Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com.Utilizați o versiune de browser cu suport limitat pentru CSS.Pentru cea mai bună experiență, vă recomandăm să utilizați un browser actualizat (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer).În plus, pentru a asigura suport continuu, arătăm site-ul fără stiluri și JavaScript.
Afișează un carusel de trei diapozitive simultan.Utilizați butoanele Anterior și Următorul pentru a vă deplasa prin trei diapozitive simultan sau utilizați butoanele glisante de la sfârșit pentru a vă deplasa prin trei diapozitive simultan.
Endoscopia laser confocală este o nouă metodă de biopsie optică în timp real.Imaginile fluorescente de calitate histologică pot fi obținute instantaneu din epiteliul organelor goale.În prezent, scanarea este efectuată proximal cu instrumente bazate pe sonde care sunt utilizate în mod obișnuit în practica clinică, cu flexibilitate limitată în controlul focalizării.Demonstrăm utilizarea unui scaner rezonant parametric montat la capătul distal al unui endoscop pentru a efectua deviația laterală de mare viteză.O gaură a fost gravată în centrul reflectorului pentru a rula calea luminii.Acest design reduce dimensiunea instrumentului la 2,4 mm în diametru și 10 mm în lungime, permițându-i să fie trecut înainte prin canalul de lucru al endoscoapelor medicale standard.Lentila compactă oferă rezoluții laterale și axiale de 1,1 și, respectiv, 13,6 µm.O distanță de lucru de 0 µm și un câmp vizual de 250 µm × 250 µm sunt atinse la rate de cadre de până la 20 Hz.Excitația la 488 nm excită fluoresceina, un colorant aprobat de FDA pentru contrast tisular ridicat.Endoscoapele au fost reprocesate timp de 18 cicluri fără eșec folosind metode de sterilizare aprobate clinic.Imaginile fluorescente au fost obținute din mucoasa colonică normală, adenoame tubulare, polipi hiperplazici, colită ulceroasă și colită Crohn în timpul colonoscopiei de rutină.Pot fi identificate celule unice, inclusiv colonocite, celule caliciforme și celule inflamatorii.Caracteristicile mucoasei, cum ar fi structurile criptelor, cavitățile criptei și lamina propria pot fi distinse.Instrumentul poate fi utilizat ca adjuvant la endoscopia convențională.
Endoscopia confocală cu laser este o modalitate nouă de imagistică dezvoltată pentru uz clinic ca adjuvant la endoscopia de rutină1,2,3.Aceste instrumente flexibile, conectate prin fibră optică, pot fi utilizate pentru a detecta boli în celulele epiteliale care căptușesc organele goale, cum ar fi colonul.Acest strat subțire de țesut este foarte activ din punct de vedere metabolic și este sursa multor procese de boală, cum ar fi cancerul, infecția și inflamația.Endoscopia poate atinge rezoluția subcelulară, oferind imagini in vivo în timp real, de calitate aproape histologică, pentru a ajuta clinicienii să ia decizii clinice.Biopsia fizică a țesutului prezintă riscul de sângerare și perforație.Prea multe sau prea puține probe de biopsie sunt adesea colectate.Fiecare probă prelevată crește costul chirurgical.Este nevoie de câteva zile pentru ca proba să fie evaluată de un patolog.În zilele de așteptare a rezultatelor patologiei, pacienții suferă adesea de anxietate.În schimb, altor modalități de imagistică clinică, cum ar fi RMN, CT, PET, SPECT și ultrasunete, le lipsesc rezoluția spațială și viteza temporală necesare pentru a vizualiza procesele epiteliale in vivo cu rezoluție subcelulară în timp real.
Un instrument bazat pe sondă (Cellvizio) este utilizat în mod obișnuit în clinici pentru a efectua „biopsie optică”.Designul se bazează pe un pachet de fibre optice coerent spațial4 care colectează și transmite imagini fluorescente.Miezul cu o singură fibră acționează ca o „găură” pentru a filtra spațial lumina defocalizată pentru rezoluție subcelulară.Scanarea se efectuează proximal folosind un galvanometru mare și voluminos.Această prevedere limitează capacitatea instrumentului de control al focalizării.Stadializarea corectă a carcinomului epitelial precoce necesită vizualizarea sub suprafața țesutului pentru a evalua invazia și a determina terapia adecvată.Fluoresceina, un agent de contrast aprobat de FDA, este administrată intravenos pentru a evidenția caracteristicile structurale ale epiteliului. Aceste endomicroscoape au dimensiuni <2,4 mm în diametru și pot fi trecute cu ușurință înainte prin canalul de biopsie al endoscoapelor medicale standard. Aceste endomicroscoape au dimensiuni <2,4 mm în diametru și pot fi trecute cu ușurință înainte prin canalul de biopsie al endoscoapelor medicale standard. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены четнай битрез х медицинских эндоскопов. Aceste endomicroscoape au un diametru <2,4 mm și pot fi trecute cu ușurință prin canalul de biopsie al endoscoapelor medicale standard.Aceste boroscoape au un diametru mai mic de 2,4 mm și trec cu ușurință prin canalul de biopsie al boroscopelor medicale standard.Această flexibilitate permite o gamă largă de aplicații clinice și este independentă de producătorii de endoscop.Numeroase studii clinice au fost efectuate folosind acest dispozitiv de imagistică, inclusiv detectarea precoce a cancerelor de esofag, stomac, colon și cavitatea bucală.Au fost elaborate protocoale imagistice și a fost stabilită siguranța procedurii.
Sistemele microelectromecanice (MEMS) este o tehnologie puternică pentru proiectarea și fabricarea mecanismelor de scanare mici utilizate în capătul distal al endoscoapelor.Această poziție (față de cea proximală) permite o mai mare flexibilitate în controlul poziției focalizării5,6.Pe lângă deviația laterală, mecanismul distal poate efectua și scanări axiale, scanări post-obiective și scanări cu acces aleatoriu.Aceste capabilități permit interogarea mai cuprinzătoare a celulelor epiteliale, inclusiv imagistica în secțiune transversală verticală7, scanare fără aberații cu câmp vizual mare (FOV)8 și performanță îmbunătățită în subregiuni definite de utilizator9.MEMS rezolvă problema serioasă a ambalării motorului de scanare cu spațiul limitat disponibil la capătul îndepărtat al instrumentului.În comparație cu galvanometrele voluminoase, MEMS oferă performanțe superioare la dimensiuni mici, viteză mare și consum redus de energie.Un proces simplu de fabricație poate fi extins pentru producția de masă la costuri reduse.Multe modele MEMS au fost raportate anterior10,11,12.Niciuna dintre tehnologii nu a fost încă suficient dezvoltată pentru a permite utilizarea clinică pe scară largă a imaginilor in vivo în timp real prin canalul de lucru al unui endoscop medical.Aici, ne propunem să demonstrăm utilizarea unui scaner MEMS la capătul distal al unui endoscop pentru achiziția de imagini umane in vivo în timpul endoscopiei clinice de rutină.
