Faleminderit që vizituat Nature.com.Ju jeni duke përdorur një version të shfletuesit me mbështetje të kufizuar CSS.Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer).Përveç kësaj, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne e shfaqim sajtin pa stile dhe JavaScript.
Shfaq një karusel me tre rrëshqitje njëherësh.Përdorni butonat Previous dhe Next për të lëvizur nëpër tre rrëshqitje në të njëjtën kohë, ose përdorni butonat rrëshqitës në fund për të lëvizur nëpër tre rrëshqitje në të njëjtën kohë.
Endoskopia me laser konfokale është një metodë e re e biopsisë optike në kohë reale.Imazhet fluoreshente të cilësisë histologjike mund të merren menjëherë nga epiteli i organeve të zbrazëta.Aktualisht, skanimi kryhet afërsisht me instrumente të bazuara në sondë që përdoren zakonisht në praktikën klinike, me fleksibilitet të kufizuar në kontrollin e fokusit.Ne demonstrojmë përdorimin e një skaneri rezonant parametrik të montuar në skajin distal të një endoskopi për të kryer devijimin anësor me shpejtësi të lartë.Një vrimë është gdhendur në qendër të reflektorit për të mbështjellë shtegun e dritës.Ky dizajn zvogëlon madhësinë e instrumentit në 2.4 mm në diametër dhe 10 mm në gjatësi, duke e lejuar atë të kalohet përpara përmes kanalit të punës të endoskopëve standardë mjekësorë.Lentja kompakte siguron rezolucione anësore dhe boshtore prej 1,1 dhe 13,6 μm, respektivisht.Një distancë pune prej 0 µm dhe një fushë shikimi prej 250 µm × 250 µm arrihen me shpejtësi kornizash deri në 20 Hz.Ngacmimi në 488 nm eksiton fluoresceinën, një ngjyrë e miratuar nga FDA për kontrast të lartë të indeve.Endoskopët janë ripërpunuar për 18 cikle pa dështim duke përdorur metoda sterilizimi të miratuara klinikisht.Imazhet fluoreshente janë marrë nga mukoza normale e kolonit, adenomat tubulare, polipet hiperplastike, koliti ulceroz dhe koliti i Crohn-it gjatë kolonoskopisë rutinë.Mund të identifikohen qelizat e vetme, duke përfshirë kolonocitet, qelizat kupa dhe qelizat inflamatore.Mund të dallohen veçoritë e mukozës si strukturat e kriptës, zgavrat e kriptës dhe lamina propria.Instrumenti mund të përdoret si një ndihmës për endoskopinë konvencionale.
Endoskopia me laser konfokale është një modalitet i ri imazherie që po zhvillohet për përdorim klinik si një shtesë e endoskopisë rutinë1,2,3.Këto instrumente fleksibël, të lidhura me fibra optike, mund të përdoren për të zbuluar sëmundjet në qelizat epiteliale që rreshtojnë organet e zbrazëta, të tilla si zorra e trashë.Kjo shtresë e hollë e indeve është shumë aktive metabolike dhe është burimi i shumë proceseve të sëmundjes si kanceri, infeksioni dhe inflamacioni.Endoskopia mund të arrijë rezolucionin nënqelizor, duke ofruar imazhe in vivo me cilësi afër histologjike në kohë reale për të ndihmuar mjekët të marrin vendime klinike.Biopsia fizike e indeve mbart rrezikun e gjakderdhjes dhe perforimit.Shpesh mblidhen shumë ose shumë pak ekzemplarë biopsie.Çdo mostër e hequr rrit koston kirurgjikale.Duhen disa ditë që mostra të vlerësohet nga një patolog.Gjatë ditëve të pritjes për rezultatet e patologjisë, pacientët shpesh përjetojnë ankth.Në të kundërt, modaliteteve të tjera të imazherisë klinike si MRI, CT, PET, SPECT dhe ultratinguj nuk kanë rezolucionin hapësinor dhe shpejtësinë kohore të nevojshme për të vizualizuar proceset epiteliale in vivo me rezolucion nënqelizor në kohë reale.
Një instrument i bazuar në sondë (Cellvizio) aktualisht përdoret zakonisht në klinika për të kryer "biopsi optike".Dizajni bazohet në një pako koherente hapësinore me fibra optike4 që mbledh dhe transmeton imazhe fluoreshente.Bërthama e vetme e fibrës vepron si një "vrimë" për të filtruar në hapësirë ​​dritën e defokusuar për rezolucion nënqelizor.Skanimi kryhet afërsisht duke përdorur një galvanometër të madh dhe të rëndë.Kjo dispozitë kufizon aftësinë e mjetit të kontrollit të fokusit.Stadifikimi i duhur i karcinomës së hershme epiteliale kërkon vizualizim nën sipërfaqen e indeve për të vlerësuar invazionin dhe për të përcaktuar terapinë e duhur.Fluorescein, një agjent kontrasti i miratuar nga FDA, administrohet në mënyrë intravenoze për të nxjerrë në pah veçoritë strukturore të epitelit. Këta endomikroskopë kanë përmasa <2.4 mm në diametër dhe mund të kalohen lehtësisht përpara përmes kanalit të biopsisë së endoskopëve standardë mjekësorë. Këta endomikroskopë kanë përmasa <2.4 mm në diametër dhe mund të kalohen lehtësisht përpara përmes kanalit të biopsisë së endoskopëve standardë mjekësorë. Эти эndomicroskopy emërtohen në madhësi <2,4 mm në diametra dhe mund të jetë i lehtë për t'u zbuluar nga kanali i standardeve mjekësore. Këta endomikroskopë kanë diametër <2,4 mm dhe mund të kalohen lehtësisht përmes kanalit të biopsisë së endoskopëve standardë mjekësorë.Këta boreskopë janë më pak se 2.4 mm në diametër dhe kalojnë lehtësisht përmes kanalit të biopsisë së boreskopëve standardë mjekësorë.Ky fleksibilitet lejon një gamë të gjerë aplikimesh klinike dhe është i pavarur nga prodhuesit e endoskopëve.Studime të shumta klinike janë kryer duke përdorur këtë pajisje imazherike, duke përfshirë zbulimin e hershëm të kancerit të ezofagut, stomakut, zorrës së trashë dhe zgavrës me gojë.Janë zhvilluar protokolle imazherike dhe është vendosur siguria e procedurës.
Sistemet mikroelektromekanike (MEMS) është një teknologji e fuqishme për projektimin dhe prodhimin e mekanizmave të vegjël skanimi që përdoren në skajin distal të endoskopëve.Ky pozicion (në raport me proksimalin) lejon fleksibilitet më të madh në kontrollin e pozicionit të fokusit5,6.Përveç devijimit anësor, mekanizmi distal mund të kryejë gjithashtu skanime aksiale, skanime post-objektive dhe skanime me akses të rastësishëm.Këto aftësi mundësojnë marrje në pyetje më gjithëpërfshirëse të qelizave epiteliale, duke përfshirë imazhe vertikale me prerje tërthore7, fushëpamje të madhe (FOV)8 skanim pa devijime dhe performancë të përmirësuar në nënrajonet e përcaktuara nga përdoruesi9.MEMS zgjidh problemin serioz të paketimit të motorit të skanimit me hapësirën e kufizuar të disponueshme në skajin më të largët të instrumentit.Krahasuar me galvanometrat e rëndë, MEMS ofron performancë superiore në një madhësi të vogël, shpejtësi të lartë dhe konsum të ulët të energjisë.Një proces i thjeshtë prodhimi mund të rritet për prodhim masiv me kosto të ulët.Shumë dizajne MEMS janë raportuar më parë10,11,12.Asnjë nga teknologjitë nuk është zhvilluar ende sa duhet për të mundësuar përdorimin e gjerë klinik të imazheve in vivo në kohë reale përmes kanalit të punës së një endoskopi mjekësor.Këtu, ne synojmë të demonstrojmë përdorimin e një skaneri MEMS në skajin distal të një endoskopi për marrjen e imazhit të njeriut in vivo gjatë endoskopisë klinike rutinë.
