Täname, et külastasite veebilehte Nature.com.Kasutate piiratud CSS-i toega brauseri versiooni.Parima kasutuskogemuse saamiseks soovitame kasutada uuendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Lisaks näitame pideva toe tagamiseks saiti ilma stiilide ja JavaScriptita.
Kuvab korraga kolmest slaidist koosneva karusselli.Korraga kolme slaidi vahel liikumiseks kasutage nuppe Eelmine ja Järgmine või kolme slaidi vahel liikumiseks kasutage lõpus olevaid liuguri nuppe.
Konfokaalne laserendoskoopia on uus reaalajas optilise biopsia meetod.Õõnesorganite epiteelist saab koheselt saada histoloogilise kvaliteediga fluorestseeruvaid pilte.Praegu tehakse skannimist proksimaalselt kliinilises praktikas tavaliselt kasutatavate sondipõhiste instrumentidega, fookuse juhtimisel on piiratud paindlikkus.Näitame parameetrilise resonantsskanneri kasutamist, mis on paigaldatud endoskoobi distaalsesse otsa, et teostada kiiret külgsuunalist läbipainet.Helkuri keskele on söövitatud auk, et valgustee kokku kerida.See disain vähendab instrumendi suurust 2,4 mm läbimõõduni ja 10 mm pikkuseni, võimaldades seda edasi juhtida standardsete meditsiiniliste endoskoopide töökanali kaudu.Kompaktne objektiiv pakub külg- ja aksiaalset eraldusvõimet vastavalt 1,1 ja 13,6 µm.Töökaugus 0 µm ja vaateväli 250 µm × 250 µm saavutatakse kaadrisagedusega kuni 20 Hz.Ergastamine lainepikkusel 488 nm ergastab fluorestseiini, FDA heakskiidetud värvainet, mis tagab kudede suure kontrastsuse.Endoskoope on kliiniliselt heakskiidetud steriliseerimismeetodeid kasutades uuesti töödeldud 18 tsüklit ilma riketeta.Rutiinse kolonoskoopia käigus saadi fluorestseeruvad kujutised käärsoole normaalsest limaskestast, tubulaarsetest adenoomidest, hüperplastilistest polüüpidest, haavandilisest koliidist ja Crohni koliidist.Võib tuvastada üksikuid rakke, sealhulgas kolonotsüüte, pokaalrakke ja põletikurakke.Eristada saab limaskesta tunnuseid, nagu krüptistruktuurid, krüptiõõnsused ja lamina propria.Instrumenti saab kasutada tavapärase endoskoopia lisandina.
Konfokaalne laserendoskoopia on uudne pildistamismeetod, mida töötatakse välja kliiniliseks kasutamiseks rutiinse endoskoopia lisandina1, 2, 3.Neid painduvaid kiudoptilise ühendusega instrumente saab kasutada haiguste tuvastamiseks epiteelirakkudes, mis vooderdavad õõnsaid elundeid, näiteks käärsoole.See õhuke koekiht on metaboolselt väga aktiivne ja on paljude haigusprotsesside, näiteks vähi, infektsioonide ja põletiku allikas.Endoskoopia abil saab saavutada subtsellulaarse eraldusvõime, pakkudes reaalajas peaaegu histoloogilise kvaliteediga in vivo pilte, mis aitavad arstidel teha kliinilisi otsuseid.Füüsilise koe biopsiaga kaasneb verejooksu ja perforatsiooni oht.Sageli kogutakse liiga palju või liiga vähe biopsiaproove.Iga eemaldatud proov suurendab operatsiooni maksumust.Proovi hindamiseks patoloogi poolt kulub mitu päeva.Patoloogia tulemuste ootamise päevadel kogevad patsiendid sageli ärevust.Seevastu teistel kliinilistel pildistamisviisidel, nagu MRI, CT, PET, SPECT ja ultraheli, puudub ruumiline eraldusvõime ja ajaline kiirus, mis on vajalik epiteeli protsesside visualiseerimiseks in vivo reaalajas, subtsellulaarse eraldusvõimega.
Sondipõhist instrumenti (Cellvizio) kasutatakse praegu kliinikutes tavaliselt "optilise biopsia" tegemiseks.Disain põhineb ruumiliselt koherentsel kiudoptilisel kimbul4, mis kogub ja edastab fluorestseeruvaid pilte.Ühekiuline südamik toimib "auguna", mis võimaldab subtsellulaarse eraldusvõime saavutamiseks defokuseeritud valgust ruumiliselt filtreerida.Skaneerimine toimub proksimaalselt, kasutades suurt mahukat galvanomeetrit.See säte piirab fookuse juhtimise tööriista võimalusi.Varajase epiteeli kartsinoomi õigeks staadiumiks on vaja visualiseerida koepinda, et hinnata invasiooni ja määrata sobiv ravi.Fluorestseiini, FDA poolt heaks kiidetud kontrastainet, manustatakse intravenoosselt, et esile tõsta epiteeli struktuurseid tunnuseid. Nende endomikroskoopide läbimõõt on <2,4 mm ja neid saab standardsete meditsiiniliste endoskoopide biopsiakanali kaudu hõlpsalt edasi suunata. Nende endomikroskoopide läbimõõt on <2,4 mm ja neid saab standardsete meditsiiniliste endoskoopide biopsiakanali kaudu hõlpsalt edasi suunata. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены через биопсийтный ка эндоскопов. Nende endomikroskoopide läbimõõt on <2,4 mm ja neid saab hõlpsasti läbida tavaliste meditsiiniliste endoskoopide biopsiakanalist.Need boroskoobid on läbimõõduga alla 2,4 mm ja läbivad kergesti standardsete meditsiiniliste boroskoopide biopsiakanali.See paindlikkus võimaldab mitmesuguseid kliinilisi rakendusi ja on endoskoopide tootjatest sõltumatu.Selle pildistamisseadmega on läbi viidud arvukalt kliinilisi uuringuid, sealhulgas söögitoru-, mao-, käärsoole- ja suuõõnevähi varane avastamine.Välja on töötatud pildistamisprotokollid ja kindlaks tehtud protseduuri ohutus.
Mikroelektromehaanilised süsteemid (MEMS) on võimas tehnoloogia väikeste skaneerimismehhanismide kavandamiseks ja valmistamiseks, mida kasutatakse endoskoopide distaalses otsas.See asend (proksimaalse suhtes) võimaldab fookusasendi juhtimisel suuremat paindlikkust5,6.Lisaks külgsuunalisele läbipaindele saab distaalne mehhanism teostada ka aksiaalset skaneerimist, objektiivijärgset skaneerimist ja juhusliku juurdepääsu skaneerimist.Need võimalused võimaldavad põhjalikumat epiteelirakkude ülekuulamist, sealhulgas vertikaalset ristlõike kujutist7, suure vaatevälja (FOV)8 aberratsioonivaba skaneerimist ja paremat jõudlust kasutaja määratud alampiirkondades9.MEMS lahendab skaneerimismootori pakkimise tõsise probleemi, kuna instrumendi kaugemas otsas on vähe ruumi.Võrreldes mahukate galvanomeetritega pakuvad MEMS-id suurepärase jõudluse väikese suuruse, suure kiiruse ja väikese energiatarbimisega.Lihtsa tootmisprotsessi saab väikeste kuludega masstootmiseks laiendada.Paljud MEMS-i kujundused on varem teatatud 10, 11, 12.Ükski tehnoloogia ei ole veel piisavalt välja töötatud, et võimaldada reaalajas in vivo pildistamise laialdast kliinilist kasutamist meditsiinilise endoskoobi töökanali kaudu.Siin on meie eesmärk demonstreerida MEMS-skanneri kasutamist endoskoobi distaalses otsas inimese in vivo kujutise saamiseks rutiinse kliinilise endoskoopia ajal.