Un instrument cu fibră optică a fost dezvoltat folosind un scaner MEMS la capătul distal pentru a colecta imagini fluorescente in vivo în timp real cu caracteristici histologice similare.O fibră monomod (SMF) este închisă într-un tub de polimer flexibil și excitată la λex = 488 nm.Această configurație scurtează lungimea vârfului distal și îi permite să fie trecut înainte prin canalul de lucru al endoscoapelor medicale standard.Utilizați vârful pentru a centra optica.Aceste lentile sunt proiectate pentru a obține o rezoluție axială aproape difractivă cu o deschidere numerică (NA) = 0,41 și distanță de lucru = 0 µm13.Lamele de precizie sunt realizate pentru a alinia cu precizie optica 14. Scanerul este ambalat într-un endoscop cu un vârf distal rigid de 2,4 mm în diametru și 10 mm lungime (Fig. 1a).Aceste dimensiuni îi permit să fie utilizat în practica clinică ca accesoriu în timpul endoscopiei (Fig. 1b).Puterea maximă a laserului incident pe țesut a fost de 2 mW.
Endoscopie laser confocală (CLE) și scanere MEMS.Fotografie care arată (a) un instrument ambalat cu dimensiunile vârfului distal rigid de 2,4 mm diametru și 10 mm lungime și (b) trecere dreaptă prin canalul de lucru al unui endoscop medical standard (Olympus CF-HQ190L).(c) Vedere frontală a scanerului care arată un reflector cu o deschidere centrală de 50 µm prin care trece fasciculul de excitație.Scanerul este montat pe un cardan acţionat de un set de unităţi de antrenare cu pieptene în cuadratura.Frecvența de rezonanță a dispozitivului este determinată de dimensiunea arcului de torsiune.(d) Vedere laterală a scanerului care arată scanerul montat pe un suport cu fire conectate la ancore de electrozi care asigură puncte de conectare pentru semnalele de acționare și de alimentare.
Mecanismul de scanare constă dintr-un reflector montat pe cardan acţionat de un set de actuatoare în cuadratura acţionate de pieptene pentru a devia fasciculul lateral (planul XY) într-un model Lissajous (Fig. 1c).O gaură cu diametrul de 50 um a fost gravată în centrul prin care a trecut fasciculul de excitație.Scanerul este condus la frecvența de rezonanță a designului, care poate fi reglată prin modificarea dimensiunilor arcului de torsiune.Ancore de electrozi au fost gravate la periferia dispozitivului pentru a oferi puncte de conectare pentru semnalele de putere și control (Fig. 1d).
Sistemul de imagistică este montat pe un cărucior portabil care poate fi rulat în sala de operație.Interfața grafică cu utilizatorul a fost concepută pentru a sprijini utilizatorii cu cunoștințe tehnice minime, cum ar fi medicii și asistentele.Verificați manual frecvența scanerului, modul de formare a fasciculului și FOV a imaginii.
Lungimea totală a endoscopului este de aproximativ 4 m pentru a permite trecerea completă a instrumentelor prin canalul de lucru al unui endoscop medical standard (1,68 m), cu o lungime suplimentară pentru manevrabilitate.La capătul proximal al endoscopului, SMF și firele se termină în conectori care se conectează la porturile de fibră optică și cu fir ale stației de bază.Instalația conține un laser, o unitate de filtrare, un amplificator de înaltă tensiune și un detector fotomultiplicator (PMT).Amplificatorul furnizează putere și semnale de acționare scanerului.Unitatea de filtru optic cuplează excitația laser la SMF și transmite fluorescența către PMT.
Endoscoapele sunt reprocesate după fiecare procedură clinică folosind procesul de sterilizare STERRAD și pot rezista până la 18 cicluri fără eșec.Pentru soluția OPA, nu au fost observate semne de deteriorare după mai mult de 10 cicluri de dezinfecție.Rezultatele OPA le-au depășit pe cele ale STERRAD, sugerând că durata de viață a endoscoapelor ar putea fi prelungită prin dezinfecție la nivel înalt, mai degrabă decât prin resterilizare.
Rezoluția imaginii a fost determinată din funcția de răspândire punctuală folosind margele fluorescente cu un diametru de 0,1 μm.Pentru rezoluția laterală și axială, a fost măsurată o lățime completă la jumătatea maximă (FWHM) de 1,1 și, respectiv, 13,6 µm (Fig. 2a, b).
Opțiuni de imagine.Rezoluția laterală (a) și axială (b) a opticii de focalizare este caracterizată de funcția de răspândire punct (PSF) măsurată folosind microsfere fluorescente cu un diametru de 0,1 μm.Lățimea întreagă măsurată la jumătate de maxim (FWHM) a fost de 1,1 și, respectiv, 13,6 um.Inset: sunt afișate vederi extinse ale unei singure microsfere în direcțiile transversale (XY) și axiale (XZ).(c) Imagine fluorescentă obținută dintr-o bandă țintă standard (USAF 1951) (oval roșu) care arată că grupurile 7-6 pot fi clar rezolvate.(d) Imagine cu microsfere fluorescente dispersate cu diametrul de 10 µm care arată un câmp vizual al imaginii de 250 µm × 250 µm.PSF-urile din (a, b) au fost construite folosind MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Imaginile fluorescente au fost colectate folosind LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Imaginile fluorescente din lentilele cu rezoluție standard disting clar setul de coloane din grupurile 7-6, care menține rezoluția laterală ridicată (Fig. 2c).Câmpul vizual (FOV) de 250 µm × 250 µm a fost determinat din imagini cu margele fluorescente cu diametrul de 10 µm dispersate pe lamele de acoperire (Fig. 2d).
O metodă automată pentru controlul câștigului PMT și corectarea fazei este implementată într-un sistem de imagistică clinică pentru a reduce artefactele de mișcare de la endoscoape, peristaltismul colonului și respirația pacientului.Algoritmii de reconstrucție și procesare a imaginilor au fost descriși anterior14,15.Câștigul PMT este controlat de un controler proporțional-integral (PI) pentru a preveni saturarea intensității16.Sistemul citește intensitatea maximă a pixelilor pentru fiecare cadru, calculează răspunsurile proporționale și integrale și determină valorile câștigului PMT pentru a se asigura că intensitatea pixelilor este în intervalul permis.
