Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Мындан тышкары, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Бир эле учурда үч слайддан турган каруселди көрсөтөт.Бир убакта үч слайд аркылуу өтүү үчүн Мурунку жана Кийинки баскычтарын колдонуңуз, же бир эле учурда үч слайд аркылуу өтүү үчүн аягындагы сыдырма баскычтарын колдонуңуз.
Конфокалдык лазер эндоскопиясы – реалдуу убакыт режиминде оптикалык биопсиянын жаңы ыкмасы.Гистологиялык сапаттагы флуоресценттик сүрөттөрдү көңдөй органдардын эпителийинен дароо алууга болот.Учурда сканерлөө проксималдуу түрдө клиникалык практикада кеңири колдонулган зондго негизделген инструменттер менен аткарылып, фокусту башкарууда ийкемдүүлүк чектелген.Биз эндоскоптун алыскы учуна орнотулган параметрдик резонанстык сканерди колдонууну көрсөтүп, жогорку ылдамдыктагы каптал бурулууну аткарабыз.Жарык жолду жылдыруу үчүн рефлектордун ортосуна тешик чийилген.Бул дизайн аспаптын өлчөмүн диаметри 2,4 мм жана узундугу 10 мм чейин азайтып, стандарттуу медициналык эндоскоптордун жумушчу каналы аркылуу алдыга өтүүгө мүмкүндүк берет.Компакт линза тиешелүүлүгүнө жараша 1,1 жана 13,6 мкм каптал жана октук токтомдорду камсыз кылат.0 мкм жумушчу аралыкка жана 250 мкм × 250 мкм көрүү талаасына 20 Гц чейинки кадр ылдамдыктарында жетишилет.488 нм дүүлүктүрүү флуоресцеинди козгойт, бул FDA тарабынан ткандардын жогорку контраст үчүн бекитилген боёк.Эндоскоптор клиникалык жактан бекитилген стерилдөө ыкмаларын колдонуу менен 18 цикл бою кайра иштетилген.Fluorescent сүрөттөр кадимки колоноскопия учурунда кадимки жоон ичегинин былжырлуу челинин, түтүктүү аденомалардын, гиперпластикалык полиптердин, жаралуу колиттин жана Крон колитинен алынган.Жалгыз клеткаларды, анын ичинде колоноциттерди, бокал клеткаларын жана сезгенүү клеткаларын аныктоого болот.Крипт структуралары, крипт боштуктары жана ламина проприя сыяктуу былжырлуу өзгөчөлүктөрүн айырмалоого болот.Аспап кадимки эндоскопияга кошумча катары колдонулушу мүмкүн.
Конфокалдык лазер эндоскопиясы – бул кадимки эндоскопияга кошумча катары клиникалык колдонуу үчүн иштелип чыккан жаңы сүрөттөө ыкмасы1,2,3.Бул ийкемдүү, була-оптикалык туташкан аспаптар жоон ичеги сыяктуу көңдөй органдарды тизген эпителий клеткаларындагы ооруларды аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн.Бул жука кыртыш катмары метаболизмдик жактан абдан активдүү жана рак, инфекция жана сезгенүү сыяктуу көптөгөн оору процесстеринин булагы болуп саналат.Эндоскопия клиникалык чечимдерди кабыл алууга жардам берүү үчүн реалдуу убакыт режиминде, жакын гистологиялык сапатты камсыз кылып, субклеткалык резолюцияга жетише алат.Физикалык кыртыштын биопсиясы кан агуу жана тешип кетүү коркунучу бар.Өтө көп же өтө аз биопсиянын үлгүлөрү көп чогултулат.Ар бир алынып салынган үлгү хирургиялык чыгымды жогорулатат.Үлгү патолог тарабынан бааланышы үчүн бир нече күн талап кылынат.Патологиянын жыйынтыгын күткөн күндөрдүн ичинде бейтаптар тынчсызданууну башташат.Ал эми, MRI, КТ, PET, SPECT жана УЗИ сыяктуу башка клиникалык сүрөттөө ыкмаларында эпителий процесстерин реалдуу убакытта, субклеткалык резолюция менен in vivo визуализациялоо үчүн талап кылынган мейкиндиктик резолюция жана убактылуу ылдамдык жок.
Зондго негизделген аспап (Cellvizio) учурда клиникаларда "оптикалык биопсияны" аткаруу үчүн колдонулат.Дизайн флуоресценттик сүрөттөрдү чогултуучу жана өткөрүүчү мейкиндик жактан когеренттүү була-оптикалык байламга4 негизделген.Жалгыз була өзөгү субклеткалык резолюция үчүн дефокусталган жарыкты мейкиндикте чыпкалоо үчүн "тешик" катары иштейт.Скандоо проксималдуу чоң, көлөмдүү гальванометрди колдонуу менен жүргүзүлөт.Бул жобо фокусту башкаруу куралынын мүмкүнчүлүгүн чектейт.Эрте эпителий рактын туура стадиясында инвазияны баалоо жана тийиштүү терапияны аныктоо үчүн кыртыштын бетинен ылдый визуализация талап кылынат.Fluorescein, FDA тарабынан бекитилген контраст агенти, эпителийдин структуралык өзгөчөлүктөрүн баса белгилөө үчүн тамырга башкарылат. Бул эндомикроскоптордун диаметри <2,4 мм болгон өлчөмдөрү бар жана стандарттык медициналык эндоскоптордун биопсия каналы аркылуу оңой эле өтсө болот. Бул эндомикроскоптордун диаметри <2,4 мм болгон өлчөмдөрү бар жана стандарттык медициналык эндоскоптордун биопсия каналы аркылуу оңой эле өтсө болот. Эти эндомикроскопия имеют размеры <2,4 мм в диаметри жана мүмкүн болушу мүмкүн легко проведены через биопсийный канал стандартных медицинских эндоскопов. Бул эндомикроскоптордун диаметри <2,4 мм жана стандарттык медициналык эндоскоптордун биопсия каналы аркылуу оңой эле өтүүгө болот.Бул борескоптордун диаметри 2,4 ммден аз жана стандарттык медициналык борескоптордун биопсия каналынан оңой өтөт.Бул ийкемдүүлүк клиникалык колдонмолордун кеңири спектрин колдонууга мүмкүндүк берет жана эндоскоптун өндүрүүчүлөрүнөн көз карандысыз.Бул сүрөт аппаратынын жардамы менен көптөгөн клиникалык изилдөөлөр жүргүзүлдү, анын ичинде кызыл өңгөчтүн, ашказандын, жоон ичегинин жана ооз көңдөйүнүн рак ооруларын эрте аныктоо.Сүрөт тартуу протоколдору иштелип чыккан жана процедуранын коопсуздугу белгиленген.
Микроэлектромеханикалык системалар (MEMS) - эндоскоптордун алыскы четинде колдонулган кичинекей сканерлөө механизмдерин долбоорлоо жана өндүрүү үчүн күчтүү технология.Бул позиция (проксималдууга салыштырмалуу) фокустун абалын башкарууда көбүрөөк ийкемдүүлүккө мүмкүндүк берет5,6.Капталдан четтөөдөн тышкары, дисталдык механизм октук скандоолорду, объективден кийинки скандоолорду жана туш келди жетүү сканерлерин да аткара алат.Бул мүмкүнчүлүктөр вертикалдуу кесилиштүү сүрөттөрдү7, чоң көрүү талаасын (FOV)8 аберрациясыз сканерлөө жана колдонуучу аныктаган суб-региондордо жакшыртылган аткарууну кошо алганда, кеңири эпителий клеткаларын суракка алууга мүмкүндүк берет9.MEMS инструменттин эң четинде чектелген мейкиндик менен сканерлөө кыймылдаткычын таңгактоо боюнча олуттуу көйгөйдү чечет.Көлөмдүү гальванометрлерге салыштырмалуу, MEMS кичинекей өлчөмдө, жогорку ылдамдыкта жана аз энергия керектөөдө жогорку көрсөткүчтөрдү камсыз кылат.Жөнөкөй өндүрүш процессин арзан баада массалык өндүрүшкө кеңейтүүгө болот.Көптөгөн MEMS долбоорлору мурда кабарланган 10,11,12.Технологиялардын бири дагы медициналык эндоскоптун жумушчу каналы аркылуу реалдуу убакытта in vivo сүрөтүн кеңири клиникалык колдонууну камсыз кылуу үчүн жетиштүү түрдө иштелип чыккан.Бул жерде биз күнүмдүк клиникалык эндоскопия учурунда адамдын in vivo сүрөтүн алуу үчүн эндоскоптун алыскы учундагы MEMS сканерин колдонууну көрсөтүүнү максат кылабыз.
