Hvala što ste posjetili Nature.com.Koristite verziju preglednika s ograničenom CSS podrškom.Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (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 gumbe Prethodno i Sljedeće za pomicanje kroz tri slajda istovremeno ili koristite gumbe klizača na kraju za kretanje kroz tri slajda odjednom.
Konfokalna laserska endoskopija nova je metoda optičke biopsije u stvarnom vremenu.Fluorescentne slike histološke kvalitete mogu se trenutno dobiti iz epitela šupljih organa.Trenutno se skeniranje izvodi proksimalno instrumentima koji se temelje na sondi koji se obično koriste u kliničkoj praksi, s ograničenom fleksibilnošću u kontroli fokusa.Demonstriramo upotrebu parametarskog rezonantnog skenera montiranog na distalnom kraju endoskopa za izvođenje bočne defleksije velikom brzinom.Rupa je ugravirana u središte reflektora kako bi se namotao put svjetlosti.Ovaj dizajn smanjuje veličinu instrumenta na 2,4 mm u promjeru i 10 mm u duljinu, omogućujući mu prolazak naprijed kroz radni kanal standardnih medicinskih endoskopa.Kompaktna leća pruža bočnu i aksijalnu razlučivost od 1,1 odnosno 13,6 µm.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, FDA odobrenu boju za visoki kontrast tkiva.Endoskopi su ponovno obrađivani tijekom 18 ciklusa bez greške korištenjem klinički odobrenih metoda sterilizacije.Fluorescentne slike dobivene su iz normalne sluznice debelog crijeva, tubularnih adenoma, hiperplastičnih polipa, ulceroznog kolitisa i Crohnova kolitisa tijekom rutinske kolonoskopije.Mogu se identificirati pojedinačne stanice, uključujući kolonocite, vrčaste stanice i upalne stanice.Mogu se razlikovati mukozne značajke kao što su strukture kripte, šupljine kripte i lamina propria.Instrument se može koristiti kao dodatak konvencionalnoj endoskopiji.
Konfokalna laserska endoskopija novi je način snimanja koji se razvija za kliničku upotrebu kao dodatak rutinskoj endoskopiji1,2,3.Ovi fleksibilni instrumenti povezani s optičkim vlaknima mogu se koristiti za otkrivanje bolesti u epitelnim stanicama koje oblažu šuplje organe, poput debelog crijeva.Ovaj tanki sloj tkiva vrlo je metabolički aktivan i izvor je mnogih bolesti kao što su rak, infekcija i upala.Endoskopija može postići subcelularnu rezoluciju, pružajući in vivo slike gotovo histološke kvalitete u stvarnom vremenu koje kliničarima pomažu u donošenju kliničkih odluka.Fizička biopsija tkiva nosi rizik od krvarenja i perforacije.Često se uzima previše ili premalo biopsijskih uzoraka.Svaki uklonjeni uzorak povećava troškove operacije.Potrebno je nekoliko dana da uzorak procijeni patolog.U danima čekanja nalaza patologije pacijenti često osjećaju tjeskobu.Nasuprot tome, drugi klinički modaliteti snimanja kao što su MRI, CT, PET, SPECT i ultrazvuk nemaju prostornu rezoluciju i vremensku brzinu potrebnu za vizualizaciju epitelnih procesa in vivo s subcelularnom rezolucijom u stvarnom vremenu.
Instrument temeljen na sondi (Cellvizio) trenutno se često koristi u klinikama za izvođenje "optičke biopsije".Dizajn se temelji na prostorno koherentnom snopu optičkih vlakana4 koji prikuplja i prenosi fluorescentne slike.Jednostruka vlaknasta jezgra djeluje kao "rupa" za prostorno filtriranje defokusirane svjetlosti za substaničnu rezoluciju.Skeniranje se izvodi proksimalno pomoću velikog, glomaznog galvanometra.Ova odredba ograničava mogućnost alata za kontrolu fokusa.Ispravno određivanje stadija 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 intravenski kako bi se istaknule strukturne značajke epitela. Ovi endomikroskopi imaju dimenzije <2,4 mm u promjeru i mogu se lako provući naprijed kroz biopsijski kanal standardnih medicinskih endoskopa. Ovi endomikroskopi imaju dimenzije <2,4 mm u promjeru i mogu se lako provući naprijed kroz biopsijski kanal standardnih medicinskih endoskopa. Ovi endomikroskopi imaju veličinu <2,4 mm u promjeru i mogu se lako provesti putem biopsijskog kanala standardnih medicinskih endoskopa. Ovi endomikroskopi su <2,4 mm u promjeru i mogu se lako provući kroz biopsijski kanal standardnih medicinskih endoskopa.Ovi boroskopi su manjeg od 2,4 mm u promjeru i lako prolaze kroz biopsijski kanal standardnih medicinskih boroskopa.Ova fleksibilnost omogućuje širok raspon kliničkih primjena i neovisna je o proizvođačima endoskopa.Brojna klinička istraživanja provedena su pomoću ovog uređaja za snimanje, uključujući rano otkrivanje karcinoma jednjaka, želuca, debelog crijeva i usne šupljine.Razvijeni su slikovni protokoli i utvrđena je sigurnost postupka.
Mikroelektromehanički sustavi (MEMS) moćna su tehnologija za projektiranje i proizvodnju sićušnih mehanizama za skeniranje koji se koriste u distalnom kraju endoskopa.Ovaj položaj (u odnosu na proksimalni) omogućuje veću fleksibilnost u kontroli položaja fokusa5,6.Uz lateralnu defleksiju, distalni mehanizam također može izvoditi aksijalno skeniranje, postobjektivno skeniranje i skeniranje nasumičnim pristupom.Ove mogućnosti omogućuju sveobuhvatnije ispitivanje epitelnih stanica, uključujući vertikalno presječno oslikavanje7, skeniranje bez aberacija u velikom vidnom polju (FOV)8 i poboljšane performanse u korisnički definiranim podregijama9.MEMS rješava ozbiljan problem pakiranja motora za skeniranje s ograničenim prostorom dostupnim na udaljenom kraju instrumenta.U usporedbi s glomaznim galvanometrima, MEMS pruža superiorne performanse uz malu veličinu, veliku brzinu i nisku potrošnju energije.Jednostavan proizvodni proces može se povećati za masovnu proizvodnju po niskoj cijeni.Prethodno su objavljeni mnogi dizajni MEMS-a10,11,12.Niti jedna od tehnologija još nije dovoljno razvijena da omogući široku kliničku upotrebu in vivo snimanja u stvarnom vremenu kroz radni kanal medicinskog endoskopa.Ovdje nam je cilj pokazati upotrebu MEMS skenera na distalnom kraju endoskopa za in vivo dobivanje ljudske slike tijekom rutinske kliničke endoskopije.
