Hvala vam što ste posjetili Nature.com.Koristite verziju pretraživača sa ograničenom podrškom za CSS.Za najbolje iskustvo, preporučujemo da koristite ažurirani pretraživač (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).Osim toga, kako bismo osigurali stalnu podršku, prikazujemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Prikazuje vrtuljak od tri slajda odjednom.Koristite dugmad Prethodno i Sljedeće da se krećete kroz tri slajda odjednom ili koristite dugmad klizača na kraju da se krećete kroz tri slajda odjednom.
Konfokalna laserska endoskopija je nova metoda optičke biopsije u realnom vremenu.Fluorescentne slike histološkog kvaliteta mogu se odmah dobiti iz epitela šupljih organa.Trenutno se skeniranje izvodi proksimalno instrumentima zasnovanim na sondi koji se obično koriste u kliničkoj praksi, sa ograničenom fleksibilnošću u kontroli fokusa.Demonstriramo upotrebu parametarskog rezonantnog skenera montiranog na distalnom kraju endoskopa za izvođenje velike brzine bočnog otklona.U sredini reflektora je urezana rupa kako bi se namotao svjetlosni put.Ovaj dizajn smanjuje veličinu instrumenta na 2,4 mm u prečniku i 10 mm u dužini, omogućavajući mu da se prođe napred kroz radni kanal standardnih medicinskih endoskopa.Kompaktno sočivo pruža bočnu i aksijalnu rezoluciju od 1,1 i 13,6 µm, respektivno.Radna udaljenost od 0 µm i vidno polje od 250 µm × 250 µm postižu se pri brzini kadrova do 20 Hz.Ekscitacija na 488 nm pobuđuje fluorescein, boju koju je odobrila FDA za visok kontrast tkiva.Endoskopi su ponovo obrađeni 18 ciklusa bez greške primjenom klinički odobrenih metoda sterilizacije.Fluorescentne slike su dobijene iz normalne sluznice debelog crijeva, tubularnih adenoma, hiperplastičnih polipa, ulceroznog kolitisa i Crohnovog kolitisa tokom rutinske kolonoskopije.Mogu se identifikovati pojedinačne ćelije, uključujući kolonocite, peharaste ćelije i inflamatorne ćelije.Mogu se razlikovati karakteristike sluznice kao što su strukture kripti, šupljine kripti i lamina propria.Instrument se može koristiti kao dodatak konvencionalnoj endoskopiji.
Konfokalna laserska endoskopija je novi modalitet snimanja koji se razvija za kliničku upotrebu kao dodatak rutinskoj endoskopiji1,2,3.Ovi fleksibilni instrumenti povezani optičkim vlaknima mogu se koristiti za otkrivanje bolesti u epitelnim stanicama koje oblažu šuplje organe, kao što je debelo crijevo.Ovaj tanki sloj tkiva je visoko metabolički aktivan i izvor je mnogih bolesti kao što su rak, infekcije i upale.Endoskopija može postići subćelijsku rezoluciju, pružajući in vivo slike u realnom vremenu, gotovo histološku kvalitetu kako bi se pomoglo kliničarima da donesu kliničke odluke.Fizička biopsija tkiva nosi rizik od krvarenja i perforacije.Često se prikuplja previše ili premalo biopsijskih uzoraka.Svaki uklonjeni uzorak povećava troškove operacije.Potrebno je nekoliko dana da uzorak procijeni patolog.Tokom dana čekanja na rezultate patologije, pacijenti često doživljavaju anksioznost.Nasuprot tome, drugi klinički modaliteti snimanja kao što su MRI, CT, PET, SPECT i ultrazvuk nemaju prostornu rezoluciju i vremensku brzinu koja je potrebna za vizualizaciju epitelnih procesa in vivo sa subcelularnom rezolucijom u realnom vremenu.
Instrument zasnovan na sondi (Cellvizio) se trenutno obično koristi u klinikama za obavljanje “optičke biopsije”.Dizajn je zasnovan na prostorno koherentnom snopu optičkih vlakana4 koji prikuplja i prenosi fluorescentne slike.Jezgro od jednog vlakna djeluje kao „rupa“ za prostorno filtriranje defokusirane svjetlosti za subćelijsku rezoluciju.Skeniranje se izvodi proksimalno pomoću velikog, glomaznog galvanometra.Ova odredba ograničava sposobnost alata za kontrolu fokusa.Pravilno postavljanje ranog epitelnog karcinoma zahtijeva vizualizaciju ispod površine tkiva kako bi se procijenila invazija i odredila odgovarajuća terapija.Fluorescein, kontrastno sredstvo koje je odobrila FDA, primjenjuje se intravenozno kako bi se istakle strukturne karakteristike epitela. Ovi endomikroskopi imaju dimenzije <2,4 mm u prečniku i mogu se lako provući naprijed kroz kanal za biopsiju standardnih medicinskih endoskopa. Ovi endomikroskopi imaju dimenzije <2,4 mm u prečniku i mogu se lako provući naprijed kroz kanal za biopsiju standardnih medicinskih endoskopa. Ove endomikroskopije imaju veličine <2,4 mm u prečniku i mogu se lako provoditi putem standardnih biopsijskih kanala medicinskih endoskopa. Ovi endomikroskopi su <2,4 mm u prečniku i mogu se lako provući kroz kanal za biopsiju standardnih medicinskih endoskopa.Ovi boroskopi su manjeg od 2,4 mm u prečniku i lako prolaze kroz biopsijski kanal standardnih medicinskih boreskopa.Ova fleksibilnost omogućava širok raspon kliničkih primjena i neovisna je o proizvođačima endoskopa.Brojne kliničke studije su provedene pomoću ovog uređaja za snimanje, uključujući rano otkrivanje karcinoma jednjaka, želuca, debelog crijeva i usne šupljine.Razvijeni su protokoli snimanja i utvrđena je sigurnost postupka.
Mikroelektromehanički sistemi (MEMS) su moćna tehnologija za projektovanje i proizvodnju sićušnih mehanizama za skeniranje koji se koriste na distalnom kraju endoskopa.Ova pozicija (u odnosu na proksimalni) omogućava veću fleksibilnost u kontroli pozicije fokusa5,6.Osim bočnog otklona, ​​distalni mehanizam također može izvoditi aksijalno skeniranje, skeniranje nakon objektiva i skeniranje slučajnim pristupom.Ove mogućnosti omogućavaju sveobuhvatnije ispitivanje epitelnih ćelija, uključujući snimanje vertikalnog poprečnog preseka7, skeniranje velikog vidnog polja (FOV)8 bez aberacija i poboljšane performanse u korisnički definisanim podregijama9.MEMS rješava ozbiljan problem pakovanja mašine za skeniranje sa ograničenim prostorom dostupnim na drugom kraju instrumenta.U poređenju sa glomaznim galvanometrima, MEMS pružaju superiorne performanse pri maloj veličini, velikoj brzini i maloj potrošnji energije.Jednostavan proizvodni proces može se povećati za masovnu proizvodnju uz niske troškove.Mnogi MEMS dizajni su ranije prijavljeni10,11,12.Nijedna tehnologija još nije dovoljno razvijena da omogući široku kliničku upotrebu in vivo snimanja u realnom vremenu kroz radni kanal medicinskog endoskopa.Ovdje želimo pokazati upotrebu MEMS skenera na distalnom kraju endoskopa za in vivo akviziciju ljudske slike tokom rutinske kliničke endoskopije.
