Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз шектеулі CSS қолдауы бар шолғыш нұсқасын пайдаланып жатырсыз.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Оған қоса, тұрақты қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Бірден үш слайдтан тұратын карусельді көрсетеді.Бір уақытта үш слайд арқылы жылжу үшін «Алдыңғы» және «Келесі» түймелерін пайдаланыңыз немесе бір уақытта үш слайд арқылы жылжу үшін соңында сырғытпа түймелерін пайдаланыңыз.
Конфокальды лазерлік эндоскопия нақты уақыттағы оптикалық биопсияның жаңа әдісі болып табылады.Гистологиялық сапалы флуоресцентті суреттерді қуыс мүшелердің эпителийінен бірден алуға болады.Қазіргі уақытта сканерлеу фокусты басқаруда шектеулі икемділікпен клиникалық тәжірибеде жиі қолданылатын зонд негізіндегі құралдармен проксималды түрде орындалады.Біз жоғары жылдамдықтағы бүйірлік ауытқуды орындау үшін эндоскоптың дистальды ұшына орнатылған параметрлік резонанстық сканерді пайдалануды көрсетеміз.Жарық жолын айналдыру үшін шағылыстырғыштың ортасына тесік салынған.Бұл дизайн аспаптың өлшемін диаметрі 2,4 мм және ұзындығы 10 мм дейін азайтады, бұл стандартты медициналық эндоскоптардың жұмыс арнасы арқылы алға өтуге мүмкіндік береді.Ықшам линза сәйкесінше 1,1 және 13,6 мкм бүйірлік және осьтік ажыратымдылықты қамтамасыз етеді.0 мкм жұмыс қашықтығы мен 250 мкм × 250 мкм көру өрісі 20 Гц дейінгі кадр жиілігінде қол жеткізіледі.488 нм қозу флуоресцеинді қоздырады, тіндердің жоғары контрасты үшін FDA мақұлдаған бояғыш.Эндоскоптар клиникалық түрде бекітілген зарарсыздандыру әдістерін қолдана отырып, 18 цикл бойы ақаусыз қайта өңделген.Флуоресцентті суреттер әдеттегі колоноскопия кезінде қалыпты тоқ ішек шырышты қабатынан, түтікшелі аденомалардан, гиперпластикалық полиптерден, ойық жаралы колиттен және Крон колитінен алынды.Жалғыз жасушаларды, соның ішінде колоноциттерді, бокал жасушаларын және қабыну жасушаларын анықтауға болады.Крипт құрылымдары, крипт қуыстары және ламина проприясы сияқты шырышты белгілерді ажыратуға болады.Құралды кәдімгі эндоскопияға қосымша ретінде пайдалануға болады.
Конфокальды лазерлік эндоскопия - бұл әдеттегі эндоскопияға қосымша ретінде клиникалық қолдану үшін әзірленетін жаңа бейнелеу әдісі1,2,3.Бұл икемді, талшықты-оптикалық байланысы бар құралдарды тоқ ішек сияқты қуыс органдарды сызатын эпителий жасушаларындағы ауруларды анықтау үшін пайдалануға болады.Бұл жұқа тін қабаты метаболикалық белсенді және қатерлі ісік, инфекция және қабыну сияқты көптеген ауру процестерінің көзі болып табылады.Эндоскопия клиниктерге клиникалық шешім қабылдауға көмектесу үшін нақты уақыттағы, жақын гистологиялық сападағы in vivo кескіндерді қамтамасыз ете отырып, субклеткалық ажыратымдылыққа қол жеткізе алады.Дене тінінің биопсиясы қан кету және перфорация қаупін тудырады.Биопсия үлгілері жиі тым көп немесе тым аз жиналады.Әрбір жойылған үлгі хирургиялық шығындарды арттырады.Үлгіні патологтың бағалауы үшін бірнеше күн қажет.Патология нәтижелерін күткен күндерде пациенттер жиі мазасызданады.Керісінше, MRI, CT, PET, SPECT және ультрадыбыстық сияқты басқа клиникалық бейнелеу әдістерінде эпителий процестерін in vivo нақты уақытта, субклеткалық ажыратымдылықпен визуализациялау үшін қажетті кеңістіктік ажыратымдылық пен уақытша жылдамдық жоқ.
Зонд негізіндегі құрал (Cellvizio) қазіргі уақытта клиникаларда «оптикалық биопсияны» орындау үшін жиі қолданылады.Дизайн флуоресцентті кескіндерді жинайтын және жіберетін кеңістіктік когерентті талшықты-оптикалық байламға4 негізделген.Жалғыз талшық өзегі субклеткалық ажыратымдылық үшін дефокусталған жарықты кеңістікте сүзу үшін «тесік» ретінде әрекет етеді.Сканерлеу үлкен көлемді гальванометрдің көмегімен проксималды түрде орындалады.Бұл ереже фокусты басқару құралының мүмкіндігін шектейді.Ерте эпителий карциномасының дұрыс сатысы инвазияны бағалау және тиісті терапияны анықтау үшін тіннің бетінің астындағы визуализацияны қажет етеді.Флуоресцеин, FDA мақұлдаған контраст агенті эпителийдің құрылымдық ерекшеліктерін көрсету үшін көктамыр ішіне енгізіледі. Бұл эндомикроскоптардың өлшемдері диаметрі <2,4 мм және стандартты медициналық эндоскоптардың биопсиялық арнасы арқылы оңай өтуге болады. Бұл эндомикроскоптардың өлшемдері диаметрі <2,4 мм және стандартты медициналық эндоскоптардың биопсиялық арнасы арқылы оңай өтуге болады. Эти эндомикроскопия imeyut размеры <2,4 мм в диаметрі және стандартты медицина эндоскоптары үшін биопсияны шешуге мүмкіндік береді. Бұл эндомикроскоптардың диаметрі <2,4 мм және стандартты медициналық эндоскоптардың биопсия арнасынан оңай өтуге болады.Бұл бороскоптардың диаметрі 2,4 мм-ден аз және стандартты медициналық бороскоптардың биопсиялық арнасынан оңай өтеді.Бұл икемділік кең ауқымды клиникалық қолданбаларға мүмкіндік береді және эндоскоп өндірушілеріне тәуелсіз.Бұл бейнелеу құрылғысы арқылы көптеген клиникалық зерттеулер жүргізілді, соның ішінде өңеш, асқазан, тоқ ішек және ауыз қуысының қатерлі ісіктерін ерте анықтау.Бейнелеу хаттамалары әзірленді және процедураның қауіпсіздігі белгіленді.
Микроэлектромеханикалық жүйелер (MEMS) - эндоскоптардың дистальды ұшында қолданылатын шағын сканерлеу механизмдерін жобалауға және өндіруге арналған қуатты технология.Бұл позиция (проксимальдыға қатысты) фокус позициясын басқаруда үлкен икемділікке мүмкіндік береді5,6.Бүйірлік ауытқудан басқа, дистальды механизм осьтік сканерлеуді, объектіден кейінгі сканерлеуді және кездейсоқ қол жеткізуді сканерлеуді де орындай алады.Бұл мүмкіндіктер тік көлденең қиманы7 бейнелеуді7, үлкен көру өрісін (FOV)8 аберрациясыз сканерлеуді және пайдаланушы анықтайтын ішкі аймақтардағы жақсартылған өнімділікті9 қоса алғанда, эпителий жасушаларын жан-жақты сұрауға мүмкіндік береді.MEMS сканерлеу қозғалтқышын құралдың шеткі жағында қол жетімді шектеулі орынмен ораудағы маңызды мәселені шешеді.Үлкен гальванометрлермен салыстырғанда, MEMS шағын өлшемде, жоғары жылдамдықта және аз қуат тұтынуда жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді.Қарапайым өндіріс процесін төмен шығындармен жаппай өндіріске дейін кеңейтуге болады.Көптеген MEMS конструкциялары бұрын хабарланған болатын10,11,12.Технологиялардың ешқайсысы медициналық эндоскоптың жұмыс арнасы арқылы нақты уақыт режимінде in vivo бейнелеуді кеңінен клиникалық қолдануды қамтамасыз ету үшін әлі жеткілікті түрде әзірленбеген.Мұнда біз әдеттегі клиникалық эндоскопия кезінде адам бейнесін in vivo алу үшін эндоскоптың дистальды ұшында MEMS сканерін пайдалануды көрсетуді мақсат етеміз.