În timpul imagistică in vivo, nepotrivirea de fază între mișcarea scanerului și semnalul de control poate cauza imaginea neclară.Astfel de efecte pot apărea din cauza schimbărilor de temperatură a dispozitivului din interiorul corpului uman.Imaginile cu lumină albă au arătat că endoscopul a fost în contact cu mucoasa colonică normală in vivo (Figura 3a).Încețoșarea pixelilor nealiniați poate fi observată în imaginile brute ale mucoasei colonice normale (Figura 3b).După tratamentul cu ajustarea adecvată a fazei și a contrastului, s-au putut distinge caracteristicile subcelulare ale mucoasei (Fig. 3c).Pentru informații suplimentare, imaginile confocale brute și imaginile procesate în timp real sunt prezentate în Fig. S1, iar parametrii de reconstrucție a imaginii utilizați pentru post-procesare și în timp real sunt prezentați în Tabelul S1 și Tabelul S2.
Procesarea imaginii.(a) Imagine endoscopică cu unghi larg care arată un endoscop (E) plasat în contact cu mucoasa colonică normală (N) pentru a colecta imagini fluorescente in vivo după administrarea de fluoresceină.(b) Rătăcirea în axele X și Y în timpul scanării poate provoca neclaritatea pixelilor nealiniați.În scopuri demonstrative, se aplică o schimbare mare de fază imaginii originale.(c) După corecția fazei de post-procesare, detaliile mucoasei pot fi evaluate, inclusiv structurile criptei (săgeți), cu un lumen central (l) înconjurat de lamina propria (lp).Celulele unice pot fi distinse, inclusiv colonocitele (c), celulele caliciforme (g) și celulele inflamatorii (săgeți).Vezi videoclipul suplimentar 1. (b, c) Imagini procesate folosind LabVIEW 2021.
Imaginile de fluorescență confocale au fost obținute in vivo în mai multe boli ale colonului pentru a demonstra aplicabilitatea clinică largă a instrumentului.Imagistica cu unghi larg este efectuată mai întâi folosind lumină albă pentru a detecta mucoasa extrem de anormală.Endoscopul este apoi avansat prin canalul de lucru al colonoscopului și adus în contact cu mucoasa.
Imaginile de endoscopie cu câmp larg, endomicroscopia confocală și histologie (H&E) sunt prezentate pentru neoplazia colonică, inclusiv adenom tubular și polip hiperplazic. Imaginile de endoscopie cu câmp larg, endomicroscopia confocală și histologie (H&E) sunt prezentate pentru neoplazia colonică, inclusiv adenom tubular și polip hiperplazic. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия и гистологические (H&E) изоберажпыльная пыльная польная ии толстой кишки, включая тубулярную аденому и гиперпластический полип. Endoscopia de colon, endomicroscopia confocală și imagistica histologică (H&E) sunt indicate pentru neoplazia colonică, inclusiv adenom tubular și polip hiperplazic.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共光共共共光娜咜徨光娜廧息肉Imagine 果学(H&E). Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изобиюзобию пыеские оли толстой кишки, включая тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. Endoscopie cu câmp larg, microendoscopie confocală și imagini histologice (H&E) care arată tumori ale colonului, inclusiv adenoame tubulare și polipi hiperplazici.Adenoamele tubulare au arătat pierderea arhitecturii normale a criptei, reducerea dimensiunii celulelor caliciforme, distorsiunea lumenului criptei și îngroșarea laminei propria (Fig. 4a-c).Polipii hiperplazici au prezentat arhitectura stelată a criptelor, puține celule caliciforme, lumenul criptelor sub formă de fante și cripte lamelare neregulate (Fig. 4d-f).
Imagine cu piele groasă a mucoasei in vivo. Sunt prezentate imagini reprezentative de endoscopie cu lumină albă, endomicroscop confocal și histologie (H&E) pentru (ac) adenom, (df) polip hiperplazic, (gi) colita ulceroasă și (jl) colita Crohn. Sunt prezentate imagini reprezentative de endoscopie cu lumină albă, endomicroscop confocal și histologie (H&E) pentru (ac) adenom, (df) polip hiperplazic, (gi) colita ulceroasă și (jl) colita Crohn. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистопа и гистокального эндомикроскопа и гистокального (белом свете). деномы, (df) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Imaginile tipice de endoscopie cu lumină albă, endomicroscop confocal și histologie (H&E) sunt prezentate pentru (ac) adenom, (df) polip hiperplazic, (gi) colita ulceroasă și (jl) colita 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啄䉀炎皜检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 Afișează (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你炎的体肙性红肠共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) imagine. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистакопия (гиставлено) ластического полипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Sunt prezentate endoscopia cu lumină albă reprezentativă, endoscopia confocală și histologia (ac) adenomului, (df) polipozei hiperplazice, (gi) colita ulceroasă și (jl) colita Crohn (H&E).(B) prezintă o imagine confocală obținută in vivo dintr-un adenom tubular (TA) folosind un endoscop (E).Această leziune precanceroasă prezintă pierderea arhitecturii normale a criptei (săgeată), distorsiunea lumenului criptei (l) și înghesuirea laminei proprii a criptei (lp).Colonocitele (c), celulele caliciforme (g) și celulele inflamatorii (săgețile) pot fi de asemenea identificate.Smt.Videoclipul suplimentar 2. (e) arată o imagine confocală obținută de la un polip hiperplazic (HP) in vivo.Această leziune benignă demonstrează o arhitectură a criptei stelate (săgeată), un lumen al criptei sub formă de fante (l) și o lamină propria de formă neregulată (lp).Pot fi identificate și colonocitele (c), mai multe celule caliciforme (g) și celulele inflamatorii (săgeți).Smt.Videoclipul suplimentar 3. (h) arată imagini confocale dobândite în colita ulceroasă (UC) in vivo.Această afecțiune inflamatorie prezintă o arhitectură a criptei distorsionate (săgeată) și celule caliciforme proeminente (g).Penele de fluoresceină (f) sunt extrudate din celulele epiteliale, reflectând permeabilitatea vasculară crescută.Numeroase celule inflamatorii (săgeți) sunt văzute în lamina propria (lp).Smt.Videoclipul suplimentar 4. (k) arată o imagine confocală obținută in vivo dintr-o regiune a colitei Crohn (CC).Această afecțiune inflamatorie prezintă o arhitectură a criptei distorsionate (săgeată) și celule caliciforme proeminente (g).Penele de fluoresceină (f) sunt extrudate din celulele epiteliale, reflectând permeabilitatea vasculară crescută.Numeroase celule inflamatorii (săgeți) sunt văzute în lamina propria (lp).Smt.Video suplimentar 5. (b, d, h, l) Imagini procesate folosind LabVIEW 2021.
