Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur.Siz cheklangan CSS-ni qo'llab-quvvatlaydigan brauzer versiyasidan foydalanmoqdasiz.Eng yaxshi tajriba uchun yangilangan brauzerdan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da Moslik rejimini o'chirib qo'ying).Bundan tashqari, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptlarsiz ko'rsatamiz.
Bir vaqtning o'zida uchta slayddan iborat karuselni ko'rsatadi.Bir vaqtning o'zida uchta slayd bo'ylab harakatlanish uchun "Oldingi" va "Keyingi" tugmalaridan foydalaning yoki bir vaqtning o'zida uchta slayd bo'ylab harakatlanish uchun oxiridagi slayder tugmalaridan foydalaning.
Konfokal lazerli endoskopiya real vaqtda optik biopsiyaning yangi usuli hisoblanadi.Gistologik sifatdagi lyuminestsent tasvirlarni ichi bo'sh organlarning epiteliyasidan bir zumda olish mumkin.Hozirgi vaqtda skanerlash klinik amaliyotda keng tarqalgan bo'lib qo'llaniladigan zondga asoslangan asboblar bilan proksimal ravishda amalga oshiriladi, fokusni boshqarishda moslashuvchanligi cheklangan.Yuqori tezlikda lateral burilishni amalga oshirish uchun endoskopning distal uchiga o'rnatilgan parametrik rezonansli skanerdan foydalanishni ko'rsatamiz.Yorug'lik yo'lini o'rash uchun reflektorning markaziga teshik o'yilgan.Ushbu dizayn asbobning o'lchamini diametri 2,4 mm va uzunligi 10 mm ga qisqartiradi, bu esa standart tibbiy endoskoplarning ishchi kanali orqali oldinga o'tish imkonini beradi.Yilni linzalar mos ravishda 1,1 va 13,6 mkm lateral va eksenel o'lchamlarini ta'minlaydi.0 mkm ish masofasi va 250 mkm × 250 mkm ko'rish maydoni 20 Gts gacha bo'lgan kadr tezligida erishiladi.488 nm da qo'zg'alish yuqori to'qimalar kontrasti uchun FDA tomonidan tasdiqlangan bo'yoq flüoreseinni qo'zg'atadi.Endoskoplar klinik jihatdan tasdiqlangan sterilizatsiya usullaridan foydalangan holda 18 tsikl davomida muvaffaqiyatsizliksiz qayta ishlandi.Muntazam kolonoskopiya paytida oddiy yo'g'on ichak shilliq qavati, quvurli adenomalar, giperplastik poliplar, yarali kolit va Kron kolitidan lyuminestsent tasvirlar olingan.Yagona hujayralar, jumladan, kolonotsitlar, goblet hujayralari va yallig'lanish hujayralarini aniqlash mumkin.Kript tuzilmalari, kript bo'shliqlari va lamina propria kabi shilliq qavatlarni ajratib ko'rsatish mumkin.Asbob an'anaviy endoskopiyaga qo'shimcha sifatida ishlatilishi mumkin.
Konfokal lazerli endoskopiya - bu odatiy endoskopiyaga qo'shimcha sifatida klinik foydalanish uchun ishlab chiqilgan yangi tasvirlash usuli1,2,3.Ushbu moslashuvchan, optik tolali ulangan asboblar yo'g'on ichak kabi ichi bo'sh organlarni qoplaydigan epiteliya hujayralaridagi kasalliklarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.Ushbu yupqa to'qima qatlami metabolik jihatdan yuqori darajada faol bo'lib, saraton, infektsiya va yallig'lanish kabi ko'plab kasallik jarayonlarining manbai hisoblanadi.Endoskopiya klinisyenlarga klinik qarorlar qabul qilishda yordam berish uchun real vaqtda, yaqin histologik sifatni in vivo tasvirlarni ta'minlab, subcellular rezolyutsiyaga erishishi mumkin.Jismoniy to'qimalarning biopsiyasi qon ketish va teshilish xavfini oshiradi.Ko'pincha biopsiya namunalari juda ko'p yoki juda kam to'planadi.Har bir olib tashlangan namuna jarrohlik narxini oshiradi.Patolog tomonidan namunani baholash uchun bir necha kun kerak bo'ladi.Patologiya natijalarini kutish kunlarida bemorlar ko'pincha tashvishga tushishadi.Bundan farqli o'laroq, MRI, CT, PET, SPECT va ultratovush kabi boshqa klinik ko'rish usullarida epiteliya jarayonlarini in vivo jonli real vaqtda, subhujayra o'lchamlari bilan ko'rish uchun zarur bo'lgan fazoviy ruxsat va vaqtinchalik tezlik yo'q.
Zondga asoslangan asbob (Cellvizio) hozirda klinikalarda "optik biopsiya" ni amalga oshirish uchun keng qo'llaniladi.Dizayn lyuminestsent tasvirlarni to'playdigan va uzatuvchi fazoviy izchil optik tolali to'plamga4 asoslangan.Yagona tolali yadro hujayra osti o'lchamlari uchun defokuslangan yorug'likni fazoviy filtrlash uchun "teshik" vazifasini bajaradi.Skanerlash proksimal ravishda katta hajmli galvanometr yordamida amalga oshiriladi.Ushbu qoida fokusni boshqarish vositasining imkoniyatlarini cheklaydi.Erta epitelial karsinomaning to'g'ri bosqichi invazyonni baholash va tegishli terapiyani aniqlash uchun to'qima yuzasi ostida vizualizatsiyani talab qiladi.FDA tomonidan tasdiqlangan kontrast modda bo'lgan floresein epiteliyaning strukturaviy xususiyatlarini ta'kidlash uchun tomir ichiga yuboriladi. Ushbu endomikroskoplarning o'lchamlari <2,4 mm diametrga ega va standart tibbiy endoskoplarning biopsiya kanali orqali osongina oldinga o'tkazilishi mumkin. Ushbu endomikroskoplarning o'lchamlari <2,4 mm diametrga ega va standart tibbiy endoskoplarning biopsiya kanali orqali osongina oldinga o'tkazilishi mumkin. Eti endomikroskopy imeyut razmery <2,4 mm v diametri va mumkin byt legko provedeny cherez biopsynyy kanal standartnyh meditsinskix endoskopov. Ushbu endomikroskoplarning diametri <2,4 mm va standart tibbiy endoskoplarning biopsiya kanali orqali osongina o'tkazilishi mumkin.Ushbu boroskoplarning diametri 2,4 mm dan kam va standart tibbiy boreskoplarning biopsiya kanalidan osongina o'tadi.Ushbu moslashuvchanlik klinik ilovalarning keng doirasini ta'minlaydi va endoskop ishlab chiqaruvchilardan mustaqildir.Ushbu tasvirlash qurilmasi yordamida qizilo‘ngach, oshqozon, yo‘g‘on ichak va og‘iz bo‘shlig‘i saratonini erta aniqlash bo‘yicha ko‘plab klinik tadqiqotlar o‘tkazildi.Tasvirlash protokollari ishlab chiqildi va protsedura xavfsizligi o'rnatildi.
Mikroelektromexanik tizimlar (MEMS) endoskoplarning distal uchida ishlatiladigan kichik skanerlash mexanizmlarini loyihalash va ishlab chiqarish uchun kuchli texnologiyadir.Ushbu pozitsiya (proksimalga nisbatan) fokus holatini boshqarishda ko'proq moslashuvchanlikni ta'minlaydi5,6.Yanal burilishdan tashqari, distal mexanizm eksenel skanerlash, ob'ektivdan keyingi skanerlash va tasodifiy kirish skanerlarini ham amalga oshirishi mumkin.Ushbu imkoniyatlar epiteliya hujayralarini yanada keng qamrovli so'roq qilish imkonini beradi, jumladan vertikal ko'ndalang tasavvurlar7, katta ko'rish maydoni (FOV)8 aberatsiyasiz skanerlash va foydalanuvchi tomonidan belgilangan kichik hududlarda yaxshilangan ishlash9.MEMS skanerlash mexanizmini asbobning chetida joylashgan cheklangan joy bilan qadoqlashning jiddiy muammosini hal qiladi.Katta hajmli galvanometrlar bilan taqqoslaganda, MEMS kichik o'lchamda, yuqori tezlikda va kam quvvat sarfida yuqori ishlashni ta'minlaydi.Oddiy ishlab chiqarish jarayoni arzon narxlarda ommaviy ishlab chiqarish uchun kengaytirilishi mumkin.Ko'pgina MEMS dizaynlari ilgari xabar qilingan10,11,12.Tibbiy endoskopning ishchi kanali orqali real vaqt rejimida in vivo tasvirlashdan keng klinik foydalanish imkonini beradigan texnologiyalarning hech biri hali yetarli darajada ishlab chiqilmagan.Bu erda biz muntazam klinik endoskopiya paytida in vivo inson tasvirini olish uchun endoskopning distal uchida MEMS skaneridan foydalanishni namoyish etishni maqsad qilganmiz.