Instrument sa optičkim vlaknima razvijen je korištenjem MEMS skenera na distalnom kraju za prikupljanje in vivo fluorescentnih slika u realnom vremenu sa sličnim histološkim karakteristikama.Jednomodno vlakno (SMF) je zatvoreno u fleksibilnu polimernu cijev i pobuđeno na λex = 488 nm.Ova konfiguracija skraćuje dužinu distalnog vrha i omogućava mu da se prođe naprijed kroz radni kanal standardnih medicinskih endoskopa.Koristite vrh za centriranje optike.Ova sočiva su dizajnirana za postizanje skoro difrakcijske aksijalne rezolucije sa numeričkim otvorom (NA) = 0,41 i radnom udaljenosti = 0 µm13.Izrađene su precizne podloške za precizno poravnanje optike 14. Skener je upakovan u endoskop sa krutim distalnim vrhom prečnika 2,4 mm i dužine 10 mm (slika 1a).Ove dimenzije omogućavaju da se koristi u kliničkoj praksi kao dodatak tokom endoskopije (slika 1b).Maksimalna snaga laserskog upada na tkivo bila je 2 mW.
Konfokalna laserska endoskopija (CLE) i MEMS skeneri.Fotografija koja prikazuje (a) upakovani instrument sa krutim distalnim dimenzijama vrha od 2,4 mm prečnika i 10 mm dužine i (b) pravi prolaz kroz radni kanal standardnog medicinskog endoskopa (Olympus CF-HQ190L).(c) Pogled sprijeda na skener koji prikazuje reflektor sa centralnim otvorom od 50 µm kroz koji prolazi ekscitacijski snop.Skener je montiran na kardan koji pokreće skup pogona kvadratnog češlja.Rezonantna frekvencija uređaja određena je veličinom torzijske opruge.(d) Pogled sa strane na skener koji prikazuje skener montiran na postolje sa žicama spojenim na ankere elektroda koji obezbeđuju priključne tačke za signale pogona i napajanja.
Mehanizam za skeniranje se sastoji od reflektora postavljenog na kardanu koji pokreće set kvadraturnih aktuatora sa češljastim pogonom kako bi se snop skretao bočno (XY ravan) u Lissajousovom uzorku (slika 1c).U sredini je urezana rupa prečnika 50 µm kroz koju je prolazio ekscitacioni snop.Skener se pokreće na rezonantnoj frekvenciji dizajna, koja se može podesiti promjenom dimenzija torzijske opruge.Sidra za elektrode su ugravirana na periferiji uređaja kako bi se obezbijedile priključne tačke za napajanje i upravljačke signale (slika 1d).
Sistem za snimanje je montiran na prenosiva kolica koja se mogu ugurati u operacionu salu.Grafički korisnički interfejs je dizajniran da podrži korisnike sa minimalnim tehničkim znanjem, kao što su doktori i medicinske sestre.Ručno provjerite frekvenciju pogona skenera, način rada oblika zraka i FOV slike.
Ukupna dužina endoskopa je približno 4 m kako bi se omogućio pun prolaz instrumenata kroz radni kanal standardnog medicinskog endoskopa (1,68 m), uz dodatnu dužinu za manevrisanje.Na proksimalnom kraju endoskopa, SMF i žice završavaju se u konektorima koji se povezuju na optičke i žičane portove bazne stanice.Instalacija sadrži laser, filtersku jedinicu, visokonaponsko pojačalo i fotomultiplikator (PMT).Pojačalo snabdijeva napajanje i pogonske signale skeneru.Jedinica optičkog filtera povezuje lasersku pobudu sa SMF i propušta fluorescenciju do PMT.
Endoskopi se ponovo obrađuju nakon svake kliničke procedure pomoću STERRAD procesa sterilizacije i mogu izdržati do 18 ciklusa bez greške.Za OPA rastvor nisu uočeni znaci oštećenja nakon više od 10 ciklusa dezinfekcije.Rezultati OPA-e nadmašili su rezultate STERRAD-a, sugerirajući da bi život endoskopa mogao biti produžen dezinfekcijom na visokom nivou, a ne ponovnom sterilizacijom.
Rezolucija slike određena je iz funkcije širenja tačke korištenjem fluorescentnih kuglica promjera 0,1 μm.Za bočnu i aksijalnu rezoluciju izmjerena je puna širina na pola maksimuma (FWHM) od 1,1 odnosno 13,6 µm (sl. 2a, b).
Opcije slike.Bočna (a) i aksijalna (b) rezolucija fokusirajuće optike karakterizirana je funkcijom širenja tačke (PSF) mjerenom pomoću fluorescentnih mikrosfera promjera 0,1 μm.Izmjerena puna širina na pola maksimuma (FWHM) bila je 1,1 i 13,6 µm, respektivno.Umetak: Prikazani su prošireni prikazi jedne mikrosfere u poprečnom (XY) i aksijalnom (XZ) smjeru.(c) Fluorescentna slika dobijena iz standardne (USAF 1951) ciljne trake (crveni oval) koja pokazuje da se grupe 7-6 mogu jasno razlučiti.(d) Slika dispergovanih fluorescentnih mikrosfera prečnika 10 µm koja prikazuje vidno polje slike od 250 µm × 250 µm.PSF-ovi u (a, b) su napravljeni pomoću MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Fluorescentne slike su prikupljene pomoću LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Fluorescentne slike sa sočiva standardne rezolucije jasno razlikuju skup kolona u grupama 7-6, čime se održava visoka bočna rezolucija (slika 2c).Vidno polje (FOV) od 250 µm × 250 µm određeno je iz slika fluorescentnih kuglica prečnika 10 µm dispergovanih na pokrovnim stakalcima (slika 2d).
Automatizirana metoda za kontrolu pojačanja PMT-a i korekciju faze implementirana je u klinički sistem za snimanje kako bi se smanjili artefakti pokreta iz endoskopa, peristaltike debelog crijeva i disanja pacijenta.Algoritmi za rekonstrukciju i obradu slike su prethodno opisani14,15.PMT pojačanje kontroliše proporcionalno-integralni (PI) kontroler kako bi se spriječilo zasićenje intenziteta16.Sistem očitava maksimalni intenzitet piksela za svaki okvir, izračunava proporcionalne i integralne odgovore i određuje vrijednosti PMT pojačanja kako bi osigurao da je intenzitet piksela unutar dozvoljenog raspona.
Tokom in vivo snimanja, fazna neusklađenost između pokreta skenera i kontrolnog signala može uzrokovati zamućenje slike.Takvi efekti mogu nastati zbog promjena temperature uređaja unutar ljudskog tijela.Slike bele svetlosti pokazale su da je endoskop bio u kontaktu sa normalnom sluznicom debelog creva in vivo (Slika 3a).Zamućenje neusklađenih piksela može se vidjeti na sirovim slikama normalne sluznice debelog crijeva (slika 3b).Nakon tretmana sa odgovarajućom fazom i podešavanjem kontrasta, mogu se razlikovati subćelijske karakteristike sluznice (slika 3c).Za dodatne informacije, neobrađene konfokalne slike i obrađene slike u realnom vremenu prikazane su na slici S1, a parametri rekonstrukcije slike koji se koriste za real-time i naknadnu obradu prikazani su u tabeli S1 i tabeli S2.