Ұқсас гистологиялық сипаттамалары бар нақты уақыттағы in vivo флуоресцентті кескіндерді жинау үшін дистальды ұшында MEMS сканерін пайдаланып талшықты-оптикалық құрал әзірленді.Бір режимді талшық (SMF) икемді полимерлі түтікке салынған және λex = 488 нм-де қоздырылған.Бұл конфигурация дистальды ұшының ұзындығын қысқартады және стандартты медициналық эндоскоптардың жұмыс арнасы арқылы алға өтуге мүмкіндік береді.Оптиканы ортаға қою үшін ұшын пайдаланыңыз.Бұл линзалар сандық апертура (NA) = 0,41 және жұмыс қашықтығы = 0 мкм13 болатын дифракциялық осьтік ажыратымдылыққа дерлік жетуге арналған.Оптиканы дәл туралау үшін дәл кескіштер жасалған 14. Сканер диаметрі 2,4 мм және ұзындығы 10 мм қатты дистальды ұшы бар эндоскопқа оралған (Cурет 1а).Бұл өлшемдер оны эндоскопия кезінде қосымша құрал ретінде клиникалық тәжірибеде пайдалануға мүмкіндік береді (1б-сурет).Лазердің тінге түсуінің максималды қуаты 2 мВт болды.
Конфокальды лазерлік эндоскопия (CLE) және MEMS сканерлері.(a) қатты дистальды ұшының өлшемдері диаметрі 2,4 мм және ұзындығы 10 мм болатын оралған құралды және (b) стандартты медициналық эндоскоптың (Olympus CF-HQ190L) жұмыс арнасы арқылы тікелей өтуін көрсететін фотосурет.(c) Қозу сәулесі өтетін 50 мкм орталық саңылауы бар шағылдырғышты көрсететін сканердің алдыңғы көрінісі.Сканер төртбұрышты тарақ жетектерінің жинағымен басқарылатын гимбальға орнатылады.Құрылғының резонанстық жиілігі бұралу серіппесінің өлшемімен анықталады.(d) жетек және қуат сигналдарын қосу нүктелерін қамтамасыз ететін электрод анкерлеріне жалғанған сымдары бар тірекке орнатылған сканерді көрсететін сканердің бүйірлік көрінісі.
Сканерлеу механизмі Лиссажу үлгісінде сәулені бүйірден (XY жазықтығы) бұру үшін тарақпен басқарылатын квадратуралық жетектер жиынтығымен басқарылатын гимбалға орнатылған шағылдырғыштан тұрады (1c-сурет).Қоздыру сәулесі өтетін орталықта диаметрі 50 мкм болатын тесік ойылған.Сканер конструкцияның резонансты жиілігінде қозғалады, оны бұралу серіппесінің өлшемдерін өзгерту арқылы реттеуге болады.Электродты анкерлер қуат және басқару сигналдарын қосу нүктелерін қамтамасыз ету үшін құрылғының перифериясына ойылған (сурет 1d).
Бейнелеу жүйесі операциялық бөлмеге оралуға болатын портативті арбаға орнатылған.Графикалық пайдаланушы интерфейсі дәрігерлер мен медбикелер сияқты техникалық білімі аз пайдаланушыларға қолдау көрсету үшін жасалған.Сканер жетек жиілігін, сәулелік пішін режимін және кескіннің FOV мәнін қолмен тексеріңіз.
Эндоскоптың жалпы ұзындығы стандартты медициналық эндоскоптың (1,68 м) жұмыс арнасы арқылы құралдардың толық өтуіне мүмкіндік беру үшін шамамен 4 м, маневрлік үшін қосымша ұзындығы бар.Эндоскоптың проксимальды ұшында SMF және сымдар базалық станцияның талшықты-оптикалық және сымды порттарына қосылатын қосқыштармен аяқталады.Орнату құрамында лазер, сүзгі блогы, жоғары вольтты күшейткіш және фотокөбейткіш детектор (PMT) бар.Күшейткіш сканерге қуат және жетек сигналдарын береді.Оптикалық сүзгі блогы лазерлік қозуды SMF-ге қосады және флуоресценцияны PMT-ге береді.
Эндоскоптар әрбір клиникалық процедурадан кейін STERRAD зарарсыздандыру процесін пайдаланып қайта өңделеді және ақаусыз 18 циклге дейін төзе алады.OPA ерітіндісі үшін 10-нан астам дезинфекция циклінен кейін зақымдану белгілері байқалмады.OPA нәтижелері STERRAD нәтижелерінен асып түсті, бұл эндоскоптардың қызмет ету мерзімін қайта зарарсыздандырудың орнына жоғары деңгейде дезинфекциялау арқылы ұзартуға болатынын көрсетті.
Кескін ажыратымдылығы диаметрі 0,1 мкм флуоресцентті моншақтарды пайдаланып нүктені тарату функциясынан анықталды.Бүйірлік және осьтік ажыратымдылық үшін сәйкесінше 1,1 және 13,6 мкм жарты максимумдағы толық ені (FWHM) өлшенді (2а, б-сурет).
Кескін опциялары.Фокустау оптикасының бүйірлік (а) және осьтік (b) рұқсаты диаметрі 0,1 мкм флуоресцентті микросфералар арқылы өлшенетін нүктелік таралу функциясымен (PSF) сипатталады.Жартылай максимумда өлшенген толық ені (FWHM) сәйкесінше 1,1 және 13,6 мкм болды.Кірістірілген: көлденең (XY) және осьтік (XZ) бағыттардағы жалғыз микросфераның кеңейтілген көріністері көрсетілген.(c) 7-6 топтарды анық шешуге болатынын көрсететін стандартты (USAF 1951) мақсатты жолақтан (қызыл сопақ) алынған флуоресцентті кескін.(d) 250 мкм×250 мкм кескін өрісін көрсететін диаметрі 10 мкм дисперсті флуоресцентті микросфералардың кескіні.(a, b) ішіндегі PSFs MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/) көмегімен құрастырылған.(c, d) Флуоресцентті кескіндер LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/) көмегімен жиналды.
Стандартты ажыратымдылық линзаларынан алынған флуоресцентті кескіндер жоғары бүйірлік ажыратымдылықты сақтайтын 7-6 топтардағы бағандар жиынтығын анық ажыратады (2c-сурет).250 мкм × 250 мкм көру өрісі (FOV) жабындарға шашыраған диаметрі 10 мкм флуоресцентті моншақтардың суреттерінен анықталды (2d-сурет).
Эндоскоптардан, тоқ ішек перистальтикасынан және пациенттің тыныс алуынан болатын қозғалыс артефактілерін азайту үшін клиникалық бейнелеу жүйесінде PMT күшейтуін бақылау және фазаны түзетудің автоматтандырылған әдісі енгізілген.Кескінді қайта құру және өңдеу алгоритмдері бұрын сипатталған14,15.PMT күшейту қарқындылығының қанығуын болдырмау үшін пропорционалды-интегралды (PI) контроллермен басқарылады16.Жүйе әрбір кадр үшін максималды пиксель қарқындылығын оқиды, пропорционалды және интегралдық жауаптарды есептейді және пиксел қарқындылығы рұқсат етілген диапазонда болуын қамтамасыз ету үшін PMT пайда мәндерін анықтайды.