O'xshash gistologik xususiyatlarga ega real vaqtda in vivo lyuminestsent tasvirlarni to'plash uchun distal uchida MEMS skaneri yordamida optik tolali asbob ishlab chiqilgan.Bir rejimli tola (SMF) egiluvchan polimer trubkaga o'ralgan va lex = 488 nm da qo'zg'atilgan.Ushbu konfiguratsiya distal uchining uzunligini qisqartiradi va uni standart tibbiy endoskoplarning ishchi kanali orqali oldinga o'tkazish imkonini beradi.Optikani markazlashtirish uchun uchidan foydalaning.Ushbu linzalar raqamli diafragma (NA) = 0,41 va ish masofasi = 0 mkm13 bo'lgan deyarli diffraktsiyali eksenel ruxsatga erishish uchun mo'ljallangan.Nozik shimlar optikani aniq tekislash uchun qilingan 14. Skaner 2,4 mm diametrli va 10 mm uzunlikdagi qattiq distal uchi bo'lgan endoskopga qadoqlangan (1a-rasm).Ushbu o'lchamlar uni klinik amaliyotda endoskopiya paytida qo'shimcha sifatida ishlatishga imkon beradi (1b-rasm).To'qimalarga lazer tushishining maksimal quvvati 2 mVtni tashkil etdi.
Konfokal lazerli endoskopiya (CLE) va MEMS skanerlari.Fotosurat (a) qattiq distal uchi o'lchamlari 2,4 mm va uzunligi 10 mm bo'lgan qadoqlangan asbob va (b) standart tibbiy endoskopning (Olympus CF-HQ190L) ishchi kanali orqali to'g'ri o'tish.(c) qo'zg'atuvchi nur o'tadigan 50 mkm markaziy teshikka ega reflektorni ko'rsatadigan skanerning oldingi ko'rinishi.Skaner to'rtburchak taroqli haydovchilar to'plami tomonidan boshqariladigan gimbalga o'rnatiladi.Qurilmaning rezonans chastotasi burilish kamonining o'lchami bilan belgilanadi.(d) haydovchi va quvvat signallari uchun ulanish nuqtalarini ta'minlovchi elektrod ankerlariga ulangan simlar bilan stendga o'rnatilgan skanerni ko'rsatadigan skanerning yon ko'rinishi.
Skanerlash mexanizmi nurni yon tomonga burish uchun (XY tekisligi) Lissajous naqshida (1c-rasm) taroq bilan boshqariladigan to'rtburchak aktuatorlar to'plami tomonidan boshqariladigan gimbalga o'rnatilgan reflektordan iborat.Qo'zg'alish nuri o'tgan markazda diametri 50 mkm bo'lgan teshik chizilgan.Skaner konstruksiyaning rezonans chastotasida boshqariladi, uni burilish kamonining o'lchamlarini o'zgartirish orqali sozlash mumkin.Quvvat va nazorat signallari uchun ulanish nuqtalarini ta'minlash uchun qurilmaning atrofiga elektrod ankrajlari o'yilgan (1d-rasm).
Ko'rish tizimi operatsiya xonasiga o'ralishi mumkin bo'lgan portativ aravaga o'rnatilgan.Grafik foydalanuvchi interfeysi shifokorlar va hamshiralar kabi minimal texnik bilimga ega foydalanuvchilarni qo'llab-quvvatlash uchun mo'ljallangan.Skaner haydovchi chastotasini, nurlanish rejimini va tasvir FOVni qo'lda tekshiring.
Endoskopning umumiy uzunligi asboblarning standart tibbiy endoskopning ishchi kanali (1,68 m) orqali to'liq o'tishini ta'minlash uchun taxminan 4 m, manevr uchun qo'shimcha uzunlik bilan.Endoskopning proksimal uchida SMF va simlar tayanch stantsiyaning optik tolali va simli portlariga ulanadigan ulagichlarda tugaydi.O'rnatishda lazer, filtr birligi, yuqori voltli kuchaytirgich va fotoko'paytiruvchi detektor (PMT) mavjud.Kuchaytirgich skanerga quvvat va haydovchi signallarini beradi.Optik filtr birligi lazer qo'zg'alishini SMF bilan bog'laydi va floresansni PMT ga uzatadi.
Endoskoplar har bir klinik muolajadan so‘ng STERRAD sterilizatsiya jarayonidan foydalangan holda qayta ishlanadi va 18 tsiklgacha bardosh bera oladi.OPA eritmasi uchun 10 dan ortiq dezinfektsiya davrlaridan keyin hech qanday shikastlanish belgilari kuzatilmadi.OPA natijalari STERRAD natijalaridan oshib ketdi, bu endoskoplarning ishlash muddatini qayta sterilizatsiya qilish o'rniga yuqori darajadagi dezinfektsiyalash orqali uzaytirilishi mumkinligini ko'rsatdi.
Rasm o'lchamlari 0,1 mkm diametrli lyuminestsent boncuklar yordamida nuqta yoyish funktsiyasidan aniqlandi.Yanal va eksenel o'lchamlari uchun mos ravishda 1,1 va 13,6 mkm bo'lgan yarim maksimal (FWHM) to'liq kenglik o'lchandi (2a, b-rasm).
Rasm imkoniyatlari.Fokuslash optikasining lateral (a) va eksenel (b) o'lchamlari diametri 0,1 mkm bo'lgan floresan mikrosferalar yordamida o'lchangan nuqta tarqalish funktsiyasi (PSF) bilan tavsiflanadi.Yarim maksimalda (FWHM) o'lchangan to'liq kenglik mos ravishda 1,1 va 13,6 mkm edi.Inset: bitta mikrosferaning ko'ndalang (XY) va eksenel (XZ) yo'nalishdagi kengaytirilgan ko'rinishlari ko'rsatilgan.(c) 7-6 guruhlarni aniq hal qilish mumkinligini ko'rsatadigan standart (USAF 1951) maqsadli chiziqdan (qizil oval) olingan lyuminestsent tasvir.(d) 250 mkm × 250 mkm tasvir maydonini ko'rsatadigan 10 mkm diametrli dispers floresan mikrosferalar tasviri.(a, b) dagi PSFlar MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/) yordamida qurilgan.(c, d) Floresan tasvirlari LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/) yordamida to'plangan.
Standart o'lchamdagi linzalardan olingan lyuminestsent tasvirlar 7-6-guruhlardagi ustunlar to'plamini aniq ajratib turadi, bu esa yuqori lateral piksellar sonini saqlaydi (2c-rasm).250 mkm × 250 mkm ko'rish maydoni (FOV) lamellarga tarqalgan 10 mkm diametrli lyuminestsent boncuklarning tasvirlaridan aniqlandi (2d-rasm).
Endoskoplar, yo'g'on ichak peristaltikasi va bemorning nafas olishidan kelib chiqadigan harakat artefaktlarini kamaytirish uchun klinik ko'rish tizimida PMT ni nazorat qilish va fazani tuzatishning avtomatlashtirilgan usuli qo'llaniladi.Tasvirni qayta tiklash va qayta ishlash algoritmlari ilgari tasvirlangan14,15.PMT ortishi intensivlikning to'yinganligini oldini olish uchun proportsional-integral (PI) kontroller tomonidan boshqariladi16.Tizim har bir kadr uchun maksimal piksel intensivligini o'qiydi, proportsional va integral javoblarni hisoblab chiqadi va piksel intensivligi ruxsat etilgan diapazonda bo'lishini ta'minlash uchun PMT daromad qiymatlarini aniqlaydi.
In vivo tasvirlash paytida skaner harakati va boshqaruv signali o'rtasidagi fazalar mos kelmasligi tasvirning xiralashishiga olib kelishi mumkin.Bunday ta'sirlar inson tanasi ichidagi qurilma haroratining o'zgarishi tufayli yuzaga kelishi mumkin.Oq yorug'lik tasvirlari endoskopning normal yo'g'on ichak shilliq qavati bilan in vivo aloqada ekanligini ko'rsatdi (3a-rasm).Oddiy yo'g'on ichak shilliq qavatining xom tasvirlarida noto'g'ri chiziqli piksellarning xiralashishini ko'rish mumkin (3b-rasm).Tegishli faza va kontrastni sozlash bilan davolashdan so'ng, shilliq qavatning subhujayrali xususiyatlarini ajratish mumkin edi (3c-rasm).Qo'shimcha ma'lumot uchun, xom konfokal tasvirlar va real vaqt rejimida qayta ishlangan tasvirlar S1-rasmda ko'rsatilgan va real vaqt rejimida va keyingi ishlov berish uchun ishlatiladigan tasvirni qayta tiklash parametrlari S1-jadval va S2-jadvalda keltirilgan.