Kiudoptiline instrument töötati välja MEMS-skanneriga distaalses otsas, et koguda sarnaste histoloogiliste omadustega reaalajas in vivo fluorestseeruvaid pilte.Ühemoodiline kiud (SMF) on suletud painduvasse polümeertorusse ja ergastatakse lainepikkusel λex = 488 nm.See konfiguratsioon lühendab distaalse otsa pikkust ja võimaldab seda standardsete meditsiiniliste endoskoopide töökanali kaudu edasi juhtida.Kasutage optika tsentreerimiseks otsikut.Need läätsed on loodud saavutama peaaegu difraktsiooni aksiaalset eraldusvõimet numbrilise avaga (NA) = 0,41 ja töökaugusega = 0 µm13.Optika 14 täpseks joondamiseks tehakse täpsed seibid. Skanner on pakendatud endoskoobi, mille jäik distaalne ots on 2,4 mm läbimõõduga ja 10 mm pikk (joonis 1a).Need mõõtmed võimaldavad seda kasutada kliinilises praktikas lisaseadmena endoskoopia ajal (joonis 1b).Kudele langeva laseri maksimaalne võimsus oli 2 mW.
Konfokaalne laserendoskoopia (CLE) ja MEMS-skannerid.Foto, millel on (a) pakendatud instrument jäika distaalse otsa mõõtmetega 2,4 mm läbimõõduga ja 10 mm pikkusega ning (b) sirge läbipääsuga standardse meditsiinilise endoskoobi (Olympus CF-HQ190L) töökanalist.c ) Skanneri eestvaade, millel on 50 µm keskmise avaga reflektor, mida ergutuskiir läbib.Skanner on paigaldatud kardaanile, mida käitavad kvadratuurse kammi ajamite komplekt.Seadme resonantssageduse määrab torsioonvedru suurus.(d) Skänneri külgvaade, mis näitab skannerit, mis on paigaldatud alusele koos juhtmetega, mis on ühendatud elektroodiankrutega, mis pakuvad ajami ja toitesignaalide ühenduspunkte.
Skaneerimismehhanism koosneb kardaani külge kinnitatud reflektorist, mida käitavad kammiga juhitavad kvadratuurajamid, et suunata kiirt külgsuunas (XY-tasand) Lissajouse mustri järgi (joonis 1c).Selle keskele söövitati 50 µm läbimõõduga auk, millest ergutuskiir läbis.Skänner töötab disaini resonantssagedusel, mida saab häälestada väändevedru mõõtmeid muutes.Seadme perifeeriasse graveeriti elektroodiankrud, et tagada toite- ja juhtsignaalide ühenduspunktid (joonis 1d).
Pildistamissüsteem on paigaldatud kaasaskantavale kärule, mida saab operatsioonituppa veeretada.Graafiline kasutajaliides on loodud toetama minimaalsete tehniliste teadmistega kasutajaid, näiteks arste ja õdesid.Kontrollige käsitsi skanneri draivi sagedust, valgusvihu režiimi ja pildi FOV-i.
Endoskoobi kogupikkus on ligikaudu 4 m, et võimaldada instrumentide täielikku läbimist läbi standardse meditsiinilise endoskoobi töökanali (1,68 m), manööverdusvõime parandamiseks on lisapikkus.Endoskoobi proksimaalses otsas lõpevad SMF ja juhtmed pistikutes, mis ühendatakse tugijaama fiiberoptiliste ja juhtmega portidega.Installatsioon sisaldab laserit, filtriseadet, kõrgepingevõimendit ja fotokordisti detektorit (PMT).Võimendi annab skannerile toite- ja ajamsignaale.Optiline filter ühendab laserergastuse SMF-iga ja edastab fluorestsentsi PMT-le.
Endoskoope töödeldakse pärast iga kliinilist protseduuri uuesti STERRAD-i steriliseerimisprotsessi abil ja need taluvad kuni 18 tsüklit tõrgeteta.OPA lahuse puhul ei täheldatud enam kui 10 desinfitseerimistsükli järel kahjustuste märke.OPA tulemused ületasid STERRADi tulemusi, mis viitab sellele, et endoskoopide eluiga saab pikendada kõrgetasemelise desinfitseerimisega, mitte uuesti steriliseerimisega.
Pildi eraldusvõime määrati punktide hajutamise funktsiooni järgi, kasutades fluorestseeruvaid helmeid läbimõõduga 0, 1 μm.Külgmise ja aksiaalse eraldusvõime jaoks mõõdeti täislaius poole maksimumi juures (FWHM) vastavalt 1,1 ja 13,6 µm (joonis 2a, b).
Pildi valikud.Teravustamisoptika lateraalset (a) ja aksiaalset (b) eraldusvõimet iseloomustab punkthajutusfunktsioon (PSF), mida mõõdetakse fluorestseeruvate mikrosfääride abil, mille läbimõõt on 0,1 μm.Mõõdetud täislaius poole maksimumi juures (FWHM) oli vastavalt 1,1 ja 13,6 µm.Sisend: kuvatakse ühe mikrosfääri laiendatud vaated risti (XY) ja teljesuuna (XZ) suunas.(c) Fluorestseeruv kujutis, mis on saadud standardsest (USAF 1951) sihtribast (punane ovaal), mis näitab, et rühmad 7–6 on selgelt eraldatavad.(d) Pilt 10 µm läbimõõduga hajutatud fluorestseeruvatest mikrosfääridest, millel on pildi vaateväli suurusega 250 µm × 250 µm.PSF-i (a, b) polüesterstaapelkiud ehitati kasutades MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Fluorestseeruvad pildid koguti LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/) abil.
Standarderaldusvõimega läätsede fluorestsentskujutised eristavad selgelt rühmade 7–6 veergude komplekti, mis säilitab kõrge külgeraldusvõime (joonis 2c).Vaateväli (FOV) 250 µm × 250 µm määrati katteklaasidele hajutatud 10 µm läbimõõduga fluorestseeruvate helmeste kujutiste põhjal (joonis 2d).
Kliinilises pildisüsteemis rakendatakse PMT võimenduse juhtimise ja faasi korrigeerimise automatiseeritud meetodit, et vähendada endoskoopide, käärsoole peristaltika ja patsiendi hingamise artefakte.Kujutise rekonstrueerimise ja töötlemise algoritme on varem kirjeldatud 14, 15 .PMT võimendust juhib proportsionaalne integraal (PI) kontroller, et vältida intensiivsuse küllastumist16.Süsteem loeb iga kaadri maksimaalset pikslite intensiivsust, arvutab proportsionaalsed ja integraalsed vastused ning määrab PMT võimenduse väärtused tagamaks, et pikslite intensiivsus on lubatud vahemikus.