In vivo кескіндеу кезінде сканер қозғалысы мен басқару сигналы арасындағы фазалық сәйкессіздік кескіннің бұлыңғырлануына әкелуі мүмкін.Мұндай әсерлер адам денесінің ішіндегі құрылғы температурасының өзгеруіне байланысты болуы мүмкін.Ақ жарық суреттері эндоскоптың in vivo қалыпты тоқ ішек шырышты қабығымен байланыста екенін көрсетті (3а-сурет).Қалыпты тоқ ішек шырышты қабығының өңделмеген кескіндерінде тураланбаған пикселдердің бұлыңғырлануын көруге болады (3б-сурет).Тиісті фаза және контрастты реттеу арқылы емделгеннен кейін шырышты қабаттың субклеткалық ерекшеліктерін ажыратуға болады (Cурет 3c).Қосымша ақпарат алу үшін өңделмеген конфокальды кескіндер мен өңделген нақты уақыттағы кескіндер S1 суретте көрсетілген, ал нақты уақыттағы және кейінгі өңдеу үшін пайдаланылатын кескінді қайта құру параметрлері S1 және S2 кестелерінде берілген.
Кескінді өңдеу.(a) Флуоресцеинді енгізгеннен кейін in vivo флуоресцентті кескіндерді жинау үшін қалыпты (N) тоқ ішектің шырышты қабығымен байланыста орналасқан эндоскопты (E) көрсететін кең бұрышты эндоскопиялық сурет.(b) Сканерлеу кезінде X және Y осьтерінде жылжу тураланбаған пикселдердің бұлыңғырлануына әкелуі мүмкін.Көрсету мақсатында бастапқы кескінге үлкен фазалық ығысу қолданылады.(c) Өңдеуден кейінгі фазалық түзетуден кейін шырышты қабат бөлшектерін, соның ішінде крипт құрылымдарын (көрсеткілер) бағалауға болады, орталық люмен (l) ламина проприямен (lp) қоршалған.Жалғыз жасушаларды ажыратуға болады, соның ішінде колоноциттер (c), бокал жасушалары (g) және қабыну жасушалары (көрсеткілер).Қосымша 1 бейнені қараңыз. (b, c) LabVIEW 2021 көмегімен өңделген кескіндер.
Құралдың кең клиникалық қолданылуын көрсету үшін бірнеше тоқ ішек ауруларында конфокальды флуоресценция суреттері in vivo алынды.Кең бұрышты бейнелеу алдымен шырышты қабықтың ауытқуын анықтау үшін ақ жарық арқылы орындалады.Содан кейін эндоскоп колоноскоптың жұмыс арнасы арқылы алға жылжытылады және шырышты қабықпен байланыста болады.
Кең өрісті эндоскопия, конфокальды эндомикроскопия және гистология (H&E) суреттері тоқ ішектің неоплазиясына, соның ішінде құбырлы аденома мен гиперпластикалық полипке арналған. Кең өрісті эндоскопия, конфокальды эндомикроскопия және гистология (H&E) суреттері тоқ ішектің неоплазиясына, соның ішінде құбырлы аденома мен гиперпластикалық полипке арналған. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия және гистологиялық (H&E) изображения показаны үшін неоплазия толстой кишки, включая тубулярную аденому және гиперпластикалық полип. Тоқ ішектің эндоскопиясы, конфокальды эндомикроскопия және гистологиялық (H&E) визуализациясы түтікшелі аденома мен гиперпластикалық полипті қоса, тоқ ішек ісіктері үшін көрсетілген.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、慱镜检查、慱聚共聚家组织学(H&E) 图像。共设计脚肠化(图像管状躰化和增生性息肉)的广角内刵霱录共共共光在共共共光在得果学(H&E) суреті. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия және гистологиялық (H&E) изображения, показывающие опухоли толстой кишки, включая тубулярные аденомы және гиперпластикалық полипы. Кең өрісті эндоскопия, конфокальды микроэндоскопия және тоқ ішектің ісіктерін, соның ішінде түтікшелі аденомаларды және гиперпластикалық полиптерді көрсететін гистологиялық (H&E) суреттер.Түтікшелі аденомаларда қалыпты крипт архитектурасының жоғалуы, бокал жасушаларының мөлшерінің кішіреюі, крипт люменінің бұрмалануы және ламина проприясының қалыңдауы байқалды (4а-в-сурет).Гиперпластикалық полиптер крипттердің жұлдызды архитектурасын, аз бокал жасушаларын, крипттердің саңылау тәрізді люменін және тегіс емес пластинкалы крипттерді көрсетті (4d-f-сурет).
In vivo шырышты қалың тері суреті. Өкілдік ақ жарық эндоскопиясы, конфокальды эндомикроскоп және гистология (H&E) суреттері (ac) аденома, (df) гиперпластикалық полип, (gi) ойық жаралы колит және (jl) Крон колиті үшін көрсетілген. Өкілдік ақ жарық эндоскопиясы, конфокальды эндомикроскоп және гистология (H&E) суреттері (ac) аденома, (df) гиперпластикалық полип, (gi) ойық жаралы колит және (jl) Крон колиті үшін көрсетілген. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопия және гистологии (H&E) показаны үшін (ac) аденомы, (df) гиперпластикалық полипа, (gi) язвенного колита және (jl) колита Крона. Әдеттегі ақ жарық эндоскопиясы, конфокальды эндомикроскоп және гистология (H&E) кескіндері (ac) аденома, (df) гиперпластикалық полип, (gi) ойық жаралы колит және (jl) Крон колиті үшін көрсетілген.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结悠炎肎和检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 Ол(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的恩红肠炎的恩红肠炎的恩红肠炎的体育兆育育罂內育兂大育兂国 的体育育＂共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) сурет. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия және гистология (ac) аденомы, (df) гиперпластикалық полипоза, (gi) язвенного колита және (jl) колита Крона (H&E). Өкілдік ақ жарық эндоскопиясы, конфокальды эндоскопия және (ac) аденома, (df) гиперпластикалық полипоз, (gi) ойық жаралы колит және (jl) Крон колитінің (H&E) гистологиясы көрсетілген.(B) эндоскоптың (E) көмегімен түтікшелі аденомадан (ТА) in vivo алынған конфокальды кескінді көрсетеді.Бұл ісік алды зақымдану крипттің қалыпты архитектурасының жоғалуын (көрсеткі), крипт люменінің бұрмалануын (l) және крипт ламина проприясының (lp) толып кетуін көрсетеді.Колоноциттер (c), бокал жасушалары (g) және қабыну жасушалары (көрсеткілер) де анықталуы мүмкін.Смт.Қосымша бейне 2. (e) in vivo гиперпластикалық полиптен (HP) алынған конфокальды кескінді көрсетеді.Бұл қатерсіз зақымдану жұлдыз тәрізді крипт архитектурасын (көрсеткі), саңылау тәрізді крипт люменін (l) және дұрыс емес пішінді ламина проприясын (lp) көрсетеді.Колоноциттер (c), бірнеше бокал жасушалары (g) және қабыну жасушалары (көрсеткілер) де анықталуы мүмкін.Смт.Қосымша бейне 3. (h) in vivo ойық жаралы колитте (UC) алынған конфокальды кескіндерді көрсетеді.Бұл қабыну жағдайы бұрмаланған крипт архитектурасын (көрсеткі) және көрнекті бокал жасушаларын (g) көрсетеді.Флуоресцеиннің қауырсындары (f) тамырлардың өткізгіштігінің жоғарылауын көрсететін эпителий жасушаларынан шығарылады.Көптеген қабыну жасушалары (көрсеткілер) ламина проприясында (lp) көрінеді.Смт.Қосымша бейне 4. (k) Крон колиті (CC) аймағынан in vivo алынған конфокальды кескінді көрсетеді.Бұл қабыну жағдайы бұрмаланған крипт архитектурасын (көрсеткі) және көрнекті бокал жасушаларын (g) көрсетеді.Флуоресцеиннің қауырсындары (f) тамырлардың өткізгіштігінің жоғарылауын көрсететін эпителий жасушаларынан шығарылады.Көптеген қабыну жасушалары (көрсеткілер) ламина проприясында (lp) көрінеді.Смт.Қосымша бейне 5. (b, d, h, l) LabVIEW 2021 көмегімен өңделген кескіндер.
Ойық жаралы колитті (UC) (4g-i сурет) және Крон колитін (4j-l сурет) қоса, тоқ ішек қабынуының ұқсас кескіндері көрсетілген.Қабыну реакциясы шығыңқы бокал жасушалары бар бұрмаланған крипттік құрылымдармен сипатталады деп есептеледі.Флуоресцеин эпителий жасушаларынан сығылып, тамырлардың өткізгіштігінің жоғарылауын көрсетеді.Қабыну жасушаларының көп мөлшерін ламина проприяда көруге болады.