Tasvirni qayta ishlash.(a) Flüoresan qo'llashdan keyin in vivo lyuminestsent tasvirlarni to'plash uchun oddiy (N) yo'g'on ichak shilliq qavati bilan aloqada joylashgan endoskopni (E) ko'rsatadigan keng burchakli endoskopik rasm.(b) Skanerlash paytida X va Y o'qlarida sayr qilish noto'g'ri tekislangan piksellarning xiralashishiga olib kelishi mumkin.Namoyish maqsadida asl tasvirga katta fazali siljish qo'llaniladi.(c) Qayta ishlashdan keyingi fazani to'g'irlagandan so'ng, shilliq qavatning tafsilotlari, shu jumladan kript tuzilmalari (strelkalar), lamina propria (lp) bilan o'ralgan markaziy lümen (l) bilan baholanishi mumkin.Yagona hujayralarni, jumladan kolonotsitlarni (c), goblet hujayralarini (g) va yallig'lanish hujayralarini (strelkalar) ajratish mumkin.Qoʻshimcha 1-videoga qarang. (b, c) LabVIEW 2021 yordamida qayta ishlangan rasmlar.
Asbobning keng klinik qo'llanilishini ko'rsatish uchun bir nechta yo'g'on ichak kasalliklarida in vivo jonli ravishda konfokal floresan tasvirlari olingan.Keng burchakli tasvirlash birinchi navbatda qo'pol anormal shilliq qavatni aniqlash uchun oq yorug'lik yordamida amalga oshiriladi.Keyin endoskop kolonoskopning ishchi kanali orqali uzatiladi va shilliq qavat bilan aloqa qiladi.
Keng maydonli endoskopiya, konfokal endomikroskopiya va gistologiya (H&E) tasvirlari yo'g'on ichak neoplaziyasi, shu jumladan quvurli adenoma va giperplastik polip uchun ko'rsatiladi. Keng maydonli endoskopiya, konfokal endomikroskopiya va gistologiya (H&E) tasvirlari yo'g'on ichak neoplaziyasi, shu jumladan quvurli adenoma va giperplastik polip uchun ko'rsatiladi. Shirokopol endoskopiya, konfokal endomikroskopiya va gistologik (H&E) izobrajeniya pokazany uchun neoplazii to'liq kishki, vklyuchaya tubulyarnuyu adenomu va giperplastik polip. Yo'g'on ichakning endoskopiyasi, konfokal endomikroskopiya va gistologik (H&E) ko'rish yo'g'on ichak neoplaziyasi, shu jumladan quvurli adenoma va giperplastik polip uchun ko'rsatiladi.① ② ③ ③ ④ shūbaà nǐn shǒuwàn 聚 聚 组织学 组织学 (H & E) 图像.língíngíngíníníngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngín h&E (H&E) tasviri. Shirokopolnaya endoskopiya, konfokal mikroendoskopiya va gistologik (H&E) izobrajeniya, pokazyvayushchie opuxoli tolstoy kishki, vklyuchaya tubulyarnye adenomy va giperplastik polipi. Keng maydonli endoskopiya, konfokal mikroendoskopiya va yo'g'on ichakning o'smalarini, shu jumladan quvurli adenomalar va giperplastik poliplarni ko'rsatadigan gistologik (H&E) tasvirlari.Naychali adenomalarda oddiy kript arxitekturasining yo'qolishi, goblet hujayralari hajmining qisqarishi, kript lümenining buzilishi va lamina propriyaning qalinlashishi (4a-c-rasm).Giperplastik poliplar kriptlarning yulduzsimon arxitekturasini, bir nechta goblet hujayralarini, kriptlarning yoriqsimon lümenini va tartibsiz qatlamli kriptlarni ko'rsatdi (4d-f-rasm).
In vivo jonli ravishda shilliq qavatning qalin terisi tasviri. Oq nurli endoskopiya, konfokal endomikroskop va gistologiya (H&E) tasvirlari (ac) adenoma, (df) giperplastik polip, (gi) yarali kolit va (jl) Kron kolitida ko'rsatilgan. Oq nurli endoskopiya, konfokal endomikroskop va gistologiya (H&E) tasvirlari (ac) adenoma, (df) giperplastik polip, (gi) yarali kolit va (jl) Kron kolitida ko'rsatilgan. Tipichnye izobrajeniya endoskopi v belom svete, konfokalnogo endomikroskopiya va gistologii (H&E) pokazany uchun (ac) adenomy, (df) giperplastik polipa, (gi) yazvennogo kolita va (jl) kolita Krona. Odatda oq nurli endoskopiya, konfokal endomikroskop va gistologiya (H&E) tasvirlari (ac) adenoma, (df) giperplastik polip, (gi) yarali kolit va (jl) Kron kolitida ko'rsatilgan.显示 了 (AC) ↓ ↑, (df) ↓ ↑, (JL) 溃疡性 结肠炎 结肠炎 的 的 的 的 的 的 聚焦 内 ↑ H&E). U (AC) ↓ ↑, (gi) (gi) (gi) (jl) ↓ ↑, 共 公司 公司 和 公司 公司 肠炎性 肠炎性 和 肠 和 和 和 肠炎性 肠炎性 肠炎性 ↑ ) tasvir. Predstavleny reprezentativnye endoskopiya v belom svete, konfokalnaya endoskopiya va gistologiya (ac) adenomy, (df) giperplastik polipoza, (gi) yazvennogo kolita va (jl) kolita Krona (H&E). Oq nurli endoskopiya, konfokal endoskopiya va (ac) adenoma, (df) giperplastik polipoz, (gi) yarali kolit va (jl) Kron kolitining (H&E) gistologiyasi ko'rsatilgan.(B) endoskop (E) yordamida quvurli adenomadan (TA) in vivo jonli ravishda olingan konfokal tasvirni ko'rsatadi.Bu prekanseroz lezyon oddiy kript arxitekturasining yo'qolishini (strelka), kript lümeni (l) buzilishini va kript lamina propria (lp) to'planishini ko'rsatadi.Kolonotsitlar (c), goblet hujayralari (g) va yallig'lanish hujayralari (strelkalar) ham aniqlanishi mumkin.Smt.Qo'shimcha video 2. (e) in vivo jonli ravishda giperplastik polipdan (HP) olingan konfokal tasvirni ko'rsatadi.Bu yaxshi xulqli lezyon yulduzsimon kript arxitekturasini (strelka), yoriqsimon kript lümeni (l) va tartibsiz shakldagi lamina propriani (lp) namoyon qiladi.Kolonotsitlar (c), bir nechta goblet hujayralari (g) va yallig'lanish hujayralari (strelkalar) ham aniqlanishi mumkin.Smt.Qo'shimcha video 3. (h) in vivo jonli ravishda yarali kolitda (UC) olingan konfokal tasvirlarni ko'rsatadi.Bu yallig'lanish holati buzilgan kript arxitekturasini (o'q) va taniqli goblet hujayralarini (g) ko'rsatadi.Floressein (f) patlari epiteliya hujayralaridan chiqariladi, bu tomirlarning o'tkazuvchanligini oshiradi.Lamina propriyada (lp) ko'plab yallig'lanish hujayralari (strelkalar) ko'rinadi.Smt.Qo'shimcha video 4. (k) Kron kolitining (CC) hududidan in vivo jonli ravishda olingan konfokal tasvirni ko'rsatadi.Bu yallig'lanish holati buzilgan kript arxitekturasini (o'q) va taniqli goblet hujayralarini (g) ko'rsatadi.Floressein (f) patlari epiteliya hujayralaridan chiqariladi, bu tomirlarning o'tkazuvchanligini oshiradi.Lamina propriyada (lp) ko'plab yallig'lanish hujayralari (strelkalar) ko'rinadi.Smt.Qoʻshimcha video 5. (b, d, h, l) LabVIEW 2021 yordamida qayta ishlangan tasvirlar.
Yo'g'on ichak yallig'lanishi tasvirlarining shunga o'xshash to'plami, shu jumladan yarali kolit (UC) (4g-i-rasm) va Kron kolitini (4j-l-rasm) ko'rsatilgan.Yallig'lanish reaktsiyasi ko'zoynak hujayralari bo'lgan buzuq kript tuzilmalari bilan tavsiflanadi.Fluorescein epiteliya hujayralaridan siqib chiqariladi, bu tomirlarning o'tkazuvchanligini oshiradi.Lamina propriada ko'p miqdorda yallig'lanish hujayralarini ko'rish mumkin.