Este prezentat un set similar de imagini ale inflamației colonului, inclusiv colita ulceroasă (CU) (Figura 4g-i) și colita Crohn (Figura 4j-l).Se crede că răspunsul inflamator este caracterizat de structuri de criptă distorsionate cu celule caliciforme proeminente.Fluoresceina este stoarsă din celulele epiteliale, reflectând permeabilitatea vasculară crescută.Un număr mare de celule inflamatorii pot fi observate în lamina propria.
Am demonstrat aplicarea clinică a unui endoscop laser confocal flexibil, cuplat cu fibre, care utilizează un scaner MEMS poziționat distal pentru achiziția de imagini in vivo.La frecvența de rezonanță, ratele de cadre de până la 20 Hz pot fi atinse folosind un mod de scanare Lissajous de înaltă densitate pentru a reduce artefactele de mișcare.Calea optică este pliată pentru a asigura extinderea fasciculului și o deschidere numerică suficientă pentru a obține o rezoluție laterală de 1,1 µm.Imagini fluorescente de calitate histologică au fost obținute în timpul colonoscopiei de rutină a mucoasei colonice normale, adenoame tubulare, polipi hiperplazici, colită ulceroasă și colită Crohn.Pot fi identificate celule unice, inclusiv colonocite, celule caliciforme și celule inflamatorii.Caracteristicile mucoasei, cum ar fi structurile criptelor, cavitățile criptei și lamina propria pot fi distinse.Hardware-ul de precizie este micro-prelucrat pentru a asigura alinierea precisă a componentelor optice și mecanice individuale în cadrul instrumentului de 2,4 mm diametru x 10 mm lungime.Designul optic reduce lungimea vârfului distal rigid suficient pentru a permite trecerea directă printr-un canal de lucru de dimensiune standard (3,2 mm diametru) în endoscoapele medicale.Prin urmare, indiferent de producător, dispozitivul poate fi utilizat pe scară largă de către medicii de la locul de reședință.Excitarea a fost efectuată la λex = 488 nm pentru a excita fluoresceina, un colorant aprobat de FDA, pentru a obține un contrast ridicat.Instrumentul a fost reprocesat fără probleme timp de 18 cicluri folosind metode de sterilizare acceptate clinic.
Alte două modele de instrumente au fost validate clinic.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) este un endoscop laser confocal (pCLE) pe bază de sondă care utilizează un pachet de cabluri de fibră optică coerente multimodale pentru a colecta și transmite imagini fluorescență1.O oglindă Galvo situată pe stația de bază efectuează o scanare laterală la capătul proximal.Secțiunile optice sunt colectate în plan orizontal (XY) cu o adâncime de la 0 la 70 µm.Seturile cu microsonde sunt disponibile de la 0,91 (ac 19 G) la 5 mm în diametru.A fost atinsă o rezoluție laterală de 1 până la 3,5 um.Imaginile au fost colectate la o rată de cadre de 9 până la 12 Hz cu un câmp vizual unidimensional de la 240 până la 600 µm.Platforma a fost utilizată clinic într-o varietate de zone, inclusiv ductul biliar, vezica urinară, colon, esofag, plămâni și pancreas.Optiscan Pty Ltd a dezvoltat un endoscop laser confocal pe bază de endoscop (eCLE) cu un motor de scanare încorporat în tubul de inserare (capătul distal) al unui endoscop profesional (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Secțiunea optică a fost realizată folosind o fibră monomod, iar scanarea laterală a fost efectuată folosind un mecanism cantilever printr-un diapazon rezonant.Un actuator din aliaj cu memorie de formă (nitinol) este utilizat pentru a crea deplasarea axială.Diametrul total al modulului confocal este de 5 mm.Pentru focalizare se folosește o lentilă GRIN cu o deschidere numerică NA = 0,6.Imaginile orizontale au fost achiziționate cu rezoluții laterale și axiale de 0,7 și, respectiv, 7 µm, la o rată a cadrelor de 0,8–1,6 Hz și un câmp vizual de 500 µm × 500 µm.
Demonstrăm rezoluția subcelulară in vivo achiziție de imagini prin fluorescență din corpul uman printr-un endoscop medical folosind un scaner MEMS de capăt distal.Fluorescența oferă un contrast ridicat de imagine, iar liganzii care se leagă de țintele de suprafață celulară pot fi etichetați cu fluorofori pentru a oferi identitate moleculară pentru diagnosticarea îmbunătățită a bolii18.De asemenea, sunt dezvoltate și alte tehnici optice pentru microendoscopia in vivo. OCT folosește lungimea scurtă de coerență de la o sursă de lumină de bandă largă pentru a colecta imagini în plan vertical cu adâncimi >1 mm19. OCT folosește lungimea scurtă de coerență de la o sursă de lumină de bandă largă pentru a colecta imagini în plan vertical cu adâncimi >1 mm19. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сборика сборения ной плоскости с глубиной >1 мм19. OCT folosește lungimea scurtă de coerență a unei surse de lumină în bandă largă pentru a achiziționa imagini în plan vertical cu adâncime > 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 полосного 1 мм19 в вертикальной плоскости. OCT folosește lungimea scurtă de coerență a unei surse de lumină în bandă largă pentru a obține imagini > 1 mm19 în plan vertical.Cu toate acestea, această abordare cu contrast redus se bazează pe colectarea luminii retroîmprăștiate, iar rezoluția imaginii este limitată de artefacte pete.Endoscopia fotoacustică generează imagini in vivo bazate pe expansiunea termoelastică rapidă în țesut după absorbția unui impuls laser care generează unde sonore20. Această abordare a demonstrat adâncimi imagistice > 1 cm în colonul uman in vivo pentru a monitoriza terapia. Această abordare a demonstrat adâncimi imagistice > 1 cm în colonul uman in vivo pentru a monitoriza terapia. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo длетронгато длпя. Această abordare a demonstrat o adâncime a imaginii de > 1 cm în colonul uman in vivo pentru monitorizarea terapiei.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 . Această abordare a fost demonstrată la adâncimi de imagistică > 1 cm în colonul uman in vivo pentru a monitoriza terapia.Contrastul este produs în principal de hemoglobina din sistemul vascular.Endoscopia multifoton generează imagini cu fluorescență cu contrast ridicat atunci când doi sau mai mulți fotoni NIR lovesc simultan biomoleculele tisulare21. Această abordare poate atinge adâncimi de imagine > 1 mm cu fototoxicitate scăzută. Această abordare poate atinge adâncimi de imagine > 1 mm cu fototoxicitate scăzută. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Această abordare poate oferi o adâncime a imaginii > 1 mm cu fototoxicitate scăzută.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. Această abordare poate oferi o adâncime a imaginii > 1 mm cu fototoxicitate scăzută.Sunt necesare impulsuri laser de femtosecundă de mare intensitate și această metodă nu a fost dovedită clinic în timpul endoscopiei.