Біз in vivo кескінді алу үшін дистальді орналасқан MEMS сканерін пайдаланатын икемді талшықты біріктірілген конфокальды лазерлік эндоскоптың клиникалық қолданылуын көрсеттік.Резонанстық жиілікте қозғалыс артефактілерін азайту үшін жоғары тығыздықтағы Lissajous сканерлеу режимін пайдалану арқылы 20 Гц дейінгі кадр жиіліктеріне қол жеткізуге болады.Оптикалық жол сәуленің кеңеюін және 1,1 мкм бүйірлік рұқсатқа жету үшін жеткілікті сандық апертураны қамтамасыз ету үшін бүктелген.Қалыпты тоқ ішектің шырышты қабатының, түтікше аденомасының, гиперпластикалық полиптердің, ойық жаралы колиттің және Крон колитінің жоспарлы колоноскопиясы кезінде гистологиялық сапалы флуоресцентті суреттер алынды.Жалғыз жасушаларды, соның ішінде колоноциттерді, бокал жасушаларын және қабыну жасушаларын анықтауға болады.Крипт құрылымдары, крипт қуыстары және ламина проприясы сияқты шырышты белгілерді ажыратуға болады.Дәл аппаратура диаметрі 2,4 мм x 10 мм ұзындықтағы аспаптың жеке оптикалық және механикалық құрамдастарының дәл туралануын қамтамасыз ету үшін микро өңдеуден жасалған.Оптикалық конструкция медициналық эндоскоптардағы стандартты өлшемдегі (диаметрі 3,2 мм) жұмыс арнасы арқылы тікелей өтуге мүмкіндік беретін қатты дистальды ұштың ұзындығын жеткілікті түрде азайтады.Сондықтан, өндірушіге қарамастан, құрылғыны тұрғылықты жері бойынша дәрігерлер кеңінен қолдана алады.Жоғары контрастты алу үшін FDA мақұлдаған бояғыш флуоресцеинді қозу үшін λex = 488 нм қозу орындалды.Құрал клиникалық түрде қабылданған зарарсыздандыру әдістерін қолдана отырып, 18 цикл бойы ақаусыз қайта өңделді.
Басқа екі аспап дизайны клиникалық расталған.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) — флуоресценциялық кескіндерді жинау және беру үшін мультимодалы когерентті талшықты-оптикалық кабельдер жинағын пайдаланатын зонд негізіндегі конфокальды лазерлік эндоскоп (pCLE).Негізгі станцияда орналасқан гальво айна проксимальды ұшында бүйірлік сканерлеуді орындайды.Оптикалық қималар 0-ден 70 мкм тереңдікте көлденең (XY) жазықтықта жиналады.Диаметрі 0,91 (19 Г ине) мен 5 мм аралығындағы микрозонд жинақтары бар.1-ден 3,5 мкм-ге дейінгі бүйірлік рұқсатқа қол жеткізілді.Кескіндер 240 пен 600 мкм аралығындағы бір өлшемді көру өрісімен 9-12 Гц кадр жиілігінде жиналды.Платформа клиникалық түрде өт өзегі, қуық, тоқ ішек, өңеш, өкпе және ұйқы безі сияқты әртүрлі салаларда қолданылған.Optiscan Pty Ltd кәсіпқой эндоскоптың (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) кірістіру түтігіне (дистальды ұшы) орнатылған сканерлеу қозғалтқышы бар эндоскопқа негізделген конфокальды лазерлі эндоскопты (eCLE) әзірледі 17 .Оптикалық секция бір режимді талшықты қолдану арқылы жүзеге асырылды, ал бүйірлік сканерлеу резонансты тюнинг шанышқы арқылы консольдық механизм арқылы жүзеге асырылды.Форма жады қорытпасы (нитинол) жетекі осьтік орын ауыстыруды жасау үшін пайдаланылады.Конфокальды модульдің жалпы диаметрі 5 мм.Фокустау үшін NA = 0,6 сандық апертурасы бар GRIN объективі қолданылады.Көлденең кескіндер сәйкесінше 0,7 және 7 мкм бүйірлік және осьтік рұқсаттармен, 0,8–1,6 Гц кадр жиілігінде және 500 мкм × 500 мкм көру өрісінде алынды.
Біз дистальды MEMS сканерін пайдалана отырып, медициналық эндоскоп арқылы адам ағзасынан in vivo флуоресценциялық бейнелеуді алуды субклеткалық ажыратымдылықты көрсетеміз.Флуоресценция кескіннің жоғары контрастын қамтамасыз етеді және жасуша бетіндегі нысандармен байланысатын лигандтарды аурудың диагностикасын жақсарту үшін молекулалық сәйкестікті қамтамасыз ету үшін флюорофорлармен белгілеуге болады18.In vivo микроэндоскопияның басқа оптикалық әдістері де әзірленуде. OCT тереңдігі >1 мм19 кескіндерді тік жазықтықта жинау үшін кең жолақты жарық көзінен қысқа когеренттілік ұзындығын пайдаланады. OCT тереңдігі >1 мм19 кескіндерді тік жазықтықта жинау үшін кең жолақты жарық көзінен қысқа когеренттілік ұзындығын пайдаланады. ОКТ пайдаланады короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений в вертикальной плоскости с глубиной >1 мм19. OCT тереңдігі >1 мм болатын тік жазықтықтағы кескіндерді алу үшін кең жолақты жарық көзінің қысқа когеренттілік ұзындығын пайдаланады19. OCT 使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平面中深度> 1 mm19 的图像。1 mm19 的图像。 ОКТ пайдаланады короткую длину когерентности широкополосного источника света үшін сбора изображений на глубине >1 мм19 в вертикальной плоскости. OCT тік жазықтықта >1 мм19 кескіндерді алу үшін кең жолақты жарық көзінің қысқа когеренттілік ұзындығын пайдаланады.Дегенмен, бұл төмен контраст тәсілі кері шашыраған жарық жинауға негізделген және кескін ажыратымдылығы дақ артефактілерімен шектеледі.Фотоакустикалық эндоскопия дыбыс толқындарын тудыратын лазер импульсін жұтқаннан кейін ұлпадағы жылдам термосерпімді кеңею негізінде in vivo кескіндерді жасайды20. Бұл тәсіл терапияны бақылау үшін in vivo адамның тоқ ішегінде >1 см бейнелеу тереңдігін көрсетті. Бұл тәсіл терапияны бақылау үшін in vivo адамның тоқ ішегінде >1 см бейнелеу тереңдігін көрсетті. Мониторинг терапиясы үшін in vivo толық адам саны > 1 см-ге дейін визуализацияны қамтамасыз етеді. Бұл тәсіл терапияны бақылау үшін in vivo адамның тоқ ішегінде >1 см бейнелеу тереңдігін көрсетті.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 Мониторинг терапиясы үшін толыққанды адам саны > 1 см-ден астам глубине изображенияда продемонстрация жасалды. Бұл тәсіл терапияны бақылау үшін in vivo адамның тоқ ішегінде > 1 см бейнелеу тереңдігінде көрсетілді.Контраст негізінен қан тамырларындағы гемоглобинмен өндіріледі.Мультифотонды эндоскопия екі немесе одан да көп NIR фотондары тіннің биомолекулаларына бір уақытта соқтығысқанда жоғары контрастты флуоресцентті кескіндерді жасайды21. Бұл тәсіл төмен фотоуыттылықпен >1 мм кескіндеу тереңдігіне қол жеткізе алады. Бұл тәсіл төмен фотоуыттылықпен >1 мм кескіндеу тереңдігіне қол жеткізе алады. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с қысқа фототоксичностью. Бұл тәсіл төмен фотоуыттылықпен > 1 мм кескін тереңдігін қамтамасыз ете алады.这种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低。这种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低。 Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с қысқа фототоксичностью. Бұл тәсіл төмен фотоуыттылықпен > 1 мм кескін тереңдігін қамтамасыз ете алады.Жоғары қарқынды фемтосекундтық лазерлік импульстар қажет және бұл әдіс эндоскопия кезінде клиникалық түрде дәлелденбеген.