Biz in vivo tasvirni olish uchun distal joylashgan MEMS skaneridan foydalanadigan moslashuvchan tolali ulangan konfokal lazer endoskopining klinik qo'llanilishini ko'rsatdik.Rezonans chastotasida harakat artefaktlarini kamaytirish uchun yuqori zichlikdagi Lissajous skanerlash rejimi yordamida 20 Gts gacha bo'lgan kadr tezligiga erishish mumkin.Optik yo'l nurning kengayishini va 1,1 mkm lateral o'lchamga erishish uchun etarli bo'lgan raqamli diafragmani ta'minlash uchun buklangan.Oddiy yo'g'on ichak shilliq qavati, quvurli adenomalar, giperplastik poliplar, yarali kolit va Kron kolitining muntazam kolonoskopiyasi paytida gistologik sifatdagi lyuminestsent tasvirlar olingan.Yagona hujayralar, jumladan, kolonotsitlar, goblet hujayralari va yallig'lanish hujayralarini aniqlash mumkin.Kript tuzilmalari, kript bo'shliqlari va lamina propria kabi shilliq qavatlarni ajratib ko'rsatish mumkin.Nozik apparat 2,4 mm diametrli x 10 mm uzunlikdagi asbob ichida individual optik va mexanik komponentlarning aniq hizalanishini ta'minlash uchun mikro-ishlovlangan.Optik dizayn qattiq distal uchi uzunligini etarlicha qisqartiradi va tibbiy endoskoplarda standart o'lchamdagi (diametri 3,2 mm) ishchi kanal orqali to'g'ridan-to'g'ri o'tishga imkon beradi.Shuning uchun, ishlab chiqaruvchidan qat'i nazar, qurilma yashash joyidagi shifokorlar tomonidan keng qo'llanilishi mumkin.Yuqori kontrastni olish uchun FDA tomonidan tasdiqlangan bo'yoq bo'lgan flüoresanni qo'zg'atish uchun qo'zg'alish lex = 488 nm da amalga oshirildi.Asbob klinik jihatdan qabul qilingan sterilizatsiya usullaridan foydalangan holda 18 tsikl davomida muammosiz qayta ishlandi.
Boshqa ikkita asbob dizayni klinik jihatdan tasdiqlangan.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) zondga asoslangan konfokal lazer endoskopi (pCLE) bo'lib, flüoresan tasvirlarni yig'ish va uzatish uchun ko'p rejimli kogerent tolali optik kabellar to'plamidan foydalanadi1.Asosiy stantsiyada joylashgan galvo oynasi proksimal uchida lateral skanerlashni amalga oshiradi.Optik qismlar gorizontal (XY) tekislikda 0 dan 70 mkm gacha chuqurlikda yig'iladi.Diametri 0,91 (19 G igna) dan 5 mm gacha bo'lgan mikroprob to'plamlari mavjud.1 dan 3,5 mkm gacha bo'lgan lateral rezolyutsiyaga erishildi.Tasvirlar 240 dan 600 mkm gacha bo'lgan bir o'lchovli ko'rish maydoni bilan 9 dan 12 Gts gacha kadr tezligida to'plangan.Platforma o't yo'llari, siydik pufagi, yo'g'on ichak, qizilo'ngach, o'pka va oshqozon osti bezi kabi turli sohalarda klinik jihatdan qo'llanilgan.Optiscan Pty Ltd professional endoskopning (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) kiritish trubkasiga (distal uchi) o'rnatilgan skanerlash dvigateli bilan endoskopga asoslangan konfokal lazer endoskopini (eCLE) ishlab chiqdi 17 .Optik qism bir rejimli tola yordamida amalga oshirildi va yon skanerlash rezonansli tuning vilkalari orqali konsol mexanizmi yordamida amalga oshirildi.Shakl xotirasi qotishmasi (Nitinol) aktuatori eksenel siljishni yaratish uchun ishlatiladi.Konfokal modulning umumiy diametri 5 mm.Fokuslash uchun raqamli diafragma NA = 0,6 bo'lgan GRIN linzalari ishlatiladi.Gorizontal tasvirlar mos ravishda 0,7 va 7 mkm lateral va eksenel ruxsatlarda, 0,8–1,6 Hz kadr chastotasida va 500 mkm × 500 mkm ko'rish maydonida olingan.
Biz distal end MEMS skaneridan foydalangan holda tibbiy endoskop orqali inson tanasidan in vivo lyuminestsent tasvirni olishning subhujayra o'lchamlarini namoyish qilamiz.Floresans yuqori tasvir kontrastini ta'minlaydi va hujayra yuzasi maqsadlariga bog'langan ligandlar kasallik tashxisini yaxshilash uchun molekulyar identifikatsiyani ta'minlash uchun floroforlar bilan etiketlanishi mumkin.In vivo mikroendoskopiya uchun boshqa optik usullar ham ishlab chiqilmoqda. OCT chuqurligi >1 mm19 bo'lgan vertikal tekislikda tasvirlarni yig'ish uchun keng polosali yorug'lik manbasidan qisqa kogerentlik uzunligidan foydalanadi. OCT chuqurligi >1 mm19 bo'lgan vertikal tekislikda tasvirlarni yig'ish uchun keng polosali yorug'lik manbasidan qisqa kogerentlik uzunligidan foydalanadi. OKT ispolzuet korotkuyu dlinu kogerentnosti shirokopolosnogo isochnika sveta uchun sbora izobrajeniy v vertikal ploskosti s glubinoy >1 mm19. OKT 1 mm chuqurlikdagi vertikal tekislikdagi tasvirlarni olish uchun keng polosali yorug'lik manbasining qisqa kogerentlik uzunligidan foydalanadi19. Oktlar ↑ 来 ① ② ③ ④ 1 mm19 的 图像.1 mm19 yíndín. OKT ispolzuet korotkuyu dlinu kogerentnosti shirokopolosnogo isochnika sveta uchun sbora izobrajeniy na glubine >1 mm19 v vertikal ploskosti. OCT vertikal tekislikda >1 mm19 tasvirlarni olish uchun keng polosali yorug'lik manbasining qisqa kogerentlik uzunligidan foydalanadi.Biroq, bu past kontrastli yondashuv orqaga tarqalgan yorug'lik to'plamiga tayanadi va tasvir o'lchamlari nuqta artefaktlari bilan cheklangan.Fotoakustik endoskopiya tovush to'lqinlarini hosil qiluvchi lazer impulsining yutilishidan so'ng to'qimalarda tez termoelastik kengayish asosida in vivo tasvirlarni yaratadi20. Ushbu yondashuv terapiyani kuzatish uchun in vivo jonli ravishda inson yo'g'on ichaklarida 1 sm dan ortiq tasvirlash chuqurligini ko'rsatdi. Ushbu yondashuv terapiyani kuzatish uchun in vivo jonli ravishda inson yo'g'on ichaklarida 1 sm dan ortiq tasvirlash chuqurligini ko'rsatdi. Monitoring terapiyasi uchun in vivo vizualizatsiya > 1 sm. Ushbu yondashuv terapiyani monitoring qilish uchun in vivo jonli ravishda inson yo'g'on ichaklarida 1 sm dan ortiq tasvir chuqurligini ko'rsatdi.lííííííííííííníngíngíngíngíngíngíngíngíngíníngíníníníníníníníníníníníníníní> 1 díngíngíngíníngín.língíííííííííníngíngíníngíníngíngíníngínínínínjínínjínjínmínjíní> 1 Monitoring terapiyasi uchun in vivo jonli ravishda izobrajeniyalar soni > 1 sm. Ushbu yondashuv terapiyani kuzatish uchun in vivo jonli ravishda inson yo'g'on ichaklarida 1 sm dan ortiq tasvirlash chuqurligida ko'rsatildi.Kontrast asosan qon tomirlarida gemoglobin tomonidan ishlab chiqariladi.Multifotonli endoskopiya ikki yoki undan ortiq NIR fotonlari bir vaqtning o'zida to'qimalar biomolekulalariga urilganda yuqori kontrastli floresan tasvirlarni yaratadi21. Ushbu yondashuv past fototoksiklik bilan 1 mm dan yuqori tasvir chuqurligiga erishishi mumkin. Ushbu yondashuv past fototoksiklik bilan 1 mm dan yuqori tasvir chuqurligiga erishishi mumkin. Etot podxod mumkin obespechit glubinu izobrajeniya > 1 mm s nisbiy fototoksiknostyu. Ushbu yondashuv past fototoksiklik bilan > 1 mm tasvir chuqurligini ta'minlashi mumkin.lííííííííí>1 lííííííníínínínínjínjínjínjínjínjínjínjínjíníínlííííííííí>1 lííííííníínínínínjínjínjínjínjínjínjínjínjíníín Etot podxod mumkin obespechit glubinu izobrajeniya > 1 mm s nisbiy fototoksiknostyu. Ushbu yondashuv past fototoksiklik bilan > 1 mm tasvir chuqurligini ta'minlashi mumkin.Yuqori intensivlikdagi femtosekundli lazer pulslari talab qilinadi va endoskopiya davomida bu usul klinik jihatdan isbotlanmagan.