Obrada slike.(a) Širokokutna endoskopska slika koja prikazuje endoskop (E) postavljen u kontakt sa normalnom (N) sluznicom debelog crijeva radi prikupljanja in vivo fluorescentnih slika nakon primjene fluoresceina.(b) Lutanje po X i Y osi tokom skeniranja može uzrokovati zamućenje neusklađenih piksela.U svrhu demonstracije, veliki pomak faze se primjenjuje na originalnu sliku.(c) Nakon korekcije faze post-procesiranja, detalji sluzokože se mogu procijeniti, uključujući strukture kripta (strelice), sa središnjim lumenom (l) okruženim lamina propria (lp).Mogu se razlikovati pojedinačne ćelije, uključujući kolonocite (c), peharaste ćelije (g) i inflamatorne ćelije (strelice).Pogledajte dodatni video 1. (b, c) Slike obrađene pomoću LabVIEW 2021.
Konfokalne fluorescentne slike su dobijene in vivo u nekoliko bolesti debelog crijeva kako bi se pokazala široka klinička primjenjivost instrumenta.Širokokutna slika se prvo izvodi korištenjem bijele svjetlosti kako bi se otkrila grubo abnormalna sluznica.Endoskop se zatim napreduje kroz radni kanal kolonoskopa i dovodi u kontakt sa sluznicom.
Endoskopija širokog polja, konfokalna endomikroskopija i histološke (H&E) slike prikazane su za neoplazije debelog crijeva, uključujući tubularni adenom i hiperplastični polip. Endoskopija širokog polja, konfokalna endomikroskopija i histološke (H&E) slike prikazane su za neoplazije debelog crijeva, uključujući tubularni adenom i hiperplastični polip. Širokopolna endoskopija, konfokalna endomikroskopija i gistološki (H&E) slike pokazuju za neoplazije tolstog kiška, uključujući tubularni adenom i hiperplastični polip. Endoskopija debelog crijeva, konfokalna endomikroskopija i histološka (H&E) slika indicirani su za neoplazije debelog crijeva, uključujući tubularni adenom i hiperplastični polip.显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉）的广角内窥镜检查状腺瘤和增生性息肉)组织学(H&E) 图像。共设计脚肠化(图像管状躰化和增生性息肉)的广角内刵霱录共共共光在共圻光在共共光在共Slika 果学(H&E). Široka endoskopija, konfokalna mikroendoskopija i gistološki (H&E) slike, pokazujući opuholi tolstoj kiški, uključujući tubularne adenome i hiperplastičke polipe. Endoskopija širokog polja, konfokalna mikroendoskopija i histološke (H&E) slike koje prikazuju tumore debelog crijeva, uključujući tubularne adenome i hiperplastične polipe.Tubularni adenomi su pokazali gubitak normalne arhitekture kripte, smanjenje veličine peharastih ćelija, izobličenje lumena kripte i zadebljanje lamine propria (slika 4a-c).Hiperplastični polipi su pokazali zvjezdastu arhitekturu kripta, nekoliko peharastih ćelija, lumen kripta u obliku proreza i nepravilne lamelarne kripte (slika 4d-f).
Slika debele kože sluzokože in vivo. Reprezentativne slike endoskopije bijelog svjetla, konfokalnog endomikroskopa i histološke (H&E) slike su prikazane za (ac) adenom, (df) hiperplastični polip, (gi) ulcerozni kolitis i (jl) Crohnov kolitis. Reprezentativne slike endoskopije bijelog svjetla, konfokalnog endomikroskopa i histološke (H&E) slike su prikazane za (ac) adenom, (df) hiperplastični polip, (gi) ulcerozni kolitis i (jl) Crohnov kolitis. Tipične slike endoskopije u bijelom svijetu, konfokalne endomiskoskopije i gistologije (H&E) pokazuju za (ac) adenomiju, (df) hiperplastičnog polipa, (gi) âzvennog kolita i (jl) kolita Krona. Prikazane su tipične slike endoskopije s bijelom svjetlošću, konfokalnog endomikroskopa i histološke (H&E) za (ac) adenom, (df) hiperplastični polip, (gi) ulcerozni kolitis i (jl) Crohnov kolitis.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、 (gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结罨噧炎皉罗恩结肠炎检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 Prikazuje(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的体育的体育共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) slika. Predstavljene reprezentativne éndoskopije u belom svetu, konfokalna éndoskopija i gistologija (ac) adenomi, (df) hiperplastičnog polipoza, (gi) âzvennogo kolita i (jl) kolita Krona (H&E). Prikazane su reprezentativna endoskopija bijelog svjetla, konfokalna endoskopija i histologija (ac) adenoma, (df) hiperplastične polipoze, (gi) ulceroznog kolitisa i (jl) Crohnovog kolitisa (H&E).(B) prikazuje konfokalnu sliku dobijenu in vivo iz tubularnog adenoma (TA) pomoću endoskopa (E).Ova prekancerozna lezija pokazuje gubitak normalne arhitekture kripte (strelica), izobličenje lumena kripte (l) i zgušnjavanje kripte lamina propria (lp).Kolonociti (c), peharaste ćelije (g) i inflamatorne ćelije (strelice) takođe se mogu identifikovati.Smt.Dodatni video 2. (e) prikazuje konfokalnu sliku dobijenu iz hiperplastičnog polipa (HP) in vivo.Ova benigna lezija pokazuje zvjezdastu arhitekturu kripte (strelica), lumen kripte u obliku proreza (l) i nepravilnog oblika lamina propria (lp).Kolonociti (c), nekoliko peharastih ćelija (g) i inflamatorne ćelije (strelice) takođe se mogu identifikovati.Smt.Dodatni video 3. (h) prikazuje konfokalne slike dobijene u ulceroznom kolitisu (UC) in vivo.Ovo upalno stanje pokazuje iskrivljenu arhitekturu kripte (strelica) i istaknute peharaste ćelije (g).Perje fluoresceina (f) se istiskuje iz epitelnih ćelija, što odražava povećanu vaskularnu permeabilnost.Brojne inflamatorne ćelije (strelice) vide se u lamini propria (lp).Smt.Dodatni video 4. (k) prikazuje konfokalnu sliku dobijenu in vivo iz regije Crohnovog kolitisa (CC).Ovo upalno stanje pokazuje iskrivljenu arhitekturu kripte (strelica) i istaknute peharaste ćelije (g).Perje fluoresceina (f) se istiskuje iz epitelnih ćelija, što odražava povećanu vaskularnu permeabilnost.Brojne inflamatorne ćelije (strelice) vide se u lamini propria (lp).Smt.Dodatni video 5. (b, d, h, l) Slike obrađene pomoću LabVIEW 2021.