In vivo pildistamise ajal võib skanneri liikumise ja juhtsignaali faaside mittevastavus põhjustada pildi hägusust.Sellised mõjud võivad ilmneda seadme temperatuuri muutuste tõttu inimkeha sees.Valge valguse kujutised näitasid, et endoskoop oli kontaktis normaalse käärsoole limaskestaga in vivo (joonis 3a).Valesti joondatud pikslite hägusust võib näha käärsoole normaalse limaskesta töötlemata piltidel (joonis 3b).Pärast õige faasi ja kontrasti reguleerimisega töötlemist võis eristada limaskesta subtsellulaarseid tunnuseid (joonis 3c).Lisateabe saamiseks on toores konfokaalsed kujutised ja töödeldud reaalajas kujutised näidatud joonisel S1 ning reaalajas ja järeltöötluseks kasutatavad kujutise rekonstrueerimise parameetrid on esitatud tabelis S1 ja tabelis S2.
Pildi töötlemine.( a ) Lainurga endoskoopiline pilt, mis näitab endoskoopi (E), mis on kontaktis normaalse (N) käärsoole limaskestaga, et koguda pärast fluorestseiini manustamist in vivo fluorestseeruvaid pilte.(b) Skannimise ajal X- ja Y-teljel liikumine võib põhjustada valesti joondatud pikslite hägusust.Demonstreerimise eesmärgil rakendatakse originaalpildile suurt faasinihet.(c) Pärast töötlemisjärgse faasi korrigeerimist saab hinnata limaskesta üksikasju, sealhulgas krüptistruktuure (nooled), mille keskvalendik (l) on ümbritsetud lamina propria (lp).Eristada saab üksikuid rakke, sealhulgas kolonotsüüte (c), pokaalrakke (g) ja põletikurakke (nooled).Vaadake lisavideot 1. (b, c) LabVIEW 2021 abil töödeldud pildid.
Konfokaalsed fluorestsentskujutised on saadud in vivo mitme käärsoolehaiguse korral, et näidata instrumendi laialdast kliinilist rakendatavust.Lainurkpildistamine tehakse esmalt valge valgusega, et tuvastada väga ebanormaalne limaskesta.Seejärel viiakse endoskoop läbi kolonoskoobi töökanali ja viiakse kontakti limaskestaga.
Käärsoole neoplaasia, sealhulgas tubulaarse adenoomi ja hüperplastilise polüübi jaoks on näidatud laia väljaga endoskoopia, konfokaalne endomikroskoopia ja histoloogia (H&E). Käärsoole neoplaasia, sealhulgas tubulaarse adenoomi ja hüperplastilise polüübi jaoks on näidatud laia väljaga endoskoopia, konfokaalne endomikroskoopia ja histoloogia (H&E). Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия и гистологические (H&E) чая тубулярную аденому и гиперпластический полип. Käärsoole endoskoopia, konfokaalne endomikroskoopia ja histoloogiline (H&E) pildistamine on näidustatud käärsoole neoplaasia, sealhulgas tubulaarse adenoomi ja hüperplastilise polüübi korral.显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉）的广角内窥镜磀查楮咆媮共辚焥、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工巨果学(H&E) pilt. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изображения, показываюшиелюющие чая тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. Laiavälja endoskoopia, konfokaalne mikroendoskoopia ja histoloogilised (H&E) kujutised, mis näitavad käärsoole kasvajaid, sealhulgas tubulaarseid adenoome ja hüperplastilisi polüüpe.Torukujulised adenoomid näitasid krüpti normaalse arhitektuuri kadumist, pokaalrakkude suuruse vähenemist, krüpti valendiku moonutusi ja lamina propria paksenemist (joonis 4a–c).Hüperplastilistel polüüpidel oli krüptide tähtarhitektuur, vähe pokaalrakke, krüptide pilulaadne valendik ja ebakorrapärased lamellkrüptid (joonis 4d-f).
Pilt limaskesta paksust nahast in vivo. Näidatud on (ac) adenoomi, (df) hüperplastilise polüübi, (gi) haavandilise koliidi ja (jl) Crohni koliidi tüüpilised valge valguse endoskoopia, konfokaalne endomikroskoop ja histoloogia (H&E) kujutised. Näidatud on (ac) adenoomi, (df) hüperplastilise polüübi, (gi) haavandilise koliidi ja (jl) Crohni koliidi tüüpilised valge valguse endoskoopia, konfokaalne endomikroskoop ja histoloogia (H&E) kujutised. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистологии (H&E) показажения показананы) стического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Tüüpilised valge valguse endoskoopia, konfokaalse endomikroskoobi ja histoloogilise (H&E) kujutised on näidatud (ac) adenoomi, (df) hüperplastilise polüübi, (gi) haavandilise koliidi ja (jl) Crohni koliidi korral.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠癡兺结肠畁检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像. See näitab(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的䧓肀栀傉傎療栀共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) pilt. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистология (ac) адентативные аделомфеномы, оза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Näidatud on (ac) adenoomi, (df) hüperplastilise polüpoosi, (gi) haavandilise koliidi ja (jl) Crohni koliidi (H&E) tüüpiline valge valguse endoskoopia, konfokaalne endoskoopia ja histoloogia.(B) näitab konfokaalset kujutist, mis on saadud in vivo tubulaarsest adenoomist (TA), kasutades endoskoopi (E).See vähieelne kahjustus näitab krüpti normaalse arhitektuuri kadumist (nool), krüpti valendiku moonutusi (l) ja krüpti lamina propria (lp) tõrjumist.Samuti saab tuvastada kolonotsüüte (c), pokaalrakke (g) ja põletikurakke (nooled).Smt.Täiendav video 2. (e) näitab konfokaalset kujutist, mis on saadud hüperplastilisest polüübist (HP) in vivo.Sellel healoomulisel kahjustusel on tähekujuline krüptiarhitektuur (nool), pilulaadne krüptivalendik (l) ja ebakorrapärase kujuga lamina propria (lp).Samuti saab tuvastada kolonotsüüte (c), mitmeid pokaalrakke (g) ja põletikurakke (nooled).Smt.Täiendav video 3. (h) näitab haavandilise koliidi (UC) in vivo konfokaalseid kujutisi.See põletikuline seisund näitab moonutatud krüpti arhitektuuri (nool) ja silmapaistvaid pokaalrakke (g).Fluorestseiini (f) suled ekstrudeeritakse epiteelirakkudest, mis peegeldab veresoonte suurenenud läbilaskvust.Lamina proprias (lp) on näha arvukalt põletikulisi rakke (nooled).Smt.Täiendav video 4. (k) näitab konfokaalset kujutist, mis on saadud in vivo Crohni koliidi (CC) piirkonnast.See põletikuline seisund näitab moonutatud krüpti arhitektuuri (nool) ja silmapaistvaid pokaalrakke (g).Fluorestseiini (f) suled ekstrudeeritakse epiteelirakkudest, mis peegeldab veresoonte suurenenud läbilaskvust.Lamina proprias (lp) on näha arvukalt põletikulisi rakke (nooled).Smt.Täiendav video 5. (b, d, h, l) LabVIEW 2021 abil töödeldud pildid.