Бұл прототипте сканер тек бүйірлік ауытқуды орындайды, сондықтан оптикалық бөлік көлденең (XY) жазықтықта болады.Құрылғы Cellvizio жүйесіндегі гальваникалық айналарға (12 Гц) қарағанда жоғары кадр жиілігінде (20 Гц) жұмыс істей алады.Қозғалыс артефактілерін азайту үшін кадр жиілігін арттырыңыз және сигналды күшейту үшін кадр жиілігін азайтыңыз.Эндоскопиялық қозғалыс, тыныс алу қозғалысы және ішек моторикасынан туындаған үлкен қозғалыс артефактілерін жеңілдету үшін жоғары жылдамдықты және автоматтандырылған алгоритмдер қажет.Параметрлік резонанстық сканерлер жүздеген микроннан асатын осьтік жылжуларға қол жеткізетінін көрсетті22. Гистологиядағы (H&E) көріністі қамтамасыз ету үшін кескіндерді шырышты қабат бетіне перпендикуляр тік жазықтықта (XZ) жинауға болады. Гистологиядағы (H&E) көріністі қамтамасыз ету үшін кескіндерді шырышты қабат бетіне перпендикуляр тік жазықтықта (XZ) жинауға болады. Изображения мүмкін болады получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обеспечить такое немесе изображение, как при гистологии (H&E). Гистологиядағы (H&E) бірдей кескінді қамтамасыз ету үшін кескіндерді шырышты қабат бетіне перпендикуляр тік жазықтықта (XZ) алуға болады.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 вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обеспечить такое немесе изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Гистологиялық зерттеу (H&E) сияқты кескінді қамтамасыз ету үшін кескіндерді шырышты қабат бетіне перпендикуляр тік жазықтықта (XZ) алуға болады.Аберрацияларға сезімталдықты азайту үшін сканерді жарықтандыру сәулесі негізгі оптикалық ось бойымен түсетін объектіден кейінгі орынға қоюға болады8.Дифракциямен шектелген дерлік фокустық көлемдер ерікті түрде үлкен көру өрістерінен ауытқуы мүмкін.Рефлекторларды пайдаланушы анықтаған орындарға бұру үшін кездейсоқ қол сканерлеуді орындауға болады9.Сигнал-шу қатынасын, контрастты және кадр жиілігін жақсарта отырып, кескіннің еркін аймақтарын бөлектеу үшін көру өрісін азайтуға болады.Сканерлерді қарапайым процестер арқылы жаппай шығаруға болады.Төмен шығынды жаппай өндіру және кең тарату үшін өндірісті ұлғайту үшін әрбір кремний пластинасында жүздеген құрылғыларды жасауға болады.
Бүктелген жарық жолы қатты дистальды ұшының өлшемін азайтады, бұл эндоскопты әдеттегі колоноскопия кезінде қосалқы құрал ретінде пайдалануды жеңілдетеді.Көрсетілген флуоресцентті суреттерде шырышты қабықтың субклеткалық ерекшеліктерін тубулярлы аденомаларды (рак алды) гиперпластикалық полиптерден (қатерсіз) ажырату үшін көруге болады.Бұл нәтижелер эндоскопияның қажетсіз биопсиялар санын азайта алатынын көрсетеді23.Хирургиялық араласуға байланысты жалпы асқынуларды азайтуға, бақылау аралықтарын оңтайландыруға және кішігірім зақымданулардың гистологиялық талдауын азайтуға болады.Біз сондай-ақ ойық жаралы колит (UC) және Крон колитін қоса, ішектің қабыну ауруы бар науқастардың in vivo суреттерін көрсетеміз.Кәдімгі ақ жарық колоноскопиясы шырышты қабаттың жазылуын дәл бағалау мүмкіндігі шектеулі шырышты қабаттың макроскопиялық көрінісін қамтамасыз етеді.Эндоскопияны анти-TNF24 антиденелер сияқты биологиялық терапияның тиімділігін бағалау үшін in vivo қолдануға болады.Дәл in vivo бағалау сонымен қатар аурудың қайталануын және хирургия сияқты асқынуларды азайтады немесе алдын алады және өмір сапасын жақсартады.Құрамында флуоресцеин бар эндоскоптарды in vivo25 қолданумен байланысты клиникалық зерттеулерде елеулі жағымсыз реакциялар туралы хабарланған жоқ. Термиялық жарақат алу қаупін азайту және 21 CFR 812 үшін маңызды емес қауіпке26 FDA талаптарына сәйкес келу үшін шырышты қабаттағы лазер қуаты <2 мВт-пен шектелді. Термиялық жарақат алу қаупін азайту және 21 CFR 812 үшін маңызды емес тәуекелге26 FDA талаптарына сәйкес келу үшін шырышты қабаттағы лазер қуаты <2 мВт-пен шектелді. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена дейін <2 мВт, бұл свести к минимумы тәуекел термического повреждения және жою қажет FDA относительно незначительное рисka21 C228. Термиялық зақымдану қаупін азайту және 21 CFR 812 бойынша елеусіз тәуекелге26 FDA талаптарына сәйкес келу үшін шырышты қабаттағы лазер қуаты <2 мВт-пен шектелді.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，并满风险，并满制在风险26 的要求。粘膜表面的激光功率限制在<2 мВт Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена дейін <2 мВт, бұл свести к минимумы қауіпті термического повреждения және жою қажет FDA 21 CFR 812 относительно 26. Термиялық зақымдану қаупін азайту және елеусіз қауіпке қатысты FDA 21 CFR 812 талаптарына сәйкес келу үшін шырышты қабаттағы лазер қуаты <2 мВт-пен шектелді26.
Кескін сапасын жақсарту үшін құралдың дизайнын өзгертуге болады.Сфералық аберрацияны азайту, кескін ажыратымдылығын жақсарту және жұмыс қашықтығын арттыру үшін арнайы оптика бар.Жарық ілінісуін жақсарту үшін тіннің сыну көрсеткішіне (~1,4) жақсырақ сәйкестендіру үшін SIL реттеуге болады.Сканердің бүйір бұрышын ұлғайту және кескіннің көру өрісін кеңейту үшін жетек жиілігін реттеуге болады.Бұл әсерді азайту үшін айтарлықтай қозғалысы бар кескіннің жақтауларын жою үшін автоматтандырылған әдістерді қолдануға болады.Жоғары өнімділікті нақты уақытта толық кадрлық түзетуді қамтамасыз ету үшін жоғары жылдамдықты деректерді жинауы бар далалық бағдарламаланатын қақпа массиві (FPGA) пайдаланылады.Клиникалық тиімділік үшін автоматтандырылған әдістер нақты уақыттағы кескінді интерпретациялау үшін фазалық жылжу мен қозғалыс артефактілерін түзетуі керек.Монолитті 3 осьті параметрлік резонанстық сканер осьтік сканерлеуді 22 енгізу үшін жүзеге асырылуы мүмкін. Бұл құрылғылар аралас жұмсарту/қатайту динамикасы бар режимде жетек жиілігін реттеу арқылы бұрын-соңды болмаған тік ығысу >400 мкм жету үшін әзірленген. Бұл құрылғылар аралас жұмсарту/қатайту динамикасы бар режимде жетек жиілігін реттеу арқылы бұрын-соңды болмаған тік ығысу >400 мкм жету үшін әзірленген. Тік вертикальді смещения > 400 мкм орнату үшін бұл құрылғыны әр түрлі режимде басқаруға мүмкіндік береді, бұл режимде басқарылатын динамикалық смягчения/жесткости27. Бұл құрылғылар аралас жұмсақ/қатты динамикамен сипатталатын режимде жетек жиілігін орнату арқылы >400 мкм теңдессіз тік ығысуға қол жеткізу үшін жасалған27.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颀发是为了通过在具有混合软化有的>400 μm 的垂直位移27。这些 设备 的 开发 是 为了 在 具有 混合 软化 硬化 硬化 学 学 硬化 学 学 状态 学 学 状态 为了 在 具有现 的> 400 μm 的 垂直 位移 27。 Бұл құрылғыны пайдалану беспрецедентті тік смещений >400 мкм путем настройки частоты срабатывания в режиме со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Бұл құрылғылар аралас жұмсарту/қатайту кинетикасы режимінде триггер жиілігін реттеу арқылы бұрын-соңды болмаған >400 мкм тік ығысуларға қол жеткізу үшін жасалған27.Болашақта тік көлденең бейнелеу ісіктің ерте сатысын анықтауға көмектесуі мүмкін (T1a).Сканер қозғалысын қадағалау және фазалық ауысуды 28 түзету үшін сыйымдылықты сезгіш схеманы іске асыруға болады.Датчик тізбегінің көмегімен фазаны автоматты калибрлеу пайдалану алдында құралды қолмен калибрлеуді алмастыра алады.Құралдың сенімділігін өңдеу циклдерінің санын көбейту үшін сенімдірек құралдарды тығыздау әдістерін қолдану арқылы жақсартуға болады.MEMS технологиясы қуыс мүшелердің эпителийін визуализациялау, ауруды диагностикалау және емдеуді аз инвазивті түрде бақылау үшін эндоскоптарды қолдануды жеделдетуге уәде береді.Әрі қарай дамыта отырып, бұл жаңа бейнелеу әдісі дереу гистологиялық зерттеу үшін медициналық эндоскоптарға қосымша ретінде пайдаланылатын арзан шешім болуы мүмкін және сайып келгенде дәстүрлі патологиялық талдауды алмастыра алады.