Një instrument me fibër optike u zhvillua duke përdorur një skaner MEMS në skajin distal për të mbledhur imazhe fluoreshente in vivo në kohë reale me karakteristika të ngjashme histologjike.Një fibër me një modalitet (SMF) është e mbyllur në një tub polimer fleksibël dhe ngacmohet në λex = 488 nm.Ky konfigurim shkurton gjatësinë e majës distale dhe lejon që ajo të kalohet përpara përmes kanalit të punës së endoskopëve mjekësorë standardë.Përdorni majën për të përqendruar optikën.Këto lente janë krijuar për të arritur rezolucion boshtor pothuajse difraktiv me një hapje numerike (NA) = 0,41 dhe distancë pune = 0 µm13.Shiritat preciz janë bërë për të përafruar me saktësi optikën 14. Skaneri është i paketuar në një endoskop me një majë distale të ngurtë 2,4 mm në diametër dhe 10 mm të gjatë (Fig. 1a).Këto dimensione e lejojnë atë të përdoret në praktikën klinike si një aksesor gjatë endoskopisë (Fig. 1b).Fuqia maksimale e incidentit me lazer në inde ishte 2 mW.
Endoskopia me lazer konfokale (CLE) dhe skanerët MEMS.Fotografi që tregon (a) një instrument të paketuar me dimensione të ngurtë të majës distale me diametër 2,4 mm dhe gjatësi 10 mm dhe (b) kalim të drejtë përmes kanalit të punës të një endoskopi mjekësor standard (Olympus CF-HQ190L).(c) Pamja e përparme e skanerit që tregon një reflektor me një hapje qendrore prej 50 µm nëpër të cilin kalon rrezja e ngacmimit.Skaneri është montuar në një gjimbal të drejtuar nga një grup disqet me krehër kuadraturash.Frekuenca rezonante e pajisjes përcaktohet nga madhësia e pranverës së rrotullimit.(d) Pamja anësore e skanerit që tregon skanerin e montuar në një mbajtëse me tela të lidhur me ankorat e elektrodës që ofrojnë pika lidhjeje për sinjalet e drejtimit dhe fuqisë.
Mekanizmi i skanimit përbëhet nga një reflektor i montuar në gimbal i drejtuar nga një grup aktivizuesish kuadraturash të drejtuar nga krehër për të devijuar rrezen anash (aeroplani XY) në një model Lissajous (Fig. 1c).Një vrimë me diametër 50 μm u gdhend në qendër përmes së cilës kalonte tufa e ngacmimit.Skaneri drejtohet në frekuencën rezonante të dizajnit, i cili mund të akordohet duke ndryshuar dimensionet e sustës së rrotullimit.Ankorat e elektrodave u gdhendën në periferi të pajisjes për të siguruar pikat e lidhjes për sinjalet e fuqisë dhe kontrollit (Fig. 1d).
Sistemi i imazhit është montuar në një karrocë portative që mund të rrotullohet në sallën e operacionit.Ndërfaqja grafike e përdoruesit është krijuar për të mbështetur përdoruesit me njohuri minimale teknike, siç janë mjekët dhe infermierët.Kontrolloni manualisht frekuencën e drejtimit të skanerit, modalitetin e formës së rrezes dhe FOV të imazhit.
Gjatësia e përgjithshme e endoskopit është afërsisht 4 m për të lejuar kalimin e plotë të instrumenteve përmes kanalit të punës të një endoskopi mjekësor standard (1.68 m), me një gjatësi shtesë për manovrim.Në skajin proksimal të endoskopit, SMF dhe telat përfundojnë në lidhës që lidhen me fibrat optike dhe portat me tela të stacionit bazë.Instalimi përmban një lazer, një njësi filtri, një përforcues të tensionit të lartë dhe një detektor fotoshumësues (PMT).Përforcuesi furnizon skanerin me sinjale me energji dhe ngasje.Njësia e filtrit optik bashkon ngacmimin e lazerit me SMF dhe ia kalon fluoreshencën PMT.
Endoskopët ripërpunohen pas çdo procedure klinike duke përdorur procesin e sterilizimit STERRAD dhe mund të përballojnë deri në 18 cikle pa dështim.Për solucionin OPA, nuk u vunë re asnjë shenjë dëmtimi pas më shumë se 10 cikleve të dezinfektimit.Rezultatet e OPA ia kaluan STERRAD-it, duke sugjeruar se jeta e endoskopëve mund të zgjatet nga dezinfektimi i nivelit të lartë dhe jo nga risterilizimi.
Rezolucioni i imazhit u përcaktua nga funksioni i përhapjes së pikës duke përdorur rruaza fluoreshente me një diametër prej 0.1 μm.Për rezolucionin anësor dhe aksial, u mat një gjerësi e plotë në gjysmën e maksimumit (FWHM) prej 1.1 dhe 13.6 μm, respektivisht (Fig. 2a, b).
Opsionet e imazhit.Rezolucioni anësor (a) dhe aksial (b) i optikës së fokusimit karakterizohen nga funksioni i përhapjes së pikës (PSF) i matur duke përdorur mikrosfera fluoreshente me një diametër prej 0,1 μm.Gjerësia e plotë e matur në gjysmën e maksimumit (FWHM) ishte përkatësisht 1.1 dhe 13.6 μm.Inset: Shfaqen pamjet e zgjeruara të një mikrosfere të vetme në drejtimet tërthore (XY) dhe boshtore (XZ).(c) Imazhi fluoreshent i marrë nga një shirit objektiv standard (USAF 1951) (ovali i kuq) që tregon se grupet 7-6 mund të zgjidhen qartë.(d) Imazhi i mikrosferave fluoreshente të shpërndara me diametër 10 µm që tregon një fushë pamjeje imazhi prej 250 µm×250 µm.PSF-të në (a, b) janë ndërtuar duke përdorur MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Imazhet fluoreshente u mblodhën duke përdorur LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Imazhet fluoreshente nga lentet me rezolucion standard dallojnë qartë grupin e kolonave në grupet 7-6, që ruan rezolucion të lartë anësor (Fig. 2c).Fusha e shikimit (FOV) prej 250 µm × 250 µm u përcaktua nga imazhet e rruazave fluoreshente me diametër 10 µm të shpërndara në mbulesa (Fig. 2d).
Një metodë e automatizuar për kontrollin e fitimit të PMT dhe korrigjimin e fazës zbatohet në një sistem imazhi klinik për të reduktuar artefaktet e lëvizjes nga endoskopët, peristaltikën e zorrës së trashë dhe frymëmarrjen e pacientit.Algoritmet e rindërtimit dhe përpunimit të imazhit janë përshkruar më parë14,15.Fitimi PMT kontrollohet nga një kontrollues integral proporcional (PI) për të parandaluar ngopjen e intensitetit16.Sistemi lexon intensitetin maksimal të pikselit për çdo kornizë, llogarit përgjigjet proporcionale dhe integrale dhe përcakton vlerat e fitimit të PMT për të siguruar që intensiteti i pikselit të jetë brenda intervalit të lejuar.
Gjatë imazhit in vivo, mospërputhja e fazave midis lëvizjes së skanerit dhe sinjalit të kontrollit mund të shkaktojë turbullim të imazhit.Efekte të tilla mund të ndodhin për shkak të ndryshimeve në temperaturën e pajisjes brenda trupit të njeriut.Imazhet e dritës së bardhë treguan se endoskopi ishte në kontakt me mukozën normale të zorrës së trashë in vivo (Figura 3a).Mjegullimi i pikselëve të gabuar mund të shihet në imazhet e papërpunuara të mukozës normale të zorrës së trashë (Figura 3b).Pas trajtimit me rregullimin e duhur të fazës dhe kontrastit, veçoritë nënqelizore të mukozës mund të dallohen (Fig. 3c).Për informacion shtesë, imazhet e papërpunuara konfokale dhe imazhet e përpunuara në kohë reale janë paraqitur në Fig. S1, dhe parametrat e rindërtimit të imazhit të përdorur për përpunim në kohë reale dhe pas përpunimit janë paraqitur në Tabelën S1 dhe Tabelën S2.