Prikazan je sličan skup slika upale debelog crijeva, uključujući ulcerozni kolitis (UC) (Slika 4g-i) i Crohnov kolitis (Slika 4j-l).Smatra se da je upalni odgovor karakteriziran iskrivljenim strukturama kripti sa izbočenim peharastim stanicama.Fluorescein se istiskuje iz epitelnih ćelija, što odražava povećanu vaskularnu permeabilnost.U lamini propria može se vidjeti veliki broj inflamatornih stanica.
Pokazali smo kliničku primjenu fleksibilnog konfokalnog laserskog endoskopa spojenog s vlaknima koji koristi distalno pozicionirani MEMS skener za in vivo akviziciju slike.Na rezonantnoj frekvenciji, brzina kadrova do 20 Hz može se postići korištenjem Lissajousovog načina skeniranja visoke gustoće kako bi se smanjili artefakti pokreta.Optička staza je presavijena kako bi se omogućilo širenje snopa i numerički otvor dovoljan za postizanje bočne rezolucije od 1,1 µm.Fluorescentne slike histološkog kvaliteta dobijene su tokom rutinske kolonoskopije normalne sluznice debelog crijeva, tubularnih adenoma, hiperplastičnih polipa, ulceroznog kolitisa i Crohnovog kolitisa.Mogu se identifikovati pojedinačne ćelije, uključujući kolonocite, peharaste ćelije i inflamatorne ćelije.Mogu se razlikovati karakteristike sluznice kao što su strukture kripti, šupljine kripti i lamina propria.Precizni hardver je mikro-obrađen kako bi se osiguralo precizno poravnanje pojedinačnih optičkih i mehaničkih komponenti unutar instrumenta prečnika 2,4 mm x 10 mm dužine.Optički dizajn smanjuje dužinu krutog distalnog vrha dovoljno da omogući direktan prolaz kroz radni kanal standardne veličine (prečnik 3,2 mm) u medicinskim endoskopima.Stoga, bez obzira na proizvođača, uređaj mogu široko koristiti liječnici u mjestu stanovanja.Ekscitacija je izvedena na λex = 488 nm da bi se potaknuo fluorescein, boja koju je odobrila FDA, da bi se dobio visok kontrast.Instrument je bez problema prerađen 18 ciklusa primjenom klinički prihvaćenih metoda sterilizacije.
Dva druga dizajna instrumenata su klinički potvrđena.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) je konfokalni laserski endoskop baziran na sondi (pCLE) koji koristi snop višemodnih koherentnih optičkih kablova za prikupljanje i prijenos fluorescentnih slika1.Galvo ogledalo smješteno na baznoj stanici vrši bočno skeniranje na proksimalnom kraju.Optički preseci se sakupljaju u horizontalnoj (XY) ravni sa dubinom od 0 do 70 µm.Kompleti mikrosonda su dostupni od 0,91 (19 G igla) do 5 mm u prečniku.Postignuta je lateralna rezolucija od 1 do 3,5 µm.Slike su prikupljane brzinom od 9 do 12 Hz sa jednodimenzionalnim vidnim poljem od 240 do 600 µm.Platforma je klinički korištena u različitim područjima uključujući žučne kanale, mjehur, debelo crijevo, jednjak, pluća i gušteraču.Optiscan Pty Ltd je razvio konfokalni laserski endoskop baziran na endoskopu (eCLE) sa motorom za skeniranje ugrađenim u insercionu cijev (distalni kraj) profesionalnog endoskopa (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Optička sekcija je izvedena pomoću jednomodnog vlakna, a bočno skeniranje izvedeno je pomoću konzolnog mehanizma kroz rezonantnu viljušku za podešavanje.Za kreiranje aksijalnog pomaka koristi se aktuator od legure sa memorijom oblika (Nitinol).Ukupni promjer konfokalnog modula je 5 mm.Za fokusiranje se koristi GRIN sočivo sa numeričkim otvorom blende NA = 0,6.Horizontalne slike su dobijene sa bočnom i aksijalnom rezolucijom od 0,7 i 7 µm, respektivno, pri frekvenciji kadrova od 0,8-1,6 Hz i vidnom polju od 500 µm × 500 µm.
Mi demonstriramo subćelijsku rezoluciju in vivo fluorescentnog snimanja iz ljudskog tijela putem medicinskog endoskopa koristeći MEMS skener distalnog kraja.Fluorescencija pruža visok kontrast slike, a ligandi koji se vezuju za mete na površini ćelije mogu biti označeni fluoroforima kako bi se obezbijedio molekularni identitet za poboljšanu dijagnozu bolesti18.Razvijaju se i druge optičke tehnike za mikroendoskopiju in vivo. OCT koristi kratku dužinu koherentnosti od širokopojasnog izvora svjetlosti za prikupljanje slika u vertikalnoj ravni s dubinama >1 mm19. OCT koristi kratku dužinu koherentnosti od širokopojasnog izvora svjetlosti za prikupljanje slika u vertikalnoj ravni s dubinama >1 mm19. OKT koristi korotku dužinu kogerentnosti širokopolosnog izvora svijeta za skupljanje slika u vertikalnoj ploskvi s debljinom >1 mm19. OCT koristi kratku dužinu koherentnosti širokopojasnog izvora svjetlosti za dobivanje slika u vertikalnoj ravni s dubinom >1 mm19. OCT 使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平面中深度> 1 mm19 的图像。1 mm19 的图像。 OKT koristi korotku dužinu kogerentnosti širokopolosnog izvora svijeta za skupljanje slika na dubini >1 mm19 u vertikalnoj ravni. OCT koristi kratku dužinu koherentnosti širokopojasnog izvora svjetlosti za dobijanje slika >1 mm19 u vertikalnoj ravni.Međutim, ovaj pristup niskog kontrasta oslanja se na kolekciju raspršenog svjetla, a rezolucija slike je ograničena spekle artefaktima.Fotoakustična endoskopija generiše slike in vivo na osnovu brzog termoelastičnog širenja u tkivu nakon apsorpcije laserskog impulsa koji generiše zvučne talase20. Ovaj pristup je pokazao dubine snimanja >1 cm u ljudskom debelom crijevu in vivo radi praćenja terapije. Ovaj pristup je pokazao dubine snimanja >1 cm u ljudskom debelom crijevu in vivo radi praćenja terapije. Ovaj pristup demonstrirao je dubinu vizualizacije > 1 sm u tolstoj kiški ljudi in vivo za terapiju praćenja. Ovaj pristup je pokazao dubinu snimanja >1 cm u ljudskom debelom crijevu in vivo za praćenje terapije.这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 厘米以监测治疗。这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 Ovaj pristup bio je demonstriran na dubini slike > 1 sm u tolstoj kiški ljudi in vivo za terapiju praćenja. Ovaj pristup je demonstriran na dubinama snimanja >1 cm u ljudskom debelom crijevu in vivo radi praćenja terapije.Kontrast uglavnom proizvodi hemoglobin u vaskulaturi.Multifotonska endoskopija generiše fluorescentne slike visokog kontrasta kada dva ili više NIR fotona istovremeno udare u biomolekule tkiva21. Ovaj pristup može postići dubinu snimanja >1 mm uz nisku fototoksičnost. Ovaj pristup može postići dubinu snimanja >1 mm uz nisku fototoksičnost. Ovaj pristup može osigurati dubinu slike > 1 mm s niskom fototoksičnošću. Ovaj pristup može pružiti dubinu slike > 1 mm uz nisku fototoksičnost.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。 Ovaj pristup može osigurati dubinu slike > 1 mm s niskom fototoksičnošću. Ovaj pristup može pružiti dubinu slike > 1 mm uz nisku fototoksičnost.Potrebni su femtosekundni laserski impulsi visokog intenziteta i ova metoda nije klinički dokazana tokom endoskopije.