Фокустау оптикасының параметрлерін анықтау үшін ZEMAX оптикалық дизайн бағдарламалық құралының (2013 нұсқасы) көмегімен сәулелік бақылау модельдеулері орындалды.Дизайн критерийлеріне жақын дифракциялық осьтік рұқсат, жұмыс қашықтығы = 0 мкм және көру өрісі (FOV) 250 × 250 мкм2-ден жоғары.Толқын ұзындығы λex = 488 нм қозу үшін бір режимді талшық (SMF) қолданылды.Флуоресценция жинағының дисперсиясын азайту үшін ахроматикалық дублеттер қолданылады (5а-сурет).Сәуле режим өрісінің диаметрі 3,5 мкм болатын SMF арқылы өтеді және кесілусіз диаметрі 50 мкм диаметрі бар рефлектордың ортасынан өтеді.Түскен сәуленің сфералық аберрациясын азайту және шырышты қабатпен толық жанасуды қамтамасыз ету үшін жоғары сыну көрсеткіші (n = 2,03) бар қатты батырылатын (жарты шар тәрізді) линзаны пайдаланыңыз.Фокустау оптикасы жалпы NA = 0,41 береді, мұндағы NA = nsinα, n - ұлпаның сыну көрсеткіші, α - сәуленің максималды конвергенция бұрышы.Дифракциямен шектелген бүйірлік және осьтік рұқсаттар NA = 0,41, λ = 488 нм және n = 1,3313 көмегімен сәйкесінше 0,44 және 6,65 мкм құрайды.Сыртқы диаметрі (OD) ≤ 2 мм болатын сатылымдағы линзалар ғана қарастырылды.Оптикалық жол бүктелген, ал SMF-ден шығатын сәуле сканердің орталық саңылауынан өтіп, бекітілген айнамен (диаметрі 0,29 мм) кері шағылысады.Бұл конфигурация медициналық эндоскоптардың стандартты (диаметрі 3,2 мм) жұмыс арнасы арқылы эндоскоптың алға өтуін жеңілдету үшін қатты дистальды ұшының ұзындығын қысқартады.Бұл мүмкіндік әдеттегі эндоскопия кезінде қосалқы құрал ретінде пайдалануды жеңілдетеді.
Бүктелген жарық бағыттағышы және эндоскоптың қаптамасы.(a) Қозу сәулесі OBC-ден шығып, сканердің орталық саңылауы арқылы өтеді.Сәуле кеңейтіліп, бекітілген дөңгелек айнадан бүйірлік ауытқу үшін сканерге кері шағылысады.Фокустау оптикасы жұп ахроматикалық дублет линзаларынан және шырышты қабатпен жанасуды қамтамасыз ететін тұтас иммерсиялық (жарты шар тәрізді) линзадан тұрады.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) оптикалық дизайнға және сәулелік бақылауды модельдеуге арналған.(b) Бір режимді талшықты (SMF), сканерді, айналар мен линзаларды қоса, әртүрлі құрал құрамдастарының орнын көрсетеді.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) эндоскоп қаптамасын 3D модельдеу үшін пайдаланылды.
Толқын ұзындығы 488 нм болатын режим өрісінің диаметрі 3,5 мкм болатын SMF (#460HP, Thorlabs) фокусы жойылған жарықты кеңістіктік сүзгілеу үшін «тесік» ретінде пайдаланылды (5б-сурет).SMFs икемді полимер түтіктерде (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL) қоршалған.Науқас пен бейнелеу жүйесі арасында жеткілікті қашықтықты қамтамасыз ету үшін шамамен 4 метр ұзындық пайдаланылады.Сәулені фокустау және флуоресценцияны жинау үшін жұп 2 мм MgF2 қапталған ахроматикалық дублет линзалары (#65568, #65567, Edmund Optics) және 2 мм қапталмаған жарты шар тәрізді линзалар (#90858, Edmund Optics) пайдаланылды.Сканер дірілін оқшаулау үшін шайыр мен сыртқы түтік арасына тот баспайтын болаттан жасалған түтікшені (ұзындығы 4 мм, ішкі диаметрі 2,0 мм, ID 1,6 мм) салыңыз.Құралды дене сұйықтықтарынан және өңдеу процедураларынан қорғау үшін медициналық желімдерді пайдаланыңыз.Коннекторларды қорғау үшін жылуды қысқарту құбырын пайдаланыңыз.
Ықшам сканер параметрлік резонанс принципі бойынша жасалған.Қозу сәулесін беру үшін шағылдырғыштың ортасына 50 мкм саңылау орнатыңыз.Квадратуралық тарақпен басқарылатын жетектердің жиынтығын пайдалана отырып, кеңейтілген арқалық Лиссажу режимінде ортогональды бағытта (XY жазықтығы) көлденең бағытта ауытқиды.Сканерді басқару үшін аналогтық сигналдарды жасау үшін деректерді жинау тақтасы (#DAQ PCI-6115, NI) пайдаланылды.Қуат жұқа сымдар (#B4421241, MWS Wire Industries) арқылы жоғары вольтты күшейткішпен (#PDm200, PiezoDrive) қамтамасыз етілді.Электрод арматурасында сымдарды жасаңыз.Сканер 250 мкм × 250 мкм дейінгі FOV мәніне жету үшін 15 кГц (жылдам ось) және 4 кГц (баяу ось) жиіліктерінде жұмыс істейді.Бейнені 10, 16 немесе 20 Гц кадр жиілігінде түсіруге болады.Бұл кадр жиіліктері сканердің X және Y қозу жиіліктерінің мәніне байланысты Лиссажу сканерлеу үлгісінің қайталану жылдамдығына сәйкес келу үшін пайдаланылады29.Кадр жиілігі, пикселдік ажыратымдылық және сканерлеу үлгісінің тығыздығы арасындағы сәйкестіктердің егжей-тегжейлері алдыңғы жұмысымызда берілген14.