Përpunimi i imazhit.(a) Imazhi endoskopik me kënd të gjerë që tregon një endoskop (E) të vendosur në kontakt me mukozën normale (N) të zorrës së trashë për të mbledhur imazhe fluoreshente in vivo pas administrimit të fluoresceinës.(b) Endja në boshtet X dhe Y gjatë skanimit mund të shkaktojë turbullim të pikselëve të gabuar.Për qëllime demonstrimi, një zhvendosje e madhe fazore zbatohet në imazhin origjinal.(c) Pas korrigjimit të fazës pas përpunimit, mund të vlerësohen detajet e mukozës, duke përfshirë strukturat e kriptës (shigjetat), me një lumen qendror (l) të rrethuar nga lamina propria (lp).Mund të dallohen qelizat e vetme, duke përfshirë kolonocitet (c), qelizat kupë (g) dhe qelizat inflamatore (shigjetat).Shiko videon shtesë 1. (b, c) Imazhet e përpunuara duke përdorur LabVIEW 2021.
Imazhet e fluoreshencës konfokale janë marrë in vivo në disa sëmundje të zorrës së trashë për të demonstruar zbatueshmërinë e gjerë klinike të instrumentit.Imazhi me kënd të gjerë kryhet fillimisht duke përdorur dritën e bardhë për të zbuluar mukozën jashtëzakonisht anormale.Pastaj endoskopi avancohet përmes kanalit të punës të kolonoskopit dhe vihet në kontakt me mukozën.
Endoskopia me fushë të gjerë, endomicroskopia konfokale dhe imazhet e histologjisë (H&E) tregohen për neoplazinë e kolonit, duke përfshirë adenoma tubulare dhe polipin hiperplastik. Endoskopia me fushë të gjerë, endomicroskopia konfokale dhe imazhet e histologjisë (H&E) tregohen për neoplazinë e kolonit, duke përfshirë adenoma tubulare dhe polipin hiperplastik. Shirokopolьnaя эndoskopiya, konfokalьnaя эndomicroskopiya dhe gistologicheskie (H&E) izobrazhenia pokazanы dlя neoplazione tolstoy kiski, inklyuchaya tubulyarnuyu adenomu dhe hyperplastycheskiy polip. Endoskopia e kolonit, endomikroskopia konfokale dhe imazhet histologjike (H&E) indikohen për neoplazinë e kolonit, duke përfshirë adenoma tubulare dhe polipin hiperplastik.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在Imazhi 果学(H&E). Shirokopolьnaя эndoskopiya, konfokalьnaя microэndoskopiya dhe gistologicheskie (H&E) izobrazhenia, poказывающие опухоли толстой кишки, включая тубулярные аденомы и хиперпластические polipы. Endoskopia me fushë të gjerë, mikroendoskopia konfokale dhe imazhet histologjike (H&E) që tregojnë tumoret e zorrës së trashë, duke përfshirë adenomat tubulare dhe polipet hiperplastike.Adenomat tubulare treguan humbje të arkitekturës normale të kriptës, zvogëlim të madhësisë së qelizave të kupës, shtrembërim të lumenit të kriptës dhe trashje të lamina propria (Fig. 4a-c).Polipet hiperplastike treguan arkitekturë yjore të kriptave, pak qeliza kupa, lumen kriptash në formë të çarë dhe kripta lamelare të parregullta (Fig. 4d-f).
Imazhi i lëkurës së trashë të mukozës in vivo. Endoskopia përfaqësuese e dritës së bardhë, endomikroskopi konfokal dhe imazhet histologjike (H&E) tregohen për (ac) adenoma, (df) polip hiperplastik, (gi) kolit ulceroz dhe (jl) kolitin Crohn. Endoskopia përfaqësuese e dritës së bardhë, endomikroskopi konfokal dhe imazhet histologjike (H&E) tregohen për (ac) adenoma, (df) polip hiperplastik, (gi) kolit ulceroz dhe (jl) kolitin Crohn. Типичные изображения эndoskopii në të bardhëm, konfokalьnogo эndomicroskopa dhe gistologi (H&E) pokazanы для (ac) adenomy, (df) giperplastycheskogo polipa, (gi) язвенного kolita dhe (jl) kolita. Endoskopia tipike me dritë të bardhë, endomikroskopi konfokal dhe imazhet e histologjisë (H&E) tregohen për (ac) adenoma, (df) polip hiperplastik, (gi) kolit ulceroz dhe (jl) kolitin Crohn.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠炣蜡在检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像. Ajo tregon(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎瀄体虎育共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) imazh. Prezantues representativnыe эndoskopiya në bardhëm të botës, konfokalьnaя эndoskopiya dhe gistologiya (ac) adenomy, (df) giperplastycheskogo polipoza, (gi) язвенного kolita dhe (jl) kolita Krona (H&E). Tregohen endoskopia përfaqësuese me dritë të bardhë, endoskopia konfokale dhe histologjia e (ac) adenomës, (df) polipozës hiperplastike, (gi) kolitit ulceroz dhe (jl) kolitit të Crohn (H&E).(B) tregon një imazh konfokal të marrë in vivo nga një adenoma tubulare (TA) duke përdorur një endoskop (E).Ky lezion parakanceroz tregon humbje të arkitekturës normale të kriptës (shigjeta), shtrembërim të lumenit të kriptës (l) dhe grumbullim të lamina propria të kriptës (lp).Kolonocitet (c), qelizat e kupës (g) dhe qelizat inflamatore (shigjetat) gjithashtu mund të identifikohen.Smt.Video Suplementare 2. (e) tregon një imazh konfokal të marrë nga një polip hiperplastik (HP) in vivo.Ky lezion beninj demonstron një arkitekturë të kriptës yjore (shigjeta), një lumen kripte në formë të çarë (l) dhe një lamina propria me formë të çrregullt (lp).Mund të identifikohen gjithashtu kolonocitet (c), disa qeliza kupa (g) dhe qeliza inflamatore (shigjeta).Smt.Video Suplementare 3. (h) tregon imazhe konfokale të marra në kolitin ulceroz (UC) in vivo.Kjo gjendje inflamatore tregon arkitekturë të shtrembëruar të kriptës (shigjeta) dhe qeliza të spikatura të kupave (g).Pendët e fluoresceinës (f) janë ekstruduar nga qelizat epiteliale, duke reflektuar rritjen e përshkueshmërisë vaskulare.Në lamina propria (lp) shihen qeliza të shumta inflamatore (shigjeta).Smt.Video Suplementare 4. (k) tregon një imazh konfokal të marrë in vivo nga një rajon i kolitit të Crohn (CC).Kjo gjendje inflamatore tregon arkitekturë të shtrembëruar të kriptës (shigjeta) dhe qeliza të spikatura të kupave (g).Pendët e fluoresceinës (f) janë ekstruduar nga qelizat epiteliale, duke reflektuar rritjen e përshkueshmërisë vaskulare.Në lamina propria (lp) shihen qeliza të shumta inflamatore (shigjeta).Smt.Video plotësuese 5. (b, d, h, l) Imazhet e përpunuara duke përdorur LabVIEW 2021.
Tregohet një grup i ngjashëm imazhesh të inflamacionit të zorrës së trashë, duke përfshirë kolitin ulceroz (UC) (Figura 4g-i) dhe kolitin e Crohn (Figura 4j-l).Përgjigja inflamatore mendohet të karakterizohet nga struktura të shtrembëruara të kriptës me qeliza kupë të dalë.Fluoresceina shtrydhet nga qelizat epiteliale, duke reflektuar rritjen e përshkueshmërisë vaskulare.Një numër i madh i qelizave inflamatore mund të shihet në lamina propria.