Instrument od optičkih vlakana razvijen je korištenjem MEMS skenera na distalnom kraju za prikupljanje in vivo fluorescentnih slika u stvarnom vremenu sa sličnim histološkim karakteristikama.Jednomodno vlakno (SMF) zatvoreno je u savitljivoj polimernoj cijevi i pobuđeno na λex = 488 nm.Ova konfiguracija skraćuje duljinu distalnog vrha i omogućuje njegovo provođenje kroz radni kanal standardnih medicinskih endoskopa.Koristite vrh za centriranje optike.Ove su leće dizajnirane za postizanje gotovo difrakcijske aksijalne rezolucije s numeričkim otvorom (NA) = 0,41 i radnom udaljenošću = 0 µm13.Precizne podloške izrađene su za precizno poravnavanje optike 14. Skener je upakiran u endoskop s krutim distalnim vrhom promjera 2,4 mm i duljine 10 mm (slika 1a).Ove dimenzije dopuštaju da se koristi u kliničkoj praksi kao dodatak tijekom endoskopije (slika 1b).Maksimalna snaga laserskog upada u tkivo bila je 2 mW.
Konfokalna laserska endoskopija (CLE) i MEMS skeneri.Fotografija koja prikazuje (a) upakirani instrument s dimenzijama krutog distalnog vrha promjera 2,4 mm i duljine 10 mm i (b) ravni prolaz kroz radni kanal standardnog medicinskog endoskopa (Olympus CF-HQ190L).(c) Prednji pogled na skener koji prikazuje reflektor sa središnjim otvorom od 50 µm kroz koji prolazi pobudna zraka.Skener je montiran na gimbal pokretan skupom češljastih pogona.Rezonantna frekvencija uređaja određena je veličinom torzijske opruge.(d) Bočni pogled na skener koji prikazuje skener montiran na postolje sa žicama spojenim na sidra elektroda koje pružaju spojne točke za pogonske i energetske signale.
Mehanizam za skeniranje sastoji se od reflektora postavljenog na kardanu kojeg pokreće niz češljastih češljastih četverokutnih aktuatora za bočno skretanje zrake (ravnina XY) u Lissajousovom uzorku (Slika 1c).U sredini je urezana rupa promjera 50 µm kroz koju je prolazila pobudna zraka.Skener se pokreće na rezonantnoj frekvenciji dizajna, koja se može ugoditi promjenom dimenzija torzijske opruge.Sidra elektroda ugravirana su na periferiji uređaja kako bi se osigurale priključne točke za napajanje i upravljačke signale (slika 1d).
Sustav za snimanje je montiran na prijenosna kolica koja se mogu kotrljati u operacijsku salu.Grafičko korisničko sučelje dizajnirano je za podršku korisnicima s minimalnim tehničkim znanjem, poput liječnika i medicinskih sestara.Ručno provjerite frekvenciju pogona skenera, oblik snopa i vidno polje slike.
Ukupna duljina endoskopa je približno 4 m kako bi se omogućio puni prolaz instrumenata kroz radni kanal standardnog medicinskog endoskopa (1,68 m), s dodatnom duljinom za manevriranje.Na proksimalnom kraju endoskopa, SMF i žice završavaju u konektorima koji se spajaju na optičke i žičane priključke bazne stanice.Instalacija sadrži laser, filtarsku jedinicu, visokonaponsko pojačalo i fotomultiplikatorski detektor (PMT).Pojačalo napaja i pokreće signale skeneru.Jedinica optičkog filtra spaja lasersko pobuđivanje sa SMF-om i prenosi fluorescenciju na PMT.
Endoskopi se ponovno obrađuju nakon svakog kliničkog postupka pomoću postupka sterilizacije STERRAD i mogu izdržati do 18 ciklusa bez kvara.Za otopinu OPA nisu primijećeni znakovi oštećenja nakon više od 10 ciklusa dezinfekcije.Rezultati OPA-e nadmašili su rezultate STERRAD-a, sugerirajući da bi se životni vijek endoskopa mogao produžiti visokom razinom dezinfekcije, a ne ponovnom sterilizacijom.
Razlučivost slike određena je iz funkcije širenja točaka pomoću fluorescentnih kuglica promjera 0,1 μm.Za lateralnu 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 optike za fokusiranje karakterizirane su funkcijom širenja točke (PSF) mjerenom pomoću fluorescentnih mikrosfera promjera 0,1 μm.Izmjerena puna širina na pola maksimuma (FWHM) bila je 1,1 odnosno 13,6 µm.Umetak: prikazani su prošireni prikazi jedne mikrosfere u poprečnom (XY) i aksijalnom (XZ) smjeru.(c) Fluorescentna slika dobivena sa standardne (USAF 1951) ciljne trake (crveni oval) koja pokazuje da se skupine 7-6 mogu jasno razlučiti.(d) Slika dispergiranih fluorescentnih mikrosfera promjera 10 µm koja prikazuje vidno polje slike od 250 µm × 250 µm.PSF-ovi u (a, b) izgrađeni su pomoću MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Fluorescentne slike prikupljene su pomoću LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Fluorescentne slike iz leća standardne razlučivosti jasno razlikuju skup stupaca u skupinama 7-6, čime se održava visoka bočna razlučivost (slika 2c).Vidno polje (FOV) od 250 µm × 250 µm određeno je iz slika fluorescentnih kuglica promjera 10 µm raspršenih na pokrovnim stakalcima (Sl. 2d).
Automatizirana metoda za kontrolu pojačanja PMT-a i korekciju faze implementirana je u sustav za kliničko snimanje kako bi se smanjili artefakti pokreta od endoskopa, peristaltike debelog crijeva i disanja pacijenta.Algoritmi za rekonstrukciju i obradu slike prethodno su opisani14,15.PMT pojačanje kontrolira proporcionalno-integralni (PI) regulator kako bi se spriječilo zasićenje intenzitetom16.Sustav očitava maksimalni intenzitet piksela za svaki okvir, izračunava proporcionalne i integralne odgovore i određuje vrijednosti pojačanja PMT kako bi osigurao da je intenzitet piksela unutar dopuštenog raspona.