În acest prototip, scanerul efectuează doar deviație laterală, astfel încât partea optică se află în planul orizontal (XY).Dispozitivul este capabil să funcționeze la o frecvență de cadre mai mare (20 Hz) decât oglinzile galvanice (12 Hz) din sistemul Cellvizio.Creșteți rata de cadre pentru a reduce artefactele de mișcare și reduceți rata de cadre pentru a crește semnalul.Sunt necesari algoritmi de mare viteză și automatizați pentru a atenua artefactele mari de mișcare cauzate de mișcarea endoscopică, mișcarea respiratorie și motilitatea intestinală.S-a demonstrat că scanerele rezonante parametrice realizează deplasări axiale de peste sute de microni22. Imaginile pot fi colectate în plan vertical (XZ), perpendicular pe suprafața mucoasei, pentru a oferi aceeași vedere ca cea a histologiei (H&E). Imaginile pot fi colectate în plan vertical (XZ), perpendicular pe suprafața mucoasei, pentru a oferi aceeași vedere ca cea a histologiei (H&E). Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхной поверхнольной плоскости чтобы обеспечить такое же изображение, как при гистологии (H&E). Imaginile pot fi luate într-un plan vertical (XZ) perpendicular pe suprafața mucoasei pentru a oferi aceeași imagine ca în histologie (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). Imaginile pot fi luate într-un plan vertical (XZ) perpendicular pe suprafața mucoasei pentru a oferi aceeași imagine ca și un examen histologic (H&E).Scanerul poate fi plasat într-o poziție post-obiectivă în care fasciculul de iluminare cade de-a lungul axei optice principale pentru a reduce sensibilitatea la aberații8.Volumele focale aproape limitate de difracție pot devia pe câmpuri vizuale arbitrar mari.Scanarea cu acces aleatoriu poate fi efectuată pentru a devia reflectoarele în poziții definite de utilizator9.Câmpul vizual poate fi redus pentru a evidenția zone arbitrare ale imaginii, îmbunătățind raportul semnal-zgomot, contrastul și rata de cadre.Scanerele pot fi produse în serie folosind procese simple.Pe fiecare wafer de siliciu pot fi realizate sute de dispozitive pentru a crește producția pentru producția de masă cu costuri reduse și distribuție largă.
Calea luminii pliată reduce dimensiunea vârfului distal rigid, făcând ușoară utilizarea endoscopului ca accesoriu în timpul colonoscopiei de rutină.În imaginile fluorescente prezentate, caracteristicile subcelulare ale mucoasei pot fi observate pentru a distinge adenoamele tubulare (precanceroase) de polipii hiperplazici (benini).Aceste rezultate sugerează că endoscopia poate reduce numărul de biopsii inutile23.Complicațiile generale asociate cu intervenția chirurgicală pot fi reduse, intervalele de monitorizare pot fi optimizate și analiza histologică a leziunilor minore poate fi minimizată.De asemenea, prezentăm imagini in vivo ale pacienților cu boală inflamatorie intestinală, inclusiv colită ulceroasă (CU) și colita Crohn.Colonoscopia convențională cu lumină albă oferă o vedere macroscopică a suprafeței mucoasei cu o capacitate limitată de a evalua cu precizie vindecarea mucoasei.Endoscopia poate fi utilizată in vivo pentru a evalua eficacitatea terapiilor biologice, cum ar fi anticorpii anti-TNF24.Evaluarea precisă in vivo poate reduce sau preveni reapariția bolii și complicațiile precum intervenția chirurgicală și poate îmbunătăți calitatea vieții.Nu au fost raportate reacții adverse grave în studiile clinice asociate cu utilizarea endoscoapelor care conțin fluoresceină in vivo25. Puterea laserului pe suprafața mucoasei a fost limitată la <2 mW pentru a minimiza riscul de vătămare termică și pentru a îndeplini cerințele FDA pentru risc nesemnificativ26 conform 21 CFR 812. Puterea laserului pe suprafața mucoasei a fost limitată la <2 mW pentru a minimiza riscul de vătămare termică și pentru a îndeplini cerințele FDA pentru risc nesemnificativ26 conform 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 рисогал26 рисогал26. Puterea laserului la suprafața mucoasei a fost limitată la <2 mW pentru a minimiza riscul de deteriorare termică și pentru a îndeplini cerințele FDA pentru risc neglijabil26 conform 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，并满趇并满趇并满趇 8121 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. Puterea laserului la suprafața mucoasei a fost limitată la <2 mW pentru a minimiza riscul de deteriorare termică și pentru a îndeplini cerințele FDA 21 CFR 812 pentru risc neglijabil26.
Designul instrumentului poate fi modificat pentru a îmbunătăți calitatea imaginii.Sunt disponibile optice speciale pentru a reduce aberația sferică, pentru a îmbunătăți rezoluția imaginii și pentru a crește distanța de lucru.SIL poate fi reglat pentru a se potrivi mai bine cu indicele de refracție al țesutului (~1,4) pentru a îmbunătăți cuplarea luminii.Frecvența de antrenare poate fi ajustată pentru a crește unghiul lateral al scanerului și a lărgi câmpul vizual al imaginii.Puteți folosi metode automate pentru a elimina cadrele unei imagini cu mișcare semnificativă pentru a atenua acest efect.O matrice de porți programabilă în câmp (FPGA) cu achiziție de date de mare viteză va fi utilizată pentru a oferi o corecție de înaltă performanță în timp real în cadru întreg.Pentru o mai mare utilitate clinică, metodele automate trebuie să corecteze defazarea și artefactele de mișcare pentru interpretarea imaginilor în timp real.Un scaner rezonant parametric monolitic cu 3 axe poate fi implementat pentru a introduce scanarea axială 22 . Aceste dispozitive au fost dezvoltate pentru a obține o deplasare verticală fără precedent > 400 µm prin reglarea frecvenței de antrenare într-un regim care prezintă o dinamică mixtă de înmuiere/rigidizare27. Aceste dispozitive au fost dezvoltate pentru a obține o deplasare verticală fără precedent > 400 µm prin reglarea frecvenței de antrenare într-un regim care prezintă o dinamică mixtă de înmuiere/rigidizare27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального сметикального сметм40 ния > частоты возбуждения в режиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчетникой смягчетнико./жсетоты возбуждения в режиме. Aceste dispozitive au fost proiectate pentru a obține o deplasare verticală fără precedent de >400 µm prin setarea frecvenței de antrenare într-un mod care este caracterizat de dinamică mixtă soft/hard27.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通过在具有混合软化/硬化动力学的状态下调整驱窉整驱木具整驱有有的>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 驞 驃 渋 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. Aceste dispozitive au fost proiectate pentru a obține deplasări verticale fără precedent > 400 µm prin ajustarea frecvenței de declanșare în modul cinetică mixtă de înmuiere/întărire27.În viitor, imagistica verticală transversală poate ajuta la stadializarea cancerului precoce (T1a).Un circuit de detectare capacitiv poate fi implementat pentru a urmări mișcarea scanerului și a corecta schimbarea de fază 28 .Calibrarea automată de fază folosind un circuit senzor poate înlocui calibrarea manuală a instrumentului înainte de utilizare.Fiabilitatea instrumentului poate fi îmbunătățită prin utilizarea unor tehnici de etanșare a instrumentelor mai fiabile pentru a crește numărul de cicluri de procesare.Tehnologia MEMS promite să accelereze utilizarea endoscoapelor pentru vizualizarea epiteliului organelor goale, diagnosticarea bolilor și monitorizarea tratamentului într-un mod minim invaziv.Odată cu dezvoltarea ulterioară, această nouă modalitate de imagistică ar putea deveni o soluție cu costuri reduse pentru a fi utilizată ca adjuvant la endoscoapele medicale pentru examinarea histologică imediată și ar putea înlocui în cele din urmă analiza patologică tradițională.