Ne kemi demonstruar aplikimin klinik të një endoskopi lazer konfokal fleksibël të lidhur me fibra që përdor një skaner MEMS të pozicionuar distalisht për marrjen e imazhit in vivo.Në frekuencën rezonante, shpejtësitë e kuadrove deri në 20 Hz mund të arrihen duke përdorur një modalitet skanimi me densitet të lartë Lissajous për të reduktuar artefaktet e lëvizjes.Rruga optike është e palosur për të siguruar zgjerimin e rrezes dhe një hapje numerike të mjaftueshme për të arritur një rezolucion anësor prej 1,1 µm.Imazhet fluoreshente të cilësisë histologjike janë marrë gjatë kolonoskopisë rutinë të mukozës normale të zorrës së trashë, adenomave tubulare, polipeve hiperplastike, kolitit ulceroz dhe kolitit Crohn.Mund të identifikohen qelizat e vetme, duke përfshirë kolonocitet, qelizat kupa dhe qelizat inflamatore.Mund të dallohen veçoritë e mukozës si strukturat e kriptës, zgavrat e kriptës dhe lamina propria.Pajisja me precizion është mikro-përpunuar për të siguruar shtrirjen e saktë të përbërësve individualë optikë dhe mekanikë brenda instrumentit me diametër 2,4 mm x gjatësi 10 mm.Dizajni optik zvogëlon mjaftueshëm gjatësinë e majës distale të ngurtë për të lejuar kalimin e drejtpërdrejtë përmes një kanali pune me madhësi standarde (diametër 3,2 mm) në endoskopët mjekësorë.Prandaj, pavarësisht nga prodhuesi, pajisja mund të përdoret gjerësisht nga mjekët në vendin e banimit.Ngacmimi u krye në λex = 488 nm për të ngacmuar fluorescein, një ngjyrë e miratuar nga FDA, për të marrë kontrast të lartë.Instrumenti u ripërpunua pa probleme për 18 cikle duke përdorur metoda të sterilizimit të pranuara klinikisht.
Dy modele të tjera instrumentesh janë vërtetuar klinikisht.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) është një endoskop lazer konfokal i bazuar në sondë (pCLE) që përdor një pako kabllosh koherente me fibra optike multimode për të mbledhur dhe transmetuar imazhe fluoreshence1.Një pasqyrë galvo e vendosur në stacionin bazë kryen një skanim anësor në skajin proksimal.Seksionet optike mblidhen në rrafshin horizontal (XY) me një thellësi prej 0 deri në 70 µm.Kompletet e mikrosondës janë të disponueshme nga 0,91 (gjilpërë 19 G) deri në 5 mm në diametër.U arrit një zgjidhje anësore prej 1 deri në 3,5 μm.Imazhet u mblodhën me një shpejtësi kuadri prej 9 deri në 12 Hz me një fushë shikimi njëdimensionale nga 240 në 600 µm.Platforma është përdorur klinikisht në një sërë fushash duke përfshirë kanalin biliar, fshikëzën, zorrën e trashë, ezofagun, mushkëritë dhe pankreasin.Optiscan Pty Ltd ka zhvilluar një endoskop lazer konfokal të bazuar në endoskop (eCLE) me një motor skanimi të ndërtuar në tubin e futjes (fundi distal) i një endoskopi profesional (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Seksioni optik u krye duke përdorur një fibër me një modalitet, dhe skanimi anësor u krye duke përdorur një mekanizëm konsol përmes një piruni akordues rezonant.Një aktivizues Shape Memory Alloy (Nitinol) përdoret për të krijuar zhvendosje boshtore.Diametri i përgjithshëm i modulit konfokal është 5 mm.Për fokusim, përdoret një lente GRIN me një hapje numerike prej NA = 0,6.Imazhet horizontale u morën me rezolucione anësore dhe boshtore prej 0,7 dhe 7 μm, përkatësisht, me një shpejtësi kuadri prej 0,8-1,6 Hz dhe një fushë shikimi prej 500 μm × 500 μm.
Ne demonstrojmë rezolucion nënqelizor marrjen e imazheve me fluoreshencë in vivo nga trupi i njeriut përmes një endoskopi mjekësor duke përdorur një skaner MEMS në skajin distal.Fluoreshenca siguron kontrast të lartë imazhi dhe ligandët që lidhen me objektivat e sipërfaqes qelizore mund të etiketohen me fluorofore për të siguruar identitetin molekular për diagnozën e përmirësuar të sëmundjes18.Teknika të tjera optike për mikroendoskopinë in vivo po zhvillohen gjithashtu. OCT përdor gjatësinë e shkurtër të koherencës nga një burim drite me brez të gjerë për të mbledhur imazhe në rrafshin vertikal me thellësi >1 mm19. OCT përdor gjatësinë e shkurtër të koherencës nga një burim drite me brez të gjerë për të mbledhur imazhe në rrafshin vertikal me thellësi >1 mm19. ОКТ користи короткую длину когерентности широкополосного историска света для сбора изображений в вертикальной плоскости со глибиной >1 mm19. OCT përdor gjatësinë e shkurtër të koherencës së një burimi drite me brez të gjerë për të marrë imazhe në rrafshin vertikal me thellësi >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 më shumë. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного историска света для сбора изображений на глабло >1 mm19 në vertikale ploskosti. OCT përdor gjatësinë e shkurtër të koherencës së një burimi drite me brez të gjerë për të marrë imazhe >1 mm19 në rrafshin vertikal.Sidoqoftë, kjo qasje me kontrast të ulët mbështetet në mbledhjen e dritës së shpërndarë dhe rezolucioni i imazhit është i kufizuar nga objektet e njollave.Endoskopia fotoakustike gjeneron imazhe in vivo bazuar në zgjerimin e shpejtë termoelastik në inde pas përthithjes së një pulsi lazer që gjeneron valë zanore20. Kjo qasje ka demonstruar thellësi imazherike >1 cm në zorrën e trashë të njeriut in vivo për të monitoruar terapinë. Kjo qasje ka demonstruar thellësi imazherike >1 cm në zorrën e trashë të njeriut in vivo për të monitoruar terapinë. Этот подход продемонстрировал глубин vizualizimi > 1 cm në tolstoy kishke cheloveka in vivo për monitoringa terapies. Kjo qasje ka demonstruar një thellësi imazherike prej >1 cm në zorrën e trashë të njeriut in vivo për monitorimin e terapisë.这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 厘米以监测治疗。这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 Этот подход был prodemonstrirovan në glubine izobrazhenija > 1 cm në tolstoй кишке человека in vivo për monotoringa terapies. Kjo qasje është demonstruar në thellësi imazherike >1 cm në zorrën e trashë të njeriut in vivo për të monitoruar terapinë.Kontrasti prodhohet kryesisht nga hemoglobina në enët e gjakut.Endoskopia multifotonike gjeneron imazhe fluoreshence me kontrast të lartë kur dy ose më shumë fotone NIR godasin biomolekulat e indeve njëkohësisht21. Kjo qasje mund të arrijë thellësi imazherie >1 mm me fototoksicitet të ulët. Kjo qasje mund të arrijë thellësi imazherie >1 mm me fototoksicitet të ulët. Kjo do të jetë e mundur të zbutet hidraulika > 1 mm nga fototoksikiteti i ulët. Kjo qasje mund të sigurojë thellësi imazhi > 1 mm me fototoksicitet të ulët.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。 Kjo do të jetë e mundur të zbutet hidraulika > 1 mm nga fototoksikiteti i ulët. Kjo qasje mund të sigurojë thellësi imazhi > 1 mm me fototoksicitet të ulët.Kërkohen impulse lazer femtosekonda me intensitet të lartë dhe kjo metodë nuk është vërtetuar klinikisht gjatë endoskopisë.