Окшош гистологиялык мүнөздөмөлөргө ээ болгон реалдуу убакытта in vivo флуоресценттик сүрөттөрдү чогултуу үчүн дисталдагы MEMS сканерин колдонуу менен була-оптикалык аспап иштелип чыккан.Бир режимдүү була (SMF) ийкемдүү полимердик түтүкчө менен курчалган жана λex = 488 нмде козголот.Бул конфигурация дисталдык учтун узундугун кыскартат жана аны стандарттуу медициналык эндоскоптордун жумушчу каналы аркылуу алдыга өткөрүүгө мүмкүндүк берет.Оптиканы ортого салуу үчүн учу колдонуңуз.Бул линзалар сандык диафрагма (NA) = 0,41 жана иштөө аралыгы = 0 мкм13 менен дээрлик дифрактивдүү октук резолюцияга жетүү үчүн иштелип чыккан.Оптиканы так тегиздөө үчүн тактык тиштери жасалат 14. Сканер диаметри 2,4 мм жана узундугу 10 мм болгон катуу алыскы учу менен эндоскопко пакеттелген (сүрөт 1а).Бул өлчөмдөр аны эндоскопия учурунда кошумча каражат катары клиникалык практикада колдонууга мүмкүндүк берет (1б-сүрөт).Лазердин кыртышка түшкөн максималдуу күчү 2 мВт болгон.
Конфокалдык лазер эндоскопиясы (CLE) жана MEMS сканерлери.Сүрөттө (a) 2,4 мм диаметри жана 10 мм узундуктагы катуу алыскы учу менен таңгакталган аспап жана (б) стандарттык медициналык эндоскоптун (Olympus CF-HQ190L) жумушчу каналы аркылуу түз өтүү.(c) Сканердин алдыңкы көрүнүшү, 50 мкм борбордук апертурасы бар рефлекторду көрсөтүүчү, ал аркылуу дүүлүктүрүүчү нур өтөт.Сканер квадратуралык тарак жетектөөчү дисктердин топтому менен башкарылуучу гимбалга орнотулган.Прибордун резонанстык жыштыгы буралма пружинанын өлчөмү менен аныкталат.(d) Сканердин стендге орнотулган сканерди көрсөтүүчү каптал көрүнүшү, ал электрдик анкерлерге туташтырылган зымдары бар, алар диск жана кубат сигналдары үчүн байланыш чекиттерин камсыз кылат.
Сканерлөө механизми нурду капталга (XY тегиздигине) Лиссажу үлгүсүндөгү (сүрөт 1c) буруш үчүн тарак менен башкарылуучу квадратуралык кыймылдаткычтардын жыйындысы менен башкарылуучу гимбалга орнотулган рефлектордон турат (сүрөт 1c).50 мкм диаметрдеги тешик дүүлүктүрүү нуру өткөн борбордо оюлган.Сканер конструкциянын резонанстык жыштыгында иштетилет, ал буралма пружинанын өлчөмдөрүн өзгөртүү аркылуу жөндөлөт.Электроддук анкерлер электр жана башкаруу сигналдары үчүн байланыш чекиттерин камсыз кылуу үчүн аппараттын четине оюп түшүрүлгөн (сүрөт 1d).
Сүрөттөө системасы операциялык бөлмөгө кире турган көчмө арабага орнотулган.Графикалык колдонуучу интерфейси дарыгерлер жана медайымдар сыяктуу минималдуу техникалык билими бар колдонуучуларды колдоо үчүн иштелип чыккан.Сканер дискинин жыштыгын, нурлануу режимин жана FOV сүрөтүн кол менен текшериңиз.
Стандарттык медициналык эндоскоптун (1,68 м) жумушчу каналы аркылуу инструменттердин толук өтүшүнө мүмкүндүк берүү үчүн эндоскоптун жалпы узундугу болжол менен 4 м, маневр жасоо үчүн кошумча узундук менен.Эндоскоптун проксималдык учунда SMF жана зымдар базалык станциянын була-оптикалык жана зымдуу портторуна туташтырылган туташтыргычтарда аяктайт.Орнотууда лазер, чыпкалоочу блок, жогорку вольттуу күчөткүч жана фотокөбөйтүүчү детектор (PMT) бар.Күчөткүч сканерге кубат жана диск сигналдарын берет.Оптикалык чыпка блогу лазердик дүүлүктүрүүнү SMF менен бириктирет жана флуоресценцияны PMTге өткөрөт.
Эндоскоптор ар бир клиникалык процедурадан кийин STERRAD стерилдөө процессин колдонуу менен кайра иштетилет жана 18 циклге чейин туруштук бере алат.OPA эритмеси үчүн 10дон ашык дезинфекциялоо циклинен кийин эч кандай бузулуу белгилери байкалган эмес.OPAнын натыйжалары STERRADдан ашып түштү, бул эндоскоптордун иштөө мөөнөтүн кайра стерилизациялоонун ордуна жогорку деңгээлдеги дезинфекциялоо аркылуу узартса болот деп болжолдойт.
Сүрөттүн чечими диаметри 0,1 мкм болгон флуоресценттик мончокторду колдонуу менен чекиттин жайылышы функциясынан аныкталган.Каптал жана октук резолюция үчүн, тиешелүүлүгүнө жараша 1,1 жана 13,6 мкм жарым максимумда (FWHM) толук туурасы ченелген (сүрөт 2a, b).
Сүрөт параметрлери.Фокустоочу оптиканын каптал (а) жана октук (б) резолюциясы диаметри 0,1 мкм болгон флуоресценттүү микросфералардын жардамы менен өлчөнгөн чекиттик жайылуу функциясы (PSF) менен мүнөздөлөт.Жарым максимумда ченелген толук туурасы (FWHM) тиешелүүлүгүнө жараша 1,1 жана 13,6 мкм болгон.Кыстарма: Жалгыз микросферанын туурасынан кеткен (XY) жана октук (XZ) багыттардагы кеңейтилген көрүнүштөрү көрсөтүлгөн.(c) 7-6 топторду так чечсе болорун көрсөткөн стандарттык (USAF 1951) максаттуу тилкеден (кызыл сүйрү) алынган флуоресценттик сүрөт.(г) Диаметри 10 мкм дисперстүү флуоресценттик микросфералардын сүрөтү, 250 мкм×250 мкм көрүнүш талаасын көрсөтүү.(a, b) ичиндеги PSFs MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/) менен курулган.(c, d) Fluorescent сүрөттөр LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/) аркылуу чогултулган.
Стандарттык резолюциядагы линзалардан алынган флуоресценттик сүрөттөр 7-6-топтогу мамычалардын топтомун так айырмалайт, бул жогорку каптал резолюцияны сактайт (сүрөт 2c).250 μm × 250 μм көрүү талаасы (FOV) жабынга чачылган диаметри 10 мкм флуоресценттик мончоктордун сүрөттөрүнөн аныкталган (сүрөт 2d).
Эндоскоптордон, жоон ичеги перистальтикасынан жана пациенттин дем алуусунан кыймыл артефакттарын азайтуу үчүн клиникалык сүрөттөө тутумунда PMT пайдасын көзөмөлдөө жана фазаны коррекциялоо үчүн автоматташтырылган ыкма ишке ашырылат.Сүрөттү кайра куруу жана иштетүү алгоритмдери мурда 14,15 сүрөттөлгөн.PMT жогорулашы интенсивдүүлүктүн каныккандыгын алдын алуу үчүн пропорционалдык-интегралдык (PI) контроллер тарабынан башкарылат16.Система ар бир кадр үчүн максималдуу пикселдик интенсивдүүлүгүн окуйт, пропорционалдуу жана интегралдык жоопторду эсептейт жана пикселдин интенсивдүүлүгү жол берилген диапазондо болушун камсыз кылуу үчүн PMT пайдасынын маанилерин аныктайт.