Simulările de ray tracing au fost efectuate folosind software-ul de proiectare optică ZEMAX (versiunea 2013) pentru a determina parametrii opticii de focalizare.Criteriile de proiectare includ rezoluția axială aproape difractivă, distanța de lucru = 0 µm și câmpul vizual (FOV) mai mare de 250 × 250 µm2.Pentru excitația la o lungime de undă λex = 488 nm, a fost utilizată o fibră monomod (SMF).Dubletele acromatice sunt utilizate pentru a reduce varianța colecției de fluorescență (Figura 5a).Fasciculul trece prin SMF cu un diametru al câmpului de mod de 3,5 μm și fără trunchiere trece prin centrul reflectorului cu un diametru de deschidere de 50 μm.Utilizați o lentilă de imersie dură (emisferică) cu un indice de refracție ridicat (n = 2,03) pentru a minimiza aberația sferică a fasciculului incident și pentru a asigura contactul complet cu suprafața mucoasei.Optica de focalizare oferă un NA total = 0,41, unde NA = nsinα, n este indicele de refracție al țesutului, α este unghiul maxim de convergență al fasciculului.Rezoluțiile laterale și axiale limitate de difracție sunt de 0,44 și, respectiv, 6,65 µm, folosind NA = 0,41, λ = 488 nm și n = 1,3313.Au fost luate în considerare numai lentilele disponibile comercial cu diametrul exterior (OD) ≤ 2 mm.Calea optică este pliată, iar fasciculul care părăsește SMF trece prin deschiderea centrală a scanerului și este reflectat înapoi de o oglindă fixă ​​(0,29 mm în diametru).Această configurație scurtează lungimea capătului distal rigid pentru a facilita trecerea înainte a endoscopului prin canalul de lucru standard (3,2 mm diametru) al endoscoapelor medicale.Această caracteristică îl face ușor de utilizat ca accesoriu în timpul endoscopiei de rutină.
Ghid de lumină pliat și ambalaj endoscop.(a) Fasciculul de excitație iese din OBC și trece prin deschiderea centrală a scanerului.Fasciculul este extins și reflectat dintr-o oglindă circulară fixă ​​înapoi în scaner pentru deviație laterală.Optica de focalizare constă dintr-o pereche de lentile dublete acromatice și o lentilă solidă de imersie (emisferică) care asigură contactul cu suprafața mucoasei.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) pentru proiectare optică și simulare de urmărire a razelor.(b) Afișează locația diferitelor componente ale instrumentului, inclusiv fibre monomod (SMF), scaner, oglinzi și lentile.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) a fost folosit pentru modelarea 3D a ambalajului endoscopului.
Un SMF (#460HP, Thorlabs) cu un diametru al câmpului de mod de 3,5 µm la o lungime de undă de 488 nm a fost folosit ca „găuri” pentru filtrarea spațială a luminii defocalizate (Fig. 5b).SMF-urile sunt închise în tuburi flexibile de polimer (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Se folosește o lungime de aproximativ 4 metri pentru a asigura o distanță suficientă între pacient și sistemul de imagistică.O pereche de lentile dublete acromatice acoperite cu MgF2 de 2 mm (#65568, #65567, Edmund Optics) și o lentilă emisferică neacoperită de 2 mm (#90858, Edmund Optics) au fost folosite pentru a focaliza fasciculul și a colecta fluorescența.Introduceți un tub de capăt din oțel inoxidabil (4 mm lungime, 2,0 mm OD, 1,6 mm ID) între rășină și tubul exterior pentru a izola vibrațiile scanerului.Utilizați adezivi medicali pentru a proteja instrumentul de fluidele corporale și de procedurile de manipulare.Folosiți tuburi termocontractabile pentru a proteja conectorii.
Scannerul compact este realizat pe principiul rezonanței parametrice.Gravați o deschidere de 50 µm în centrul reflectorului pentru a transmite fasciculul de excitație.Folosind un set de acționări cu pieptene în cuadratură, fasciculul extins este deviat transversal în direcția ortogonală (planul XY) în modul Lissajous.O placă de achiziție de date (#DAQ PCI-6115, NI) a fost folosită pentru a genera semnale analogice pentru a controla scanerul.Puterea a fost furnizată de un amplificator de înaltă tensiune (#PDm200, PiezoDrive) prin fire subțiri (#B4421241, MWS Wire Industries).Faceți cablajul pe armătura electrodului.Scanerul funcționează la frecvențe apropiate de 15 kHz (axa rapidă) și 4 kHz (axa lentă) pentru a obține FOV de până la 250 µm × 250 µm.Videoclipul poate fi filmat la o rată de cadre de 10, 16 sau 20 Hz.Aceste rate de cadre sunt utilizate pentru a se potrivi cu rata de repetiție a modelului de scanare Lissajous, care depinde de valoarea frecvențelor de excitare X și Y ale scanerului29.Detaliile privind compromisurile dintre rata de cadre, rezoluția pixelilor și densitatea modelului de scanare sunt prezentate în lucrarea noastră anterioară14.