Në këtë prototip, skaneri kryen vetëm devijim anësor, kështu që pjesa optike është në rrafshin horizontal (XY).Pajisja është e aftë të funksionojë me një shpejtësi kuadri më të lartë (20 Hz) sesa pasqyrat galvanike (12 Hz) në sistemin Cellvizio.Rritni shpejtësinë e kuadrove për të zvogëluar objektet e lëvizjes dhe ulni shpejtësinë e kuadrove për të rritur sinjalin.Algoritme me shpejtësi të lartë dhe të automatizuar nevojiten për të zbutur artefaktet e lëvizjeve të mëdha të shkaktuara nga lëvizja endoskopike, lëvizja e frymëmarrjes dhe lëvizshmëria e zorrëve.Skanerët rezonantë parametrikë janë treguar se arrijnë zhvendosje aksiale mbi qindra mikronë22. Imazhet mund të mblidhen në rrafsh vertikal (XZ), pingul me sipërfaqen e mukozës, për të siguruar të njëjtën pamje si ajo e histologjisë (H&E). Imazhet mund të mblidhen në rrafsh vertikal (XZ), pingul me sipërfaqen e mukozës, për të siguruar të njëjtën pamje si ajo e histologjisë (H&E). Изображения може быть получены во вертикальной плоскости (XZ), perpendikulyarnoy poverhnosti slizistoy oboloчки, чтобы обеспечить такое же изображение, si në gistologi (H&E). Imazhet mund të merren në një plan vertikal (XZ) pingul me sipërfaqen e mukozës për të siguruar të njëjtin imazh si në histologji (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E)可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) Изображения може быть получены во вертикальной плоскости (XZ), perpendikulyarnoy poverhnosti slizistoy oboloчки, чтобы обеспечить такое же изображение, si për gistologicheskom issledoani (H&Eedovani). Imazhet mund të merren në një plan vertikal (XZ) pingul me sipërfaqen e mukozës për të siguruar të njëjtin imazh si një ekzaminim histologjik (H&E).Skaneri mund të vendoset në një pozicion post-objektiv ku rrezja e ndriçimit bie përgjatë boshtit kryesor optik për të zvogëluar ndjeshmërinë ndaj devijimeve8.Vëllimet fokale pothuajse të kufizuara nga difraksioni mund të devijojnë në fusha të mëdha të shikimit.Skanimi i aksesit të rastësishëm mund të kryhet për të devijuar reflektorët në pozicionet e përcaktuara nga përdoruesi9.Fusha e shikimit mund të reduktohet për të theksuar zona arbitrare të imazhit, duke përmirësuar raportin sinjal-zhurmë, kontrastin dhe shpejtësinë e kuadrove.Skanerët mund të prodhohen në masë duke përdorur procese të thjeshta.Qindra pajisje mund të bëhen në çdo vaferë silikoni për të rritur prodhimin për prodhim masiv me kosto të ulët dhe shpërndarje të gjerë.
Rruga e palosur e dritës zvogëlon madhësinë e majës distale të ngurtë, duke e bërë të lehtë përdorimin e endoskopit si një aksesor gjatë kolonoskopisë rutinë.Në imazhet fluoreshente të paraqitura, mund të shihen veçori nënqelizore të mukozës për të dalluar adenomat tubulare (prekanceroze) nga polipet hiperplastike (beninje).Këto rezultate sugjerojnë se endoskopia mund të zvogëlojë numrin e biopsive të panevojshme23.Komplikimet e përgjithshme që lidhen me operacionin mund të reduktohen, intervalet e monitorimit mund të optimizohen dhe analiza histologjike e lezioneve të vogla mund të minimizohet.Ne tregojmë gjithashtu imazhe in vivo të pacientëve me sëmundje inflamatore të zorrëve, duke përfshirë kolitin ulceroz (UC) dhe kolitin e Crohn.Kolonoskopia konvencionale me dritë të bardhë ofron një pamje makroskopike të sipërfaqes së mukozës me aftësi të kufizuar për të vlerësuar me saktësi shërimin e mukozës.Endoskopia mund të përdoret in vivo për të vlerësuar efikasitetin e terapive biologjike si antitrupat anti-TNF24.Vlerësimi i saktë in vivo gjithashtu mund të zvogëlojë ose parandalojë përsëritjen e sëmundjes dhe komplikimet si operacioni dhe të përmirësojë cilësinë e jetës.Asnjë reagim negativ serioz nuk është raportuar në studimet klinike të lidhura me përdorimin e endoskopëve që përmbajnë fluoresceinë in vivo25. Fuqia e lazerit në sipërfaqen e mukozës ishte e kufizuar në <2 mW për të minimizuar rrezikun për dëmtim termik dhe për të përmbushur kërkesat e FDA për rrezik jo të rëndësishëm26 për 21 CFR 812. Fuqia e lazerit në sipërfaqen e mukozës ishte e kufizuar në <2 mW për të minimizuar rrezikun për dëmtim termik dhe për të përmbushur kërkesat e FDA për rrezik jo të rëndësishëm26 për 21 CFR 812. Fuqia e lazerës së poverhnosti slizistoy obolocki bыla e kufizuar deri në <2 mVt, kjo është e kufizuar në rrezikun e termave të pakuptimtë dhe të plotësimit të kërkesave të FDA-së që nuk janë të rëndësishme për 8212CF6R. Fuqia e lazerit në sipërfaqen e mukozës ishte e kufizuar në <2 mW për të minimizuar rrezikun e dëmtimit termik dhe për të përmbushur kërkesat e FDA-së për rrezik të papërfillshëm26 nën 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12CFR险26 的要求.粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Fuqia e lazerës së poverhnosti slizistoy obolochka është e kufizuar deri në <2 mVt, është e kufizuar në rrezikun e ulët të termave dhe nevojave të FDA 21 CFR 812 jo26ritore të rëndësishme. Fuqia e lazerit në sipërfaqen e mukozës ishte e kufizuar në <2 mW për të minimizuar rrezikun e dëmtimit termik dhe për të përmbushur kërkesat e FDA 21 CFR 812 për rrezik të papërfillshëm26.