In vivo сүрөттөө учурунда сканердин кыймылы менен башкаруу сигналынын ортосундагы фазалык дал келбестик сүрөттүн бүдөмүк болушуна алып келиши мүмкүн.Мындай таасирлер адамдын денесиндеги аппараттын температурасынын өзгөрүшүнө байланыштуу болушу мүмкүн.Ак жарык сүрөттөр эндоскоп in vivo кадимки жоон ичеги былжырлуу менен байланышта экенин көрсөттү (Figure 3a).Кадимки жоон ичеги былжыр челинин чийки сүрөттөрүндө туура эмес тегизделген пикселдердин бүдөмүктөлүшүн көрүүгө болот (Figure 3b).Тиешелүү фаза жана контрастты тууралоо менен дарылоодон кийин былжыр челдин субклеткалык өзгөчөлүктөрүн айырмалоого болот (сүрөт 3c).Кошумча маалымат үчүн, чийки конфокалдык сүрөттөр жана иштетилген реалдуу убакыт сүрөттөрү S1-сүрөттө көрсөтүлгөн, ал эми реалдуу убакытта жана андан кийинки иштетүү үчүн колдонулган сүрөттөрдү реконструкциялоо параметрлери S1 таблицада жана S2 таблицаларында берилген.
Сүрөт иштетүү.(a) Fluorescein башкаруудан кийин in vivo флуоресценттик сүрөттөрдү чогултуу үчүн нормалдуу (N) жоон ичеги былжырлуу катмары менен байланышта жайгаштырылган эндоскопту (E) көрсөткөн кең бурчтуу эндоскопиялык сүрөт.(б) Скандоодо X жана Y огунда тентип жүрүү туура эмес тегизделген пикселдердин бүдөмүк болушуна алып келиши мүмкүн.Демонстрациялоо максатында баштапкы сүрөткө чоң фазалык жылыш колдонулат.(в) Пост-процесстик фазаны коррекциялоодон кийин, былжыр челдин деталдарын, анын ичинде крипттик структураларды (жебелер), ламина проприя (lp) менен курчалган борбордук люмен (l) менен баалоого болот.Жалгыз клеткаларды, анын ичинде колоноциттерди (c), бокал клеткаларын (ж) жана сезгенүү клеткаларын (жебелер) бөлүп көрсөтүүгө болот.Кошумча видео 1ди караңыз. (b, c) LabVIEW 2021 менен иштетилген сүрөттөр.
Конфокалдык флуоресценттик сүрөттөр инструменттин кеңири клиникалык колдонулушун көрсөтүү үчүн бир нече жоон ичеги ооруларында in vivo алынган.Кең бурчтуу сүрөттөө адегенде одоно анормалдуу былжырлуу катмарды аныктоо үчүн ак жарыктын жардамы менен жүргүзүлөт.Андан кийин эндоскоп колоноскоптун жумушчу каналы аркылуу илгерилет жана былжырлуу кабык менен байланышта болот.
Кең талаа эндоскопиясы, конфокалдык эндомикроскопия жана гистология (H&E) сүрөттөрү жоон ичеги неоплазиясы, анын ичинде түтүкчөлүү аденома жана гиперпластикалык полип үчүн көрсөтүлөт. Кең талаа эндоскопиясы, конфокалдык эндомикроскопия жана гистология (H&E) сүрөттөрү жоон ичеги неоплазиясы, анын ичинде түтүкчөлүү аденома жана гиперпластикалык полип үчүн көрсөтүлөт. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия и гистологические (H&E) изображения показаны для неоплазия толстой кишки, включая тубулярную аденому жана гиперпластический полип. Жоон ичеги эндоскопиясы, конфокалдык эндомикроскопия жана гистологиялык (H&E) сүрөттөр жоон ичеги жаңыртуулар, анын ичинде түтүкчөлүү аденома жана гиперпластикалык полип үчүн көрсөтүлгөн.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、镜检查、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光霨徨微光果学(H&E) сүрөтү. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изображения, показывающие опухоли толстой кишки, включая тубулярные аденомы жана гиперпластические полипы. Кең талаа эндоскопиясы, конфокалдык микроэндоскопия жана гистологиялык (H&E) сүрөттөрү жоон ичегинин шишиктерин, анын ичинде түтүкчөлүү аденомаларды жана гиперпластикалык полиптерди көрсөтөт.Түтүкчөлүү аденомаларда кадимки крипт архитектурасынын жоголушу, бокал клеткаларынын көлөмүнүн азайышы, крипт люменинин бурмаланышы жана ламина проприасынын калыңдашы байкалган (сүрөт 4a-c).Гиперпластикалык полиптер крипттердин жылдыздуу архитектурасын, бир нече бокал клеткаларын, крипттердин тешик сымал люмендерин жана туура эмес катмарлуу крипттерди көрсөттү (4d-f-сүрөт).
In vivo былжырлуу калың теринин сүрөтү. Өкүл ак жарык эндоскопиясы, конфокалдык эндомикроскоп жана гистология (H&E) сүрөттөрү (ac) аденома, (df) гиперпластикалык полип, (gi) жаралуу колит жана (jl) Крон колити үчүн көрсөтүлгөн. Өкүл ак жарык эндоскопиясы, конфокалдык эндомикроскоп жана гистология (H&E) сүрөттөрү (ac) аденома, (df) гиперпластикалык полип, (gi) жаралуу колит жана (jl) Крон колити үчүн көрсөтүлгөн. Типичные изображения эндоскопи в белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистологии (H&E) показаны для (ac) аденомы, (df) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Кадимки ак жарык эндоскопиясы, конфокалдык эндомикроскоп жана гистология (H&E) сүрөттөрү (ac) аденома, (df) гиперпластикалык полип, (gi) жаралуу колит жана (jl) Крон колитинде көрсөтүлгөн.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结性结肠炎和(jl)检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 Бул көрсөтөт(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育兙共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) сүрөт. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистология (ac) аденомы, (df) гиперпластического полипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Өкүл ак жарык эндоскопиясы, конфокалдык эндоскопия жана (ac) аденоманын, (df) гиперпластикалык полипоздун, (gi) жаралуу колиттин жана (jl) Крон колитинин (H&E) гистологиясы көрсөтүлгөн.(B) эндоскоптун (E) жардамы менен түтүктүү аденомадан (ТА) in vivo алынган конфокалдык сүрөттү көрсөтөт.Бул рак алдындагы жараат нормалдуу крипт архитектурасынын жоголушун (жебе), крипт люменинин бурмаланышын (l) жана крипт ламина проприясынын (lp) чогулуп калышын көрсөтөт.Колоноциттерди (с), бокал клеткаларын (ж) жана сезгенүү клеткаларын (жебелер) да аныктоого болот.Smt.Кошумча видео 2. (e) in vivo гиперпластикалык полиптен (HP) алынган конфокалдык сүрөттү көрсөтөт.Бул зыянсыз жара жылдыз сымал крипт архитектурасын (жебе), жарака сымал крипт люменин (l) жана туура эмес формадагы ламина проприясын (lp) көрсөтөт.Колоноциттерди (с), бир нече бокал клеткаларын (ж) жана сезгенүү клеткаларын (жебелер) да аныктоого болот.Smt.Кошумча видео 3. (h) in vivo жаралуу колитте (UC) алынган конфокалдык сүрөттөрдү көрсөтөт.Бул сезгенүү абалы бурмаланган крипт архитектурасын (жебе) жана көрүнүктүү бокал клеткаларын (ж) көрсөтөт.Флуоресцеиндин (f) жүнү кан тамыр өткөргүчтүгүнүн жогорулашын чагылдырган эпителий клеткаларынан сыртка чыгарылат.Көптөгөн сезгенүү клеткалары (жебелер) lamina propria (lp) көрүнүп турат.Smt.Кошумча видео 4. (k) Крон колитинин (CC) аймагынан in vivo алынган конфокалдык сүрөттү көрсөтөт.Бул сезгенүү абалы бурмаланган крипт архитектурасын (жебе) жана көрүнүктүү бокал клеткаларын (ж) көрсөтөт.Флуоресцеиндин (f) жүнү кан тамыр өткөргүчтүгүнүн жогорулашын чагылдырган эпителий клеткаларынан сыртка чыгарылат.Көптөгөн сезгенүү клеткалары (жебелер) lamina propria (lp) көрүнүп турат.Smt.Кошумча видео 5. (b, d, h, l) LabVIEW 2021 менен иштетилген сүрөттөр.
Жоон ичеги сезгенүү сүрөттөрүнүн окшош топтому, анын ичинде жаралуу колит (UC) (сүрөт 4g-i) жана Крон колитин (сүрөт 4j-l) көрсөтүлгөн.Сезгенүү реакциясы бурмаланган крипт структуралары менен чыгып турган бокал клеткалары менен мүнөздөлөт деп эсептелет.Флуоресцеин эпителий клеткаларынан сыгылып чыгарылат, бул тамырлардын өткөрүмдүүлүгүнүн жогорулашын чагылдырат.Көп сандаган сезгенүү клеткаларын ламина проприяда көрүүгө болот.