Tijekom snimanja in vivo, fazna neusklađenost između kretanja skenera i kontrolnog signala može uzrokovati zamućenje slike.Do takvih učinaka može doći zbog promjena temperature uređaja unutar ljudskog tijela.Slike u bijelom svjetlu pokazale su da je endoskop bio u kontaktu s normalnom sluznicom debelog crijeva in vivo (Slika 3a).Zamućenje neporavnatih piksela može se vidjeti na neobrađenim slikama normalne sluznice debelog crijeva (Slika 3b).Nakon tretmana s pravilnom prilagodbom faze i kontrasta, mogu se razlikovati subcelularne značajke sluznice (slika 3c).Za dodatne informacije, neobrađene konfokalne slike i obrađene slike u stvarnom vremenu prikazane su na slici S1, a parametri rekonstrukcije slike korišteni za obradu u stvarnom vremenu i naknadnu obradu prikazani su u tablici S1 i tablici S2.
Obrada slike.(a) Širokokutna endoskopska slika koja prikazuje endoskop (E) postavljen u kontakt s normalnom (N) sluznicom debelog crijeva za prikupljanje in vivo fluorescentnih slika nakon primjene fluoresceina.(b) Lutanje po osi X i Y tijekom skeniranja može uzrokovati zamućenje neporavnatih piksela.U svrhu demonstracije, na izvornu sliku primjenjuje se veliki fazni pomak.(c) Nakon korekcije faze naknadne obrade, mogu se procijeniti detalji sluznice, uključujući strukture kripti (strelice), sa središnjim lumenom (l) okruženim laminom propriom (lp).Mogu se razlikovati pojedinačne stanice, uključujući kolonocite (c), vrčaste stanice (g) i upalne stanice (strelice).Pogledajte dodatni video 1. (b, c) Slike obrađene pomoću LabVIEW 2021.
Konfokalne fluorescentne slike dobivene su in vivo u nekoliko bolesti debelog crijeva kako bi se pokazala široka klinička primjenjivost instrumenta.Širokokutno snimanje najprije se izvodi pomoću bijelog svjetla kako bi se otkrila izrazito abnormalna sluznica.Endoskop se zatim provlači kroz radni kanal kolonoskopa i dovodi u kontakt sa sluznicom.
Endoskopija širokog polja, konfokalna endomikroskopija i histološke (H&E) slike prikazane su za neoplaziju debelog crijeva, uključujući tubularni adenom i hiperplastični polip. Endoskopija širokog polja, konfokalna endomikroskopija i histološke (H&E) slike prikazane su za neoplaziju debelog crijeva, uključujući tubularni adenom i hiperplastični polip. Širokopolna endoskopija, konfokalna endomikroskopija i gistološki (H&E) prikazi prikazani za neoplazije tolikih crijeva, uključujući tubularni adenom i hiperplastični polip. Endoskopija debelog crijeva, konfokalna endomikroskopija i histološko (H&E) snimanje indicirani su za neoplaziju 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、共聚焦显微内窥镜检查和组织学(H&E) 图像。共设计脚肠化(图像管状躰化和增生性息肉)的广角内刵霱录共共共光在微微全在圕别具和结果学 (H&E) slika. Širokopolna endoskopija, konfokalna mikroendoskopija i gistološki (H&E) prikaz, koji pokazuju opuholi tolstih crijeva, uključujući tubularne adenomije i hiperplastične polipe. Endoskopija širokog polja, konfokalna mikroendoskopija i histološke (H&E) slike koje prikazuju tumore debelog crijeva, uključujući tubularne adenome i hiperplastične polipe.Tubularni adenomi pokazali su gubitak normalne arhitekture kripte, smanjenje veličine vrčastih stanica, iskrivljenje lumena kripte i zadebljanje lamine proprije (Slika 4a-c).Hiperplastični polipi pokazali su zvjezdastu arhitekturu kripti, nekoliko vrčastih stanica, lumen kripti poput proreza i nepravilne lamelarne kripte (Slika 4d-f).
Slika debele kože sluznice in vivo. Prikazane su reprezentativne endoskopske slike bijelim svjetlom, konfokalni endomikroskop i histološke (H&E) slike za (ac) adenom, (df) hiperplastični polip, (gi) ulcerozni kolitis i (jl) Crohnov kolitis. Prikazane su reprezentativne endoskopske slike bijelim svjetlom, konfokalni endomikroskop i histološke (H&E) slike za (ac) adenom, (df) hiperplastični polip, (gi) ulcerozni kolitis i (jl) Crohnov kolitis. Tipične slike endoskopije u bijelom svijetu, konfokalnog endomikroskopa i gistologije (H&E) prikazane su za (ac) adenomiju, (df) hiperplastičnu polipu, (gi) jaznu kolitu i (jl) kolitu Krona. Prikazane su tipične endoskopske slike u bijelom svjetlu, konfokalni endomikroskop i histološke (H&E) slike 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) 克罗恩结肠炎的代表性白光内窥镜检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 Prikazuje(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的体育性白光内肠肠炎性、共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) slika. Prikazane su reprezentativne endoskopije u bijelom svijetu, konfokalna endoskopija i gistologija (ac) adenomija, (df) hiperplastične polipoze, (gi) azvennog kolita i (jl) kolita Krona (H&E). Prikazana je reprezentativna endoskopija u bijelom svjetlu, konfokalna endoskopija i histologija (ac) adenoma, (df) hiperplastične polipoze, (gi) ulceroznog kolitisa i (jl) Crohnova kolitisa (H&E).(B) prikazuje konfokalnu sliku dobivenu in vivo iz tubularnog adenoma (TA) pomoću endoskopa (E).Ova prekancerozna lezija pokazuje gubitak normalne arhitekture kripte (strelica), iskrivljenje lumena kripte (l) i nagomilavanje lamine proprije kripte (lp).Također se mogu identificirati kolonociti (c), vrčaste stanice (g) i upalne stanice (strelice).Smt.Dodatni video 2. (e) prikazuje konfokalnu sliku dobivenu iz hiperplastičnog polipa (HP) in vivo.Ova benigna lezija pokazuje zvjezdastu arhitekturu kripte (strelica), lumen kripte poput proreza (l) i laminu propriju nepravilnog oblika (lp).Također se mogu identificirati kolonociti (c), nekoliko vrčastih stanica (g) i upalne stanice (strelice).Smt.Dopunski video 3. (h) prikazuje konfokalne slike dobivene u ulceroznom kolitisu (UC) in vivo.Ovo upalno stanje pokazuje iskrivljenu arhitekturu kripte (strelica) i istaknute vrčaste stanice (g).Pera fluoresceina (f) su istisnuta iz epitelnih stanica, odražavajući povećanu vaskularnu propusnost.U lamini propriji (lp) vide se brojne upalne stanice (strelice).Smt.Dopunski video 4. (k) prikazuje konfokalnu sliku dobivenu in vivo iz regije Crohnova kolitisa (CC).Ovo upalno stanje pokazuje iskrivljenu arhitekturu kripte (strelica) i istaknute vrčaste stanice (g).Pera fluoresceina (f) su istisnuta iz epitelnih stanica, odražavajući povećanu vaskularnu propusnost.U lamini propriji (lp) vide se brojne upalne stanice (strelice).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 s izbočenim vrčastim stanicama.Fluorescein se istiskuje iz epitelnih stanica, odražavajući povećanu vaskularnu propusnost.U lamini propriji može se vidjeti veliki broj upalnih stanica.