Dizajni i instrumentit mund të modifikohet për të përmirësuar cilësinë e imazhit.Optika speciale janë të disponueshme për të zvogëluar devijimin sferik, për të përmirësuar rezolucionin e imazhit dhe për të rritur distancën e punës.SIL mund të akordohet që të përputhet më mirë me indeksin e thyerjes së indit (~ 1.4) për të përmirësuar bashkimin e dritës.Frekuenca e drejtimit mund të rregullohet për të rritur këndin anësor të skanerit dhe për të zgjeruar fushën e shikimit të imazhit.Ju mund të përdorni metoda të automatizuara për të hequr kornizat e një imazhi me lëvizje të konsiderueshme për të zbutur këtë efekt.Një grup portash i programueshëm në terren (FPGA) me përvetësim të të dhënave me shpejtësi të lartë do të përdoret për të ofruar korrigjim të kornizës së plotë në kohë reale me performancë të lartë.Për dobi më të madhe klinike, metodat e automatizuara duhet të korrigjojnë zhvendosjen e fazës dhe artefaktet e lëvizjes për interpretimin e imazhit në kohë reale.Një skaner monolit rezonant parametrik me 3 boshte mund të zbatohet për të futur skanimin aksial 22 . Këto pajisje janë zhvilluar për të arritur një zhvendosje vertikale të paprecedentë >400 µm duke akorduar frekuencën e drejtimit në një regjim që përmban dinamika të përziera zbutjeje/ngurtësimi27. Këto pajisje janë zhvilluar për të arritur një zhvendosje vertikale të paprecedentë >400 µm duke akorduar frekuencën e drejtimit në një regjim që përmban dinamika të përziera zbutjeje/ngurtësimi27. Эти устройства были разработани за достижения вертикального смещения paprecedentë > 400 mkm pikë për një kohë të gjatë në regjimin e duhur, me karakteristika të ndryshme. Këto pajisje janë projektuar për të arritur një zhvendosje vertikale të paprecedentë prej >400 µm duke vendosur frekuencën e drejtimit në një modalitet që karakterizohet nga dinamika e përzier e butë/e fortë27.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谎的状态下谎瀚态下谎整驱化有的>400 μm 的垂直位移27.这些 设备 的 开发 是 为了 在 具有 混合 软化 硬化 硬化 学 学 郦 状态 下现 的> 400 μm 的 垂直 位移 27. Эти устройства были разработани за достижения paprecedentnыh vertikale të ndryshimeve >400 mkm pika më e plotë e kohës në mënyrë të përgjegjshme me смешанной кинетикой размягния/за27. Këto pajisje janë projektuar për të arritur zhvendosje vertikale të paprecedentë >400 µm duke rregulluar frekuencën e këmbëzës në modalitetin e përzier të kinetikës zbutje/forcim27.Në të ardhmen, imazhet vertikale tërthore mund të ndihmojnë në stadifikimin e kancerit të hershëm (T1a).Një qark sensor kapacitiv mund të zbatohet për të gjurmuar lëvizjen e skanerit dhe për të korrigjuar zhvendosjen e fazës 28 .Kalibrimi automatik i fazës duke përdorur një qark sensor mund të zëvendësojë kalibrimin manual të instrumentit përpara përdorimit.Besueshmëria e instrumentit mund të përmirësohet duke përdorur teknika më të besueshme të vulosjes së instrumenteve për të rritur numrin e cikleve të përpunimit.Teknologjia MEMS premton të përshpejtojë përdorimin e endoskopëve për vizualizimin e epitelit të organeve të zbrazëta, diagnostikimin e sëmundjeve dhe monitorimin e trajtimit në një mënyrë minimale invazive.Me zhvillim të mëtejshëm, ky modalitet i ri imazherie mund të bëhet një zgjidhje me kosto të ulët për t'u përdorur si një shtesë e endoskopëve mjekësorë për ekzaminim të menjëhershëm histologjik dhe mund të zëvendësojë përfundimisht analizën tradicionale patologjike.
Simulimet e gjurmimit të rrezeve u kryen duke përdorur softuerin e projektimit optik ZEMAX (versioni 2013) për të përcaktuar parametrat e optikës së fokusimit.Kriteret e projektimit përfshijnë rezolucionin boshtor afër difraksionit, distancën e punës = 0 µm dhe fushën e shikimit (FOV) më të madhe se 250 × 250 µm2.Për ngacmim në një gjatësi vale λex = 488 nm, është përdorur një fibër me një modalitet (SMF).Dyfishet akromatike përdoren për të reduktuar variancën e grumbullimit të fluoreshencës (Figura 5a).Rrezja kalon nëpër SMF me një diametër të fushës së modalitetit 3,5 μm dhe pa prerje kalon nëpër qendrën e reflektorit me një diametër hapjeje prej 50 μm.Përdorni një lente zhytjeje të fortë (hemisferike) me një indeks të lartë thyerjeje (n = 2,03) për të minimizuar devijimin sferik të rrezes së përplasjes dhe për të siguruar kontakt të plotë me sipërfaqen e mukozës.Optika e fokusimit siguron një NA total = 0,41, ku NA = nsinα, n është indeksi i thyerjes së indit, α është këndi maksimal i konvergjencës së rrezes.Rezolucionet anësore dhe boshtore të kufizuara nga difraksioni janë përkatësisht 0,44 dhe 6,65 µm, duke përdorur NA = 0,41, λ = 488 nm dhe n = 1,3313.Janë marrë parasysh vetëm lentet e disponueshme në treg me diametër të jashtëm (OD) ≤ 2 mm.Rruga optike paloset dhe rrezja që largohet nga SMF kalon nëpër hapjen qendrore të skanerit dhe reflektohet prapa nga një pasqyrë fikse (0,29 mm në diametër).Ky konfigurim shkurton gjatësinë e skajit distal të ngurtë për të lehtësuar kalimin përpara të endoskopit përmes kanalit standard të punës (me diametër 3,2 mm) të endoskopëve mjekësorë.Kjo veçori e bën të lehtë përdorimin si aksesor gjatë endoskopisë rutinë.
Udhëzues me dritë të palosur dhe paketim endoskopi.(a) Rrezja e ngacmimit del nga OBC dhe kalon përmes hapjes qendrore të skanerit.Rrezja zgjerohet dhe reflektohet nga një pasqyrë rrethore e fiksuar përsëri në skaner për devijimin anësor.Optika e fokusimit përbëhet nga një palë lente dyshe akromatike dhe një lente e fortë zhytjeje (hemisferike) që siguron kontakt me sipërfaqen e mukozës.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) për dizajnin optik dhe simulimin e gjurmimit të rrezeve.(b) Tregon vendndodhjen e komponentëve të ndryshëm të instrumentit, duke përfshirë fibër me një modalitet (SMF), skanerin, pasqyrat dhe thjerrëzat.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) u përdor për modelimin 3D të paketimit të endoskopit.
Një SMF (#460HP, Thorlabs) me një diametër të fushës së modalitetit prej 3,5 µm në një gjatësi vale prej 488 nm u përdor si një "vrimë" për filtrimin hapësinor të dritës së defokusuar (Fig. 5b).SMF-të janë të mbyllura në tuba polimer fleksibël (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Një gjatësi prej afërsisht 4 metra përdoret për të siguruar distancë të mjaftueshme midis pacientit dhe sistemit të imazherisë.Një palë lente dyshe akromatike të veshura me MgF2 2 mm (#65568, #65567, Edmund Optics) dhe një lente gjysmësferike e pa veshur 2 mm (#90858, Edmund Optics) u përdorën për të fokusuar rrezen dhe për të mbledhur fluoreshencën.Fusni një tub fundor prej çeliku inoks (4 mm i gjatë, 2,0 mm OD, 1,6 mm ID) midis rrëshirës dhe tubit të jashtëm për të izoluar dridhjet e skanerit.Përdorni ngjitës mjekësorë për të mbrojtur instrumentin nga lëngjet e trupit dhe procedurat e trajtimit.Përdorni tubin e tkurrjes së nxehtësisë për të mbrojtur lidhësit.
Skaneri kompakt është bërë në parimin e rezonancës parametrike.Gdhendni një hapje 50 µm në qendër të reflektorit për të transmetuar rrezen e ngacmimit.Duke përdorur një grup disqesh me krehër kuadraturash, rreze e zgjeruar devijohet tërthorazi në drejtimin ortogonal (aeroplani XY) në modalitetin Lissajous.Një tabelë për marrjen e të dhënave (#DAQ PCI-6115, NI) u përdor për të gjeneruar sinjale analoge për të kontrolluar skanerin.Fuqia sigurohej nga një përforcues i tensionit të lartë (#PDm200, PiezoDrive) nëpërmjet telave të hollë (#B4421241, MWS Wire Industries).Bëni instalime elektrike në armaturën e elektrodës.Skaneri funksionon në frekuenca afër 15 kHz (bosht i shpejtë) dhe 4 kHz (bosht i ngadaltë) për të arritur FOV deri në 250 µm × 250 µm.Videoja mund të xhirohet me një shpejtësi kuadri prej 10, 16 ose 20 Hz.Këto shpejtësi kornizash përdoren për të përputhur shkallën e përsëritjes së modelit të skanimit Lissajous, i cili varet nga vlera e frekuencave të ngacmimit X dhe Y të skanerit29.Detajet e shkëmbimeve ndërmjet shpejtësisë së kuadrove, rezolucionit të pikselit dhe densitetit të modelit të skanimit janë paraqitur në punën tonë të mëparshme14.