Биз in vivo сүрөттү алуу үчүн дисталда жайгашкан MEMS сканерин колдонгон ийкемдүү була менен бириктирилген конфокалдык лазер эндоскопунун клиникалык колдонулушун көрсөттүк.Резонанстык жыштыкта ​​20 Гц чейин кадр ылдамдыгына кыймыл артефакттарын азайтуу үчүн жогорку тыгыздыктагы Lissajous сканерлөө режимин колдонуу менен жетишүүгө болот.Оптикалык жол нурдун кеңейүүсүн жана 1,1 мкм каптал чечилишине жетүү үчүн жетиштүү сандык апертураны камсыз кылуу үчүн бүктөлгөн.Гистологиялык сапаттагы флуоресценттик сүрөттөр кадимки жоон ичегинин былжыр челинин, түтүкчөлүү аденомалардын, гиперпластикалык полиптердин, жаралуу колиттин жана Крон колитинин күнүмдүк колоноскопиясы учурунда алынган.Жалгыз клеткаларды, анын ичинде колоноциттерди, бокал клеткаларын жана сезгенүү клеткаларын аныктоого болот.Крипт структуралары, крипт боштуктары жана ламина проприя сыяктуу былжырлуу өзгөчөлүктөрүн айырмалоого болот.Так аппаратура 2,4 мм диаметри x 10 мм узундуктагы инструменттин ичиндеги жеке оптикалык жана механикалык компоненттердин так тегиздигин камсыз кылуу үчүн микро-машиналанган.Оптикалык дизайн медициналык эндоскоптордо стандарттуу өлчөмдөгү (диаметри 3,2 мм) жумушчу канал аркылуу түз өтүүгө мүмкүндүк берүү үчүн катуу дисталдык учундун узундугун жетиштүү кыскартат.Ошондуктан, кайсы өндүрүүчүгө карабастан, аппарат жашаган жери боюнча дарыгерлер тарабынан кеңири колдонулушу мүмкүн.Жогорку контрастты алуу үчүн FDA тарабынан бекитилген боёк болгон флуоресцеинди дүүлүктүрүү үчүн λex = 488 нмде козголду.Аспап клиникалык жактан кабыл алынган стерилдөө ыкмаларын колдонуу менен 18 цикл үчүн көйгөйсүз кайра иштетилген.
Башка эки аспап дизайны клиникалык жактан тастыкталган.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) — флуоресценттик сүрөттөрдү чогултуу жана өткөрүү үчүн көп режимдүү когеренттүү була-оптикалык кабелдердин таңгагын колдонгон зондго негизделген конфокалдык лазердик эндоскоп (pCLE).Базалык станцияда жайгашкан гальво күзгүсү проксималдуу учунда капталдан сканерлейт.Оптикалык бөлүмдөр горизонталдык (XY) тегиздикте 0дөн 70 мкмге чейинки тереңдикте чогултулат.Микропроб комплекттери 0,91 (19 Г ийне) диаметри 5 мм чейин жеткиликтүү.1ден 3,5 мкмге чейинки каптал резолюцияга жетишилди.Сүрөттөр 240дан 600 мкмге чейинки бир өлчөмдүү көрүү талаасы менен 9-12 Гц кадр ылдамдыгында чогултулган.Платформа клиникалык жактан ар түрдүү тармактарда, анын ичинде өт каналында, табарсыкта, жоон ичегиде, кызыл өңгөчтө, өпкөдө жана уйку безинде колдонулат.Optiscan Pty Ltd профессионалдык эндоскоптун (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 киргизүү түтүкчөсүнө (дисталдык аягы) орнотулган сканерлөө кыймылдаткычы менен эндоскопко негизделген конфокалдык лазер эндоскопту (eCLE) иштеп чыкты.Оптикалык бөлүм бир режимдүү була аркылуу ишке ашырылды, ал эми каптал сканерлөө резонанстык тюнинг айры аркылуу консоль механизминин жардамы менен ишке ашырылды.Октук жылышты түзүү үчүн форма эс тутумунун эритмеси (нитинол) кыймылдаткычы колдонулат.Конфокалдык модулдун жалпы диаметри 5 мм.Фокустоо үчүн NA = 0,6 сандык апертурасы бар GRIN линзасы колдонулат.Горизонталдык сүрөттөр 0,8–1,6 Гц кадр ылдамдыгында жана 500 мкм × 500 мкм көрүү талаасында тиешелүүлүгүнө жараша 0,7 жана 7 мкм каптал жана октук токтомдор менен алынды.
Биз дисталдык MEMS сканерин колдонуу менен медициналык эндоскоп аркылуу адам денесинен in vivo флуоресценттик сүрөттү алууда субклеткалык резолюцияны көрсөтөбүз.Fluorescence жогорку сүрөт контрастын камсыз кылат, жана клетка бетинин бутага байлап лиганддарды жакшыртылган оору диагностикасы үчүн молекулярдык иденттүүлүгүн камсыз кылуу үчүн fluorophores менен белгилениши мүмкүн.In vivo микроэндоскопиянын башка оптикалык ыкмалары да иштелип чыгууда. OCT тереңдиги >1 мм19 болгон вертикалдык тегиздикте сүрөттөрдү чогултуу үчүн кең тилкелүү жарык булагынын кыска когеренттүү узундугун колдонот. OCT тереңдиги >1 мм19 болгон вертикалдык тегиздикте сүрөттөрдү чогултуу үчүн кең тилкелүү жарык булагынын кыска когеренттүү узундугун колдонот. ОКТ короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений в вертикальной плоскости с глубиной >1 мм19. OCT >1 мм тереңдиктеги вертикалдык тегиздикте сүрөттөрдү алуу үчүн кең тилкелүү жарык булагынын кыска когеренттүү узундугун колдонот19. 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 короткую длину когерентности широкополосного источника света үчүн сбора изображений на глубине >1 мм19 в вертикальной плоскости. OCT тик тегиздикте >1 мм19 сүрөттөрдү алуу үчүн кең тилкелүү жарык булагынын кыска когеренттүү узундугун колдонот.Бирок, бул төмөн контрасттуу ыкма артка чачыраган жарык чогултууга таянат жана сүрөттүн чечилиши тактар ​​артефакттары менен чектелет.Фотоакустикалык эндоскопия үн толкундарын пайда кылган лазердик импульс сиңирилгенден кийин ткандардын тез термоэластикалык кеңейишине негизделген in vivo сүрөттөрдү түзөт20. Бул ыкма терапияны көзөмөлдөө үчүн адамдын жоон ичегисинде >1 см тереңдикти in vivo көрсөткөн. Бул ыкма терапияны көзөмөлдөө үчүн адамдын жоон ичегисинде >1 см тереңдикти in vivo көрсөткөн. Этот подход продемонстрировали глубину визуализации > 1 см в толстой кишке персонал in vivo үчүн мониторинг терапиясы. Бул ыкма терапиянын мониторинги үчүн in vivo адамдын жоон ичегисинде > 1 см сүрөттөө тереңдигин көрсөттү.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 Мониторингдин терапиясы үчүн инвиводо бир нече изображения > 1 см. Бул ыкма терапияны көзөмөлдөө үчүн in vivo адамдын жоон ичегисинде >1 см тереңдикте чагылдырылган.Контраст негизинен кан тамырлардагы гемоглобин тарабынан өндүрүлөт.Мультифотондук эндоскопия эки же андан көп NIR фотондору кыртыштын биомолекулаларына бир убакта тийгенде жогорку контрасттуу флуоресценттик сүрөттөрдү жаратат21. Бул ыкма төмөнкү фототоксиктүүлүк менен сүрөттөө тереңдигине >1 мм жете алат. Бул ыкма төмөнкү фототоксиктүүлүк менен сүрөттөө тереңдигине >1 мм жете алат. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Бул ыкма төмөнкү фототоксиктүүлүк менен > 1 мм сүрөт тереңдигин камсыз кыла алат.这种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低。这种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低。 Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Бул ыкма төмөнкү фототоксиктүүлүк менен > 1 мм сүрөт тереңдигин камсыз кыла алат.Жогорку интенсивдүү фемтосекунддук лазер импульстары талап кылынат жана бул ыкма эндоскопия учурунда клиникалык жактан далилденген эмес.