U ovom prototipu, skener vrši samo bočno otklon, tako da je optički dio u horizontalnoj (XY) ravni.Uređaj je sposoban da radi pri većoj brzini kadrova (20 Hz) od galvanskih ogledala (12 Hz) u sistemu Cellvizio.Povećajte brzinu kadrova da biste smanjili artefakte pokreta i smanjite brzinu kadrova da biste pojačali signal.Potrebni su brzi i automatizirani algoritmi za ublažavanje velikih artefakata pokreta uzrokovanih endoskopskim pokretom, respiratornim pokretom i pokretljivošću crijeva.Pokazalo se da parametarski rezonantni skeneri postižu aksijalne pomake veće od stotina mikrona22. Slike se mogu sakupljati u vertikalnoj ravni (XZ), okomito na površinu sluzokože, kako bi se pružio isti pogled kao kod histologije (H&E). Slike se mogu sakupljati u vertikalnoj ravni (XZ), okomito na površinu sluzokože, kako bi se pružio isti pogled kao kod histologije (H&E). Slika se može dobiti u vertikalnoj ravni (XZ), perpendikularne površine slizistoj omotača, da bi se dobila takva slika, kao pri gistologiji (H&E). Slike se mogu snimiti u vertikalnoj ravni (XZ) okomitoj na površinu sluznice kako bi se dobila ista slika kao u histologiji (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E)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) Prikazi se mogu dobiti u vertikalnoj ravni (XZ), perpendikularne površine skliznih omotača, da bi se dobila takva slika, kao pri gistološkom istraživanju (H&E). Slike se mogu snimiti u vertikalnoj ravni (XZ) okomitoj na površinu sluznice kako bi se dobila ista slika kao kod histološkog pregleda (H&E).Skener se može postaviti u post-objektivni položaj gdje svjetlosni snop pada duž glavne optičke ose kako bi se smanjila osjetljivost na aberacije8.Fokalni volumeni koji su gotovo difrakcijski ograničeni mogu odstupati u proizvoljno velikim vidnim poljima.Skeniranje nasumičnim pristupom može se izvesti kako bi se reflektori skrenuli na korisnički definirane pozicije9.Vidno polje se može smanjiti kako bi se istakle proizvoljna područja slike, poboljšavajući omjer signala i šuma, kontrast i brzinu kadrova.Skeneri se mogu masovno proizvoditi jednostavnim procesima.Stotine uređaja se mogu napraviti na svakoj silikonskoj pločici kako bi se povećala proizvodnja za jeftinu masovnu proizvodnju i široku distribuciju.
Preklopljeni svjetlosni put smanjuje veličinu krutog distalnog vrha, što olakšava korištenje endoskopa kao dodatka tokom rutinske kolonoskopije.Na prikazanim fluorescentnim slikama, subcelularne karakteristike sluznice mogu se vidjeti kako bi se razlikovali tubularni adenomi (prekancerozni) od hiperplastičnih polipa (benigni).Ovi rezultati sugeriraju da endoskopija može smanjiti broj nepotrebnih biopsija23.Opće komplikacije povezane s operacijom mogu se smanjiti, intervali praćenja mogu biti optimizirani, a histološka analiza manjih lezija se može svesti na minimum.Također prikazujemo in vivo slike pacijenata sa inflamatornom bolešću crijeva, uključujući ulcerozni kolitis (UC) i Crohnov kolitis.Konvencionalna kolonoskopija bijelim svjetlom pruža makroskopski prikaz površine sluznice s ograničenom mogućnošću precizne procjene zacjeljivanja sluznice.Endoskopija se može koristiti in vivo za procjenu efikasnosti bioloških terapija kao što su anti-TNF24 antitijela.Precizna in vivo procjena također može smanjiti ili spriječiti ponavljanje bolesti i komplikacije kao što je operacija i poboljšati kvalitetu života.U kliničkim studijama povezanim s upotrebom endoskopa koji sadrže fluorescein in vivo nisu prijavljene ozbiljne nuspojave25. Snaga lasera na površini sluznice bila je ograničena na <2 mW kako bi se smanjio rizik od termičkih ozljeda i ispunili zahtjevi FDA za beznačajan rizik26 prema 21 CFR 812. Snaga lasera na površini sluznice bila je ograničena na <2 mW kako bi se smanjio rizik od termičkih ozljeda i ispunili zahtjevi FDA za beznačajan rizik26 prema 21 CFR 812. Moćnost lazera na površini kliznog omotača bila je ograničena na <2 mVt, kako bi se smanjio rizik od termičkog oštećenja i ispunila zahtjeve FDA u odnosu na neznatni rizik26 prema 21 CFR 812. Snaga lasera na površini sluznice bila je ograničena na <2 mW kako bi se smanjio rizik od termičkog oštećenja i ispunili zahtjevi FDA za zanemariv rizik26 prema 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2餶 并满2 FR险26 的要求。粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Moćnost lazera na površini klizne omotače bila je ograničena na <2 mVt, kako bi se smanjio rizik od termičkog oštećenja i ispunio zahtjeve FDA 21 CFR 812 u vezi sa neznatnim rizikom26. Snaga lasera na površini sluznice bila je ograničena na <2 mW kako bi se smanjio rizik od termičkog oštećenja i ispunili zahtjevi FDA 21 CFR 812 za zanemariv rizik26.