Një lazer në gjendje të ngurtë (#OBIS 488 LS, koherent) siguron λex = 488 nm për të ngacmuar fluoresceinën për kontrastin e imazhit (Fig. 6a).Pigtailet optike lidhen me njësinë e filtrit nëpërmjet lidhësve FC/APC (humbje 1,82 dB) (Fig. 6b).Rrezja devijohet nga një pasqyrë dykroike (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) në SMF përmes një lidhësi tjetër FC/APC.Në përputhje me 21 CFR 812, fuqia e incidentit në inde është e kufizuar në një maksimum prej 2 mW për të përmbushur kërkesat e FDA për rrezik të papërfillshëm.Fluoreshenca u kalua përmes një pasqyre dykroike dhe një filtri të gjatë transmetimi (#BLP01-488R, Semrock).Fluoreshenca u transmetua në një detektor të tubit fotomultiplikues (PMT) (#H7422-40, Hamamatsu) nëpërmjet një lidhësi FC/PC duke përdorur një fibër multimodale ~1 m të gjatë me një diametër bërthamor 50 µm.Sinjalet fluoreshente u përforcuan me një përforcues të rrymës me shpejtësi të lartë (#59-179, Edmund Optics).Softuer special (LabVIEW 2021, NI) është zhvilluar për marrjen e të dhënave në kohë reale dhe përpunimin e imazhit.Cilësimet e fuqisë lazer dhe fitimit PMT përcaktohen nga mikrokontrolluesi (#Arduino UNO, Arduino) duke përdorur një tabelë të veçantë qarku të printuar.SMF dhe telat përfundojnë në lidhës dhe lidhen me portat e fibrave optike (F) dhe me tela (W) në stacionin bazë (Figura 6c).Sistemi i imazhit gjendet në një karrocë portative (Figura 6d). Një transformator izolues u përdor për të kufizuar rrymën e rrjedhjes në <500 μA. Një transformator izolues u përdor për të kufizuar rrymën e rrjedhjes në <500 μA. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. Një transformator izolues u përdor për të kufizuar rrymën e rrjedhjes në <500 µA.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA。 <500 μA. Используйте изолирующий трансформатор, чтобы ограничить ток утечки deri <500 mkA. Përdorni një transformator izolues për të kufizuar rrymën e rrjedhjes në <500µA.
sistemi i vizualizimit.(a) PMT, lazeri dhe amplifikuesi janë në stacionin bazë.(b) Në bankën e filtrit, lazeri (blu) kalon mbi kabllon me fibër optike përmes lidhësit FC/APC.Rrezja devijohet nga një pasqyrë dykroike (DM) në një fibër me një modalitet (SMF) nëpërmjet një lidhësi të dytë FC/APC.Fluoreshenca (e gjelbër) udhëton përmes DM dhe filtrit të kalimit të gjatë (LPF) në PMT nëpërmjet fibrave multimode (MMF).(c) Fundi proksimal i endoskopit është i lidhur me portat e fibrave optike (F) dhe me tela (W) të stacionit bazë.(d) Endoskopi, monitori, stacioni bazë, kompjuteri dhe transformatori izolues në një karrocë portative.(a, c) Solidworks 2016 u përdor për modelimin 3D të sistemit të imazhit dhe komponentëve të endoskopit.
Rezolucioni anësor dhe boshtor i optikës së fokusimit u mat nga funksioni i përhapjes së pikës së mikrosferave fluoreshente (#F8803, Thermo Fisher Scientific) me diametër 0,1 μm.Mblidhni imazhe duke përkthyer mikrosferat horizontalisht dhe vertikalisht në hapa 1 µm duke përdorur një fazë lineare (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Rrjedha e imazheve duke përdorur ImageJ2 për të marrë imazhe me prerje tërthore të mikrosferave.
Softuer special (LabVIEW 2021, NI) është zhvilluar për marrjen e të dhënave në kohë reale dhe përpunimin e imazhit.Në fig.7 tregon një përmbledhje të rutinave të përdorura për të operuar sistemin.Ndërfaqja e përdoruesit përbëhet nga marrja e të dhënave (DAQ), paneli kryesor dhe paneli i kontrolluesit.Paneli i mbledhjes së të dhënave ndërvepron me panelin kryesor për të mbledhur dhe ruajtur të dhëna të papërpunuara, për të ofruar të dhëna për cilësimet e grumbullimit të të dhënave të personalizuara dhe për të menaxhuar cilësimet e drejtuesit të skanerit.Paneli kryesor i lejon përdoruesit të zgjedhë konfigurimin e dëshiruar për përdorimin e endoskopit, duke përfshirë sinjalin e kontrollit të skanerit, shpejtësinë e kuadrove të videos dhe parametrat e përvetësimit.Ky panel gjithashtu lejon përdoruesin të shfaqë dhe kontrollojë ndriçimin dhe kontrastin e imazhit.Duke përdorur të dhënat e papërpunuara si hyrje, algoritmi llogarit cilësimin optimal të fitimit për PMT dhe rregullon automatikisht këtë parametër duke përdorur një sistem kontrolli reagimi proporcional-integral (PI)16.Bordi i kontrolluesit ndërvepron me bordin kryesor dhe bordin e marrjes së të dhënave për të kontrolluar fuqinë lazer dhe fitimin e PMT.
Arkitektura e softuerit të sistemit.Ndërfaqja e përdoruesit përbëhet nga modulet (1) marrja e të dhënave (DAQ), (2) paneli kryesor dhe (3) paneli i kontrolluesit.Këto programe funksionojnë njëkohësisht dhe komunikojnë me njëri-tjetrin përmes radhëve të mesazheve.Çelësi është MEMS: Sistemi Mikroelektromekanik, TDMS: Rrjedha e Kontrollit të të Dhënave Teknike, PI: Integral proporcional, PMT: Fotomultiplier.Skedarët e imazheve dhe videove ruhen përkatësisht në formatet BMP dhe AVI.
Një algoritëm i korrigjimit të fazës përdoret për të llogaritur shpërndarjen e intensitetit të pikselit të imazhit në vlera të ndryshme fazore për të përcaktuar vlerën maksimale të përdorur për të mprehur imazhin.Për korrigjimin në kohë reale, diapazoni i skanimit të fazës është ±2,86° me një hap relativisht të madh prej 0,286° për të reduktuar kohën e llogaritjes.Përveç kësaj, përdorimi i pjesëve të imazhit me më pak mostra zvogëlon më tej kohën e llogaritjes së kornizës së imazhit nga 7,5 sekonda (1 Mshample) në 1,88 sekonda (250 Ksample) në 10 Hz.Këta parametra hyrës u zgjodhën për të ofruar cilësi të përshtatshme imazhi me vonesë minimale gjatë imazhit in vivo.Imazhet dhe videot e drejtpërdrejta regjistrohen në formatet BMP dhe AVI, përkatësisht.Të dhënat e papërpunuara ruhen në Formatin e rrjedhës së menaxhimit të të dhënave teknike (TMDS).
Pas-përpunimi i imazheve in vivo për përmirësimin e cilësisë me LabVIEW 2021. Saktësia është e kufizuar kur përdoren algoritmet e korrigjimit të fazës gjatë imazheve in vivo për shkak të kohës së gjatë të llogaritjes që kërkohet.Përdoren vetëm zona të kufizuara të imazhit dhe numra të mostrave.Përveç kësaj, algoritmi nuk funksionon mirë për imazhet me objekte lëvizjeje ose kontrast të ulët dhe çon në gabime në llogaritjen e fazës30.Korniza individuale me kontrast të lartë dhe objekte pa lëvizje u zgjodhën manualisht për akordim fazor me një gamë skanimi fazor prej ±0,75° në hapa 0,01°.Është përdorur e gjithë zona e imazhit (p.sh., 1 M-kampion i një imazhi të regjistruar në 10 Hz).Tabela S2 detajon parametrat e imazhit të përdorur për përpunim në kohë reale dhe pas.Pas korrigjimit të fazës, përdoret një filtër mesatar për të reduktuar më tej zhurmën e imazhit.Shkëlqimi dhe kontrasti përmirësohen më tej nga shtrirja e histogramit dhe korrigjimi i gamës31.