Ushbu prototipda skaner faqat lateral burilishni amalga oshiradi, shuning uchun optik qism gorizontal (XY) tekislikda bo'ladi.Qurilma Cellvizio tizimidagi galvanik nometalllarga (12 Gts) qaraganda yuqori kadr tezligida (20 Gts) ishlashga qodir.Harakat artefaktlarini kamaytirish uchun kadr tezligini oshiring va signalni kuchaytirish uchun kadr tezligini kamaytiring.Endoskopik harakat, nafas olish harakati va ichak motorikasidan kelib chiqadigan katta harakat artefaktlarini yumshatish uchun yuqori tezlikda va avtomatlashtirilgan algoritmlar kerak.Parametrik rezonansli skanerlar yuzlab mikrondan ortiq eksenel siljishlarga erishishi ko'rsatilgan22. Tasvirlar gistologiya (H&E) bilan bir xil ko'rinishni ta'minlash uchun shilliq qavat yuzasiga perpendikulyar vertikal tekislikda (XZ) to'planishi mumkin. Tasvirlar gistologiya (H&E) bilan bir xil ko'rinishni ta'minlash uchun shilliq qavat yuzasiga perpendikulyar vertikal tekislikda (XZ) to'planishi mumkin. Izobrajeniya mumkin byt polucheny v vertikal ploskosti (XZ), perpendikulyarnoy poverxnosti slazistoy obolochki, chtoby obespechit takoe je izobrajenie, ka pri gistologii (H&E). Tasvirlar gistologiya (H&E)dagi kabi tasvirni ta'minlash uchun shilliq qavat yuzasiga perpendikulyar vertikal tekislikda (XZ) olinishi mumkin.① ② ③ ④ (Xz) 中 收集, 以 提供 收集 收集 (H & E) 相同 视图zngjngjngjngjngjngjngjngjíngjínjíngjínjíníngjínzíngíníngjínjínjínjínjínjínjínjínjínjínjíníngíngíngíngíngíngíngínínínínínínínínínínínínínín (H&E) Izobrajeniya mumkin byt polucheny v vertikal ploskosti (XZ), perpendikulyarnoy poverxnosti slazistoy obolochki, chtoby obespechit takoe je izobrajenie, ka pri gistologicheskom issledovanii (H&E). Tasvirlar gistologik tekshiruv (H&E) bilan bir xil tasvirni ta'minlash uchun shilliq qavat yuzasiga perpendikulyar vertikal tekislikda (XZ) olinishi mumkin.Skanerni ob'ektivdan keyingi holatda joylashtirish mumkin, bu erda yorug'lik nuri asosiy optik o'q bo'ylab tushadi, bu erda buzilishlarga nisbatan sezgirlikni kamaytiradi8.Deyarli diffraktsiya bilan cheklangan fokus hajmlari o'zboshimchalik bilan katta ko'rish maydonlarida og'ishi mumkin.Reflektorlarni foydalanuvchi tomonidan belgilangan joylarga burish uchun tasodifiy kirish skanerlash amalga oshirilishi mumkin9.Tasvirning ixtiyoriy joylarini ajratib ko'rsatish, signal-shovqin nisbati, kontrast va kadr tezligini yaxshilash uchun ko'rish maydonini qisqartirish mumkin.Skanerlar oddiy jarayonlar yordamida ommaviy ishlab chiqarilishi mumkin.Kam xarajatli ommaviy ishlab chiqarish va keng tarqatish uchun ishlab chiqarishni ko'paytirish uchun har bir kremniy gofretda yuzlab qurilmalar tayyorlanishi mumkin.
Buklangan yorug'lik yo'li qattiq distal uchining hajmini kamaytiradi, bu esa endoskopni odatiy kolonoskopiya paytida qo'shimcha vosita sifatida ishlatishni osonlashtiradi.Ko'rsatilgan lyuminestsent tasvirlarda shilliq qavatning subhujayrali xususiyatlarini ko'rish mumkin, bu quvurli adenomalarni (prekanseroz) giperplastik poliplardan (benign) ajratish mumkin.Ushbu natijalar endoskopiya keraksiz biopsiya sonini kamaytirishi mumkinligini ko'rsatadi23.Jarrohlik bilan bog'liq umumiy asoratlarni kamaytirish, monitoring oralig'ini optimallashtirish va kichik jarohatlarning gistologik tahlilini minimallashtirish mumkin.Shuningdek, biz yallig'lanishli ichak kasalliklari, jumladan, yarali kolit (UC) va Kron kolitli bemorlarning in vivo tasvirlarini ko'rsatamiz.An'anaviy oq nurli kolonoskopiya shilliq qavatning shifo topishini to'g'ri baholash imkoniyati cheklangan bo'lgan shilliq qavatning makroskopik ko'rinishini ta'minlaydi.Endoskopiyadan anti-TNF24 antikorlari kabi biologik terapiya samaradorligini baholash uchun in vivo foydalanish mumkin.To'g'ri in vivo baholash kasallikning qaytalanishini va jarrohlik kabi asoratlarni kamaytirishi yoki oldini olishi va hayot sifatini yaxshilashi mumkin.In vivo25 tarkibida flüoresan o'z ichiga olgan endoskoplardan foydalanish bilan bog'liq bo'lgan klinik tadkikotlarda jiddiy nojo'ya reaktsiyalar qayd etilmagan. Termal shikastlanish xavfini minimallashtirish va 21 CFR 812 uchun muhim bo'lmagan xavf uchun FDA talablariga26 javob berish uchun shilliq qavatdagi lazer quvvati <2 mVt bilan cheklangan. Termal shikastlanish xavfini minimallashtirish va 21 CFR 812 uchun muhim bo'lmagan xavf uchun FDA talablariga26 javob berish uchun shilliq qavat yuzasidagi lazer quvvati <2 mVt bilan cheklangan. Moshchnost lazera na poverxnosti slazistoy obolochki byla ogranichena to <2 mVt, chtoby svesti k minimal risk termicheskogo povrejdeniya va sootvetstvo trebovaniyam FDA otnositelno neznachitelnogo riska21 CG228. Termal shikastlanish xavfini minimallashtirish va 21 CFR 812 ostida arzimas xavf26 uchun FDA talablariga javob berish uchun shilliq qavatdagi lazer quvvati <2 mVt bilan cheklangan.língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíng<2 mW， mwīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngjīngīngīngīngīngīfīngīfīngīfīngīfīngīfīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīfīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngīngjīngjīng. 26 língjīnglíngíngíngíngíngíngíngín<2 mVt Moshchnost lazera na poverxnosti slazistoy obolochki byla ogranichena to <2 mVt, chtoby svesti k minimal risk termicheskogo povrejdeniya va sootvetstvovat trebovaniyam FDA 21 CFR 812 otnositelno neznachitelnogo6. Termal shikastlanish xavfini minimallashtirish va ahamiyatsiz xavf uchun FDA 21 CFR 812 talablariga javob berish uchun shilliq qavatdagi lazer quvvati <2 mVt bilan cheklangan edi26.