Kuvatakse sarnane käärsoolepõletiku kujutiste komplekt, sealhulgas haavandiline koliit (UC) (joonis 4g-i) ja Crohni koliit (joonis 4j-l).Arvatakse, et põletikulist reaktsiooni iseloomustavad moonutatud krüptistruktuurid väljaulatuvate pokaalrakkudega.Fluorestseiin pressitakse epiteelirakkudest välja, peegeldades veresoonte suurenenud läbilaskvust.Lamina proprias võib näha suurt hulka põletikurakke.
Oleme demonstreerinud painduva kiudühendusega konfokaalse laserendoskoobi kliinilist kasutamist, mis kasutab in vivo kujutise omandamiseks distaalselt paigutatud MEMS-skannerit.Resonantssagedusel on kuni 20 Hz kaadrisagedused saavutatavad, kasutades suure tihedusega Lissajous'i skaneerimisrežiimi, et vähendada liikumisartefakte.Optiline tee on kokku volditud, et tagada kiire laienemine ja arvuline ava, mis on piisav 1,1 µm külgeraldusvõime saavutamiseks.Histoloogilise kvaliteediga fluorestseeruvad kujutised saadi normaalse käärsoole limaskesta, tubulaarsete adenoomide, hüperplastiliste polüüpide, haavandilise koliidi ja Crohni koliidi rutiinse kolonoskoopia käigus.Võib tuvastada üksikuid rakke, sealhulgas kolonotsüüte, pokaalrakke ja põletikurakke.Eristada saab limaskesta tunnuseid, nagu krüptistruktuurid, krüptiõõnsused ja lamina propria.Täppisriistvara on mikrotöödeldud, et tagada üksikute optiliste ja mehaaniliste komponentide täpne joondamine 2,4 mm läbimõõduga x 10 mm pikkuse instrumendi sees.Optiline disain vähendab jäiga distaalse otsa pikkust piisavalt, et võimaldada otsest läbimist läbi standardse suurusega (3,2 mm läbimõõduga) töökanali meditsiinilistes endoskoopides.Seetõttu saavad seadet olenemata tootjast laialdaselt kasutada elukohajärgsed arstid.Ergastamine viidi läbi lainepikkusel λex = 488 nm, et ergutada fluorestseiini, FDA heakskiidetud värvainet, et saada kõrge kontrastsus.Instrumenti töödeldi ilma probleemideta 18 tsüklit, kasutades kliiniliselt aktsepteeritud steriliseerimismeetodeid.
Kaks muud instrumendi kujundust on kliiniliselt valideeritud.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) on sondil põhinev konfokaalne laserendoskoop (pCLE), mis kasutab fluorestsentspiltide kogumiseks ja edastamiseks mitmemoodiliste koherentsete kiudoptiliste kaablite komplekti1.Tugijaamal asuv galvanopeegel teeb proksimaalses otsas külgmise skaneerimise.Optilised sektsioonid kogutakse horisontaaltasapinnale (XY) sügavusega 0 kuni 70 µm.Mikrosondide komplektid on saadaval läbimõõduga 0,91 (19 G nõel) kuni 5 mm.Saavutati külgmine eraldusvõime 1 kuni 3,5 µm.Pildid koguti kaadrisagedusel 9–12 Hz ühemõõtmelise vaateväljaga 240–600 µm.Platvormi on kliiniliselt kasutatud erinevates piirkondades, sealhulgas sapijuhas, põies, käärsooles, söögitorus, kopsudes ja kõhunäärmes.Optiscan Pty Ltd on välja töötanud endoskoobipõhise konfokaalse laserendoskoobi (eCLE), mille skaneerimismootor on ehitatud professionaalse endoskoobi (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) sisestustorusse (distaalsesse otsa) 17 .Optiline sektsioon viidi läbi ühemoodilise kiu abil ja külgskaneerimine viidi läbi konsoolmehhanismi abil läbi resonantshäälestushargi.Aksiaalse nihke tekitamiseks kasutatakse Shape Memory Alloy (Nitinol) täiturmehhanismi.Konfokaalse mooduli koguläbimõõt on 5 mm.Fokuseerimiseks kasutatakse GRIN objektiivi, mille numbriline ava on NA = 0,6.Horisontaalsed kujutised saadi külgmiste ja aksiaalsete eraldusvõimetega vastavalt 0, 7 ja 7 µm, kaadrisagedusega 0, 8–1, 6 Hz ja vaateväljaga 500 µm × 500 µm.
Näitame subtsellulaarset eraldusvõimet in vivo fluorestsentskujutise omandamist inimkehast meditsiinilise endoskoobi kaudu, kasutades distaalse otsa MEMS-skannerit.Fluorestsents annab suure pildi kontrasti ja ligandid, mis seonduvad rakupinna sihtmärkidega, saab märgistada fluorofooridega, et tagada molekulaarne identiteet haiguse paremaks diagnoosimiseks18.Arendatakse ka teisi in vivo mikroendoskoopia optilisi tehnikaid. OCT kasutab lairiba valgusallika lühikest koherentsuspikkust, et koguda vertikaaltasapinnal pilte sügavusega > 1 mm19. OCT kasutab lairiba valgusallika lühikest koherentsuspikkust, et koguda vertikaaltasapinnal pilte sügavusega > 1 mm19. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений воснойплка.1 19. OCT kasutab lairiba valgusallika lühikest koherentsuspikkust, et saada vertikaaltasapinnal kujutisi sügavusega > 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 сбора изолворжений на глубин1 сти. OCT kasutab lairiba valgusallika lühikest koherentsuspikkust, et saada vertikaaltasapinnal > 1 mm19 kujutisi.See madala kontrastsusega lähenemisviis tugineb aga tagasihajutatud valguse kogumisele ja pildi eraldusvõimet piiravad täpilised artefaktid.Fotoakustiline endoskoopia genereerib in vivo pilte, mis põhinevad koes kiirel termoelastsel paisumisel pärast helilaineid genereeriva laserimpulsi neeldumist20. See lähenemine on näidanud, et inimese käärsoole kujutise sügavus on >1 cm in vivo ravi jälgimiseks. See lähenemine on näidanud, et inimese käärsoole kujutise sügavus on >1 cm in vivo ravi jälgimiseks. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo для мониторипинга т. See lähenemine on näidanud, et inimese käärsoole kujutise sügavus on > 1 cm in vivo ravi jälgimiseks.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 человека in vivo для монитерапгаи. Seda lähenemist on näidatud inimese käärsoole pildistamise sügavusel > 1 cm in vivo ravi jälgimiseks.Kontrasti toodab peamiselt veresoonkonnas leiduv hemoglobiin.Mitmefotoni endoskoopia genereerib suure kontrastsusega fluorestsentskujutisi, kui kaks või enam NIR-footonit tabavad samaaegselt koe biomolekule21. Selle lähenemisviisiga on võimalik saavutada pildistamise sügavus> 1 mm madala fototoksilisusega. Selle lähenemisviisiga on võimalik saavutada pildistamise sügavus> 1 mm madala fototoksilisusega. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. See lähenemisviis võib anda pildi sügavuse > 1 mm ja madala fototoksilisusega.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. See lähenemisviis võib anda pildi sügavuse > 1 mm ja madala fototoksilisusega.Vaja on kõrge intensiivsusega femtosekundiseid laserimpulsse ja see meetod ei ole endoskoopia käigus kliiniliselt tõestatud.