Бул прототипте сканер каптал бурулууну гана аткарат, ошондуктан оптикалык бөлүгү горизонталдык (XY) тегиздикте болот.Аппарат Cellvizio системасындагы гальваникалык күзгүлөргө (12 Гц) караганда жогорку кадр ылдамдыгында (20 Гц) иштөөгө жөндөмдүү.Кыймыл артефакттарын азайтуу үчүн кадр ылдамдыгын жогорулатыңыз жана сигналды күчөтүү үчүн кадр ылдамдыгын азайтыңыз.Жогорку ылдамдыктагы жана автоматташтырылган алгоритмдер эндоскопиялык кыймылдан, дем алуу кыймылынан жана ичеги моторикасынан келип чыккан чоң кыймыл артефакттарын жумшартуу үчүн керек.Параметрдик резонанстык сканерлер жүздөгөн микрондордон ашкан октук жылыштарга жетишээри көрсөтүлдү22. Сүрөттөр гистология (H&E) менен бирдей көрүнүштү камсыз кылуу үчүн былжырлуу бетине перпендикуляр болгон вертикалдык тегиздикте (XZ) чогултулушу мүмкүн. Сүрөттөр гистология (H&E) менен бирдей көрүнүштү камсыз кылуу үчүн былжырлуу бетине перпендикуляр болгон вертикалдык тегиздикте (XZ) чогултулушу мүмкүн. Изображения мүмкүн быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обеспечить такое же изображение, как при гистологии (H&E). Сүрөттөр гистологиядагыдай эле сүрөттөлүштү камсыз кылуу үчүн былжыр челдин бетине перпендикуляр вертикалдуу тегиздикте (XZ) алынышы мүмкүн (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) 縛学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 мүмкүн быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обеспечить такое же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Сүрөттөр гистологиялык изилдөө (H&E) сыяктуу эле сүрөттү камсыз кылуу үчүн былжырлуу бетине перпендикуляр вертикалдык тегиздикте (XZ) алынышы мүмкүн.Аберрацияларга сезгичтигин азайтуу үчүн сканерди объективдүү пост-объективдүү абалга коюуга болот, ал жерде жарык нуру негизги оптикалык огтун боюна түшкөн.Дифракция менен чектелген дээрлик фокалдык көлөмдөр ээнбаш чоң көрүү талааларында четтеп кетиши мүмкүн.Рефлекторлорду колдонуучу аныктаган позицияларга буруу үчүн кокус жетүү сканерлөө жүргүзүлүшү мүмкүн9.Сигналдын ызы-чуу катышын, контрастты жана кадрдын ылдамдыгын жакшыртып, сүрөттүн каалаган аймактарын бөлүп көрсөтүү үчүн көрүү талаасын азайтса болот.Сканерлерди жөнөкөй процесстерди колдонуу менен массалык түрдө чыгарууга болот.Ар бир кремний пластинасында жүздөгөн аппараттар жасалышы мүмкүн, бул өндүрүштү арзан баада массалык өндүрүү жана кеңири жайылтуу үчүн көбөйтүү.
Бүктөлгөн жарык жолу катуу дисталдык учундун өлчөмүн азайтып, кадимки колоноскопия учурунда эндоскопту аксессуар катары колдонууну жеңилдетет.Көрсөтүлгөн флуоресценттик сүрөттөрдө былжыр челдин субклеткалык өзгөчөлүгү түтүкчөлүү аденомаларды (рак алдындагы) гиперпластикалык полиптерден (жакшы) айырмалоо үчүн көрүүгө болот.Бул жыйынтыктар эндоскопия керексиз биопсиялардын санын азайтышы мүмкүн экенин көрсөтүп турат23.Хирургия менен байланышкан жалпы кыйынчылыктарды кыскартууга, мониторинг аралыктарды оптималдаштырууга жана майда жаралардын гистологиялык анализин минималдаштырууга болот.Биз ошондой эле ичегинин сезгенүү оорулары, анын ичинде жаралуу колит (UC) жана Крон колити менен ооруган бейтаптардын in vivo сүрөттөрүн көрсөтөбүз.Кадимки ак жарык колоноскопия былжырлуу катмардын айыгышын так баалоо мүмкүнчүлүгү чектелген былжырлуу катмардын макроскопиялык көрүнүшүн камсыз кылат.Эндоскопияны анти-TNF24 антителолору сыяктуу биологиялык терапиянын натыйжалуулугун баалоо үчүн in vivo колдонсо болот.Так in vivo баалоо ошондой эле оорунун кайталанышын жана хирургия сыяктуу кыйынчылыктарды азайтат же алдын алат жана жашоонун сапатын жакшыртат.Флуоресцеинди камтыган эндоскопторду in vivo25 колдонуу менен байланышкан клиникалык изилдөөлөрдө эч кандай олуттуу терс реакциялар билдирилген эмес. Термикалык жаракат алуу коркунучун азайтуу жана 21 CFR 812 үчүн FDA талаптарына жооп берүү үчүн былжырлуу катмардын бетиндеги лазердин күчү <2 мВт менен чектелген. Термикалык жаракат алуу коркунучун азайтуу жана 21 CFR 812 үчүн маанилүү эмес тобокелдик26 үчүн FDA талаптарына жооп берүү үчүн былжырлуу катмардын бетиндеги лазердин күчү <2 мВт менен чектелген. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки менен ограничена чейин <2 мВт, чтобы свести к минимуму риск термического повреждения жана соответствовать требованиям FDA относительно незначительное риска21 C228. Термикалык бузулуу коркунучун азайтуу жана 21 CFR 812 астында анча чоң эмес тобокелдик26 үчүн FDA талаптарына жооп берүү үчүн былжырлуу катмардын бетиндеги лазердин күчү <2 мВт менен чектелген.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，并满风险，并满风险，并满2趧并F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 менен ограничена чейин <2 мВт, чтобы свести к минимуму тобокелдик термического повреждения жана соответствовать керек FDA 21 CFR 812 относительно незриска26. Термикалык бузулуу коркунучун азайтуу жана FDA 21 CFR 812 талаптарына жооп берүү үчүн былжырлуу катмардын бетиндеги лазердин күчү <2 мВт менен чектелген.
Сүрөттүн сапатын жакшыртуу үчүн аспаптын дизайнын өзгөртүүгө болот.Сфералык аберрацияны азайтуу, сүрөттүн чечүүчүлүгүн жакшыртуу жана иштөө аралыкты көбөйтүү үчүн атайын оптика бар.Жарыктын кошулушун жакшыртуу үчүн SIL кыртыштын сынуу көрсөткүчүнө (~1,4) жакшыраак дал келүү үчүн жөндөлсө болот.Диск жыштыгын сканердин каптал бурчун жогорулатуу жана сүрөттүн көрүү талаасын кеңейтүү үчүн жөнгө салууга болот.Бул эффектти басаңдатуу үчүн олуттуу кыймылы бар сүрөттүн жээктерин алып салуу үчүн автоматташтырылган ыкмаларды колдонсоңуз болот.Жогорку ылдамдыктагы маалыматтарды алуу менен талаада программалануучу дарбаза массиви (FPGA) реалдуу убакыт режиминде толук кадрдык оңдоону камсыз кылуу үчүн колдонулат.Клиникалык пайдалуураак болушу үчүн, автоматташтырылган ыкмалар реалдуу убакыт режиминде сүрөттү чечмелөө үчүн фазалык жылыштарды жана кыймыл артефакттарын оңдоого тийиш.Монолиттик 3-ок параметрдик резонанстык сканер октук сканер 22 киргизүү үчүн ишке ашырылышы мүмкүн. Бул приборлор жумшартуу/катуу динамикасын аралаштырган режимде диск жыштыгын жөндөө аркылуу болуп көрбөгөндөй вертикалдуу жылышууну >400 мкм жетүү үчүн иштелип чыккан. Бул приборлор жумшартуу/катуу динамикасын аралаштырган режимде диск жыштыгын жөндөө аркылуу болуп көрбөгөндөй вертикалдуу жылышууну >400 мкм жетүү үчүн иштелип чыккан. Эти устройства жана разработаны үчүн достижения беспрецедентно вертикального смещения > 400 мкм путем настройки частоты возбуждения в режиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. Бул приборлор дисктин жыштыгын аралаш жумшак/катуу динамика27 менен мүнөздөлгөн режимге коюу аркылуу >400 мкм болуп көрбөгөндөй вертикалдуу жылышууну камсыз кылуу үчүн иштелип чыккан.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。 Эти устройства жана разработаны үчүн достижения беспрецедентных вертикальных смещений >400 мкм путем настройки частоты срабатывания в режиме со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Бул аппараттар аралаш жумшартуу/катуулоо кинетикасы режиминде триггер жыштыгын жөндөө аркылуу >400 мкм болуп көрбөгөндөй вертикалдык жылыштарга жетишүү үчүн иштелип чыккан.Келечекте, вертикалдуу туурасынан түшүрүлгөн сүрөт эрте рак (T1a) стадиясында жардам берет.Сканердин кыймылына көз салуу жана фазалык 28 жылышын оңдоо үчүн емкостный сезүү схемасын ишке ашырууга болот.Сенсордук схеманы колдонуу менен автоматтык фазалык калибрлөө колдонуудан мурун кол менен калибрлөөчү аспапты алмаштыра алат.Аспаптын ишенимдүүлүгүн иштетүү циклдеринин санын көбөйтүү үчүн ишенимдүүрөөк мөөр басуу ыкмаларын колдонуу менен жакшыртса болот.MEMS технологиясы көңдөй органдардын эпителийин визуализациялоо, ооруну диагностикалоо жана минималдуу инвазивдик жол менен дарылоону көзөмөлдөө үчүн эндоскопторду колдонууну тездетүүнү убада кылат.Андан ары өнүктүрүү менен, бул жаңы сүрөттөө ыкмасы дароо гистологиялык изилдөө үчүн медициналык эндоскоптарга кошумча катары колдонула турган арзан чечим болуп калышы мүмкүн жана бара-бара салттуу патологиялык анализди алмаштыра алат.