Un laser în stare solidă (#OBIS 488 LS, coerent) oferă λex = 488 nm pentru a excita fluoresceina pentru contrastul imaginii (Fig. 6a).Cozile optice sunt conectate la unitatea de filtru prin conectori FC/APC (pierdere 1,82 dB) (Fig. 6b).Fasciculul este deviat de o oglindă dicroică (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) în SMF printr-un alt conector FC/APC.În conformitate cu 21 CFR 812, puterea incidentă la țesut este limitată la maximum 2 mW pentru a îndeplini cerințele FDA pentru risc neglijabil.Fluorescența a fost trecută printr-o oglindă dicroică și un filtru de transmisie lung (#BLP01-488R, Semrock).Fluorescența a fost transmisă la un detector cu tub fotomultiplicator (PMT) (#H7422-40, Hamamatsu) printr-un conector FC/PC folosind o fibră multimodală lungă de ~ 1 m cu un diametru de miez de 50 µm.Semnalele fluorescente au fost amplificate cu un amplificator de curent de mare viteză (#59-179, Edmund Optics).Software-ul special (LabVIEW 2021, NI) a fost dezvoltat pentru achiziția de date și procesarea imaginilor în timp real.Puterea laserului și setările de câștig PMT sunt determinate de microcontroler (#Arduino UNO, Arduino) folosind o placă specială de circuit imprimat.SMF și firele se termină în conectori și se conectează la porturile de fibră optică (F) și cu fir (W) de pe stația de bază (Figura 6c).Sistemul de imagistică este conținut pe un cărucior portabil (Figura 6d). A fost folosit un transformator de izolare pentru a limita curentul de scurgere la <500 μA. A fost folosit un transformator de izolare pentru a limita curentul de scurgere la <500 μA. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. A fost folosit un transformator de izolare pentru a limita curentul de scurgere la <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. Utilizați un transformator de izolare pentru a limita curentul de scurgere la <500µA.
sistem de vizualizare.(a) PMT, laserul și amplificatorul sunt în stația de bază.(b) În banca de filtre, laserul (albastru) trece peste cablul de fibră optică prin conectorul FC/APC.Fasciculul este deviat de o oglindă dicroică (DM) într-o fibră monomod (SMF) printr-un al doilea conector FC/APC.Fluorescența (verde) trece prin DM și filtrul trece lung (LPF) către PMT prin fibră multimodală (MMF).(c) Capătul proximal al endoscopului este conectat la porturile de fibră optică (F) și cu fir (W) ale stației de bază.(d) Endoscop, monitor, stație de bază, computer și transformator de izolare pe un cărucior portabil.(a, c) Solidworks 2016 a fost folosit pentru modelarea 3D a sistemului de imagistică și a componentelor endoscopului.
Rezoluția laterală și axială a opticii de focalizare a fost măsurată din funcția de răspândire a punctului a microsferelor fluorescente (#F8803, Thermo Fisher Scientific) cu diametrul de 0,1 um.Colectați imagini prin traducerea microsferelor pe orizontală și verticală în pași de 1 µm folosind o etapă liniară (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Stiva de imagini folosind ImageJ2 pentru a obține imagini în secțiune transversală ale microsferelor.
Software-ul special (LabVIEW 2021, NI) a fost dezvoltat pentru achiziția de date și procesarea imaginilor în timp real.Pe fig.7 prezintă o privire de ansamblu asupra rutinelor utilizate pentru operarea sistemului.Interfața cu utilizatorul constă din achiziție de date (DAQ), panou principal și panou de control.Panoul de colectare a datelor interacționează cu panoul principal pentru a colecta și stoca date brute, pentru a oferi intrare pentru setările personalizate de colectare a datelor și pentru a gestiona setările driverului scanerului.Panoul principal permite utilizatorului să selecteze configurația dorită pentru utilizarea endoscopului, inclusiv semnalul de control al scanerului, rata de cadre video și parametrii de achiziție.Acest panou permite, de asemenea, utilizatorului să afișeze și să controleze luminozitatea și contrastul imaginii.Folosind datele brute ca intrare, algoritmul calculează setarea optimă a câștigului pentru PMT și ajustează automat acest parametru utilizând un sistem de control cu ​​feedback proporțional-integral (PI)16.Placa de control interacționează cu placa principală și placa de achiziție de date pentru a controla puterea laserului și câștigul PMT.
Arhitectura software de sistem.Interfața cu utilizatorul constă din module (1) achiziție de date (DAQ), (2) panou principal și (3) panou de control.Aceste programe rulează concomitent și comunică între ele prin cozi de mesaje.Cheia este MEMS: Sistem microelectromecanic, TDMS: Flux de control al datelor tehnice, PI: Integral proporțional, PMT: Fotomultiplicator.Fișierele imagine și video sunt salvate în formatele BMP și, respectiv, AVI.
Un algoritm de corecție de fază este utilizat pentru a calcula dispersia intensităților pixelilor imaginii la diferite valori de fază pentru a determina valoarea maximă utilizată pentru a clarifica imaginea.Pentru corecția în timp real, intervalul de scanare a fazei este de ±2,86° cu un pas relativ mare de 0,286° pentru a reduce timpul de calcul.În plus, utilizarea unor părți ale imaginii cu mai puține mostre reduce și mai mult timpul de calcul al cadrului de imagine de la 7,5 secunde (1 Msample) la 1,88 secunde (250 Ksample) la 10 Hz.Acești parametri de intrare au fost aleși pentru a oferi o calitate adecvată a imaginii cu o latență minimă în timpul imagistică in vivo.Imaginile live și videoclipurile sunt înregistrate în formatele BMP și, respectiv, AVI.Datele brute sunt stocate în formatul de flux de gestionare a datelor tehnice (TMDS).
Post-procesarea imaginilor in vivo pentru îmbunătățirea calității cu LabVIEW 2021. Precizia este limitată atunci când se utilizează algoritmi de corecție de fază în timpul imagistică in vivo datorită timpului lung de calcul necesar.Sunt utilizate doar zone limitate de imagine și numere de mostre.În plus, algoritmul nu funcționează bine pentru imaginile cu artefacte de mișcare sau contrast scăzut și duce la erori de calcul de fază30.Cadrele individuale cu contrast ridicat și fără artefacte de mișcare au fost selectate manual pentru reglarea fină a fazei cu un interval de scanare de fază de ±0,75° în pași de 0,01°.A fost utilizată întreaga zonă a imaginii (de exemplu, 1 M eșantion dintr-o imagine înregistrată la 10 Hz).Tabelul S2 detaliază parametrii imaginii utilizați pentru post-procesare și în timp real.După corecția de fază, un filtru median este utilizat pentru a reduce și mai mult zgomotul imaginii.Luminozitatea și contrastul sunt îmbunătățite în continuare prin întinderea histogramei și corecția gamma31.