Selles prototüübis teostab skanner ainult külgsuunalist läbipainde, seega on optiline osa horisontaalsel (XY) tasapinnal.Seade on võimeline töötama suurema kaadrisagedusega (20 Hz) kui Cellvizio süsteemi galvaanilised peeglid (12 Hz).Liikumisartefaktide vähendamiseks suurendage kaadrisagedust ja signaali võimendamiseks vähendage kaadrisagedust.Kiireid ja automatiseeritud algoritme on vaja, et leevendada suuri liikumisartefakte, mis on põhjustatud endoskoopilisest liikumisest, hingamisteede liikumisest ja soolestiku liikuvusest.On näidatud, et parameetrilised resonantsskannerid suudavad saavutada aksiaalseid nihkeid, mis ületavad sadu mikroneid22. Pilte saab koguda vertikaalsel tasapinnal (XZ), mis on risti limaskesta pinnaga, et saada sama vaade kui histoloogias (H&E). Pilte saab koguda vertikaalsel tasapinnal (XZ), mis on risti limaskesta pinnaga, et saada sama vaade kui histoloogias (H&E). Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизитчистой, такое же изображение, как при гистологии (H&E). Pilte saab teha vertikaalsel tasapinnal (XZ), mis on risti limaskesta pinnaga, et saada sama pilt nagu histoloogias (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) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизитчистой, такое же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Pilte saab teha vertikaalsel tasapinnal (XZ), mis on risti limaskesta pinnaga, et saada histoloogilise uuringuga (H&E) sama pilt.Skanneri saab asetada objektiivijärgsesse asendisse, kus valgusvihk langeb piki optilist peatelge, et vähendada tundlikkust aberratsioonide suhtes8.Peaaegu difraktsioonipiiranguga fookusmahud võivad meelevaldselt suurte vaateväljade korral kõrvale kalduda.Juhusliku juurdepääsuga skannimist saab läbi viia, et suunata helkurid kasutaja määratud asendisse9.Vaatevälja saab vähendada, et tõsta esile suvalised pildipiirkonnad, parandades signaali-müra suhet, kontrasti ja kaadrisagedust.Skannereid saab masstootma lihtsate protsesside abil.Igale räniplaadile saab valmistada sadu seadmeid, et suurendada tootmist madala hinnaga masstootmiseks ja laialdaseks levitamiseks.
Kokkuvolditud valgustee vähendab jäiga distaalse otsa suurust, muutes endoskoobi kasutamise rutiinse kolonoskoopia ajal lisaseadmena lihtsaks.Näidatud fluorestseeruvatel piltidel on näha limaskesta subtsellulaarsed tunnused, mis eristavad tubulaarseid adenoome (vähieelsed) hüperplastilistest polüüpidest (healoomulised).Need tulemused viitavad sellele, et endoskoopia võib vähendada tarbetute biopsiate arvu23.Operatsiooniga seotud üldisi tüsistusi saab vähendada, seireintervalle optimeerida ja väiksemate kahjustuste histoloogilist analüüsi minimeerida.Näitame ka in vivo pilte põletikulise soolehaigusega patsientidest, sealhulgas haavandiline koliit (UC) ja Crohni koliit.Tavaline valge valguse kolonoskoopia annab limaskesta pinnast makroskoopilise ülevaate, millel on piiratud võime täpselt hinnata limaskesta paranemist.Endoskoopiat saab kasutada in vivo bioloogiliste ravimeetodite, nagu TNF24-vastaste antikehade, efektiivsuse hindamiseks.Täpne in vivo hindamine võib samuti vähendada või ära hoida haiguse kordumist ja tüsistusi, nagu operatsioon, ning parandada elukvaliteeti.Fluorestseiini sisaldavate endoskoopide in vivo kasutamisega seotud kliinilistes uuringutes ei ole teatatud tõsistest kõrvaltoimetest25. Laseri võimsus limaskesta pinnal oli piiratud <2 mW-ga, et minimeerida termilise vigastuse ohtu ja täita FDA nõudeid ebaolulise riski kohta26 21 CFR 812 kohta. Laseri võimsus limaskesta pinnal oli piiratud <2 mW-ga, et minimeerida termilise vigastuse ohtu ja täita FDA nõudeid ebaolulise riski kohta26 21 CFR 812 kohta. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимочермочерму и соответствовать требованиям FDA относительно незначительного риска26 согласно 21 CFR 812. Laseri võimsus limaskesta pinnal oli piiratud <2 mW-ga, et minimeerida termilise kahjustuse ohtu ja täita FDA tühise riski26 nõudeid 21 CFR 812 alusel.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，并满靍升寳 限并满 险，并满 险，并满 险，并满 足FDA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 мВт, чтобы свести к минимочермочерму и соответствовать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначительного риска26. Laseri võimsus limaskesta pinnal oli piiratud <2 mW-ga, et minimeerida termilise kahjustuse ohtu ja täita FDA 21 CFR 812 nõudeid tühise riski osas26.
Pildikvaliteedi parandamiseks saab instrumendi disaini muuta.Saadaval on spetsiaalne optika sfäärilise aberratsiooni vähendamiseks, pildi eraldusvõime parandamiseks ja töökauguse suurendamiseks.SIL-i saab häälestada nii, et see vastaks paremini koe murdumisnäitajale (~1,4), et parandada valguse sidumist.Ajami sagedust saab reguleerida, et suurendada skanneri külgnurka ja laiendada pildi vaatevälja.Selle efekti leevendamiseks saate kasutada automaatseid meetodeid, et eemaldada olulise liikumisega pildi kaadrid.Suure jõudlusega reaalajas täiskaadrikorrektsiooni pakkumiseks kasutatakse kiire andmehõivega väliprogrammeeritavat värava massiivi (FPGA).Suurema kliinilise kasulikkuse tagamiseks peavad automatiseeritud meetodid korrigeerima faasinihet ja liikumisartefakte, et kujutist reaalajas tõlgendada.Aksiaalse skaneerimise juurutamiseks saab rakendada monoliitset 3-teljelist parameetrilist resonantsskannerit 22 . Need seadmed on välja töötatud selleks, et saavutada enneolematu vertikaalne nihe > 400 µm, häälestades ajami sagedust režiimis, millel on segatud pehmenemis- ja jäikusdünaamika27. Need seadmed on välja töötatud selleks, et saavutada enneolematu vertikaalne nihe > 400 µm, häälestades ajami sagedust režiimis, millel on segatud pehmenemis- ja jäikusdünaamika27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смещения > 400 мкм путеботым начрой жиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. Need seadmed on loodud saavutama enneolematut vertikaalset nihet >400 µm, seadistades ajami sageduse režiimis, mida iseloomustab pehme/kõva segadünaamika27.这些设备的开发是为了通过在具有混合软化/硬化动力学扄状态下调整驱动通过在具有混合软化有的>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 楞 凃态 丕现 的> 400 µm 的 垂 直 位 移 27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещений >400 мкм вавракм путройстем начацедентных вертикальных смещений жиме со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Need seadmed on kavandatud saavutama enneolematuid vertikaalseid nihkeid > 400 µm, reguleerides käivitussagedust segatud pehmendamise/kõvenemise kineetika režiimis27.Tulevikus võib vertikaalne põikkuvamine aidata varajase vähi (T1a) staadiumis.Skänneri liikumise jälgimiseks ja faasinihke korrigeerimiseks saab rakendada mahtuvuslikku anduriahelat 28 .Automaatne faasikalibreerimine anduriahela abil võib asendada instrumendi käsitsi kalibreerimise enne kasutamist.Instrumendi töökindlust saab parandada, kasutades töötustsüklite arvu suurendamiseks usaldusväärsemaid instrumentide sulgemistehnikaid.MEMS-tehnoloogia lubab kiirendada endoskoopide kasutamist õõnesorganite epiteeli visualiseerimiseks, haiguste diagnoosimiseks ja ravi jälgimiseks minimaalselt invasiivsel viisil.Edasise arendamise käigus võib see uus pildistamisviis muutuda odavaks lahenduseks, mida kasutatakse meditsiiniliste endoskoopide lisandina koheseks histoloogiliseks uuringuks ja võib lõpuks asendada traditsioonilise patoloogilise analüüsi.