Pokazali smo kliničku primjenu fleksibilnog konfokalnog laserskog endoskopa spojenog na vlakna koji koristi distalno postavljen MEMS skener za in vivo dobivanje slike.Na rezonantnoj frekvenciji, brzine sličica do 20 Hz mogu se postići korištenjem Lissajous načina skeniranja visoke gustoće za smanjenje artefakata pokreta.Optički put je presavijen kako bi se osiguralo širenje snopa i numerički otvor dovoljan za postizanje bočne razlučivosti od 1,1 µm.Fluorescentne slike histološke kvalitete dobivene su tijekom rutinske kolonoskopije normalne sluznice debelog crijeva, tubularnih adenoma, hiperplastičnih polipa, ulceroznog kolitisa i Crohnova kolitisa.Mogu se identificirati pojedinačne stanice, uključujući kolonocite, vrčaste stanice i upalne stanice.Mogu se razlikovati mukozne značajke kao što su strukture kripte, šupljine kripte i lamina propria.Precizni hardver je mikrostrojno obrađen kako bi se osiguralo precizno poravnanje pojedinačnih optičkih i mehaničkih komponenti unutar instrumenta promjera 2,4 mm x 10 mm duljine.Optički dizajn smanjuje duljinu krutog distalnog vrha dovoljno da omogući izravan prolaz kroz radni kanal standardne veličine (promjer 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 kako bi se pobudio fluorescein, boja koju je odobrila FDA, kako bi se dobio visoki kontrast.Instrument je bez problema ponovno obrađen tijekom 18 ciklusa korištenjem klinički prihvaćenih metoda sterilizacije.
Druga dva dizajna instrumenata klinički su potvrđena.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) je konfokalni laserski endoskop (pCLE) temeljen na sondi koji koristi snop višemodnih koherentnih optičkih kabela za prikupljanje i prijenos fluorescentnih slika1.Galvo zrcalo smješteno na baznoj stanici izvodi bočno skeniranje na proksimalnom kraju.Optički presjeci se prikupljaju u vodoravnoj (XY) ravnini s dubinom od 0 do 70 µm.Kompleti mikrosondi dostupni su od 0,91 (19 G igla) do 5 mm u promjeru.Postignuta je lateralna rezolucija od 1 do 3,5 µm.Slike su prikupljene pri brzini snimanja od 9 do 12 Hz s jednodimenzionalnim vidnim poljem od 240 do 600 µm.Platforma je klinički korištena u raznim područjima uključujući žučni kanal, mjehur, debelo crijevo, jednjak, pluća i gušteraču.Optiscan Pty Ltd je razvio konfokalni laserski endoskop (eCLE) temeljen na endoskopu s motorom za skeniranje ugrađenim u cijev za umetanje (distalni kraj) profesionalnog endoskopa (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Optička presjeka izvedena je pomoću jednomodnog vlakna, a bočno skeniranje izvedeno je pomoću konzolnog mehanizma kroz rezonantnu vilicu za ugađanje.Za stvaranje aksijalnog pomaka koristi se aktuator od legure s memorijom oblika (Nitinol).Ukupni promjer konfokalnog modula je 5 mm.Za fokusiranje se koristi leća GRIN s numeričkim otvorom blende NA = 0,6.Horizontalne slike su dobivene s bočnom i aksijalnom rezolucijom od 0,7 odnosno 7 µm, pri brzini kadrova od 0,8-1,6 Hz i vidnom polju od 500 µm × 500 µm.
Demonstriramo subcelularnu rezoluciju in vivo dobivanje fluorescentne slike iz ljudskog tijela kroz medicinski endoskop pomoću MEMS skenera na distalnom kraju.Fluorescencija daje visok kontrast slike, a ligandi koji se vežu za mete na površini stanice mogu se označiti fluoroforima kako bi se osigurao molekularni identitet za poboljšanu dijagnozu bolesti18.Također se razvijaju i druge optičke tehnike za in vivo mikroendoskopiju. OCT koristi kratku duljinu koherencije iz širokopojasnog izvora svjetlosti za prikupljanje slika u okomitoj ravnini s dubinama >1 mm19. OCT koristi kratku duljinu koherencije iz širokopojasnog izvora svjetlosti za prikupljanje slika u okomitoj ravnini s dubinama >1 mm19. OKT koristi kratku dužinu koherentnosti širokopolosnog izvora svjetla za skup slika u vertikalnoj ravnosti s dubinom >1 mm19. OCT koristi kratku duljinu koherencije širokopojasnog izvora svjetlosti za dobivanje slika u okomitoj ravnini dubine >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 kratku duljinu koherentnosti širokopolosnog izvora svjetla za skup slika na dubini >1 mm19 u vertikalnoj ravnosti. OCT koristi kratku duljinu koherencije širokopojasnog izvora svjetlosti za dobivanje slika >1 mm19 u okomitoj ravnini.Međutim, ovaj pristup niskog kontrasta oslanja se na prikupljanje raspršene svjetlosti unatrag, a rezolucija slike ograničena je točkastim artefaktima.Fotoakustička endoskopija generira in vivo slike na temelju brzog termoelastičnog širenja u tkivu nakon apsorpcije laserskog pulsa koji generira zvučne valove20. Ovaj pristup je pokazao dubine snimanja >1 cm u ljudskom debelom crijevu in vivo za praćenje terapije. Ovaj pristup je pokazao dubine snimanja >1 cm u ljudskom debelom crijevu in vivo za praćenje terapije. Ovaj pristup pokazao je dubinu vizualizacije terapije > 1 cm u tolkom crijevu čovjeka in vivo za praćenje. Ovaj pristup pokazao je dubinu snimanja od >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 je pristup pokazao dubinu slike > 1 cm u tolkom crijevu čovjeka in vivo za praćenje terapije. Ovaj je pristup dokazan na dubinama snimanja >1 cm u ljudskom debelom crijevu in vivo za praćenje terapije.Kontrast uglavnom proizvodi hemoglobin u vaskulaturi.Multifotonska endoskopija generira fluorescentne slike visokog kontrasta kada dva ili više NIR fotona istovremeno pogode biomolekule tkiva21. Ovim pristupom mogu se postići dubine snimanja >1 mm uz nisku fototoksičnost. Ovim pristupom mogu se postići dubine snimanja >1 mm uz nisku fototoksičnost. Ovaj pristup može osigurati dubinu slike > 1 mm uz nisku fototoksičnost. 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 uz nisku fototoksičnost. Ovaj pristup može pružiti dubinu slike > 1 mm uz nisku fototoksičnost.Potrebni su femtosekundni laserski impulsi visokog intenziteta, a ova metoda nije klinički dokazana tijekom endoskopije.