Dizajn instrumenta može se modificirati kako bi se poboljšao kvalitet slike.Dostupna je posebna optika za smanjenje sferne aberacije, poboljšanje rezolucije slike i povećanje radne udaljenosti.SIL se može podesiti da bolje odgovara indeksu prelamanja tkiva (~1,4) kako bi se poboljšalo spajanje svjetlosti.Frekvencija pogona može se podesiti kako bi se povećao bočni ugao skenera i proširilo vidno polje slike.Možete koristiti automatske metode za uklanjanje okvira slike sa značajnim pomicanjem kako biste ublažili ovaj efekat.Polje-programabilna gejt matrica (FPGA) sa velikom brzinom prikupljanja podataka će se koristiti za pružanje visokih performansi u realnom vremenu korekcije punog kadra.Za veću kliničku korisnost, automatizirane metode moraju ispraviti fazni pomak i artefakte pokreta za interpretaciju slike u realnom vremenu.Monolitni 3-osni parametarski rezonantni skener može se implementirati za uvođenje aksijalnog skeniranja 22 . Ovi uređaji su razvijeni za postizanje neviđenog vertikalnog pomaka >400 µm podešavanjem frekvencije pogona u režimu koji karakteriše mješovita dinamika omekšavanja/ukrućenja27. Ovi uređaji su razvijeni za postizanje neviđenog vertikalnog pomaka >400 µm podešavanjem frekvencije pogona u režimu koji karakteriše mješovita dinamika omekšavanja/ukrućenja27. Ovi uređaji su dizajnirani za postizanje besprekornog vertikalnog smjenjivanja > 400 mkm putem podešavanja frekvencije uključenja u režimu, koja se karakteriše smišljenom dinamikom smjenjivanja/žestkosti27. Ovi uređaji su dizajnirani da postignu neviđeni vertikalni pomak od >400 µm postavljanjem frekvencije pogona u režimu koji karakteriše mješovita meka/tvrda dinamika27.这些设备的开发是为了通过在具有混合软化/硬化动力学的状态丰调整驱状态下调整驱有的>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 奰 杴 螢现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27。 Ovi uređaji su dizajnirani za postizanje besprekornih vertikalnih smjenjivosti >400 mkm putem podešavanja frekvencije obradbe u režimu smješane kinetike razmjenjivanja/zatvrđivanja27. Ovi uređaji su dizajnirani da postignu neviđene vertikalne pomake >400 µm podešavanjem frekvencije okidača u mešovitom režimu kinetike omekšavanja/očvršćavanja27.U budućnosti, vertikalno poprečno snimanje može pomoći u stadijumu ranog raka (T1a).Kapacitivni senzorski krug se može implementirati da prati kretanje skenera i ispravlja fazni pomak 28 .Automatska kalibracija faze pomoću senzorskog kola može zamijeniti ručnu kalibraciju instrumenta prije upotrebe.Pouzdanost instrumenata može se poboljšati korištenjem pouzdanijih tehnika zaptivanja instrumenata kako bi se povećao broj ciklusa obrade.MEMS tehnologija obećava da će ubrzati upotrebu endoskopa za vizualizaciju epitela šupljih organa, dijagnosticiranje bolesti i praćenje liječenja na minimalno invazivan način.S daljnjim razvojem, ovaj novi modalitet snimanja mogao bi postati jeftino rješenje koje bi se koristilo kao dodatak medicinskim endoskopima za neposredan histološki pregled i mogao bi na kraju zamijeniti tradicionalnu patološku analizu.
Simulacije praćenja zraka izvedene su korištenjem softvera za optički dizajn ZEMAX (verzija 2013) za određivanje parametara fokusirajuće optike.Kriterijumi dizajna uključuju aksijalnu rezoluciju koja je skoro difrakcijska, radna udaljenost = 0 µm i vidno polje (FOV) veće od 250 × 250 µm2.Za pobudu na talasnoj dužini λex = 488 nm korišćeno je jednomodno vlakno (SMF).Akromatski dubleti se koriste za smanjenje varijanse fluorescentne kolekcije (slika 5a).Snop prolazi kroz SMF sa prečnikom modnog polja od 3,5 μm i bez skraćivanja prolazi kroz centar reflektora sa prečnikom otvora od 50 μm.Koristite tvrdo imerziono (hemisferično) sočivo sa visokim indeksom prelamanja (n = 2,03) kako biste minimizirali sfernu aberaciju upadnog zraka i osigurali potpuni kontakt sa površinom sluznice.Fokusirajuća optika daje ukupni NA = 0,41, gdje je NA = nsinα, n je indeks prelamanja tkiva, α je maksimalni ugao konvergencije zraka.Bočna i aksijalna rezolucija ograničena difrakcijom su 0,44 i 6,65 µm, respektivno, koristeći NA = 0,41, λ = 488 nm i n = 1,3313.Razmatrana su samo komercijalno dostupna sočiva sa vanjskim prečnikom (OD) ≤ 2 mm.Optička putanja je presavijena, a snop koji napušta SMF prolazi kroz centralni otvor skenera i reflektuje se nazad kroz fiksno ogledalo (0,29 mm u prečniku).Ova konfiguracija skraćuje dužinu krutog distalnog kraja kako bi se olakšao napredni prolaz endoskopa kroz standardni (prečnik 3,2 mm) radni kanal medicinskih endoskopa.Ova funkcija olakšava upotrebu kao dodatak tokom rutinske endoskopije.
Preklopljeni svjetlosni vodič i pakovanje endoskopa.(a) Ekscitacioni snop izlazi iz OBC-a i prolazi kroz centralni otvor skenera.Zraka se širi i odbija od fiksnog kružnog ogledala natrag u skener radi bočnog otklona.Optika za fokusiranje sastoji se od para akromatskih duplih sočiva i čvrste imersione (hemisferične) leće koja osigurava kontakt sa površinom sluznice.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) za optički dizajn i simulaciju praćenja zraka.(b) Pokazuje lokaciju različitih komponenti instrumenta, uključujući jednomodno vlakno (SMF), skener, ogledala i sočiva.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) korišten je za 3D modeliranje pakovanja endoskopa.
SMF (#460HP, Thorlabs) sa prečnikom modnog polja od 3,5 µm na talasnoj dužini od 488 nm korišćen je kao “rupa” za prostorno filtriranje defokusirane svetlosti (slika 5b).SMF-ovi su zatvoreni u fleksibilne polimerne cijevi (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Dužina od približno 4 metra se koristi kako bi se osigurala dovoljna udaljenost između pacijenta i sistema za snimanje.Par 2 mm MgF2 obloženih akromatskih dubletnih sočiva (#65568, #65567, Edmund Optics) i 2 mm neprevučena hemisferična sočiva (#90858, Edmund Optics) korišteni su za fokusiranje zraka i prikupljanje fluorescencije.Umetnite krajnju cijev od nehrđajućeg čelika (dužine 4 mm, 2,0 mm vanjski, 1,6 mm ID) između smole i vanjske cijevi kako biste izolirali vibracije skenera.Koristite medicinske lepkove da zaštitite instrument od telesnih tečnosti i postupaka rukovanja.Za zaštitu konektora koristite termoskupljajuću cijev.
Kompaktni skener je napravljen na principu parametarske rezonancije.Urezati otvor od 50 µm u sredini reflektora za prijenos ekscitacionog snopa.Koristeći skup pogona sa kvadraturnim češljem, prošireni snop se odbija poprečno u ortogonalnom smjeru (XY ravan) u Lissajousovom načinu rada.Ploča za prikupljanje podataka (#DAQ PCI-6115, NI) korištena je za generiranje analognih signala za kontrolu skenera.Napajanje je obezbeđivalo visokonaponsko pojačalo (#PDm200, PiezoDrive) preko tankih žica (#B4421241, MWS Wire Industries).Napravite ožičenje na armaturi elektrode.Skener radi na frekvencijama blizu 15 kHz (brza osa) i 4 kHz (spora osa) kako bi postigao FOV do 250 µm × 250 µm.Video se može snimati pri brzini kadrova od 10, 16 ili 20 Hz.Ove brzine kadrova se koriste za usklađivanje sa stopom ponavljanja Lissajousovog uzorka skeniranja, koja ovisi o vrijednosti X i Y ekscitacijskih frekvencija skenera29.Detalji o kompromisima između brzine kadrova, rezolucije piksela i gustine uzorka skeniranja predstavljeni su u našem prethodnom radu14.