Fookusoptika parameetrite määramiseks viidi läbi ZEMAX optilise projekteerimise tarkvara (versioon 2013) abil kiirjälgimise simulatsioonid.Projekteerimiskriteeriumid hõlmavad peaaegu difraktsiooni aksiaalset eraldusvõimet, töökaugust = 0 µm ja vaatevälja (FOV) üle 250 × 250 µm2.Ergastamiseks lainepikkusel λex = 488 nm kasutati ühemoodilist kiudu (SMF).Fluorestsentsi kogumi dispersiooni vähendamiseks kasutatakse akromaatilisi dublete (joonis 5a).Kiir läbib SMF-i režiimivälja läbimõõduga 3,5 μm ja ilma kärpimiseta läbib 50 μm ava läbimõõduga reflektori keskpunkti.Kasutage suure murdumisnäitajaga (n = 2,03) kõvakümblusläätse (n = 2,03), et minimeerida langeva kiire sfäärilist aberratsiooni ja tagada täielik kokkupuude limaskesta pinnaga.Teravustamisoptika annab kogu NA = 0,41, kus NA = nsinα, n on koe murdumisnäitaja, α on kiire maksimaalne lähenemisnurk.Difraktsiooniga piiratud külgmised ja aksiaalsed eraldusvõimed on vastavalt 0,44 ja 6,65 µm, kasutades NA = 0,41, λ = 488 nm ja n = 1,3313.Arvesse võeti ainult müügilolevaid läätsi, mille välisläbimõõt (OD) ≤ 2 mm.Optiline tee on kokku volditud ja SMF-ist väljuv kiir läbib skanneri keskmist ava ja peegeldub tagasi fikseeritud peegli kaudu (läbimõõt 0,29 mm).See konfiguratsioon lühendab jäiga distaalse otsa pikkust, et hõlbustada endoskoobi edasiliikumist läbi meditsiiniliste endoskoopide standardse (3,2 mm läbimõõduga) töökanali.See funktsioon muudab selle rutiinse endoskoopia ajal lisaseadmena kasutamise lihtsaks.
Kokkuvolditud valgusjuhi ja endoskoobi pakend.(a) Ergastuskiir väljub OBC-st ja läbib skanneri keskmist ava.Kiir laieneb ja peegeldub fikseeritud ümmarguse peeglilt tagasi skannerisse külgsuunaliseks läbipaindeks.Teravustamisoptika koosneb paarist akromaatilisest topeltläätsedest ja tahke immersioon (poolkerakujulisest) läätsest, mis tagab kontakti limaskesta pinnaga.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) optilise disaini ja kiirte jälgimise simulatsiooni jaoks.(b) Näitab erinevate instrumendi komponentide, sealhulgas ühemoodilise kiu (SMF), skanneri, peeglite ja läätsede asukohta.Endoskoobi pakendi 3D-modelleerimiseks kasutati Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/).
SMF-i (#460HP, Thorlabs), mille režiimivälja läbimõõt oli 3,5 µm lainepikkusel 488 nm, kasutati "auguna" defokuseeritud valguse ruumiliseks filtreerimiseks (joonis 5b).SMF-id on suletud painduvatesse polümeertorudesse (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Piisava vahemaa tagamiseks patsiendi ja pildistamissüsteemi vahel kasutatakse ligikaudu 4 meetri pikkust pikkust.Kiire teravustamiseks ja fluorestsentsi kogumiseks kasutati paari 2 mm MgF2-ga kaetud akromaatilise topeltläätse (#65568, #65567, Edmund Optics) ja 2 mm katmata poolkerakujulist läätse (#90858, Edmund Optics).Sisestage skanneri vibratsiooni isoleerimiseks vaigu ja välimise toru vahele roostevabast terasest otsatoru (4 mm pikk, 2,0 mm OD, 1,6 mm ID).Kasutage meditsiinilisi liime, et kaitsta instrumenti kehavedelike ja käsitsemisprotseduuride eest.Kasutage pistikute kaitsmiseks termokahanevat toru.
Kompaktne skanner on valmistatud parameetrilise resonantsi põhimõttel.Ergastuskiire edastamiseks söövitage reflektori keskele 50 µm ava.Kasutades kvadratuurse kammajamiga ajamite komplekti, painutatakse laiendatud kiir Lissajous'i režiimis risti ortogonaalsuunas (XY tasapind).Analoogsignaalide genereerimiseks skanneri juhtimiseks kasutati andmehõiveplaati (#DAQ PCI-6115, NI).Toidet andis kõrgepingevõimendi (#PDm200, PiezoDrive) peenikeste juhtmete kaudu (#B4421241, MWS Wire Industries).Tehke juhtmestik elektroodi armatuurile.Skanner töötab sagedustel, mis on lähedal 15 kHz (kiire telg) ja 4 kHz (aeglane telg), et saavutada FOV kuni 250 µm × 250 µm.Videot saab filmida kaadrisagedusega 10, 16 või 20 Hz.Neid kaadrisagedusi kasutatakse Lissajous'i skaneerimismustri kordussageduse sobitamiseks, mis sõltub skanneri X- ja Y-ergastussageduste väärtusest29.Üksikasjad kompromisside kohta kaadrisageduse, pikslite eraldusvõime ja skaneerimismustri tiheduse vahel on esitatud meie eelmises töös14.