Фокустоо оптикасынын параметрлерин аныктоо үчүн ZEMAX оптикалык долбоорлоо программасынын (2013-жылдын версиясы) жардамы менен нурларды издөө симуляциялары аткарылган.Дизайн критерийлерине жакын-дифракциялык октук чечмелөө, жумушчу аралык = 0 мкм жана көрүү талаасы (FOV) 250 × 250 мкм2ден жогору кирет.Толкун узундугу λex = 488 нм дүүлүктүрүү үчүн бир режимдүү була (SMF) колдонулган.Флуоресценттик коллекциянын дисперсиясын азайтуу үчүн ахроматикалык дублеттер колдонулат (5а-сүрөт).Нур режим талаасынын диаметри 3,5 мкм болгон SMF аркылуу өтөт жана кесилүүсүз 50 мкм диаметри бар рефлектордун борбору аркылуу өтөт.Окуя нурунун сфералык аберрациясын азайтуу жана былжырлуу катмар менен толук байланышты камсыз кылуу үчүн жогорку сынуу индекси (n = 2.03) менен катуу чөмүлүүчү (жарым шар) линзаны колдонуңуз.Фокустоо оптикасы жалпы NA = 0,41 берет, мында NA = nsinα, n - кыртыштын сынуу көрсөткүчү, α - нурлардын максималдуу конвергенция бурчу.NA = 0,41, λ = 488 нм жана n = 1,3313 колдонуп, дифракция менен чектелген каптал жана октук чечимдер тиешелүүлүгүнө жараша 0,44 жана 6,65 мкм түзөт.Сырткы диаметри (OD) ≤ 2 мм болгон коммерциялык жеткиликтүү линзалар гана каралды.Оптикалык жол бүктөлүп, СМФтен чыгып жаткан нур сканердин борбордук апертурасы аркылуу өтүп, туруктуу күзгү (диаметри 0,29 мм) аркылуу кайра чагылдырылат.Бул конфигурация медициналык эндоскоптордун стандарттык (диаметри 3,2 мм) жумушчу каналы аркылуу эндоскоптун алдыга өтүүсүн жеңилдетүү үчүн катуу дистал учун узундугун кыскартат.Бул өзгөчөлүк кадимки эндоскопия учурунда аксессуар катары колдонууну жеңилдетет.
Бүктөлгөн жарык жетектөөчүсү жана эндоскоптун таңгагы.(а) дүүлүктүрүүчү шоола ОБСден чыгып, сканердин борбордук апертурасы аркылуу өтөт.Нур кеңейип, туруктуу тегерек күзгүдөн каптал бурулуусу үчүн сканерге кайра чагылдырылат.Фокустоочу оптика жуп ахроматикалык дублет линзаларынан жана былжырлуу катмар менен байланышты камсыз кылуучу катуу чөмүлүүчү (жарым шар) линзадан турат.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) оптикалык дизайн жана нурларды көзөмөлдөө симуляциясы үчүн.(б) Ар кандай аспап компоненттеринин, анын ичинде бир режимдик була (SMF), сканер, күзгү жана линзалар жайгашкан жерин көрсөтөт.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) эндоскоптун таңгагын 3D моделдөө үчүн колдонулган.
488 нм толкун узундугунда режим талаасынын диаметри 3,5 мкм болгон SMF (#460HP, Thorlabs) фокусу жок жарыкты мейкиндик чыпкалоо үчүн "тешик" катары колдонулган (сүрөт 5b).SMFs ийкемдүү полимердик түтүктөр менен курчалган (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Болжол менен 4 метр узундук бейтап менен сүрөт системасы ортосунда жетиштүү аралыкты камсыз кылуу үчүн колдонулат.2 мм MgF2 капталган ахроматикалык дублет линзалар (#65568, №65567, Edmund Optics) жана 2 мм капталбаган жарым шар линзалар (#90858, Edmund Optics) нурду фокустоо жана флуоресценцияны чогултуу үчүн колдонулган.Сканердин термелүүсүн изоляциялоо үчүн чайыр менен тышкы түтүктүн ортосуна дат баспас болоттон жасалган түтүктү (узундугу 4 мм, OD 2,0 мм, 1,6 мм ID) салыңыз.Куралды дене суюктуктарынан жана иштетүү процедураларынан коргоо үчүн медициналык жабышчаактарды колдонуңуз.Туташтыргычтарды коргоо үчүн жылуулук кичирейтүү түтүгүн колдонуңуз.
Компакт сканер параметрдик резонанс принцибинде жасалган.Козголгон нурду өткөрүү үчүн рефлектордун ортосуна 50 мкм диафрагма түшүрүңүз.Квадратуралык тарак менен башкарылуучу кыймылдаткычтардын комплексин колдонуу менен кеңейтилген нур Лиссажу режиминде ортогоналдык багытта (XY тегиздигинде) туурасынан бурулат.Сканерди башкаруу үчүн аналогдук сигналдарды түзүү үчүн маалымат алуу тактасы (#DAQ PCI-6115, NI) колдонулган.Кубат жука зымдар (#B4421241, MWS Wire Industries) аркылуу жогорку чыңалуудагы күчөткүч (#PDm200, PiezoDrive) тарабынан камсыздалган.Электроддун арматурасына зымдарды өткөрүңүз.Сканер 250 мкм × 250 мкм чейин FOV жетүү үчүн 15 кГц (тез огу) жана 4 кГц (жай огу) жакын жыштыктарда иштейт.Видео 10, 16 же 20 Гц кадр ылдамдыгында тартылышы мүмкүн.Бул кадр ылдамдыгы сканердин X жана Y дүүлүктүрүү жыштыктарынын маанисине көз каранды болгон Лиссажу сканерлөө үлгүсүнүн кайталануу ылдамдыгына дал келүү үчүн колдонулат29.Кадрдын ылдамдыгы, пикселдик резолюция жана сканерлөө үлгүсүнүн тыгыздыгы ортосундагы айырмачылыктын чоо-жайы биздин мурунку ишибизде берилген14.
