LabVIEW 2021. L-eżattezza hija limitata meta jintużaw algoritmi ta' korrezzjoni tal-fażi waqt immaġini in vivo minħabba l-ħin twil ta 'komputazzjoni meħtieġ.Jintużaw biss żoni limitati ta' immaġini u numri tal-kampjuni.Barra minn hekk, l-algoritmu ma jaħdimx tajjeb għal immaġini b'artifacts tal-moviment jew kuntrast baxx u jwassal għal żbalji fil-kalkolu tal-fażi30.Gwarniċi individwali b'kuntrast għoli u l-ebda artifacts ta 'moviment ġew magħżula manwalment għall-irfinar tal-fażi b'medda ta' skan tal-fażi ta '±0.75° f'passi ta' 0.01°.Intużat iż-żona kollha tal-immaġni (eż. 1 Mkampjun ta' immaġni rreġistrata f'10 Hz).It-Tabella S2 tagħti dettalji dwar il-parametri tal-immaġini użati għall-ipproċessar f'ħin reali u wara.Wara l-korrezzjoni tal-fażi, jintuża filtru medjan biex inaqqas aktar il-ħoss tal-immaġni.Il-luminożità u l-kuntrast jittejbu aktar permezz tat-tiġbid tal-istogramma u l-korrezzjoni tal-gamma31.
Il-provi kliniċi ġew approvati mill-Bord ta 'Reviżjoni tal-Istituzzjonijiet Mediċi ta' Michigan u saru fid-Dipartiment tal-Proċeduri Mediċi.Dan l-istudju huwa rreġistrat online ma' ClinicalTrials.gov (NCT03220711, data ta 'reġistrazzjoni: 18/07/2017).Il-kriterji ta’ inklużjoni kienu jinkludu pazjenti (bejn 18 u 100 sena) b’kolonoskopija elettiva ppjanata qabel, riskju akbar ta’ kanċer tal-kolorektum, u storja ta’ mard infjammatorju tal-musrana.Inkiseb kunsens infurmat minn kull suġġett li aċċetta li jipparteċipa.Il-kriterji ta' esklużjoni kienu pazjenti li kienu tqal, li kellhom sensittività eċċessiva magħrufa għall-fluworexxeina, jew kienu għaddejjin minn kimoterapija attiva jew terapija bir-radjazzjoni.Dan l-istudju inkluda pazjenti konsekuttivi skedati għal kolonoskopija ta 'rutina u kien rappreżentattiv tal-popolazzjoni taċ-Ċentru Mediku ta' Michigan.L-istudju sar skont id-Dikjarazzjoni ta' Ħelsinki.
Qabel l-operazzjoni, ikkalibra l-endoskopju billi tuża żibeġ fluworexxenti ta’ 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) immuntati f’forom tas-silikon.Siġġillant tas-silikonju trasluċidu (#RTV108, Momentive) ġie mferra f'moffa tal-plastik ta '8 cm3 stampata 3D.Waqqa 'l-żibeġ fluworexxenti ta' l-ilma fuq is-silikon u ħalli sakemm il-mezz ta 'l-ilma jinxef.
Il-kolon kollu ġie eżaminat bl-użu ta 'colonoscope mediku standard (Olympus, CF-HQ190L) b'illuminazzjoni ta' dawl abjad.Wara li l-endoskopist ikun iddetermina ż-żona tal-marda allegata, iż-żona tinħasel b'5-10 ml ta 'aċidu aċetiku 5%, u mbagħad b'ilma sterili biex tneħħi l-mukus u d-debris.Doża ta' 5 ml ta' 5 mg/ml fluworexxeina (Alcon, Fluorescite) ġiet injettata ġol-vini jew sprejjata topikament fuq il-mukuża bl-użu ta' kannula standard (M00530860, Boston Scientific) li għaddiet mill-kanal tax-xogħol.
Uża irrigator biex tlaħlaħ żebgħa żejda jew debris mill-wiċċ tal-mukuża.Neħħi l-kateter nebulizzanti u għaddi l-endoskopju mill-kanal tax-xogħol biex tikseb stampi ante-mortem.Uża gwida endoskopika ta' kamp wiesa' biex tpoġġi l-ponta distali fiż-żona fil-mira. Il-ħin totali użat biex jinġabru immaġini konfokali kien <10 min. Il-ħin totali użat biex jinġabru immaġini konfokali kien <10 min. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. Il-ħin totali meħud biex jinġabru immaġini konfokali kien <10 min.Il-ħin totali ta 'akkwist għal stampi konfokali kien inqas minn 10 minuti.Vidjow tad-dawl abjad endoskopiku ġie pproċessat bl-użu tas-sistema tal-immaġini Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) u rreġistrat bl-użu ta 'video recorder Elgato HD.Uża LabVIEW 2021 biex tirreġistra u tissejvja vidjows tal-endoskopija.Wara li titlesta l-immaġini, l-endoskopju jitneħħa u t-tessut li jrid jiġi viżwalizzat jiġi mneħħi bl-użu ta’ forceps tal-bijopsija jew nassa. It-tessuti ġew ipproċessati għall-istoloġija ta 'rutina (H&E), u evalwati minn patologu espert tal-GI (HDA). It-tessuti ġew ipproċessati għall-istoloġija ta 'rutina (H&E), u evalwati minn patologu espert tal-GI (HDA). Ткани ыыли обработаны для обычной гистологorma (h & e) и оценены эээ эээ экспертом-п-п-лелечогоppa It-tessuti ġew ipproċessati għall-istoloġija ta 'rutina (H&E) u vvalutati minn patologu gastrointestinali espert (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。 Ткани ыыли обработаны для обычной гистологorma (h & e) и оценены эээ эээ экспертом-п-п-лелечогоppa It-tessuti ġew ipproċessati għall-istoloġija ta 'rutina (H&E) u vvalutati minn patologu gastrointestinali espert (HDA).Il-proprjetajiet spettrali tal-fluworexxeina ġew ikkonfermati bl-użu ta 'spettrometru (USB2000+, Ocean Optics) kif muri fil-Figura S2.