Tahkislaser (#OBIS 488 LS, koherentne) tagab λex = 488 nm, et ergutada kujutise kontrasti jaoks fluorestseiini (joonis 6a).Optilised patsid ühendatakse filtriseadmega FC/APC-pistikute kaudu (kadu 1,82 dB) (joonis 6b).Kiirt suunab SMF-i dikroiline peegel (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) teise FC/APC-pistiku kaudu.Vastavalt standardile 21 CFR 812 on kudedesse langev võimsus piiratud maksimaalselt 2 mW-ga, et täita FDA tühise riskiga seotud nõudeid.Fluorestsents juhiti läbi dikroilise peegli ja pika ülekandefiltri (# BLP01-488R, Semrock).Fluorestsents edastati FC/PC-pistiku kaudu fotokordisti (PMT) detektorisse (#H7422-40, Hamamatsu), kasutades ~1 m pikkust mitmemoodilist kiudu, mille südamiku läbimõõt oli 50 µm.Fluorestsentssignaale võimendati kiire vooluvõimendiga (#59-179, Edmund Optics).Reaalajas andmete kogumiseks ja pilditöötluseks on välja töötatud spetsiaalne tarkvara (LabVIEW 2021, NI).Laseri võimsuse ja PMT võimenduse seaded määrab mikrokontroller (#Arduino UNO, Arduino) spetsiaalse trükkplaadi abil.SMF ja juhtmed lõpevad pistikutes ning ühendatakse tugijaama fiiberoptilise (F) ja juhtmega (W) portidega (joonis 6c).Pildistamissüsteem asub kaasaskantavas kärus (joonis 6d). Lekkevoolu piiramiseks alla 500 μA kasutati isolatsioonitrafot. Lekkevoolu piiramiseks alla 500 μA kasutati isolatsioonitrafot. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. Lekkevoolu piiramiseks alla 500 µA kasutati isolatsioonitrafot.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. Kasutage eraldustrafot, et piirata lekkevoolu <500 µA-ni.
visualiseerimissüsteem.(a) PMT, laser ja võimendi on tugijaamas.(b) Filtripangas sõidab laser (sinine) üle fiiberoptilise kaabli läbi FC/APC pistiku.Dikroonse peegli (DM) abil suunatakse kiir teise FC/APC-pistiku kaudu ühemoodiliseks kiuks (SMF).Fluorestsents (roheline) liigub läbi DM-i ja kaugpääsfiltri (LPF) multimode fiber (MMF) kaudu PMT-sse.(c) Endoskoobi proksimaalne ots on ühendatud tugijaama fiiberoptilise (F) ja juhtmega (W) pordiga.(d) Endoskoop, monitor, tugijaam, arvuti ja isolatsioonitrafo kaasaskantava käru peal.(a, c) Solidworks 2016 kasutati pildisüsteemi ja endoskoobi komponentide 3D-modelleerimiseks.
Fokuseeriva optika külg- ja aksiaalne eraldusvõime mõõdeti fluorestseeruvate mikrosfääride (#F8803, Thermo Fisher Scientific) läbimõõduga 0,1 µm punktide hajutamise funktsiooni järgi.Koguge kujutisi, tõlkides mikrosfäärid horisontaalselt ja vertikaalselt 1 µm sammuga, kasutades lineaarset staadiumi (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Piltide virn, kasutades ImageJ2 mikrosfääride ristlõike kujutiste saamiseks.
Reaalajas andmete kogumiseks ja pilditöötluseks on välja töötatud spetsiaalne tarkvara (LabVIEW 2021, NI).Joonisel fig.7 näitab ülevaadet süsteemi käitamiseks kasutatavatest rutiinidest.Kasutajaliides koosneb andmehõivest (DAQ), põhipaneelist ja kontrolleri paneelist.Andmekogumise paneel suhtleb põhipaneeliga, et koguda ja salvestada toorandmeid, pakkuda sisendit kohandatud andmekogumisseadete jaoks ja hallata skanneridraiveri sätteid.Põhipaneel võimaldab kasutajal valida endoskoobi kasutamiseks soovitud konfiguratsiooni, sealhulgas skanneri juhtsignaali, video kaadrisageduse ja võtteparameetrid.Samuti võimaldab see paneel kasutajal kuvada ja juhtida pildi heledust ja kontrasti.Kasutades toorandmeid sisendina, arvutab algoritm PMT jaoks optimaalse võimenduse sätte ja kohandab seda parameetrit automaatselt proportsionaalse integraalse (PI)16 tagasiside juhtimissüsteemi abil.Kontrolleri plaat suhtleb põhiplaadi ja andmehõiveplaadiga, et juhtida laseri võimsust ja PMT võimendust.
Süsteemi tarkvara arhitektuur.Kasutajaliides koosneb moodulitest (1) andmehõive (DAQ), (2) põhipaneelist ja (3) kontrolleri paneelist.Need programmid töötavad samaaegselt ja suhtlevad üksteisega sõnumijärjekordade kaudu.Võti on MEMS: mikroelektromehaaniline süsteem, TDMS: tehniliste andmete juhtimisvoog, PI: proportsionaalne integraal, PMT: fotokordisti.Pildi- ja videofailid salvestatakse vastavalt BMP- ja AVI-vormingus.
Pildi pikslite intensiivsuse hajuvuse arvutamiseks erinevatel faasiväärtustel kasutatakse faasiparandusalgoritmi, et määrata pildi teravdamiseks kasutatud maksimaalne väärtus.Reaalajas korrigeerimiseks on faasiskannimise vahemik ±2,86°, suhteliselt suure sammuga 0,286°, et vähendada arvutusaega.Lisaks vähendab pildi osade kasutamine vähema näidistega veelgi pildikaadri arvutamise aega 7,5 sekundilt (1 Msample) 1,88 sekundini (250 Ksample) sagedusel 10 Hz.Need sisendparameetrid valiti selleks, et tagada in vivo pildistamise ajal piisav pildikvaliteet minimaalse latentsusega.Otsepildid ja videod salvestatakse vastavalt BMP- ja AVI-vormingus.Algandmed salvestatakse tehnilise andmehaldusvoo vormingus (TMDS).
In vivo piltide järeltöötlemine kvaliteedi parandamiseks rakendusega LabVIEW 2021. Faasiparandusalgoritmide kasutamisel in vivo pildistamise ajal on täpsus piiratud pika arvutusaja tõttu.Kasutatakse ainult piiratud pildialasid ja näidiste numbreid.Lisaks ei tööta algoritm hästi liikumisartefaktide või madala kontrastsusega piltide puhul ja põhjustab faasiarvutusvigu30.Faasi peenhäälestamiseks valiti käsitsi kõrge kontrastsusega ja liikumisartefaktideta kaadrid faasiskaneerimise vahemikuga ±0,75° 0,01° sammuga.Kasutati kogu pildiala (nt 1 M näidis kujutisest, mis salvestati sagedusel 10 Hz).Tabel S2 kirjeldab reaalajas ja järeltöötluseks kasutatavaid pildiparameetreid.Pärast faasikorrektsiooni kasutatakse pildimüra edasiseks vähendamiseks mediaanfiltrit.Heledust ja kontrasti parandavad veelgi histogrammi venitamine ja gammakorrektsioon31.