Laser u čvrstom stanju (#OBIS 488 LS, koherentan) daje λex = 488 nm za pobuđivanje fluoresceina za kontrast slike (slika 6a).Optički pigtailovi su povezani na jedinicu filtera preko FC/APC konektora (gubitak 1,82 dB) (slika 6b).Snop se odbija pomoću dihroičnog ogledala (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) u SMF-u preko drugog FC/APC konektora.U skladu sa 21 CFR 812, snaga incidenta na tkivo je ograničena na maksimalno 2 mW kako bi se ispunili zahtjevi FDA za zanemarljiv rizik.Fluorescencija je propuštena kroz dihroično ogledalo i dugi filter za transmisiju (#BLP01-488R, Semrock).Fluorescencija je prenošena na detektor fotomultiplikatorske cijevi (PMT) (#H7422-40, Hamamatsu) preko FC/PC konektora korištenjem ~1 m dugog multimodnog vlakna sa prečnikom jezgre od 50 µm.Fluorescentni signali su pojačani strujnim pojačalom velike brzine (#59-179, Edmund Optics).Razvijen je poseban softver (LabVIEW 2021, NI) za prikupljanje podataka i obradu slike u realnom vremenu.Postavke snage lasera i pojačanja PMT određuju mikrokontroler (#Arduino UNO, Arduino) pomoću posebne štampane ploče.SMF i žice završavaju se u konektorima i povezuju se na optičke (F) i žičane (W) portove na baznoj stanici (slika 6c).Sistem za snimanje se nalazi na prenosivim kolicima (slika 6d). Za ograničavanje struje curenja na <500 μA korišten je izolacijski transformator. Za ograničavanje struje curenja na <500 μA korišten je izolacijski transformator. Za ograničenje toka uteka do <500 mkA koristio se izolirujući transformator. Za ograničavanje struje curenja na <500 µA korišten je izolacijski transformator.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA。 <500 μA. Koristite izolirujući transformator, da biste ograničili tok uteka do <500 mkA. Koristite izolacijski transformator da ograničite struju curenja na <500µA.
sistem vizuelizacije.(a) PMT, laser i pojačalo su u baznoj stanici.(b) U grupi filtera, laser (plavi) prolazi preko optičkog kabla kroz FC/APC konektor.Snop se odbija pomoću dikroičnog ogledala (DM) u jednomodno vlakno (SMF) preko drugog FC/APC konektora.Fluorescencija (zelena) putuje kroz DM i filter dugog prolaza (LPF) do PMT preko multimodnog vlakna (MMF).(c) Proksimalni kraj endoskopa povezan je sa optičkim (F) i žičanim (W) portovima bazne stanice.(d) Endoskop, monitor, bazna stanica, kompjuter i izolacioni transformator na prenosivim kolicima.(a, c) Solidworks 2016 je korišten za 3D modeliranje sistema za snimanje i komponenti endoskopa.
Bočna i aksijalna rezolucija fokusirajuće optike izmjerena je iz funkcije širenja tačke fluorescentnih mikrosfera (#F8803, Thermo Fisher Scientific) prečnika 0,1 µm.Prikupite slike prevođenjem mikrosfera horizontalno i vertikalno u koracima od 1 µm koristeći linearni stepen (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Stog slika pomoću ImageJ2 za dobijanje slika poprečnog presjeka mikrosfera.
Razvijen je poseban softver (LabVIEW 2021, NI) za prikupljanje podataka i obradu slike u realnom vremenu.Na sl.7 prikazuje pregled rutina koje se koriste za rad sistema.Korisnički interfejs se sastoji od akvizicije podataka (DAQ), glavnog panela i kontrolne table.Panel za prikupljanje podataka je u interakciji sa glavnim panelom kako bi prikupio i pohranio neobrađene podatke, pružio ulaz za prilagođene postavke prikupljanja podataka i upravljao postavkama upravljačkog programa skenera.Glavni panel omogućava korisniku da odabere željenu konfiguraciju za korištenje endoskopa, uključujući kontrolni signal skenera, brzinu kadrova video zapisa i parametre akvizicije.Ovaj panel takođe omogućava korisniku da prikaže i kontroliše osvetljenost i kontrast slike.Koristeći sirove podatke kao ulaz, algoritam izračunava optimalnu postavku pojačanja za PMT i automatski prilagođava ovaj parametar koristeći proporcionalno-integralni (PI)16 sistem kontrole povratne sprege.Kontrolna ploča je u interakciji s glavnom pločom i pločom za prikupljanje podataka kako bi kontrolirala snagu lasera i PMT pojačanje.
Arhitektura sistemskog softvera.Korisnički interfejs se sastoji od modula (1) za prikupljanje podataka (DAQ), (2) glavnog panela i (3) kontrolnog panela.Ovi programi rade istovremeno i međusobno komuniciraju putem redova poruka.Ključ je MEMS: mikroelektromehanički sistem, TDMS: tok kontrole tehničkih podataka, PI: proporcionalni integral, PMT: fotomultiplikator.Datoteke slika i video zapisa se čuvaju u BMP i AVI formatima, respektivno.
Algoritam korekcije faze koristi se za izračunavanje disperzije intenziteta piksela slike na različitim vrijednostima faze kako bi se odredila maksimalna vrijednost koja se koristi za izoštravanje slike.Za korekciju u realnom vremenu, opseg faznog skeniranja je ±2,86° sa relativno velikim korakom od 0,286° za smanjenje vremena izračunavanja.Osim toga, korištenje dijelova slike sa manje uzoraka dodatno smanjuje vrijeme izračunavanja okvira slike sa 7,5 sekundi (1 M uzorka) na 1,88 sekundi (250 Ksample) na 10 Hz.Ovi ulazni parametri su odabrani da obezbede adekvatan kvalitet slike sa minimalnom latencijom tokom in vivo snimanja.Žive slike i video zapisi se snimaju u BMP i AVI formatima, respektivno.Sirovi podaci se pohranjuju u Format toka za upravljanje tehničkim podacima (TMDS).
Naknadna obrada in vivo slika za poboljšanje kvaliteta pomoću LabVIEW 2021. Preciznost je ograničena kada se koriste algoritami za korekciju faze tokom in vivo snimanja zbog potrebnog dugog vremena izračunavanja.Koriste se samo ograničena područja slike i brojevi uzoraka.Osim toga, algoritam ne radi dobro za slike sa artefaktima pokreta ili niskim kontrastom i dovodi do grešaka u proračunu faze30.Pojedinačni okviri sa visokim kontrastom i bez artefakata pokreta su ručno odabrani za fazno fino podešavanje sa opsegom skeniranja faze od ±0,75° u koracima od 0,01°.Korišteno je cijelo područje slike (npr. 1 M uzorka slike snimljene na 10 Hz).Tabela S2 detaljno opisuje parametre slike koji se koriste za obradu u realnom vremenu i naknadnu obradu.Nakon korekcije faze, srednji filter se koristi za dodatno smanjenje šuma slike.Svjetlina i kontrast su dodatno poboljšani rastezanjem histograma i gama korekcijom31.