L-endoskopji jiġu sterilizzati wara kull użu mill-bnedmin (Fig. 8).Il-proċeduri tat-tindif twettqu taħt id-direzzjoni u l-approvazzjoni tad-Dipartiment tal-Kontroll tal-Infezzjonijiet u l-Epidemjoloġija taċ-Ċentru Mediku ta 'Michigan u l-Unità tal-Ipproċessar Sterili Ċentrali. Qabel l-istudju, l-istrumenti ġew ittestjati u vvalidati għall-isterilizzazzjoni minn Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), entità kummerċjali li tipprovdi servizzi ta 'prevenzjoni ta' infezzjonijiet u validazzjoni tal-isterilizzazzjoni. Qabel l-istudju, l-istrumenti ġew ittestjati u vvalidati għall-isterilizzazzjoni minn Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), entità kummerċjali li tipprovdi servizzi ta 'prevenzjoni ta' infezzjonijiet u validazzjoni tal-isterilizzazzjoni. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компанией компанией компанией компанией Johnson, Johnson й организацией, предоставляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизаци. Qabel l-istudju, l-istrumenti ġew ittestjati u approvati għall-isterilizzazzjoni minn Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), organizzazzjoni kummerċjali li tipprovdi servizzi ta 'prevenzjoni ta' infezzjonijiet u verifika ta 'sterilizzazzjoni. Перед исследованием инструменты были стерилизованы и проверены Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческай пироческой проверены доставляет услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. L-istrumenti ġew sterilizzati u spezzjonati qabel l-istudju minn Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), organizzazzjoni kummerċjali li tipprovdi servizzi ta 'prevenzjoni ta' infezzjonijiet u verifika ta 'sterilizzazzjoni.
Riċiklaġġ ta' għodda.(a) L-endoskopji jitqiegħdu fi trejs wara kull sterilizzazzjoni bl-użu tal-proċess tal-ipproċessar STERRAD.(b) L-SMF u l-wajers huma mitmuma b'konnetturi tal-fibra ottika u elettriċi, rispettivament, li jingħalqu qabel l-ipproċessar mill-ġdid.
Naddaf l-endoskopji billi tagħmel dan li ġej: (1) Imsaħ l-endoskopju b'ċarruta mingħajr lint mxarrba f'tindif enżimatiku minn prossimali għal distali;(2) Għaddas l-istrument fis-soluzzjoni tad-deterġent enżimatiku għal 3 minuti bl-ilma.drapp mingħajr ħelu.Konnetturi elettriċi u tal-fibra ottika huma koperti u mneħħija mis-soluzzjoni;(3) L-endoskopju huwa mgeżwer u mqiegħed fit-trej tal-istrumenti għall-isterilizzazzjoni bl-użu ta 'STERRAD 100NX, plażma tal-gass tal-perossidu tal-idroġenu.temperatura relattivament baxxa u ambjent ta 'umdità baxxa.
Is-settijiet tad-dejta użati u/jew analizzati fl-istudju attwali huma disponibbli mill-awturi rispettivi fuq talba raġonevoli.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomikroskopija tal-laser konfokali fl-endoskopija gastro-intestinali: Aspetti tekniċi u applikazzjonijiet kliniċi. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomikroskopija tal-laser konfokali fl-endoskopija gastro-intestinali: Aspetti tekniċi u applikazzjonijiet kliniċi.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endomikroskopija tal-laser konfokali fl-endoskopija gastrointestinali: aspetti tekniċi u applikazzjoni klinika. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 共载肠分别在在在共公司设计在在机机：Aspetti tekniċi u applikazzjonijiet kliniċi.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endoskopija tal-laser konfokali fl-endoskopija gastrointestinali: aspetti tekniċi u applikazzjonijiet kliniċi.traduzzjoni eparina gastrointestinali.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Analiżi tas-Sigurtà u l-Effikaċja tas-SAGES TAVAC Confocal Laser Endomicroscopy.Operazzjoni.Endoskopija 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Endoskopija tal-laser konfokali f'mard gastrointestinali u tal-frixa biljari: reviżjoni sistematika u meta-analiżi.Xjenza Bijomedika.tank tal-ħażna.intern 2016, 4638683 (2016).