Катуу абалдагы лазер (#OBIS 488 LS, когеренттүү) флуоресцеинди дүүлүктүрүү үчүн λex = 488 нм берет (сүрөт 6а).Оптикалык чочколор чыпкалоочу блокко FC/APC коннекторлору аркылуу туташтырылган (жоготуу 1,82 дБ) (6б-сүрөт).Нур башка FC/APC туташтыргычы аркылуу SMFдеги дихроикалык күзгү (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) менен бурулат.21 CFR 812 ылайык, ткандарга инцидент кубаттуулугу азыраак тобокелдик үчүн FDA талаптарын канааттандыруу үчүн максимум 2 мВт менен чектелет.Флуоресценция дихроикалык күзгүдөн жана узун өткөрүү фильтринен (#BLP01-488R, Semrock) өттү.Флуоресценция фотокөбөйтүүчү түтүк (PMT) детекторуна (#H7422-40, Хамамацу) FC/PC туташтыргычы аркылуу 50 мкм өзөк диаметри менен ~1 м узундуктагы мультимоддук була аркылуу өткөрүлүп берилди.Флуоресценттик сигналдар жогорку ылдамдыктагы ток күчөткүч менен күчөтүлгөн (№59-179, Эдмунд Оптика).Атайын программалык камсыздоо (LabVIEW 2021, NI) реалдуу убакыт режиминде маалыматтарды алуу жана сүрөттөрдү иштетүү үчүн иштелип чыккан.Лазердик күч жана PMT пайда орнотуулары микроконтроллер (#Arduino UNO, Arduino) тарабынан атайын басма тактасын колдонуу менен аныкталат.SMF жана зымдар туташтыргычтарда аяктайт жана базалык станциядагы була-оптикалык (F) жана зымдуу (W) портторуна туташат (сүрөт 6c).Сүрөттөө системасы көчмө арабада камтылган (сүрөт 6d). Ачуу токту <500 мкАга чейин чектөө үчүн изоляциялык трансформатор колдонулган. Ачуу токту <500 мкАга чейин чектөө үчүн изоляциялык трансформатор колдонулган. Для ограничения тока утечки до <500 мкА колдонулат изолирующий трансформатор. Агышуу агымын <500 мкА чейин чектөө үчүн изоляциялык трансформатор колдонулган.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA。 <500 мкА. Используйте изолирующий трансформатор, чтобы ограничить ток утечки чейин <500 мкА. Агышуу тогун <500µA менен чектөө үчүн изоляциялык трансформаторду колдонуңуз.
визуализация системасы.(a) PMT, лазер жана күчөткүч базалык станцияда.(б) Фильтр банкында лазер (көк) FC/APC туташтыргычы аркылуу була-оптикалык кабель аркылуу өтүп жатат.Нур экинчи FC/APC туташтыргычы аркылуу дихроикалык күзгү (DM) менен бир режимдик булага (SMF) бурулат.Флуоресценция (жашыл) DM жана узун өтүүчү фильтр (LPF) аркылуу PMTге мультимоделүү була (MMF) аркылуу өтөт.(в) Эндоскоптун проксималдык учу базалык станциянын оптикалык була (F) жана зымдуу (W) портторуна туташтырылган.(г) Эндоскоп, монитор, базалык станция, компьютер жана көчмө арабада изоляциялык трансформатор.(a, c) Solidworks 2016 сүрөттөө системасын жана эндоскоптун компоненттерин 3D моделдөө үчүн колдонулган.
Фокустоо оптикасынын каптал жана октук резолюциясы диаметри 0,1 мкм болгон флуоресценттик микросфералардын (#F8803, Thermo Fisher Scientific) чекиттик жайылуу функциясынан өлчөнгөн.Сызыктуу баскычты колдонуп, микросфераларды туурасынан жана вертикалдуу түрдө 1 мкм кадам менен которуу менен сүрөттөрдү чогултуңуз (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Микросфералардын кесилишиндеги сүрөттөрдү алуу үчүн ImageJ2 аркылуу сүрөттөр стек.
Атайын программалык камсыздоо (LabVIEW 2021, NI) реалдуу убакыт режиминде маалыматтарды алуу жана сүрөттөрдү иштетүү үчүн иштелип чыккан.fig боюнча.7 системаны иштетүү үчүн колдонулган тартиптердин серепти көрсөтөт.Колдонуучу интерфейси маалыматтарды алуудан (DAQ), негизги панелден жана контроллер панелинен турат.Маалымат чогултуу панели чийки маалыматтарды чогултуу жана сактоо, ыңгайлаштырылган маалыматтарды чогултуу орнотуулары үчүн киргизүүнү камсыз кылуу жана сканер драйверинин жөндөөлөрүн башкаруу үчүн негизги панел менен өз ара аракеттенет.Негизги панель колдонуучуга эндоскопту колдонуу үчүн керектүү конфигурацияны, анын ичинде сканер башкаруу сигналын, видео кадр ылдамдыгын жана алуу параметрлерин тандоого мүмкүндүк берет.Бул панель колдонуучуга сүрөттүн жарыктыгын жана контрастын көрсөтүүгө жана көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет.Киргизүү катары чийки маалыматтарды колдонуу менен, алгоритм PMT үчүн оптималдуу пайда орнотуусун эсептейт жана пропорционалдык-интегралдык (PI)16 кайтарым байланышты башкаруу тутумун колдонуу менен бул параметрди автоматтык түрдө тууралайт.Контроллер тактасы лазердин күчүн жана PMT көбөйүшүн көзөмөлдөө үчүн негизги такта жана маалымат алуу тактасы менен иштешет.
Системалык программалык камсыздоонун архитектурасы.Колдонуучу интерфейси (1) маалыматтарды алуу (DAQ), (2) негизги панел жана (3) контроллер панелинен турат.Бул программалар бир эле убакта иштейт жана билдирүү кезектери аркылуу бири-бири менен байланышат.Ачкыч MEMS: Микроэлектромеханикалык система, TDMS: Техникалык маалыматтарды башкаруу агымы, PI: Пропорционалдык интеграл, PMT: Фотомультипликатор.Сүрөт жана видео файлдар тиешелүүлүгүнө жараша BMP жана AVI форматтарында сакталат.
Сүрөттү курчутуу үчүн колдонулган максималдуу маанини аныктоо үчүн ар кандай фазалык маанилерде сүрөт пикселинин интенсивдүүлүгүнүн дисперсиясын эсептөө үчүн фазаны оңдоо алгоритми колдонулат.Реалдуу убакыт режиминде оңдоо үчүн фазалык сканерлөө диапазону ± 2,86°, салыштырмалуу чоң кадам менен 0,286°, эсептөө убактысын кыскартуу үчүн.Мындан тышкары, азыраак үлгүлөрү бар сүрөттөлүштүн бөлүктөрүн колдонуу сүрөт кадрын эсептөө убактысын 7,5 секунддан (1 Msample) 1,88 секундага (250 Ksample) 10 Гц чейин кыскартат.Бул киргизүү параметрлери in vivo сүрөттөө учурунда минималдуу кечигүү менен адекваттуу сүрөт сапатын камсыз кылуу үчүн тандалган.Жандуу сүрөттөр жана видеолор BMP жана AVI форматтарында жазылат.Чийки маалыматтар Техникалык маалыматтарды башкаруу агымынын форматында (TMDS) сакталат.
LabVIEW 2021 менен сапатты жакшыртуу үчүн in vivo сүрөттөрүн кийинки иштетүү. Узак эсептөө убактысы талап кылынгандыктан, in vivo сүрөттөө учурунда фазаны оңдоо алгоритмдерин колдонууда тактык чектелген.Чектелген сүрөт аймактары жана үлгү номерлери гана колдонулат.Мындан тышкары, алгоритм кыймыл артефактылары же аз контрасттуу сүрөттөр үчүн жакшы иштебейт жана фазаны эсептөө каталарына30 алып келет.Жогорку контрасттуу жана кыймылсыз артефакттары бар жеке кадрлар 0,01° кадамдар менен ±0,75° фазалык сканерлөө диапазону менен фазалык так жөндөө үчүн кол менен тандалган.Сүрөттүн бүт аймагы колдонулду (мисалы, 10 Гцте жазылган сүрөттүн 1 М үлгүсү).Таблица S2 реалдуу убакытта жана кийинки иштетүү үчүн колдонулган сүрөттүн параметрлерин деталдаштырат.Фазаны оңдоодон кийин, сүрөттүн ызы-чуусун андан ары азайтуу үчүн медианалык чыпка колдонулат.Жарыктык жана контраст гистограмманы узартуу жана гамма-коррекциялоо аркылуу дагы жакшыртылды31.