Kliinilised uuringud kiitis heaks Michigani meditsiiniasutuste ülevaatusnõukogu ja need viidi läbi meditsiiniliste protseduuride osakonnas.See uuring on veebis registreeritud saidil ClinicalTrials.gov (NCT03220711, registreerimiskuupäev: 18.07.2017).Kaasamise kriteeriumid hõlmasid patsiente (vanuses 18 kuni 100 aastat), kellel oli varem planeeritud plaaniline kolonoskoopia, suurenenud kolorektaalse vähi risk ja anamneesis põletikuline soolehaigus.Igalt osalema nõustunud katsealuselt saadi teadlik nõusolek.Välistamiskriteeriumid olid patsiendid, kes olid rasedad, kellel oli teadaolev ülitundlikkus fluorestseiini suhtes või kes said aktiivset keemia- või kiiritusravi.See uuring hõlmas järjestikuseid patsiente, kellele oli plaanitud rutiinne kolonoskoopia ja mis esindas Michigani meditsiinikeskuse populatsiooni.Uuring viidi läbi vastavalt Helsingi deklaratsioonile.
Enne operatsiooni kalibreerige endoskoop, kasutades silikoonvormidesse paigaldatud 10 µm fluorestseeruvaid helmeid (#F8836, Thermo Fisher Scientific).Läbipaistev silikoonhermeetik (#RTV108, Momentive) valati 3D-prinditud 8 cm3 plastvormi.Laske vett fluorestseeruvad helmed silikoonile ja jätke, kuni veekeskkond kuivab.
Kogu käärsoole uuriti tavalise meditsiinilise kolonoskoobiga (Olympus, CF-HQ190L) valge valgusega.Pärast seda, kui endoskoopiarst on tuvastanud väidetava haiguse piirkonna, pestakse piirkonda 5-10 ml 5% äädikhappega ja seejärel steriilse veega, et eemaldada lima ja praht.5 ml annus 5 mg/ml fluorestseiini (Alcon, Fluorescite) süstiti intravenoosselt või pihustati paikselt limaskestale, kasutades standardset kanüüli (M00530860, Boston Scientific), mis juhiti läbi töökanali.
Kasutage irrigaatorit, et loputada limaskesta pinnalt üleliigne värvaine või praht.Eemaldage nebuliseeriv kateeter ja viige endoskoop läbi töökanali, et saada surmaeelseid pilte.Kasutage laia väljaga endoskoopilist juhtimist, et paigutada distaalne ots sihtpiirkonda. Konfokaalsete piltide kogumiseks kulus kokku <10 min. Konfokaalsete piltide kogumiseks kulus kokku <10 min. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. Konfokaalsete piltide kogumiseks kulus kokku <10 min.Konfokaalsete piltide kogumisaeg oli alla 10 minuti.Endoskoopilist valge valgusega videot töödeldi Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) pildisüsteemiga ja salvestati Elgato HD videosalvestiga.Kasutage LabVIEW 2021 endoskoopiavideote salvestamiseks ja salvestamiseks.Pärast pildistamise lõpetamist eemaldatakse endoskoop ja visualiseeritav kude lõigatakse biopsiatangide või lõksuga välja. Kudesid töödeldi rutiinse histoloogia (H&E) jaoks ja hindas ekspert GI patoloog (HDA). Kudesid töödeldi rutiinse histoloogia (H&E) jaoks ja hindas ekspert GI patoloog (HDA). Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) ja оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного. Kudesid töödeldi rutiinse histoloogia (H&E) jaoks ja hindas ekspert gastrointestinaalse patoloog (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 были обработаны для обычной гистологии (H&E) ja оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного. Kudesid töödeldi rutiinse histoloogia (H&E) jaoks ja hindas ekspert gastrointestinaalse patoloog (HDA).Fluorestseiini spektraalsed omadused kinnitati spektromeetriga (USB2000+, Ocean Optics), nagu on näidatud joonisel S2.
Endoskoobid steriliseeritakse pärast iga kasutuskorda (joonis 8).Puhastusprotseduurid viidi läbi Michigani meditsiinikeskuse nakkuskontrolli ja epidemioloogia osakonna ning steriilse töötlusüksuse juhtimisel ja heakskiidul. Enne uuringut testis ja valideeris instrumente steriliseerimiseks Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), nakkuste ennetamise ja steriliseerimise valideerimisteenuseid pakkuv äriüksus. Enne uuringut testis ja valideeris instrumente steriliseerimiseks Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), nakkuste ennetamise ja steriliseerimise valideerimisteenuseid pakkuv äriüksus. Täiustatud steriliseerimistooted (ASP, Johnson & Johnson) й, предоставляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Enne uuringut testis ja kinnitas instrumente steriliseerimiseks nakkuste ennetamise ja steriliseerimise kontrollimise teenuseid pakkuv kaubandusorganisatsioon Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson). Перед исследованием инструменты были стерилизованы ja проверены Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерчетураской оргерастайза, пл ги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Instrumente steriliseeris ja kontrollis enne uuringut Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), nakkuste ennetamise ja steriliseerimise kontrollimise teenuseid pakkuv kaubandusorganisatsioon.
Tööriistade taaskasutus.a) Endoskoobid asetatakse kandikutele pärast iga steriliseerimist, kasutades STERRADi töötlemisprotsessi.(b) SMF ja juhtmed on lõpetatud vastavalt fiiberoptiliste ja elektriliste pistikutega, mis suletakse enne ümbertöötlemist.
Endoskoopide puhastamiseks toimige järgmiselt: (1) pühkige endoskoopi ebemevaba lapiga, mis on niisutatud ensümaatilise puhastusvahendiga, proksimaalsest distaalseni;(2) Kastke instrument 3 minutiks veega ensümaatilise pesuvahendi lahusesse.ebemevaba kangas.Elektri- ja fiiberoptilised pistikud kaetakse ja eemaldatakse lahusest;(3) Endoskoop pakitakse ja asetatakse instrumendialusele steriliseerimiseks, kasutades vesinikperoksiidi gaasiplasma STERRAD 100NX.suhteliselt madal temperatuur ja madal õhuniiskus.
Käesolevas uuringus kasutatud ja/või analüüsitud andmekogumid on mõistliku taotluse korral kättesaadavad vastavatelt autoritelt.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokaalne laser endomikroskoopia gastrointestinaalses endoskoopias: tehnilised aspektid ja kliinilised rakendused. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokaalne laser endomikroskoopia gastrointestinaalses endoskoopias: tehnilised aspektid ja kliinilised rakendused.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Konfokaalne laser endomikroskoopia gastrointestinaalses endoskoopias: tehnilised aspektid ja kliiniline rakendus. 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：Tehnilised aspektid ja kliinilised rakendused.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Konfokaalne laserendoskoopia gastrointestinaalses endoskoopias: tehnilised aspektid ja kliinilised rakendused.tõlge seedetrakti hepariin.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.SAGES TAVAC konfokaalse laserendomikroskoopia ohutuse ja efektiivsuse analüüs.Operatsioon.Endoscopy 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Konfokaalne laserendoskoopia seedetrakti ja pankreatobiliaarsete haiguste korral: süstemaatiline ülevaade ja metaanalüüs.Biomeditsiiniteadus.mahuti.sisemine 2016, 4638683 (2016).