Қатты күйдегі лазер (#OBIS 488 LS, когерентті) кескін контрастын алу үшін флуоресцеинді қоздыру үшін λex = 488 нм қамтамасыз етеді (6а-сурет).Оптикалық пигтейлдер сүзгі блогына FC/APC қосқыштары арқылы қосылады (шығын 1,82 дБ) (6б-сурет).Сәуле басқа FC/APC қосқышы арқылы SMF ішіндегі дихрикалық айнамен (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) ауытқиды.21 CFR 812 сәйкес, елеусіз қауіпке қатысты FDA талаптарын қанағаттандыру үшін тіндерге түсетін қуат максималды 2 мВтпен шектеледі.Флуоресценция дихроикалық айна және ұзын беріліс сүзгісі (#BLP01-488R, Semrock) арқылы өтті.Флуоресценция фотокөбейткіш түтік (PMT) детекторына (#H7422-40, Хамамацу) FC/PC қосқышы арқылы диаметрі 50 мкм өзегі бар ~1 м ұзындықтағы мультимодалы талшықты пайдаланып жіберілді.Флуоресцентті сигналдар жоғары жылдамдықты ток күшейткішімен күшейтілді (№59-179, Edmund Optics).Нақты уақытта деректерді алу және кескінді өңдеу үшін арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету (LabVIEW 2021, NI) әзірленді.Лазерлік қуат пен PMT күшейту параметрлері микроконтроллермен (#Arduino UNO, Arduino) арнайы баспа платасының көмегімен анықталады.SMF және сымдар қосқыштарда аяқталады және негізгі станциядағы талшықты-оптикалық (F) және сымды (W) порттарына қосылады (6c-сурет).Бейнелеу жүйесі портативті арбада орналасқан (6d-сурет). Ағып кету тогын <500 мкА дейін шектеу үшін оқшаулау трансформаторы пайдаланылды. Ағып кету тогын <500 мкА дейін шектеу үшін оқшаулау трансформаторы пайдаланылды. Ограничения тока утечки үшін <500 мкА пайдаланылады изолирующий трансформатор. Ағып кету тогын <500 мкА дейін шектеу үшін оқшаулау трансформаторы пайдаланылды.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 мкА。 <500 мкА. Используйте изолирующий трансформатор, бұл ток утечки дейін <500 мкА. Ағып кету тогын <500 мкА дейін шектеу үшін оқшаулау трансформаторын пайдаланыңыз.
визуализация жүйесі.(a) PMT, лазер және күшейткіш базалық станцияда.(b) Сүзгілер қатарында лазер (көк) FC/APC қосқышы арқылы талшықты-оптикалық кабель арқылы қозғалады.Сәуле екінші FC/APC қосқышы арқылы дихриондық айна (DM) арқылы бір режимді талшыққа (SMF) ауытқиды.Флуоресценция (жасыл) DM және ұзақ өту сүзгісі (LPF) арқылы мультимодалы талшық (MMF) арқылы PMT-ге өтеді.(c) Эндоскоптың проксимальды ұшы базалық станцияның талшықты-оптикалық (F) және сымды (W) порттарына қосылған.(d) Эндоскоп, монитор, базалық станция, компьютер және портативті арбадағы оқшаулағыш трансформатор.(a, c) Solidworks 2016 бейнелеу жүйесі мен эндоскоп компоненттерін 3D модельдеу үшін пайдаланылды.
Фокустау оптикасының бүйірлік және осьтік рұқсаты диаметрі 0,1 мкм флуоресцентті микросфералардың (#F8803, Thermo Fisher Scientific) нүктелік таралу функциясы арқылы өлшенді.Сызықтық кезеңді (# M-562-XYZ, DM-13, Newport) пайдаланып, микросфераларды 1 мкм қадаммен көлденең және тігінен аудару арқылы кескіндерді жинаңыз.Микросфералардың көлденең қималық кескіндерін алу үшін ImageJ2 көмегімен кескін стек.
Нақты уақытта деректерді алу және кескінді өңдеу үшін арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету (LabVIEW 2021, NI) әзірленді.Суретте.7 жүйені пайдалану үшін қолданылатын тәртіптерге шолуды көрсетеді.Пайдаланушы интерфейсі деректерді жинау (DAQ), негізгі панель және контроллер тақтасынан тұрады.Деректерді жинау тақтасы бастапқы деректерді жинау және сақтау, реттелетін деректерді жинау параметрлері үшін енгізуді қамтамасыз ету және сканер драйверінің параметрлерін басқару үшін негізгі тақтамен әрекеттеседі.Негізгі панель пайдаланушыға сканерді басқару сигналын, бейне кадр жиілігін және алу параметрлерін қоса, эндоскопты пайдалану үшін қажетті конфигурацияны таңдауға мүмкіндік береді.Бұл панель пайдаланушыға кескіннің жарықтығы мен контрастын көрсетуге және басқаруға мүмкіндік береді.Алгоритм бастапқы деректерді кіріс ретінде пайдалана отырып, PMT үшін оңтайлы күшейту параметрін есептейді және бұл параметрді пропорционалды-интегралды (PI)16 кері байланысты басқару жүйесі арқылы автоматты түрде реттейді.Контроллер тақтасы лазер қуатын және PMT өсімін басқару үшін негізгі тақтамен және деректерді жинау тақтасымен өзара әрекеттеседі.
Жүйелік бағдарламалық қамтамасыз ету архитектурасы.Пайдаланушы интерфейсі модульдерден (1) деректерді жинау (DAQ), (2) негізгі панель және (3) басқару панелінен тұрады.Бұл бағдарламалар бір мезгілде жұмыс істейді және хабарламалар кезегі арқылы бір-бірімен байланысады.Кілт MEMS: Микроэлектромеханикалық жүйе, TDMS: Техникалық деректерді басқару ағыны, PI: пропорционалды интеграл, PMT: фотокөбейткіш.Сурет және бейне файлдар сәйкесінше BMP және AVI пішімінде сақталады.
Кескінді нақтылау үшін қолданылатын максималды мәнді анықтау үшін әртүрлі фазалық мәндердегі кескін пикселінің қарқындылығының дисперсиясын есептеу үшін фазалық түзету алгоритмі қолданылады.Нақты уақыттағы түзету үшін фазалық сканерлеу диапазоны есептеу уақытын қысқарту үшін салыстырмалы түрде үлкен қадаммен 0,286° ±2,86° құрайды.Оған қоса, аз үлгілері бар кескін бөліктерін пайдалану кескін жақтауын есептеу уақытын 10 Гц жиілікте 7,5 секундтан (1 үлгі) 1,88 секундқа (250 Kүлгі) дейін қысқартады.Бұл кіріс параметрлері in vivo кескіндеу кезінде минималды кідіріспен барабар кескін сапасын қамтамасыз ету үшін таңдалды.Тікелей кескіндер мен бейнелер сәйкесінше BMP және AVI пішімінде жазылады.Шикі деректер техникалық деректерді басқару ағынының пішімінде (TMDS) сақталады.
LabVIEW 2021 көмегімен сапаны жақсарту үшін in vivo кескіндерін кейінгі өңдеу. Ұзақ есептеу уақыты талап етілетіндіктен, in vivo кескіні кезінде фазалық түзету алгоритмдерін пайдалану кезінде дәлдік шектеулі.Тек шектеулі кескін аумақтары мен үлгі нөмірлері пайдаланылады.Бұған қоса, алгоритм қозғалыс артефактілері немесе төмен контрасты бар кескіндер үшін жақсы жұмыс істемейді және фазаларды есептеу қателеріне әкеледі30.Жоғары контраст және қозғалыс артефактілері жоқ жеке кадрлар 0,01° қадамдармен ±0,75° фазалық сканерлеу ауқымымен фазалық дәл реттеу үшін қолмен таңдалды.Кескіннің бүкіл аумағы пайдаланылды (мысалы, 10 Гц жиілікте жазылған кескіннің 1 Мүлгісі).S2 кестеде нақты уақыттағы және кейінгі өңдеу үшін пайдаланылатын кескін параметрлері егжей-тегжейлі берілген.Фазалық түзетуден кейін кескін шуды одан әрі азайту үшін медианалық сүзгі қолданылады.Жарықтық пен контраст гистограмманы созу және гамма түзету арқылы одан әрі жақсартылады31.