Studiile clinice au fost aprobate de Comitetul de revizuire a instituțiilor medicale din Michigan și au fost efectuate în cadrul Departamentului de proceduri medicale.Acest studiu este înregistrat online la ClinicalTrials.gov (NCT03220711, data de înregistrare: 18/07/2017).Criteriile de includere au inclus pacienți (cu vârsta cuprinsă între 18 și 100 de ani) cu o colonoscopie electivă planificată anterior, un risc crescut de cancer colorectal și un istoric de boală inflamatorie intestinală.Consimțământul informat a fost obținut de la fiecare subiect care a acceptat să participe.Criteriile de excludere au fost pacientele care erau însărcinate, aveau o hipersensibilitate cunoscută la fluoresceină sau urmau chimioterapie activă sau radioterapie.Acest studiu a inclus pacienți consecutivi programați pentru colonoscopie de rutină și a fost reprezentativ pentru populația Michigan Medical Center.Studiul a fost realizat în conformitate cu Declarația de la Helsinki.
Înainte de operație, calibrați endoscopul folosind perle fluorescente de 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) montate în forme de silicon.Un etanșant siliconic translucid (#RTV108, Momentive) a fost turnat într-o matriță de plastic imprimată 3D de 8 cm3.Puneți mărgelele fluorescente de apă peste silicon și lăsați până când mediul de apă se usucă.
Întregul colon a fost examinat folosind un colonoscop medical standard (Olympus, CF-HQ190L) cu iluminare cu lumină albă.După ce endoscopistul a determinat zona presupusei boli, zona este spălată cu 5-10 ml de acid acetic 5%, iar apoi cu apă sterilă pentru a îndepărta mucusul și resturile.O doză de 5 ml de 5 mg/ml fluoresceină (Alcon, Fluorescite) a fost injectată intravenos sau pulverizată local pe mucoasă folosind o canulă standard (M00530860, Boston Scientific) care a fost trecută prin canalul de lucru.
Utilizați un irigator pentru a îndepărta excesul de vopsea sau resturile de pe suprafața mucoasei.Scoateți cateterul de nebulizare și treceți endoscopul prin canalul de lucru pentru a obține imagini ante-mortem.Utilizați ghidaj endoscopic cu câmp larg pentru a poziționa vârful distal în zona țintă. Timpul total folosit pentru colectarea imaginilor confocale a fost <10 min. Timpul total folosit pentru colectarea imaginilor confocale a fost <10 min. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. Timpul total necesar pentru colectarea imaginilor confocale a fost <10 min.Timpul total de achiziție pentru imaginile confocale a fost mai mic de 10 minute.Videoclipul cu lumină albă endoscopică a fost procesat utilizând sistemul de imagistică Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) și înregistrat cu un video recorder Elgato HD.Utilizați LabVIEW 2021 pentru a înregistra și salva videoclipuri de endoscopie.După ce imagistica este completă, endoscopul este îndepărtat și țesutul care urmează să fie vizualizat este excizat cu ajutorul forcepsului pentru biopsie sau a unei capcane. Țesuturile au fost procesate pentru histologie de rutină (H&E) și evaluate de un expert patolog GI (HDA). Țesuturile au fost procesate pentru histologie de rutină (H&E) și evaluate de un expert patolog GI (HDA). Ткани ыыли обработаны для обычной гистологии (H & e) и иенены эксперто deja-патолоям желудочно suааатолог желудочномишечатолог желудочномишечччо/ Țesuturile au fost prelucrate pentru histologie de rutină (H&E) și evaluate de un expert patolog gastrointestinal (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 гистологии (H & e) и иенены эксперто deja-патолоям желудочно suааатолог желудочномишечатолог желудочномишечччо/ Țesuturile au fost prelucrate pentru histologie de rutină (H&E) și evaluate de un expert patolog gastrointestinal (HDA).Proprietățile spectrale ale fluoresceinei au fost confirmate folosind un spectrometru (USB2000+, Ocean Optics) așa cum se arată în Figura S2.
Endoscoapele sunt sterilizate după fiecare utilizare de către oameni (Fig. 8).Procedurile de curățare au fost efectuate sub îndrumarea și aprobarea Departamentului de Control al Infecțiilor și Epidemiologie al Centrului Medical Michigan și al Unității Centrale de Procesare Sterilă. Înainte de studiu, instrumentele au fost testate și validate pentru sterilizare de către Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), o entitate comercială care oferă servicii de prevenire a infecțiilor și validare a sterilizării. Înainte de studiu, instrumentele au fost testate și validate pentru sterilizare de către Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), o entitate comercială care oferă servicii de prevenire a infecțiilor și validare a sterilizării. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компание компанией компанией, Johnson, Produse avansate, Johnson й организацией, предоставляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизаций. Înainte de studiu, instrumentele au fost testate și aprobate pentru sterilizare de către Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), o organizație comercială care oferă servicii de prevenire a infecțiilor și de verificare a sterilizării. Перед исследованием инструменты были стерилизованы и проверены Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческай проверены доставляет услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Instrumentele au fost sterilizate și inspectate înainte de studiu de către Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), o organizație comercială care oferă servicii de prevenire a infecțiilor și verificare a sterilizării.
Reciclarea sculelor.(a) Endoscoapele sunt plasate în tăvi după fiecare sterilizare folosind procesul de procesare STERRAD.(b) SMF și firele sunt terminate cu fibră optică și, respectiv, conectori electrici, care sunt închise înainte de reprocesare.
Curățați endoscoapele procedând în felul următor: (1) ștergeți endoscopul cu o cârpă fără scame înmuiată într-un detergent enzimatic de la proximal la distal;(2) Scufundați instrumentul în soluția de detergent enzimatic timp de 3 minute cu apă.țesătură fără scame.Conectorii electrici și de fibră optică sunt acoperiți și îndepărtați din soluție;(3) Endoscopul este înfășurat și plasat în tava instrumentului pentru sterilizare folosind STERRAD 100NX, plasmă gazoasă cu peroxid de hidrogen.temperatură relativ scăzută și mediu cu umiditate scăzută.
Seturile de date utilizate și/sau analizate în studiul curent sunt disponibile de la autorii respectivi la cerere rezonabilă.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomicroscopia laser confocală în endoscopia gastro-intestinală: Aspecte tehnice și aplicații clinice. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomicroscopia laser confocală în endoscopia gastro-intestinală: Aspecte tehnice și aplicații clinice.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endomicroscopie laser confocal în endoscopia gastrointestinală: aspecte tehnice și aplicare clinică. 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：Aspecte tehnice și aplicații clinice.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endoscopie laser confocală în endoscopia gastrointestinală: aspecte tehnice și aplicații clinice.heparină gastrointestinală de translație.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR și colab.Analiza siguranței și eficacității endomicroscopiei laser confocale SAGES TAVAC.Operațiune.Endoscopie 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. şi colab.Endoscopia laser confocală în bolile gastrointestinale și pancreatobiliare: o revizuire sistematică și meta-analiză.Stiinta biomedicala.rezervor de stocare.intern 2016, 4638683 (2016).