U ovom prototipu skener vrši samo bočni otklon, tako da je optički dio u horizontalnoj (XY) ravnini.Uređaj može raditi pri višoj brzini slike (20 Hz) od galvanskih zrcala (12 Hz) u sustavu Cellvizio.Povećajte broj sličica u sekundi da biste smanjili artefakte kretanja i smanjite broj sličica u sekundi da biste pojačali signal.Potrebni su brzi i automatizirani algoritmi za ublažavanje velikih artefakata pokreta uzrokovanih endoskopskim pokretima, respiratornim pokretima i pokretljivošću crijeva.Pokazalo se da parametrički rezonantni skeneri postižu aksijalne pomake veće od stotina mikrona22. Slike se mogu prikupiti u okomitoj ravnini (XZ), okomito na površinu sluznice, kako bi se dobio isti prikaz kao kod histologije (H&E). Slike se mogu prikupiti u okomitoj ravnini (XZ), okomito na površinu sluznice, kako bi se dobio isti prikaz kao kod histologije (H&E). Slike se mogu dobiti u vertikalnoj ravnini (XZ), okomitoj površini slizne ovojnice, kako bi se stvorila takva slika, kao u gistologiji (H&E). Slike se mogu snimiti u okomitoj ravnini (XZ) okomito 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) 相同的视图。可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) Slike se mogu dobiti u vertikalnoj ravnini (XZ), okomitoj površini slizne ovojnice, kako bi se dobila takva slika, kao što je to slučaj pri gistološkom istraživanju (H&E). Slike se mogu snimiti u okomitoj ravnini (XZ) okomito na površinu sluznice kako bi se dobila ista slika kao histološki pregled (H&E).Skener se može postaviti u postobjektivni položaj gdje zraka osvjetljenja pada duž glavne optičke osi kako bi se smanjila osjetljivost na aberacije8.Žarišni volumeni koji su gotovo ograničeni difrakcijom mogu odstupati u proizvoljno velikim vidnim poljima.Skeniranje nasumičnim pristupom može se izvesti kako bi se reflektori skrenuli na korisnički definirane položaje9.Vidno polje može se smanjiti kako bi se istaknula proizvoljna područja slike, poboljšavajući omjer signala i šuma, kontrast i broj sličica u sekundi.Skeneri se mogu masovno proizvoditi jednostavnim postupcima.Stotine uređaja mogu se izraditi na svakoj silicijskoj ploči kako bi se povećala proizvodnja za jeftinu masovnu proizvodnju i široku distribuciju.
Presavijeni put svjetlosti smanjuje veličinu krutog distalnog vrha, što olakšava korištenje endoskopa kao dodatnog pribora tijekom rutinske kolonoskopije.Na prikazanim fluorescentnim slikama mogu se vidjeti subcelularne značajke sluznice kako bi se razlikovali tubularni adenomi (pretkancerozni) 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 se optimizirati, a histološka analiza manjih lezija može se svesti na minimum.Također prikazujemo in vivo slike pacijenata s upalnom bolesti crijeva, uključujući ulcerozni kolitis (UC) i Crohnov kolitis.Konvencionalna kolonoskopija bijelim svjetlom pruža makroskopski prikaz površine sluznice s ograničenom mogućnošću točne procjene cijeljenja sluznice.Endoskopija se može koristiti in vivo za procjenu učinkovitosti bioloških terapija kao što su anti-TNF24 protutijela.Precizna in vivo procjena također može smanjiti ili spriječiti recidiv bolesti i komplikacije kao što je operacija i poboljšati kvalitetu života.Nisu zabilježene ozbiljne nuspojave u kliničkim studijama povezanim s uporabom endoskopa koji sadrže fluorescein in vivo25. Snaga lasera na površini sluznice bila je ograničena na <2 mW kako bi se smanjio rizik od toplinske ozljede i zadovoljili zahtjevi FDA za neznačajan rizik26 prema 21 CFR 812. Snaga lasera na površini sluznice bila je ograničena na <2 mW kako bi se rizik od toplinske ozljede sveo na najmanju moguću mjeru i zadovoljili zahtjevi FDA za neznačajan rizik26 prema 21 CFR 812. Snaga lasera na površini klizne ovojnice bila je ograničena na <2 mVt, kako bi se doveo do minimalnog rizika od termičkog oštećenja i u skladu sa zahtjevima FDA u odnosu na neznačajni rizik26 prema 21 CFR 812. Snaga lasera na površini sluznice bila je ograničena na <2 mW kako bi se smanjio rizik od toplinskog oštećenja i zadovoljili 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，并满足FDA 21 CFR 812 对非重大风险26 的要求。粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Snaga lasera na površini klizne ovojnice bila je ograničena na <2 mVt, kako bi se dovelo do minimalnog rizika od termičkog oštećenja i u skladu sa zahtjevima FDA 21 CFR 812 u odnosu na neznačajnog rizika26. Snaga lasera na površini sluznice bila je ograničena na <2 mW kako bi se smanjio rizik od toplinskog oštećenja i zadovoljili zahtjevi FDA 21 CFR 812 za zanemariv rizik26.