Asbobning dizayni tasvir sifatini yaxshilash uchun o'zgartirilishi mumkin.Sferik aberatsiyani kamaytirish, tasvir o'lchamlarini yaxshilash va ish masofasini oshirish uchun maxsus optika mavjud.SIL yorug'lik birikmasini yaxshilash uchun to'qimalarning sinishi indeksiga (~ 1,4) yaxshiroq mos keladigan tarzda sozlanishi mumkin.Drayv chastotasi skanerning lateral burchagini oshirish va tasvirning ko'rish maydonini kengaytirish uchun sozlanishi mumkin.Ushbu effektni yumshatish uchun sezilarli harakatga ega bo'lgan tasvirning ramkalarini olib tashlash uchun avtomatlashtirilgan usullardan foydalanishingiz mumkin.Yuqori tezlikda ma'lumotlarni yig'ish bilan maydonda dasturlashtiriladigan darvoza massivi (FPGA) yuqori samarali real vaqtda to'liq kadrli tuzatishni ta'minlash uchun ishlatiladi.Ko'proq klinik foyda olish uchun avtomatlashtirilgan usullar fazalar almashinuvini va real vaqtda tasvirni talqin qilish uchun harakat artefaktlarini tuzatishi kerak.Eksenel skanerlashni 22 joriy qilish uchun monolit 3 o'qli parametrik rezonansli skanerni amalga oshirish mumkin. Ushbu qurilmalar chalg'itish chastotasini aralash yumshatish/qattiqlash dinamikasiga ega rejimda sozlash orqali misli ko'rilmagan vertikal siljish >400 mkmga erishish uchun ishlab chiqilgan. Ushbu qurilmalar chalg'itish chastotasini aralash yumshatish/qattiqlash dinamikasiga ega rejimda sozlash orqali misli ko'rilmagan vertikal siljish >400 mkmga erishish uchun ishlab chiqilgan. Eti ustroystva byli razrabotany uchun dostijeniya bepul vertikal smescheniya > 400 mkm putem nastroyky chastoty vozbujdeniya v rejime, kotoryy xarakteristika smeshannoy dinamikoy smyageniya/jestkosti27. Ushbu qurilmalar chalg'itish chastotasini aralash yumshoq/qattiq dinamikasi27 bilan tavsiflangan rejimda o'rnatish orqali misli ko'rilmagan vertikal siljishni >400 mkmga erishish uchun mo'ljallangan.① ② ③ ④ 软化 软化 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 ↑līngīngčičičičičičičičičičičiči yjyjy> 400 µm mín yjín 27。 Eti ustroystva byli razrabotany uchun dostijeniya bespretsedentnyx vertikal smeshcheniy >400 mkm putem nastroyki chastoty srabatyvaniya v rejime so smeshannoy kinetikoy razmyacheniya/zatverdevaniya27. Ushbu qurilmalar aralash yumshatilish/qattiqlashtiruvchi kinetika rejimida tetik chastotasini sozlash orqali misli ko'rilmagan vertikal siljishlarga >400 mkm erishish uchun mo'ljallangan27.Kelajakda vertikal ko'ndalang ko'rish saratonni erta bosqichda aniqlashga yordam beradi (T1a).Skaner harakatini kuzatish va 28-fazali siljish uchun to'g'rilash uchun sig'imli sensorli sxema amalga oshirilishi mumkin.Sensor sxemasidan foydalangan holda avtomatik fazani kalibrlash foydalanishdan oldin qo'lda asboblarni kalibrlashni almashtirishi mumkin.Asbob ishonchliligini qayta ishlash davrlari sonini ko'paytirish uchun asboblarni muhrlashning ishonchli usullarini qo'llash orqali yaxshilash mumkin.MEMS texnologiyasi ichi bo'sh organlarning epiteliysini ko'rish, kasalliklarni tashxislash va davolashni minimal invaziv usulda kuzatish uchun endoskoplardan foydalanishni tezlashtirishni va'da qiladi.Keyinchalik rivojlanishi bilan ushbu yangi tasvirlash usuli zudlik bilan gistologik tekshirish uchun tibbiy endoskoplarga qo'shimcha sifatida foydalanish uchun arzon echim bo'lishi mumkin va oxir-oqibat an'anaviy patologik tahlil o'rnini bosishi mumkin.
Fokuslash optikasi parametrlarini aniqlash uchun ZEMAX optik dizayn dasturi (2013-versiya) yordamida nurni kuzatish simulyatsiyasi amalga oshirildi.Dizayn mezonlariga yaqin diffraktsiyali eksenel ruxsat, ish masofasi = 0 mkm va ko'rish maydoni (FOV) 250 × 250 m2 dan katta kiradi.lex = 488 nm to'lqin uzunligida qo'zg'alish uchun bitta rejimli tola (SMF) ishlatilgan.Akromatik dubletlar floresan to'plamining dispersiyasini kamaytirish uchun ishlatiladi (5a-rasm).Nur 3,5 mkm diametrli rejim maydoniga ega SMF orqali o'tadi va kesilmasdan 50 mkm diametrli diametrli reflektor markazidan o'tadi.Hodisa nurlarining sharsimon aberatsiyasini minimallashtirish va shilliq qavat yuzasi bilan to'liq aloqa qilishni ta'minlash uchun yuqori sinishi indeksiga (n = 2,03) ega qattiq botiriladigan (yarim sharsimon) linzalardan foydalaning.Fokuslash optikasi jami NA = 0,41 ni ta'minlaydi, bu erda NA = nsina, n - to'qimalarning sinishi ko'rsatkichi, a - maksimal nur konvergentsiya burchagi.NA = 0,41, l = 488 nm va n = 1,3313 dan foydalangan holda, diffraktsiya bilan cheklangan lateral va eksenel o'lchamlari mos ravishda 0,44 va 6,65 mkm.Faqat tashqi diametri (OD) ≤ 2 mm bo'lgan savdo linzalari ko'rib chiqildi.Optik yo'l buklangan va SMF dan chiqadigan nur skanerning markaziy diafragmasidan o'tib, sobit oyna (diametri 0,29 mm) tomonidan qaytariladi.Ushbu konfiguratsiya endoskopning tibbiy endoskoplarning standart (diametri 3,2 mm) ishchi kanali orqali oldinga o'tishini osonlashtirish uchun qattiq distal uchining uzunligini qisqartiradi.Bu xususiyat odatdagi endoskopiya paytida qo'shimcha vosita sifatida foydalanishni osonlashtiradi.
Buklangan yorug'lik qo'llanmasi va endoskopning o'rami.(a) qo'zg'atuvchi nur OBC dan chiqadi va skanerning markaziy teshiklaridan o'tadi.Nur kengaytiriladi va lateral burilish uchun skanerga qaytib, sobit dumaloq oynadan aks ettiriladi.Fokuslash optikasi bir juft akromatik dublet linzalari va shilliq qavat bilan aloqa qilishni ta'minlaydigan qattiq immersion (yarim sharsimon) linzalardan iborat.Optik dizayn va nurlarni kuzatish simulyatsiyasi uchun ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/).(b) Bir rejimli tola (SMF), skaner, nometall va linzalarni o'z ichiga olgan turli xil asboblar komponentlarining joylashishini ko'rsatadi.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) endoskop qadoqlarini 3D modellashtirish uchun ishlatilgan.
To'lqin uzunligi 488 nm bo'lgan rejim maydoni diametri 3,5 mkm bo'lgan SMF (#460HP, Thorlabs) fokussiz yorug'likni fazoviy filtrlash uchun "teshik" sifatida ishlatilgan (5b-rasm).SMFlar egiluvchan polimer quvurlarga o'ralgan (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Bemor va tasvirlash tizimi o'rtasida etarli masofani ta'minlash uchun taxminan 4 metr uzunlikdan foydalaniladi.Bir juft 2 mm MgF2 qoplangan akromatik dublet linzalari (#65568, #65567, Edmund Optics) va 2 mm qoplamasiz yarim sharsimon linzalar (#90858, Edmund Optics) nurni fokuslash va floresansni yig'ish uchun ishlatilgan.Skaner tebranishini izolyatsiya qilish uchun qatron va tashqi trubka orasiga zanglamaydigan po'latdan so'nggi trubkani (uzunligi 4 mm, OD 2,0 mm, ID 1,6 mm) joylashtiring.Asbobni tana suyuqliklaridan va ishlov berish tartib-qoidalaridan himoya qilish uchun tibbiy yopishtiruvchi vositalardan foydalaning.Ulagichlarni himoya qilish uchun issiqlik qisqaradigan quvurlardan foydalaning.
Yilni skaner parametrik rezonans printsipi asosida ishlab chiqariladi.Qo'zg'atuvchi nurni uzatish uchun reflektorning markazida 50 mkm diafragma o'rnating.To'rtburchak taroq bilan boshqariladigan haydovchilar to'plamidan foydalanib, kengaytirilgan nur Lissajous rejimida ortogonal yo'nalishda (XY tekisligi) ko'ndalang buriladi.Skanerni boshqarish uchun analog signallarni yaratish uchun ma'lumotlarni yig'ish platasi (#DAQ PCI-6115, NI) ishlatilgan.Quvvat nozik simlar (#B4421241, MWS Wire Industries) orqali yuqori voltli kuchaytirgich (#PDm200, PiezoDrive) tomonidan ta'minlangan.Elektrod armaturasida simlarni o'tkazing.Skaner 250 µm × 250 µm gacha bo‘lgan FOVga erishish uchun 15 kHz (tezkor o‘q) va 4 kHz (sekin o‘q) ga yaqin chastotalarda ishlaydi.Videoni 10, 16 yoki 20 Gts kadr tezligida suratga olish mumkin.Ushbu kadr tezligi skanerning X va Y qo'zg'alish chastotalarining qiymatiga bog'liq bo'lgan Lissajous skanerlash naqshining takrorlanish tezligiga mos kelish uchun ishlatiladi29.Kadr tezligi, piksel o'lchamlari va skanerlash namunasi zichligi o'rtasidagi kelishuv tafsilotlari bizning oldingi ishimizda keltirilgan14.