Клиникалык сыноолор Мичиган медициналык мекемелеринин кароо кеңеши тарабынан жактырылган жана Медициналык процедуралар департаментинде өткөрүлдү.Бул изилдөө ClinicalTrials.gov сайтында онлайн катталган (NCT03220711, каттоо датасы: 07/18/2017).Киргизүү критерийлерине мурда пландаштырылган колоноскопия, ичеги-карын рагынын рискин жогорулаган жана ичегинин сезгенүү оорусу бар бейтаптар (18 жаштан 100 жашка чейинки) кирген.Катышууга макул болгон ар бир субъекттен маалымдалган макулдук алынды.Четтетүү критерийлери кош бойлуу болгон, флуоресцеинге жогорку сезгичтиги бар же активдүү химиотерапия же нур терапиясын алып жаткан бейтаптар болгон.Бул изилдөө күнүмдүк колоноскопия үчүн пландаштырылган ырааттуу бейтаптарды камтыган жана Мичиган медициналык борборунун калкынын өкүлү болгон.Изилдөө Хельсинкинин декларациясына ылайык жүргүзүлгөн.
Операциядан мурун эндоскопту силикон калыптарга орнотулган 10 мкм флуоресценттик мончокторду (#F8836, Thermo Fisher Scientific) колдонуп калибрлеңиз.Тунук силикон герметик (#RTV108, Momentive) 3D басып чыгарылган 8 см3 пластикалык калыпка куюлган.Суу флуоресценттик мончокторду силикондун үстүнө таштап, суу чөйрөсү кургагыча калтырыңыз.
Бүт жоон ичеги ак жарык жарыгы менен стандарттык медициналык колоноскоптун (Olympus, CF-HQ190L) жардамы менен текшерилди.Эндоскопист болжолдонгон оорунун аймагын аныктагандан кийин, аймакты 5-10 мл 5% уксус кислотасы, андан кийин былжырды жана калдыктарды тазалоо үчүн стерилдүү суу менен жууйт.5 мг/мл флуоресцеиндин 5 мл дозасы (Alcon, Fluorescite) тамырга сайылган же жумушчу канал аркылуу өткөн стандарттуу каннула (M00530860, Boston Scientific) аркылуу былжырлуу катмарга жергиликтүү түрдө чачылган.
былжырлуу бетинен ашыкча боёк же таштандыларды тазалоо үчүн сугатчыны колдонуңуз.Небулизациялоочу катетерди алып салыңыз жана өлүүгө чейинки сүрөттөрдү алуу үчүн эндоскопту жумушчу канал аркылуу өткөрүңүз.Дисталдык учу максаттуу аймакта жайгаштыруу үчүн кең талаадагы эндоскопиялык жетекчиликти колдонуңуз. Конфокалдык сүрөттөрдү чогултуу үчүн колдонулган жалпы убакыт <10 мүн. Конфокалдык сүрөттөрдү чогултуу үчүн колдонулган жалпы убакыт <10 мүн. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. Конфокалдык сүрөттөрдү чогултууга кеткен жалпы убакыт <10 мүн.Конфокалдык сүрөттөр үчүн жалпы алуу убактысы 10 мүнөткө жетпеген.Эндоскопиялык ак жарык видеосу Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) сүрөт системасы аркылуу иштетилип, Elgato HD видео жазгычтын жардамы менен жазылган.Эндоскопиялык видеолорду жаздыруу жана сактоо үчүн LabVIEW 2021 колдонуңуз.Сүрөттөө аяктагандан кийин эндоскоп алынып салынат жана визуализациялануучу кыртыш биопсиялык кычкач же тузак аркылуу кесилип алынат. Кыртыштар күнүмдүк гистология (H&E) үчүн иштетилген жана эксперттик GI патологу (HDA) тарабынан бааланган. Кыртыштар күнүмдүк гистология (H&E) үчүн иштетилген жана эксперттик GI патологу (HDA) тарабынан бааланган. Ткани булы обработаны үчүн обычной гистологии (H&E) жана оцены экспертом-патологом желучно-кишечного тракта (HDA). Кыртыштар күнүмдүк гистология (H&E) үчүн иштетилген жана адис ичеги-карын патологиясы (HDA) тарабынан бааланган.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 булы обработаны үчүн обычной гистологии (H&E) жана оцены экспертом-патологом желучно-кишечного тракта (HDA). Кыртыштар күнүмдүк гистология (H&E) үчүн иштетилген жана адис ичеги-карын патологиясы (HDA) тарабынан бааланган.Флуоресцеиндин спектрдик касиеттери S2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй спектрометрдин (USB2000+, Океан оптикасы) жардамы менен тастыкталды.
Эндоскоптор адамдар тарабынан ар бир колдонуудан кийин стерилизацияланат (8-сүрөт).Тазалоо процедуралары Мичиган медициналык борборунун Инфекцияны көзөмөлдөө жана эпидемиология департаментинин жана Борбордук стерилдик кайра иштетүү бөлүмүнүн жетекчилиги жана макулдугу менен аткарылган. Изилдөөнүн алдында инструменттер инфекциянын алдын алуу жана стерилизацияны валидациялоо кызматтарын көрсөткөн коммерциялык уюм Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) тарабынан стерилдөө үчүн сыналган жана валидацияланган. Изилдөөнүн алдында инструменттер инфекциянын алдын алуу жана стерилизацияны валидациялоо кызматтарын көрсөткөн коммерциялык уюм Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) тарабынан стерилдөө үчүн сыналган жана валидацияланган. Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой уюмдар, инфекциялык профилактика жана стерилизацияны алдын алуу боюнча кызмат көрсөтүүлөрдү стерилизациялоо компаниялары үчүн биринчи инструменттерди протестирование жана одобрены. Изилдөөнүн алдында инструменттер инфекциянын алдын алуу жана стерилизацияны текшерүү кызматтарын көрсөтүүчү коммерциялык уюм Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) тарабынан стерилдөө үчүн сыналган жана бекитилген. Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерциялык уюмдар, жугуштуу ооруларды алдын алуу жана стерилизациялоо боюнча кызмат көрсөтүүлөрдү биринчи жолу колдонгон инструменттерди стерилизациялоо жана проверенүү. Инфекциянын алдын алуу жана стерилизацияны текшерүү кызматтарын көрсөткөн коммерциялык уюм Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) тарабынан изилдөө алдында аспаптар стерилденген жана текшерилген.
Куралды кайра иштетүү.(a) Эндоскоптор STERRAD иштетүү процессин колдонуу менен ар бир стерилдөөдөн кийин лотокторго жайгаштырылат.(б) SMF жана зымдар тиешелүүлүгүнө жараша була-оптикалык жана электрдик туташтыргычтар менен аяктайт, алар кайра иштетүүгө чейин жабылат.
Төмөнкүлөрдү жасоо менен эндоскопторду тазалаңыз: (1) эндоскопту проксималдан дисталга чейин ферменттик тазалоочуга малынган түксүз чүпүрөк менен сүртүңүз;(2) Аспапты жуугуч эритмеге 3 мүнөт суу менен чөмтүрүңүз.түксүз кездеме.Электрдик жана оптикалык була туташтыргычтар капталган жана чечим алынып салынат;(3) Эндоскоп оролгон жана STERRAD 100NX, суутектин перекиси газ плазмасын колдонуу менен стерилдөө үчүн аспаптык лотокко жайгаштырылат.салыштырмалуу төмөн температура жана төмөн нымдуулук чөйрө.
Учурдагы изилдөөдө колдонулган жана/же талданган маалымат топтомдору негиздүү өтүнүч боюнча тиешелүү авторлордон жеткиликтүү.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & ди Pietro, M. ашказан-ичеги эндоскопия Confocal лазер эндомикроскопия: Техникалык аспектилери жана клиникалык колдонмолор. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & ди Pietro, M. ашказан-ичеги эндоскопия Confocal лазер эндомикроскопия: Техникалык аспектилери жана клиникалык колдонмолор.Pilonis, ND, Januszewicz, V. и ди Pietro, M. ичеги-карын эндоскопия Confocal лазер эндомикроскопия: техникалык аспектилери жана клиникалык колдонуу. 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：Техникалык аспектилер жана клиникалык колдонмолор.Pilonis, ND, Januszewicz, V. и ди Pietro, M. ичеги-карын эндоскопия Confocal лазер эндоскопия: техникалык аспектилери жана клиникалык колдонмолор.котормо ичеги-карын гепарин.7, 7 (2022).
Аль-Мансур, MR et al.SAGES TAVAC Конфокалдык Лазердик Эндомикроскопиянын коопсуздугу жана натыйжалуулугун талдоо.Операция.Эндоскопия 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. жана башкалар.Ашказан-ичеги жана панкреатобилиардык ооруларда конфокалдык лазер эндоскопиясы: системалуу серептөө жана мета-анализ.Биомедициналык илим.сактоочу танк.ички 2016, 4638683 (2016).