Provat klinike u miratuan nga Bordi i Rishikimit të Institucioneve Mjekësore të Miçiganit dhe u kryen në Departamentin e Procedurave Mjekësore.Ky studim është regjistruar online në ClinicalTrials.gov (NCT03220711, data e regjistrimit: 18.07.2017).Kriteret e përfshirjes përfshinin pacientë (të moshës 18 deri në 100 vjeç) me një kolonoskopi elektive të planifikuar më parë, një rrezik në rritje të kancerit kolorektal dhe një histori të sëmundjes inflamatore të zorrëve.Pëlqimi i informuar u mor nga secili subjekt që pranoi të merrte pjesë.Kriteret e përjashtimit ishin pacientët që ishin shtatzënë, kishin një mbindjeshmëri të njohur ndaj fluoresceinës ose ishin duke iu nënshtruar kimioterapisë aktive ose terapisë me rrezatim.Ky studim përfshinte pacientë të njëpasnjëshëm të planifikuar për kolonoskopi rutinë dhe ishte përfaqësues i popullatës së Qendrës Mjekësore të Miçiganit.Studimi është kryer në përputhje me Deklaratën e Helsinkit.
Përpara operacionit, kalibroni endoskopin duke përdorur rruaza fluoreshente 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) të montuara në kallëpe silikoni.Një ngjitës silikoni i tejdukshëm (#RTV108, Momentive) u derdh në një kallëp plastik 8 cm3 të printuar 3D.Hidhni rruazat fluoreshente të ujit mbi silikon dhe lërini derisa mediumi ujor të thahet.
I gjithë zorra e trashë u ekzaminua duke përdorur një kolonoskop mjekësor standard (Olympus, CF-HQ190L) me ndriçim me dritë të bardhë.Pasi endoskopisti të ketë përcaktuar zonën e sëmundjes së supozuar, zona lahet me 5-10 ml acid acetik 5% dhe më pas me ujë steril për të hequr mukozën dhe mbeturinat.Një dozë 5 ml prej 5 mg/ml fluoresceinë (Alcon, Fluorescite) u injektua në mënyrë intravenoze ose u spërkat në mënyrë topike mbi mukozën duke përdorur një kanulë standarde (M00530860, Boston Scientific) që kalohej përmes kanalit të punës.
Përdorni një ujitës për të shpëlarë bojën ose mbeturinat e tepërta nga sipërfaqja e mukozës.Hiqni kateterin nebulizues dhe kaloni endoskopin përmes kanalit të punës për të marrë imazhe ante-mortem.Përdorni udhëzim endoskopik me fushë të gjerë për të vendosur majën distale në zonën e synuar. Koha totale e përdorur për të mbledhur imazhe konfokale ishte <10 min. Koha totale e përdorur për të mbledhur imazhe konfokale ishte <10 min. Vërejtje e përgjithshme, përтраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 min. Koha totale e marrë për të mbledhur imazhe konfokale ishte <10 min.Koha totale e marrjes për imazhet konfokale ishte më pak se 10 minuta.Videoja endoskopike me dritë të bardhë u përpunua duke përdorur sistemin e imazhit Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) dhe u regjistrua duke përdorur një videoregjistrues Elgato HD.Përdor LabVIEW 2021 për të regjistruar dhe ruajtur video endoskopike.Pas përfundimit të imazhit, endoskopi hiqet dhe indi që do të vizualizohet hiqet duke përdorur pincë biopsie ose një kurth. Indet u përpunuan për histologji rutinë (H&E) dhe u vlerësuan nga një patolog ekspert GI (HDA). Indet u përpunuan për histologji rutinë (H&E) dhe u vlerësuan nga një patolog ekspert GI (HDA). Tkani были обработаны для обычной гистологии (H&E) dhe оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). Indet u përpunuan për histologji rutinë (H&E) dhe u vlerësuan nga një ekspert patolog gastrointestinal (HDA).对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。 Tkani были обработаны для обычной гистологии (H&E) dhe оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). Indet u përpunuan për histologji rutinë (H&E) dhe u vlerësuan nga një ekspert patolog gastrointestinal (HDA).Vetitë spektrale të fluoresceinës u konfirmuan duke përdorur një spektrometër (USB2000+, Ocean Optics) siç tregohet në Figurën S2.
Endoskopët sterilizohen pas çdo përdorimi nga njerëzit (Fig. 8).Procedurat e pastrimit u kryen nën drejtimin dhe miratimin e Departamentit të Kontrollit të Infeksionit dhe Epidemiologjisë të Qendrës Mjekësore të Miçiganit dhe Njësisë Qendrore të Përpunimit Steril. Përpara studimit, instrumentet u testuan dhe u vërtetuan për sterilizim nga Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), një ent tregtar që ofron shërbime të parandalimit të infeksionit dhe vlefshmërisë së sterilizimit. Përpara studimit, instrumentet u testuan dhe u vërtetuan për sterilizim nga Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), një ent tregtar që ofron shërbime të parandalimit të infeksionit dhe vlefshmërisë së sterilizimit. Produkti i avancuar i sterilizimit (ASP, Johnson & Johnson), komercializimi i organeve, shërbimet e parapara për sterilization dhe proverke sterilizues. Para studimit, instrumentet u testuan dhe u miratuan për sterilizim nga Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), një organizatë tregtare që ofron shërbime të parandalimit të infeksionit dhe verifikimit të sterilizimit. Shpërndani instrumentet për sterilizimin dhe verifikimin e Produkteve të Avancuara të Sterilizimit (ASP, Johnson & Johnson), komerciale të organizatës, të cilat paraqesin shërbimet e profilit të infektimit dhe të verifikimit të sterilizimit. Instrumentet u sterilizuan dhe u inspektuan përpara studimit nga Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), një organizatë tregtare që ofron shërbime të parandalimit të infeksionit dhe verifikimit të sterilizimit.
Riciklimi i mjeteve.(a) Endoskopët vendosen në tabaka pas çdo sterilizimi duke përdorur procesin e përpunimit STERRAD.(b) SMF dhe telat mbyllen me fibra optike dhe lidhëse elektrike, përkatësisht, të cilat mbyllen përpara ripërpunimit.
Pastroni endoskopët duke bërë sa më poshtë: (1) fshijeni endoskopin me një leckë pa garzë të njomur në një pastrues enzimatik nga proksimal në distal;(2) Zhyteni instrumentin në tretësirën enzimatike të detergjentit për 3 minuta me ujë.pëlhurë pa garzë.Lidhësit elektrikë dhe të fibrave optike mbulohen dhe hiqen nga solucioni;(3) Endoskopi mbështillet dhe vendoset në tabakanë e instrumenteve për sterilizim duke përdorur STERRAD 100NX, plazma e gazit të peroksidit të hidrogjenit.temperatura relativisht e ulët dhe mjedisi me lagështi të ulët.
Të dhënat e përdorura dhe/ose të analizuara në studimin aktual janë në dispozicion nga autorët përkatës me kërkesë të arsyeshme.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomikroskopia me laser konfokale në endoskopinë gastro-intestinale: Aspekte teknike dhe aplikime klinike. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomikroskopia me laser konfokale në endoskopinë gastro-intestinale: Aspekte teknike dhe aplikime klinike.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endomikroskopia me laser konfokale në endoskopinë gastrointestinale: aspektet teknike dhe aplikimi klinik. 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：Aspekte teknike dhe aplikime klinike.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endoskopia me laser konfokale në endoskopinë gastrointestinale: aspektet teknike dhe aplikimet klinike.përkthimi heparin gastrointestinal.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Analiza e sigurisë dhe efikasitetit të endomikroskopisë me lazer konfokal të SAGES TAVAC.Operacioni.Endoskopia 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Endoskopia konfokale me lazer në sëmundjet gastrointestinale dhe pankreatobiliare: një rishikim sistematik dhe meta-analizë.Shkenca Biomjekësore.rezervuari i magazinimit.e brendshme 2016, 4638683 (2016).