Qattiq holatdagi lazer (#OBIS 488 LS, kogerent) tasvir kontrasti uchun flüoresanni qo'zg'atish uchun lex = 488 nm ni ta'minlaydi (6a-rasm).Optik pigtaillalar filtr blokiga FC/APC konnektorlari orqali ulanadi (yo'qotish 1,82 dB) (6b-rasm).Nur boshqa FC/APC ulagichi orqali SMFdagi dikroik oyna (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) tomonidan buriladi.21 CFR 812 ga muvofiq, arzimas xavf uchun FDA talablarini qondirish uchun to'qimalarga tushadigan quvvat maksimal 2 mVt bilan cheklangan.Floresan dikroik oyna va uzun uzatish filtri (# BLP01-488R, Semrock) orqali o'tkazildi.Floresans 50 mkm yadroli diametri ~ 1 m uzunlikdagi multimodli tola yordamida FC/PC ulagichi orqali fotoko'paytiruvchi trubka (PMT) detektoriga (#H7422-40, Hamamatsu) uzatildi.Floresan signallari yuqori tezlikda oqim kuchaytirgichi bilan kuchaytirildi (# 59-179, Edmund Optics).Haqiqiy vaqtda ma'lumotlarni yig'ish va tasvirni qayta ishlash uchun maxsus dasturiy ta'minot (LabVIEW 2021, NI) ishlab chiqilgan.Lazer quvvati va PMT daromad sozlamalari maxsus bosilgan elektron plata yordamida mikrokontroller (#Arduino UNO, Arduino) tomonidan aniqlanadi.SMF va simlar konnektorlarda tugaydi va tayanch stantsiyadagi optik tolali (F) va simli (W) portlariga ulanadi (6c-rasm).Tasvirlash tizimi portativ aravada joylashgan (6d-rasm). Oqish oqimini <500 mA ga cheklash uchun izolyatsiya transformatori ishlatilgan. Oqish oqimini <500 mA ga cheklash uchun izolyatsiya transformatori ishlatilgan. Ogranicheniya toka utechki to <500 mkA ishlatiladi izoliruyushchiy transformator. Oqish oqimini <500 µA ga cheklash uchun izolyatsiya transformatori ishlatilgan.yngyngyngyngyngyngyngyngyngyngyngyngjn<500 mA。 <500 mkA. Ispolzuyte izoluruyushchiy transformator, chtoby ogranichit tok utechki to <500 mkA. Oqish oqimini <500µA ga cheklash uchun izolyatsiya transformatoridan foydalaning.
vizualizatsiya tizimi.(a) PMT, lazer va kuchaytirgich tayanch stantsiyada.(b) Filtrlar bankida lazer (ko'k) FC/APC ulagichi orqali optik tolali kabel orqali harakatlanmoqda.Nur dikroik oyna (DM) tomonidan ikkinchi FC/APC ulagichi orqali bitta rejimli tolaga (SMF) buriladi.Floresan (yashil) DM va uzoq o'tish filtri (LPF) orqali ko'p rejimli tola (MMF) orqali PMT ga o'tadi.(c) Endoskopning proksimal uchi tayanch stansiyaning optik tolali (F) va simli (W) portlariga ulangan.(d) Endoskop, monitor, tayanch stantsiya, kompyuter va portativ aravadagi izolyatsiya transformatori.(a, c) Solidworks 2016 tasvirlash tizimi va endoskop komponentlarini 3D modellashtirish uchun ishlatilgan.
Fokuslash optikasining lateral va eksenel o'lchamlari 0,1 mkm diametrli floresan mikrosferalarning (#F8803, Thermo Fisher Scientific) nuqta tarqalish funksiyasidan o'lchandi.Chiziqli bosqich (# M-562-XYZ, DM-13, Newport) yordamida mikrosferalarni gorizontal va vertikal ravishda 1 mkm qadamda tarjima qilish orqali tasvirlarni to'plang.Mikrosferalarning kesma tasvirlarini olish uchun ImageJ2 yordamida tasvirlar to'plami.
Haqiqiy vaqtda ma'lumotlarni yig'ish va tasvirni qayta ishlash uchun maxsus dasturiy ta'minot (LabVIEW 2021, NI) ishlab chiqilgan.Shaklda.7 tizimni ishlatish uchun ishlatiladigan tartiblarning umumiy ko'rinishini ko'rsatadi.Foydalanuvchi interfeysi ma'lumotlarni yig'ish (DAQ), asosiy panel va boshqaruv panelidan iborat.Maʼlumotlar yigʻish paneli xom maʼlumotlarni yigʻish va saqlash, maxsus maʼlumotlarni yigʻish sozlamalari uchun kiritishni taʼminlash va skaner drayveri sozlamalarini boshqarish uchun asosiy panel bilan oʻzaro ishlaydi.Asosiy panel foydalanuvchiga endoskopdan foydalanish uchun kerakli konfiguratsiyani, shu jumladan skanerni boshqarish signalini, video kadrlar tezligini va olish parametrlarini tanlash imkonini beradi.Ushbu panel foydalanuvchiga tasvirning yorqinligi va kontrastini ko'rsatish va boshqarish imkonini ham beradi.Kirish sifatida xom ma'lumotlardan foydalanib, algoritm PMT uchun optimal daromad sozlamasini hisoblab chiqadi va bu parametrni proportsional-integral (PI)16 teskari aloqa nazorati tizimi yordamida avtomatik ravishda moslashtiradi.Tekshirish paneli lazer quvvati va PMT daromadini boshqarish uchun asosiy plata va ma'lumotlarni yig'ish taxtasi bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Tizimli dasturiy ta'minot arxitekturasi.Foydalanuvchi interfeysi modullardan (1) ma'lumotlarni yig'ish (DAQ), (2) asosiy panel va (3) boshqaruv panelidan iborat.Ushbu dasturlar bir vaqtning o'zida ishlaydi va xabarlar navbatlari orqali bir-biri bilan bog'lanadi.Kalit MEMS: Mikroelektromexanik tizim, TDMS: Texnik ma'lumotlarni boshqarish oqimi, PI: Proportsional integral, PMT: Fotomultiplikator.Rasm va video fayllar mos ravishda BMP va AVI formatlarida saqlanadi.
Tasvirni keskinlashtirish uchun ishlatiladigan maksimal qiymatni aniqlash uchun turli faza qiymatlarida tasvir pikseli intensivligining tarqalishini hisoblash uchun fazani tuzatish algoritmi qo'llaniladi.Haqiqiy vaqtda tuzatish uchun fazalarni skanerlash diapazoni hisoblash vaqtini qisqartirish uchun nisbatan katta qadam 0,286 ° bo'lgan ± 2,86 ° ni tashkil qiladi.Bundan tashqari, kamroq namunali tasvir qismlaridan foydalanish tasvir ramkasini hisoblash vaqtini 10 Gts chastotada 7,5 soniyadan (1 Msample) 1,88 soniyagacha (250 Ksample) qisqartiradi.Ushbu kirish parametrlari in vivo tasvirlash paytida minimal kechikish bilan mos tasvir sifatini ta'minlash uchun tanlangan.Jonli tasvirlar va videolar mos ravishda BMP va AVI formatlarida yozib olinadi.Xom ma'lumotlar Texnik ma'lumotlarni boshqarish oqimi formatida (TMDS) saqlanadi.
LabVIEW 2021 bilan sifatni yaxshilash uchun in vivo tasvirlarga keyingi ishlov berish. Uzoq hisoblash vaqti talab qilingani uchun in vivo tasvirda fazalarni tuzatish algoritmlaridan foydalanishda aniqlik cheklangan.Faqat cheklangan tasvir maydonlari va namuna raqamlari ishlatiladi.Bundan tashqari, algoritm harakat artefaktlari yoki past kontrastli tasvirlar uchun yaxshi ishlamaydi va fazalarni hisoblash xatolariga olib keladi30.Yuqori kontrastli va harakat artefaktlari bo'lmagan individual ramkalar 0,01 ° bosqichlarda ± 0,75 ° fazali skanerlash diapazoni bilan fazani nozik sozlash uchun qo'lda tanlangan.Tasvirning butun maydoni ishlatilgan (masalan, 10 Gts chastotada yozilgan tasvirning 1 Mnamunasi).S2-jadvalda real vaqtda va keyingi ishlov berish uchun ishlatiladigan tasvir parametrlari batafsil ko'rsatilgan.Fazali tuzatishdan so'ng, tasvir shovqinini yanada kamaytirish uchun median filtr ishlatiladi.Yorqinlik va kontrast gistogrammani cho'zish va gamma tuzatish orqali yanada yaxshilanadi31.
Klinik sinovlar Michigan tibbiyot muassasalarini ko'rib chiqish kengashi tomonidan tasdiqlangan va tibbiy protseduralar bo'limida o'tkazilgan.Ushbu tadqiqot ClinicalTrials.gov saytida onlayn ro'yxatdan o'tgan (NCT03220711, ro'yxatga olish sanasi: 07/18/2017).Qo'shilish mezonlariga oldindan rejalashtirilgan kolonoskopiya, yo'g'on ichak saratoni xavfi yuqori bo'lgan va yallig'lanishli ichak kasalliklari bo'lgan bemorlar (18 yoshdan 100 yoshgacha) kiritilgan.Ishtirok etishga rozi bo'lgan har bir sub'ektdan xabardor qilingan rozilik olindi.Istisno mezonlari homilador bo'lgan, flüoreseinga yuqori sezuvchanligi bo'lgan yoki faol kimyoterapiya yoki radiatsiya terapiyasidan o'tayotgan bemorlar edi.Ushbu tadqiqot muntazam kolonoskopiya uchun rejalashtirilgan ketma-ket bemorlarni o'z ichiga oldi va Michigan tibbiyot markazi aholisining vakili edi.Tadqiqot Xelsinki deklaratsiyasiga muvofiq olib borildi.