Dizajn instrumenta može se modificirati kako bi se poboljšala kvaliteta slike.Dostupna je posebna optika za smanjenje sferne aberacije, poboljšanje rezolucije slike i povećanje radne udaljenosti.SIL se može podesiti da bolje odgovara indeksu loma tkiva (~1,4) kako bi se poboljšalo spajanje svjetla.Frekvencija pogona može se podesiti kako bi se povećao bočni kut skenera i proširilo vidno polje slike.Možete koristiti automatizirane metode za uklanjanje okvira slike sa značajnim pokretima kako biste ublažili ovaj učinak.Polje programabilnih vrata (FPGA) s brzom akvizicijom podataka koristit će se za pružanje korekcije punog okvira visokih performansi u stvarnom vremenu.Za veću kliničku korisnost, automatizirane metode moraju ispraviti fazni pomak i artefakte kretanja za interpretaciju slike u stvarnom vremenu.Može se implementirati monolitni 3-osni parametarski rezonantni skener za uvođenje aksijalnog skeniranja 22 . Ovi su uređaji razvijeni za postizanje neviđenog vertikalnog pomaka >400 µm podešavanjem pogonske frekvencije u režimu koji ima mješovitu dinamiku omekšavanja/ukrućenja27. Ovi su uređaji razvijeni za postizanje neviđenog vertikalnog pomaka >400 µm podešavanjem pogonske frekvencije u režimu koji ima mješovitu dinamiku omekšavanja/ukrućenja27. Ovi uređaji izrađeni su za postizanje besprekornog vertikalnog razmaka > 400 mkm podešavanjem frekvencije voznje u režimu, koji karakterizira pomiješano dinamičko smješenje/žestkosti27. Ovi su uređaji dizajnirani za postizanje vertikalnog pomaka bez presedana od >400 µm postavljanjem pogonske frekvencije u načinu rada koji karakterizira miješana meka/tvrda dinamika27.这些设备的开发是为了通过在具有混合软化/硬化动力学的状态下调整驱动频率来实现前所未有的>400 µm 的垂直位移27.这些 设备 的 开发 是 为了 在 具有 混合 软化 硬化 硬化 学 学 状态 下 调整 驱动频率 来 实现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27. Ovi uređaji izrađeni su za postizanje besprekornih vertikalnih razmaka >400 mkm podešavanjem frekvencije obrade u načinu s kinetikom smiješanja razmjećivanja/zatvrđivanja27. Ovi su uređaji dizajnirani za postizanje neviđenih vertikalnih pomaka >400 µm podešavanjem frekvencije okidača u mješovitom načinu kinetike omekšavanja/otvrdnjavanja27.U budućnosti bi okomito poprečno snimanje moglo pomoći u određivanju ranog stadija raka (T1a).Kapacitivni senzorski krug može se implementirati za praćenje kretanja skenera i ispravljanje faznog pomaka 28 .Automatska kalibracija faze pomoću kruga senzora može zamijeniti ručnu kalibraciju instrumenta prije upotrebe.Pouzdanost instrumenata može se poboljšati korištenjem pouzdanijih tehnika brtvljenja instrumenata kako bi se povećao broj ciklusa obrade.MEMS tehnologija obećava ubrzanje upotrebe endoskopa za vizualizaciju epitela šupljih organa, dijagnosticiranje bolesti i praćenje liječenja na minimalno invazivan način.S daljnjim razvojem, ovaj novi način snimanja mogao bi postati jeftino rješenje koje bi se koristilo kao dodatak medicinskim endoskopima za trenutni histološki pregled i mogao bi na kraju zamijeniti tradicionalnu patološku analizu.
Simulacije praćenja zraka provedene su korištenjem softvera za optički dizajn ZEMAX (verzija 2013.) kako bi se odredili parametri optike za fokusiranje.Kriteriji dizajna uključuju skoro difraktivnu aksijalnu rezoluciju, radnu udaljenost = 0 µm i vidno polje (FOV) veće od 250 × 250 µm2.Za ekscitaciju na valnoj duljini λex = 488 nm korišteno je jednomodno vlakno (SMF).Akromatski dubleti koriste se za smanjenje varijance zbirke fluorescencije (Slika 5a).Zraka prolazi kroz SMF s promjerom modnog polja od 3,5 μm i bez skraćivanja prolazi kroz središte reflektora s promjerom otvora 50 μm.Upotrijebite tvrdu imerzijsku (hemisferičnu) leću s visokim indeksom loma (n = 2,03) kako biste smanjili sferičnu aberaciju upadnog snopa i osigurali puni kontakt s površinom sluznice.Optika za fokusiranje daje ukupni NA = 0,41, gdje je NA = nsinα, n je indeks loma tkiva, α je maksimalni kut konvergencije zrake.Bočna i aksijalna razlučivost ograničena difrakcijom su 0,44 odnosno 6,65 µm, koristeći NA = 0,41, λ = 488 nm i n = 1,3313.Uzete su u obzir samo komercijalno dostupne leće s vanjskim promjerom (OD) ≤ 2 mm.Optički put je presavijen, a zraka koja izlazi iz SMF-a prolazi kroz središnji otvor skenera i reflektira se natrag pomoću fiksnog zrcala (promjera 0,29 mm).Ova konfiguracija skraćuje duljinu krutog distalnog kraja kako bi se olakšao prolaz endoskopa prema naprijed kroz standardni (promjer 3,2 mm) radni kanal medicinskih endoskopa.Ova značajka olakšava korištenje kao dodatak tijekom rutinske endoskopije.
Presavijeni svjetlosni vodič i pakiranje endoskopa.(a) Ekscitacijski snop izlazi iz OBC-a i prolazi kroz središnji otvor skenera.Zraka se širi i odbija od fiksnog kružnog zrcala natrag u skener radi bočnog otklona.Optika za fokusiranje sastoji se od para akromatskih duplih leća i čvrste imerzijske (hemisferične) leće koja osigurava kontakt s površinom sluznice.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) za optički dizajn i simulaciju praćenja zraka.(b) Prikazuje položaj različitih komponenti instrumenata, uključujući jednomodno vlakno (SMF), skener, zrcala i leće.Za 3D modeliranje pakiranja endoskopa korišten je Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/).
SMF (#460HP, Thorlabs) s promjerom modalnog polja od 3,5 µm na valnoj duljini od 488 nm korišten je kao "rupa" za prostorno filtriranje defokusirane svjetlosti (Sl. 5b).SMF-ovi su zatvoreni u fleksibilne polimerne cijevi (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Duljina od približno 4 metra koristi se kako bi se osigurala dovoljna udaljenost između pacijenta i sustava za snimanje.Par akromatskih dvostrukih leća presvučenih MgF2 od 2 mm (#65568, #65567, Edmund Optics) i hemisferična leća bez premaza od 2 mm (#90858, Edmund Optics) korišteni su za fokusiranje snopa i prikupljanje fluorescencije.Umetnite završnu cijev od nehrđajućeg čelika (duga 4 mm, vanjski promjer 2,0 mm, unutarnji promjer 1,6 mm) između smole i vanjske cijevi kako biste izolirali vibracije skenera.Koristite medicinska ljepila za zaštitu instrumenta od tjelesnih tekućina i postupaka rukovanja.Za zaštitu konektora koristite termoskupljajuće cijevi.