Клиникалық сынақтарды Мичиган медициналық мекемелерінің шолу кеңесі мақұлдады және медициналық процедуралар департаментінде өткізілді.Бұл зерттеу ClinicalTrials.gov сайтында онлайн тіркелген (NCT03220711, тіркеу күні: 18.07.2017).Қосылу критерийлеріне бұрын жоспарланған элективті колоноскопия, колоректальды қатерлі ісік қаупі жоғары және ішектің қабыну аурулары бар пациенттер (18 жастан 100 жасқа дейін) кірді.Қатысуға келіскен әрбір субъектіден ақпараттандырылған келісім алынды.Шығарудың критерийлері жүкті болған, флуоресцеинге белгілі жоғары сезімталдығы бар немесе белсенді химиотерапия немесе сәулелік терапиядан өтіп жатқан пациенттер болды.Бұл зерттеуге әдеттегі колоноскопияға жоспарланған дәйекті пациенттер кірді және Мичиган медициналық орталығының тұрғындарының өкілі болды.Зерттеу Хельсинки Декларациясына сәйкес жүргізілді.
Операция алдында силикон қалыптарға орнатылған 10 мкм флуоресцентті моншақтарды (#F8836, Thermo Fisher Scientific) пайдаланып эндоскопты калибрлендіріңіз.Мөлдір силиконды тығыздағыш (#RTV108, Momentive) 3D басып шығарылған 8 см3 пластикалық қалыпқа құйылды.Су флуоресцентті моншақтарды силиконның үстіне түсіріп, су ортасы құрғағанша қалдырыңыз.
Толық ішек стандартты медициналық колоноскоптың (Olympus, CF-HQ190L) көмегімен ақ жарықпен қаралды.Эндоскопист болжамды ауру аймағын анықтағаннан кейін аймақты 5-10 мл 5% сірке қышқылымен, содан кейін шырыш пен қоқысты кетіру үшін стерильді сумен жуады.5 мг/мл флуоресцеиннің 5 мл дозасы (Alcon, Fluorescite) тамыр ішіне енгізілді немесе жұмыс арнасы арқылы өткізілген стандартты канюляны (M00530860, Boston Scientific) пайдаланып шырышты қабатқа жергілікті түрде шашыранды.
Шырышты қабаттың бетінен артық бояуды немесе қоқысты жуу үшін ирригаторды пайдаланыңыз.Небулизациялаушы катетерді алып тастаңыз және өлгенге дейінгі суреттерді алу үшін эндоскопты жұмыс арнасынан өткізіңіз.Дистальды ұшты мақсатты аймаққа орналастыру үшін кең өрісті эндоскопиялық нұсқаулықты пайдаланыңыз. Конфокальды кескіндерді жинауға жұмсалған жалпы уақыт <10 мин. Конфокальды кескіндерді жинауға жұмсалған жалпы уақыт <10 мин. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. Конфокальды кескіндерді жинауға кеткен жалпы уақыт <10 минут болды.Конфокальды кескіндерді алудың жалпы уақыты 10 минуттан аз болды.Эндоскопиялық ақ жарық бейнесі Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) бейнелеу жүйесі арқылы өңделді және Elgato HD бейне жазу құрылғысы арқылы жазылды.Эндоскопиялық бейнелерді жазу және сақтау үшін LabVIEW 2021 пайдаланыңыз.Бейнелеу аяқталғаннан кейін эндоскоп алынып тасталады және визуализацияланатын тін биопсия қысқышы немесе тұзақ арқылы кесіледі. Тіндер әдеттегі гистология (H&E) үшін өңделді және сарапшы GI патологымен (HDA) бағаланды. Тіндер әдеттегі гистология (H&E) үшін өңделді және сарапшы GI патологымен (HDA) бағаланды. Ткани были обработаны үшін обычной гистология (H&E) және оцены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). Тіндер әдеттегі гистология (H&E) үшін өңделді және сарапшы асқазан-ішек патологиясы (HDA) арқылы бағаланды.对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。 Ткани были обработаны үшін обычной гистология (H&E) және оцены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). Тіндер әдеттегі гистология (H&E) үшін өңделді және сарапшы асқазан-ішек патологиясы (HDA) арқылы бағаланды.Флуоресцеиннің спектрлік қасиеттері S2 суретінде көрсетілгендей спектрометрдің (USB2000+, Ocean Optics) көмегімен расталды.
Эндоскоптар адамдар әр қолданғаннан кейін зарарсыздандырылады (Cурет 8).Тазалау процедуралары Мичиган медициналық орталығының Инфекциялық бақылау және эпидемиология департаментінің және Орталық стерильді өңдеу бөлімшесінің басшылығымен және мақұлдауымен орындалды. Зерттеуге дейін құралдар инфекцияның алдын алу және зарарсыздандыруды валидациялау қызметтерін ұсынатын коммерциялық ұйым Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) арқылы зарарсыздандыру үшін сынақтан өтті және расталды. Зерттеуге дейін құралдар инфекцияның алдын алу және зарарсыздандыруды валидациялау қызметтерін ұсынатын коммерциялық ұйым Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) арқылы зарарсыздандыру үшін сынақтан өтті және расталды. Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), инфекцияның профилактикасы және стерилизациясының алдын алу бойынша коммерческой ұйымдар, предоставляющей қызметтері үшін стерилизациялау компаниясына арналған құралдарды протестирование және стерилизациялау үшін басқарылатын құралдар. Зерттеуге дейін құралдар инфекцияның алдын алу және зарарсыздандыруды тексеру қызметтерін ұсынатын коммерциялық ұйым Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) арқылы сыналған және зарарсыздандыруға мақұлданған. Жетілдірілген зарарсыздандыру өнімдері (ASP, Джонсон және Джонсон), коммерциялық ұйымдар, инфекцияның алдын алу және стерилизацияны жою үшін көмекші құралдарды қолданды. Құралдар инфекцияның алдын алу және зарарсыздандыруды тексеру қызметтерін ұсынатын Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) коммерциялық ұйымымен зерттеу алдында зарарсыздандырылды және тексерілді.
Құралдарды қайта өңдеу.(a) Эндоскоптар STERRAD өңдеу процесі арқылы әрбір зарарсыздандырудан кейін науаға орналастырылады.(b) SMF және сымдар қайта өңдеу алдында жабылған, тиісінше, талшықты-оптикалық және электрлік қосқыштармен аяқталады.
Төмендегі әрекеттерді орындау арқылы эндоскоптарды тазалаңыз: (1) эндоскопты проксимальдыдан дистальға қарай ферментативті тазартқышқа малынған талшықсыз шүберекпен сүртіңіз;(2) Құралды ферменттік жуғыш зат ерітіндісіне 3 минут сумен батырыңыз.түксіз мата.Электрлік және талшықты-оптикалық қосқыштар жабылады және ерітіндіден шығарылады;(3) Эндоскоп оралған және STERRAD 100NX, сутегі асқын тотығы газ плазмасын пайдаланып зарарсыздандыру үшін құрал науасына орналастырылған.салыстырмалы төмен температура және төмен ылғалдылық ортасы.
Ағымдағы зерттеуде пайдаланылған және/немесе талданған деректер жинақтары негізделген сұрау бойынша тиісті авторлардан қол жетімді.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Асқазан-ішек эндоскопиясындағы конфокальды лазерлік эндомикроскопия: Техникалық аспектілер және клиникалық қолданулар. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Асқазан-ішек эндоскопиясындағы конфокальды лазерлік эндомикроскопия: Техникалық аспектілер және клиникалық қолданулар.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Асқазан-ішек эндоскопиясындағы конфокальды лазерлік эндомикроскопия: техникалық аспектілер және клиникалық қолдану. Пилонис, Н.Д., Янушевич, В. және ди Пьетро, ​​М. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 共载肠分别在在在共公司设计在在机机: Техникалық аспектілер және клиникалық қолданбалар.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Асқазан-ішек эндоскопиясындағы конфокальды лазерлік эндоскопия: техникалық аспектілер және клиникалық қолдану.асқазан-ішек гепаринін аудару.7, 7 (2022 ж.).
Аль-Мансур, MR және т.б.SAGES TAVAC конфокальды лазерлік эндомикроскопияның қауіпсіздігі мен тиімділігін талдау.Операция.Эндоскопия 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Асқазан-ішек және панкреатобилиарлық аурулардағы конфокальды лазерлік эндоскопия: жүйелі шолу және мета-талдау.Биомедициналық ғылым.сақтау ыдысы.ішкі 2016, 4638683 (2016 ж.).