Jarrohlikdan oldin silikon qoliplarga o'rnatilgan 10 mikron lyuminestsent boncuklar (#F8836, Thermo Fisher Scientific) yordamida endoskopni kalibrlang.Shaffof silikon plomba (#RTV108, Momentive) 3D bosilgan 8 sm3 plastik qolipga quyildi.Suv floresan boncuklarini silikon ustiga tashlang va suv muhiti quriguncha qoldiring.
Butun yo'g'on ichak oq yorug'lik nuri bilan standart tibbiy kolonoskop (Olympus, CF-HQ190L) yordamida tekshirildi.Endoskopist taxmin qilingan kasallikning maydonini aniqlagandan so'ng, hudud 5-10 ml 5% sirka kislotasi, so'ngra shilliq va qoldiqlarni olib tashlash uchun steril suv bilan yuviladi.5 ml dozada 5 mg/ml flüoresein (Alcon, Fluorescite) tomir ichiga yuborildi yoki ishchi kanal orqali o'tkazilgan standart kanül (M00530860, Boston Scientific) yordamida shilliq qavatga topikal ravishda püskürtüldü.
Shilliq qavat yuzasidan ortiqcha bo'yoq yoki qoldiqlarni yuvish uchun irrigatordan foydalaning.Nebulizatsiya qiluvchi kateterni olib tashlang va o'limdan oldingi tasvirlarni olish uchun endoskopni ishchi kanaldan o'tkazing.Distal uchini maqsadli sohada joylashtirish uchun keng maydonli endoskopik ko'rsatmalardan foydalaning. Konfokal tasvirlarni yig'ish uchun sarflangan umumiy vaqt <10 min. Konfokal tasvirlarni yig'ish uchun sarflangan umumiy vaqt <10 min. Obshchee vremya, zatrachennoe na sbor konfokalnyx izobrajeniy, sostavilo <10 min. Konfokal tasvirlarni yig'ish uchun sarflangan umumiy vaqt <10 min.Konfokal tasvirlarni olishning umumiy vaqti 10 daqiqadan kam edi.Endoskopik oq yorug'lik videosi Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) tasvirlash tizimi yordamida qayta ishlangan va Elgato HD video yozuvchisi yordamida yozib olingan.Endoskopiya videolarini yozib olish va saqlash uchun LabVIEW 2021 dan foydalaning.Ko'rish tugallangandan so'ng, endoskop chiqariladi va ko'rish uchun to'qima biopsiya forsepslari yoki tuzoq yordamida kesiladi. To'qimalar muntazam gistologiya (H&E) uchun qayta ishlandi va ekspert GI patologi (HDA) tomonidan baholandi. To'qimalar muntazam gistologiya (H&E) uchun qayta ishlandi va ekspert GI patologi (HDA) tomonidan baholandi. Tkani byli obrabotany uchun obychnoy gistologii (H&E) va otseny ekspertom-patologom jeludochno-kishechnogo trakta (HDA). To'qimalar muntazam gistologiya (H&E) uchun qayta ishlandi va mutaxassis gastrointestinal patolog (HDA) tomonidan baholandi.líjíngííííííííí (H&E) língín, hííngíngíngín GI língíngíngíng (HDA) língíngíngínlíjíngííííííííí (H&E) língín, hííngíngíngín GI língíngíngíng (HDA) língíngíngín Tkani byli obrabotany uchun obychnoy gistologii (H&E) va otseny ekspertom-patologom jeludochno-kishechnogo trakta (HDA). To'qimalar muntazam gistologiya (H&E) uchun qayta ishlandi va mutaxassis gastrointestinal patolog (HDA) tomonidan baholandi.Floresseinning spektral xususiyatlari S2-rasmda ko'rsatilganidek, spektrometr (USB2000+, Okean optikasi) yordamida tasdiqlangan.
Endoskoplar odamlar tomonidan har foydalanishdan keyin sterilizatsiya qilinadi (8-rasm).Tozalash tartib-qoidalari Michigan tibbiyot markazining infektsiyani nazorat qilish va epidemiologiya bo'limi va Markaziy steril ishlov berish bo'limining rahbarligi va roziligi ostida amalga oshirildi. Tadqiqotdan oldin asboblar infektsiyani oldini olish va sterilizatsiyani tekshirish xizmatlarini taqdim etuvchi tijorat tashkiloti Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) tomonidan sterilizatsiya uchun sinovdan o'tkazildi va tasdiqlandi. Tadqiqotdan oldin asboblar infektsiyani oldini olish va sterilizatsiyani tekshirish xizmatlarini taqdim etuvchi tijorat tashkiloti Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) tomonidan sterilizatsiya uchun sinovdan o'tkazildi va tasdiqlandi. Ilg'or sterilizatsiya mahsulotlari (ASP, Johnson & Johnson), kommercheskoy tashkilotlari, infektsiyani oldini olish va sterilizatsiya qilish bo'yicha predostavlyayuschey xizmatlarini sterilizatsiya qilish uchun asboblarni sinovdan o'tkazish va sinovdan o'tkazish. O'rganishdan oldin asboblar infektsiyani oldini olish va sterilizatsiyani tekshirish xizmatlarini ko'rsatuvchi tijorat tashkiloti Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) tomonidan sinovdan o'tkazildi va sterilizatsiya uchun tasdiqlandi. Kengaytirilgan sterilizatsiya mahsulotlari (ASP, Johnson & Johnson), infektsiyani oldini olish va sterilizatsiya qilish bo'yicha kommercheskoy organizatsiey, kotoraya predostavlyet xizmatlarini sterilizatsiya qilish uchun asboblarni ishlab chiqdi. Infektsiyalarning oldini olish va sterilizatsiyani tekshirish xizmatlarini ko'rsatuvchi tijorat tashkiloti Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) tomonidan o'rganishdan oldin asboblar sterillangan va tekshirilgan.
Asboblarni qayta ishlash.(a) Endoskoplar STERRAD ishlov berish jarayonidan foydalangan holda har bir sterilizatsiyadan keyin patnislarga joylashtiriladi.(b) SMF va simlar mos ravishda qayta ishlashdan oldin yopilgan optik tolali va elektr konnektorlari bilan tugatiladi.
Endoskoplarni quyidagi amallarni bajarib tozalang: (1) endoskopni proksimaldan distalgacha fermentativ tozalash vositasiga namlangan tuklarsiz mato bilan artib oling;(2) Asbobni enzimatik detarjen eritmasiga 3 daqiqa davomida suv bilan botiring.tuklarsiz mato.Elektr va optik tolali ulagichlar qoplanadi va eritmadan chiqariladi;(3) Endoskop o'raladi va STERRAD 100NX, vodorod peroksid gaz plazmasi yordamida sterilizatsiya qilish uchun asboblar patnisiga joylashtiriladi.nisbatan past harorat va past namlik muhiti.
Joriy tadqiqotda foydalanilgan va/yoki tahlil qilingan maʼlumotlar toʻplami tegishli mualliflardan asosli soʻrov boʻyicha mavjud.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Gastrointestinal endoskopiyada konfokal lazer endomikroskopiyasi: Texnik jihatlar va klinik qo'llanmalar. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Gastrointestinal endoskopiyada konfokal lazer endomikroskopiyasi: Texnik jihatlar va klinik qo'llanmalar.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Gastrointestinal endoskopiyada konfokal lazer endomikroskopiyasi: texnik jihatlar va klinik qo'llash. Pilonis, ND, Januszewicz, V. va di Pietro, M. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngínīngīngīngīngīng: Texnik jihatlar va klinik qo'llanmalar.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Gastrointestinal endoskopiyada konfokal lazer endoskopiyasi: texnik jihatlar va klinik qo'llanmalar.tarjima oshqozon-ichak geparin.7, 7 (2022).
Al-Mansur, MR va boshqalar.SAGES TAVAC konfokal lazer endomikroskopiyasining xavfsizligi va samaradorligini tahlil qilish.Operatsiya.Endoskopiya 35, 2091-2103 (2021).
Fugazza, A. va boshqalar.Gastrointestinal va pankreatobiliar kasalliklarda konfokal lazerli endoskopiya: tizimli ko'rib chiqish va meta-tahlil.Biotibbiyot fanlari.saqlash tanki.ichki 2016, 4638683 (2016).