Kompaktni skener je napravljen na principu parametarske rezonancije.Izrežite otvor od 50 µm u središtu reflektora za prijenos pobudne zrake.Korištenjem skupa češljastih češljastih pogona, proširena zraka se skreće poprečno u ortogonalnom smjeru (ravnina XY) u Lissajousovom načinu rada.Ploča za prikupljanje podataka (#DAQ PCI-6115, NI) korištena je za generiranje analognih signala za kontrolu skenera.Napajanje je osigurano visokonaponskim pojačalom (#PDm200, PiezoDrive) preko tankih žica (#B4421241, MWS Wire Industries).Napravite ožičenje na armaturi elektrode.Skener radi na frekvencijama blizu 15 kHz (brza os) i 4 kHz (spora os) kako bi postigao vidno polje do 250 µm × 250 µm.Video se može snimati brzinom od 10, 16 ili 20 Hz.Ove brzine kadrova koriste se za usklađivanje stope ponavljanja Lissajousovog uzorka skeniranja, koji ovisi o vrijednosti frekvencija pobude X i Y skenera29.Pojedinosti kompromisa između broja sličica u sekundi, rezolucije piksela i gustoće uzorka skeniranja predstavljene su u našem prethodnom radu14.
Čvrsti laser (#OBIS 488 LS, koherentan) daje λex = 488 nm za pobuđivanje fluoresceina za kontrast slike (Sl. 6a).Optički pigtails spojeni su na filtarsku jedinicu preko FC/APC konektora (gubitak 1,82 dB) (slika 6b).Zraku odbija dikroično zrcalo (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) u SMF-u kroz drugi FC/APC konektor.U skladu s 21 CFR 812, ulazna snaga u tkivo ograničena je na najviše 2 mW kako bi se ispunili zahtjevi FDA za zanemariv rizik.Fluorescencija je propuštena kroz dikroično zrcalo i filtar s dugom transmisijom (#BLP01-488R, Semrock).Fluorescencija je prenesena na detektor s fotomultiplikatorskom cijevi (PMT) (#H7422-40, Hamamatsu) preko FC/PC konektora pomoću ~1 m dugog multimodnog vlakna s promjerom jezgre od 50 µm.Fluorescentni signali su pojačani strujnim pojačalom velike brzine (#59-179, Edmund Optics).Za prikupljanje podataka i obradu slika u stvarnom vremenu razvijen je poseban softver (LabVIEW 2021, NI).Postavke snage lasera i PMT pojačanja određuje mikrokontroler (#Arduino UNO, Arduino) pomoću posebne tiskane pločice.SMF i žice završavaju u konektorima i spajaju se na optičke (F) i žičane (W) priključke na baznoj stanici (Slika 6c).Sustav za snimanje nalazi se na prijenosnim 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 utečke do <500 mkA korišten je izolacijski 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. Iskoristite izolacijski transformator kako biste ograničili strujni tok do <500 mkA. Koristite izolacijski transformator da ograničite struju curenja na <500µA.
sustav vizualizacije.(a) PMT, laser i pojačalo su u baznoj stanici.(b) U grupi filtara, laser (plavi) prolazi preko optičkog kabela kroz FC/APC konektor.Zraka se skreće pomoću dikroičnog zrcala (DM) u jednomodno vlakno (SMF) preko drugog FC/APC konektora.Fluorescencija (zelena) putuje kroz DM i dugopropusni filtar (LPF) do PMT-a preko višemodnog vlakna (MMF).(c) Proksimalni kraj endoskopa povezan je s optičkim (F) i žičanim (W) priključcima bazne stanice.(d) Endoskop, monitor, bazna stanica, računalo i izolacijski transformator na prijenosnim kolicima.(a, c) Solidworks 2016 korišten je za 3D modeliranje sustava za oslikavanje i komponenti endoskopa.
Bočna i aksijalna rezolucija optike za fokusiranje izmjerena je iz funkcije širenja točke fluorescentnih mikrosfera (#F8803, Thermo Fisher Scientific) promjera 0,1 µm.Prikupite slike premještanjem mikrosfera vodoravno i okomito u koracima od 1 µm pomoću linearnog postolja (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Skup slika pomoću ImageJ2 za dobivanje slika presjeka mikrosfera.
Za prikupljanje podataka i obradu slika u stvarnom vremenu razvijen je poseban softver (LabVIEW 2021, NI).Na sl.Slika 7 prikazuje pregled rutina koje se koriste za upravljanje sustavom.Korisničko sučelje sastoji se od prikupljanja podataka (DAQ), glavne ploče i upravljačke ploče.Ploča za prikupljanje podataka komunicira s glavnom pločom radi prikupljanja i pohranjivanja neobrađenih podataka, pružanja unosa za prilagođene postavke prikupljanja podataka i upravljanja postavkama upravljačkog programa skenera.Glavna ploča omogućuje korisniku odabir željene konfiguracije za korištenje endoskopa, uključujući kontrolni signal skenera, broj sličica u sekundi i parametre snimanja.Ova ploča također omogućuje korisniku prikaz i kontrolu svjetline i kontrasta slike.Koristeći neobrađene podatke kao ulaz, algoritam izračunava optimalnu postavku pojačanja za PMT i automatski podešava ovaj parametar pomoću proporcionalno-integralnog (PI)16 sustava povratne sprege.Upravljačka ploča komunicira s glavnom pločom i pločom za prikupljanje podataka kako bi kontrolirala snagu lasera i PMT pojačanje.
Arhitektura sistemskog softvera.Korisničko sučelje sastoji se od modula (1) prikupljanja podataka (DAQ), (2) glavne ploče i (3) upravljačke ploče.Ovi programi rade istovremeno i međusobno komuniciraju kroz redove poruka.Ključ je MEMS: mikroelektromehanički sustav, TDMS: tok kontrole tehničkih podataka, PI: proporcionalni integral, PMT: fotomultiplikator.Slikovne i videodatoteke spremaju se u BMP odnosno AVI formatu.
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 stvarnom vremenu, raspon faznog skeniranja je ±2,86° s relativno velikim korakom od 0,286° kako bi se smanjilo vrijeme izračuna.Osim toga, korištenje dijelova slike s manje uzoraka dodatno smanjuje vrijeme izračuna okvira slike sa 7,5 sekundi (1 M uzoraka) na 1,88 sekundi (250 K uzoraka) pri 10 Hz.Ovi ulazni parametri odabrani su kako bi pružili odgovarajuću kvalitetu slike s minimalnom latencijom tijekom snimanja in vivo.Slike uživo i video zapisi snimaju se u BMP odnosno AVI formatu.Neobrađeni podaci pohranjuju se u formatu tijeka upravljanja tehničkim podacima (TMDS).