Klinička ispitivanja je odobrena od strane Odbora za pregled medicinskih institucija Michigana i sprovedena su u Odeljenju za medicinske procedure.Ova studija je registrovana na mreži kod ClinicalTrials.gov (NCT03220711, datum registracije: 18.07.2017.).Kriterijumi uključivanja uključivali su pacijente (u dobi od 18 do 100 godina) s prethodno planiranom elektivnom kolonoskopijom, povećanim rizikom od kolorektalnog karcinoma i anamnezom upalnih bolesti crijeva.Od svakog subjekta koji je pristao da učestvuje dobijen je informirani pristanak.Kriterijumi za isključenje bili su pacijentice koje su bile trudne, imale poznatu preosjetljivost na fluorescein ili su bile podvrgnute aktivnoj kemoterapiji ili terapiji zračenjem.Ova studija je uključivala uzastopne pacijente zakazane za rutinsku kolonoskopiju i bila je reprezentativna za populaciju medicinskog centra Michigan.Studija je sprovedena u skladu sa Helsinškom deklaracijom.
Prije operacije, kalibrirajte endoskop koristeći 10 µm fluorescentne perle (#F8836, Thermo Fisher Scientific) postavljene u silikonske kalupe.Prozirni silikonski zaptivač (#RTV108, Momentive) izliven je u 3D štampan plastični kalup od 8 cm3.Spustite vodene fluorescentne kuglice preko silikona i ostavite dok se vodeni medij ne osuši.
Cijelo debelo crijevo je pregledano standardnim medicinskim kolonoskopom (Olympus, CF-HQ190L) sa bijelim svjetlom.Nakon što endoskopist utvrdi područje navodne bolesti, područje se ispere sa 5-10 ml 5% octene kiseline, a zatim sterilnom vodom kako bi se uklonila sluz i ostaci.Doza od 5 ml od 5 mg/ml fluoresceina (Alcon, Fluorescite) je ubrizgana intravenozno ili raspršena lokalno na sluznicu pomoću standardne kanile (M00530860, Boston Scientific) koja je provučena kroz radni kanal.
Koristite irigator da isperete višak boje ili ostataka sa površine sluznice.Uklonite kateter za raspršivanje i provucite endoskop kroz radni kanal da biste dobili ante mortem slike.Koristite endoskopsko vođenje širokog polja da postavite distalni vrh u ciljno područje. Ukupno vrijeme korišteno za prikupljanje konfokalnih slika bilo je <10 min. Ukupno vrijeme korišteno za prikupljanje konfokalnih slika bilo je <10 min. Obŝee vreme, potrošeno na sbor konfokalʹnyh izobraženij, sastavilo <10 min. Ukupno vrijeme potrebno za prikupljanje konfokalnih slika bilo je <10 min.Ukupno vrijeme akvizicije za konfokalne slike bilo je manje od 10 minuta.Endoskopsko bijelo svjetlo je obrađeno pomoću Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) sistema za snimanje i snimljeno pomoću Elgato HD video rekordera.Koristite LabVIEW 2021 za snimanje i spremanje endoskopskih video zapisa.Nakon što je snimanje završeno, endoskop se uklanja i tkivo koje se vizualizira se izrezuje pomoću biopsijskih pinceta ili zamke. Tkiva su obrađena za rutinsku histologiju (H&E) i procijenjena od strane stručnjaka GI patologa (HDA). Tkiva su obrađena za rutinsku histologiju (H&E) i procijenjena od strane stručnjaka GI patologa (HDA). Tkani su bili obrađeni za uobičajenu gistologiju (H&E) i ocijenjeni ekspertima-patologom želudačno-kišečnog trakta (HDA). Tkiva su obrađena za rutinsku histologiju (H&E) i procijenjena od strane stručnog gastrointestinalnog patologa (HDA).对组织进行常规组织学(H&E) 处理,并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。对组织进行常规组织学(H&E) 处理,并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。 Tkani su bili obrađeni za uobičajenu gistologiju (H&E) i ocijenjeni ekspertima-patologom želudačno-kišečnog trakta (HDA). Tkiva su obrađena za rutinsku histologiju (H&E) i procijenjena od strane stručnog gastrointestinalnog patologa (HDA).Spektralna svojstva fluoresceina potvrđena su pomoću spektrometra (USB2000+, Ocean Optics) kao što je prikazano na slici S2.
Endoskopi se sterilišu nakon svake upotrebe od strane ljudi (slika 8).Procedure čišćenja su obavljene pod vodstvom i odobrenjem Odjeljenja za kontrolu infekcija i epidemiologije Medicinskog centra Michigan i Centralne sterilne jedinice za obradu. Prije studije, instrumenti su testirani i validirani za sterilizaciju od strane Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalnog subjekta koji pruža usluge prevencije infekcija i validacije sterilizacije. Prije studije, instrumenti su testirani i validirani za sterilizaciju od strane Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalnog subjekta koji pruža usluge prevencije infekcija i validacije sterilizacije. Predloženi instrumenti za istraživanje bili su protestirani i odobreni za sterilizaciju kompanije Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalne organizacije koja pruža usluge prevencije infekcija i provjere sterilizacije. Prije studije, instrumenti su testirani i odobreni za sterilizaciju od strane Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalne organizacije koja pruža usluge prevencije infekcija i verifikacije sterilizacije. Pregledani instrumenti su sterilizirani i provjereni Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalna organizacija, koja pruža usluge prevencije infekcija i provjere sterilizacije. Instrumenti su sterilizirani i pregledani prije proučavanja od strane Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalne organizacije koja pruža usluge prevencije infekcija i verifikacije sterilizacije.
Recikliranje alata.(a) Endoskopi se stavljaju u ladice nakon svake sterilizacije korištenjem STERRAD procesa obrade.(b) SMF i žice se završavaju optičkim i električnim konektorima, koji se zatvaraju prije ponovne obrade.
Očistite endoskope na sledeći način: (1) obrišite endoskop krpom koja ne ostavlja dlačice natopljenom enzimskim čistačem od proksimalnog do distalnog;(2) Uronite instrument u rastvor enzimatskog deterdženta na 3 minuta sa vodom.tkanina bez dlačica.Električni i optički konektori su pokriveni i uklonjeni iz otopine;(3) Endoskop se umotava i stavlja u ladicu za instrumente za sterilizaciju pomoću STERRAD 100NX, gasne plazme vodonik peroksida.relativno niska temperatura i niska vlažnost okoline.
Skupovi podataka korišteni i/ili analizirani u trenutnoj studiji dostupni su od odgovarajućih autora na razuman zahtjev.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokalna laserska endomikroskopija u gastro-intestinalnoj endoskopiji: Tehnički aspekti i kliničke primjene. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokalna laserska endomikroskopija u gastro-intestinalnoj endoskopiji: Tehnički aspekti i kliničke primjene.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Konfokalna laserska endomikroskopija u gastrointestinalnoj endoskopiji: tehnički aspekti i klinička primjena. 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：Tehnički aspekti i kliničke primjene.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Konfokalna laserska endoskopija u gastrointestinalnoj endoskopiji: tehnički aspekti i klinička primjena.prevod gastrointestinalnog heparina.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR i dr.Analiza sigurnosti i efikasnosti SAGES TAVAC konfokalne laserske endomikroskopije.Operacija.Endoskopija 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Konfokalna laserska endoskopija u gastrointestinalnim i pankreatobilijarnim bolestima: sistematski pregled i meta-analiza.Biomedical Science.rezervoar za skladištenje.interni 2016, 4638683 (2016).