Naknadna obrada in vivo slika za poboljšanje kvalitete s LabVIEW 2021. Točnost je ograničena pri korištenju algoritama korekcije faze tijekom in vivo snimanja zbog dugog vremena potrebnog za računanje.Koriste se samo ograničena područja slika i brojevi uzoraka.Osim toga, algoritam ne radi dobro za slike s artefaktima kretanja ili niskim kontrastom i dovodi do pogrešaka u izračunavanju faze30.Pojedinačni okviri s visokim kontrastom i bez artefakata pokreta ručno su odabrani za fino ugađanje faze s rasponom faznog skeniranja od ±0,75° u koracima od 0,01°.Korišteno je cijelo područje slike (npr. 1 M uzoraka slike snimljene na 10 Hz).Tablica S2 detaljno opisuje parametre slike koji se koriste za obradu u stvarnom vremenu i naknadnu obradu.Nakon korekcije faze, srednji filtar koristi se za daljnje smanjenje šuma slike.Svjetlina i kontrast dodatno su poboljšani rastezanjem histograma i gama korekcijom31.
Klinička ispitivanja odobrio je Michigan Medical Institutions Review Board, a provedena su u Odjelu za medicinske postupke.Ova studija je registrirana online na ClinicalTrials.gov (NCT03220711, datum registracije: 18.7.2017.).Kriteriji za uključivanje uključivali su bolesnike (u dobi od 18 do 100 godina) s prethodno planiranom elektivnom kolonoskopijom, povećanim rizikom od raka debelog crijeva i poviješću upalne bolesti crijeva.Informirani pristanak dobiven je od svakog ispitanika koji je pristao sudjelovati.Kriteriji 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 uključivala je uzastopne pacijente zakazane za rutinsku kolonoskopiju i bila je reprezentativna za populaciju Medicinskog centra u Michiganu.Studija je provedena u skladu s Helsinškom deklaracijom.
Prije operacije kalibrirajte endoskop pomoću fluorescentnih kuglica od 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) postavljenih u silikonske kalupe.Prozirno silikonsko brtvilo (#RTV108, Momentive) izliveno je u 3D tiskani plastični kalup od 8 cm3.Stavite vodene fluorescentne kuglice preko silikona i ostavite dok se vodeni medij ne osuši.
Cijelo debelo crijevo je pregledano standardnim medicinskim kolonoskopom (Olympus, CF-HQ190L) s bijelim svjetlom.Nakon što je endoskopist odredio područje navodne bolesti, područje se ispere s 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) ubrizgana je intravenozno ili topikalno raspršena na sluznicu pomoću standardne kanile (M00530860, Boston Scientific) koja je provučena kroz radni kanal.
Upotrijebite irigator za ispiranje viška boje ili krhotina s površine sluznice.Uklonite kateter za raspršivanje i provucite endoskop kroz radni kanal kako biste dobili slike prije smrti.Upotrijebite endoskopsko navođenje širokog polja za postavljanje distalnog vrha u ciljno područje. Ukupno vrijeme korišteno za prikupljanje konfokalnih slika bilo je <10 minuta. Ukupno vrijeme korišteno za prikupljanje konfokalnih slika bilo je <10 minuta. Opće vrijeme, zatraženo na skupu konfokalnih slika, iznosilo je <10 min. Ukupno vrijeme potrebno za prikupljanje konfokalnih slika bilo je <10 minuta.Ukupno vrijeme snimanja za konfokalne slike bilo je manje od 10 minuta.Endoskopski videozapis bijelog svjetla obrađen je pomoću Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) sustava za snimanje i snimljen pomoću Elgato HD videorekordera.Koristite LabVIEW 2021 za snimanje i spremanje endoskopskih videozapisa.Nakon što je snimanje završeno, endoskop se uklanja, a tkivo koje treba vizualizirati izrezuje se pomoću pinceta za biopsiju ili zamke. Tkiva su obrađena za rutinsku histologiju (H&E) i procijenjena od strane GI patologa (HDA). Tkiva su obrađena za rutinsku histologiju (H&E) i procijenjena od strane GI patologa (HDA). Tkanine su obrađene za uobičajenu gistologiju (H&E) i ocijenjene ekspertom-patologom želudočno-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。 Tkanine su obrađene za uobičajenu gistologiju (H&E) i ocijenjene ekspertom-patologom želudočno-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 steriliziraju nakon svake uporabe od strane ljudi (slika 8).Postupci čišćenja obavljeni su pod vodstvom i odobrenjem Odjela za kontrolu infekcija i epidemiologiju Medicinskog centra Michigan i Centralne jedinice za sterilnu 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. Instrumenti prethodnog istraživanja testirani su i odobreni za sterilizaciju od strane Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalne organizacije, koja pruža usluge profilaktične infekcije 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 provjere sterilizacije. Predistraživački instrumenti bili su sterilizirani i provjereni Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalnom organizacijom, koja pruža usluge profilaktike infekcija i provjere sterilizacije. Instrumente je prije proučavanja sterilizirao i pregledao Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), komercijalna organizacija koja pruža usluge prevencije infekcije i provjere sterilizacije.
Recikliranje alata.(a) Endoskopi se stavljaju u ladice nakon svake sterilizacije pomoću procesa obrade STERRAD.(b) SMF i žice završavaju se optičkim i električnim konektorima, koji se zatvaraju prije ponovne obrade.
Očistite endoskope na sljedeći način: (1) obrišite endoskop krpom koja ne ostavlja dlačice namočenom u enzimsko sredstvo za čišćenje od proksimalnog prema distalnom dijelu;(2) Uronite instrument u otopinu enzimskog deterdženta na 3 minute s vodom.tkanina koja ne ostavlja dlačice.Električni i optički konektori su pokriveni i uklonjeni iz otopine;(3) Endoskop se zamota i stavi u ladicu za instrumente radi sterilizacije pomoću STERRAD 100NX, plinske plazme vodikovog peroksida.relativno niske temperature i niske vlažnosti okoliša.
Skupovi podataka korišteni i/ili analizirani u ovoj studiji dostupni su od odgovarajućih autora na razuman zahtjev.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokalna laserska endomikroskopija u gastrointestinalnoj endoskopiji: tehnički aspekti i kliničke primjene. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokalna laserska endomikroskopija u gastrointestinalnoj 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. 胃肠内窥镜检查中的共聚焦激光内窥镜检查：技术方面和临床应用。 Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 共载肠分别在在在共公司设计在在机机：Tehnički aspekti i kliničke primjene.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Konfokalna laserska endoskopija u gastrointestinalnoj endoskopiji: tehnički aspekti i kliničke primjene.prijevod gastrointestinalni heparin.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR i sur.Analiza sigurnosti i učinkovitosti konfokalne laserske endomikroskopije SAGES TAVAC.Operacija.Endoskopija 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. i sur.Konfokalna laserska endoskopija u gastrointestinalnim i pankreatobilijarnim bolestima: sustavni pregled i meta-analiza.Biomedicinska znanost.spremnik.interni 2016, 4638683 (2016).