Gràcies per visitar Nature.com.Esteu utilitzant una versió del navegador amb suport CSS limitat.Per obtenir la millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer).A més, per garantir un suport permanent, mostrem el lloc sense estils ni JavaScript.
Mostra un carrusel de tres diapositives alhora.Utilitzeu els botons Anterior i Següent per moure's per tres diapositives alhora, o utilitzeu els botons lliscants al final per moure's per tres diapositives alhora.
L'endoscòpia làser confocal és un nou mètode de biòpsia òptica en temps real.Les imatges fluorescents de qualitat histològica es poden obtenir a l'instant des de l'epiteli dels òrgans buits.Actualment, l'escaneig es realitza de manera proximal amb instruments basats en sondes que s'utilitzen habitualment en la pràctica clínica, amb una flexibilitat limitada en el control del focus.Demostrem l'ús d'un escàner ressonant paramètric muntat a l'extrem distal d'un endoscopi per realitzar una deflexió lateral d'alta velocitat.S'ha gravat un forat al centre del reflector per enrotllar el camí de la llum.Aquest disseny redueix la mida de l'instrument a 2,4 mm de diàmetre i 10 mm de llarg, permetent-lo passar cap endavant pel canal de treball dels endoscopis mèdics estàndard.La lent compacta proporciona resolucions laterals i axials d'1,1 i 13,6 µm, respectivament.S'aconsegueix una distància de treball de 0 µm i un camp de visió de 250 µm × 250 µm a velocitats de fotogrames de fins a 20 Hz.L'excitació a 488 nm excita la fluoresceïna, un colorant aprovat per la FDA per a un alt contrast de teixits.Els endoscopis s'han reprocessat durant 18 cicles sense fallar mitjançant mètodes d'esterilització aprovats clínicament.Es van obtenir imatges fluorescents de mucosa colònica normal, adenomes tubulars, pòlips hiperplàstics, colitis ulcerosa i colitis de Crohn durant la colonoscòpia rutinària.Es poden identificar cèl·lules individuals, incloent colonòcits, cèl·lules caliciformes i cèl·lules inflamatòries.Es poden distingir característiques mucoses com ara estructures de criptes, cavitats de criptes i làmina pròpia.L'instrument es pot utilitzar com a complement a l'endoscòpia convencional.
L'endoscòpia làser confocal és una nova modalitat d'imatge que s'està desenvolupant per a ús clínic com a complement de l'endoscòpia rutinària1,2,3.Aquests instruments flexibles i connectats amb fibra òptica es poden utilitzar per detectar malalties a les cèl·lules epitelials que recobreixen òrgans buits, com el còlon.Aquesta fina capa de teixit és altament activa metabòlicament i és la font de molts processos de malaltia com el càncer, la infecció i la inflamació.L'endoscòpia pot assolir una resolució subcel·lular, proporcionant imatges in vivo de qualitat gairebé histològica en temps real per ajudar els metges a prendre decisions clíniques.La biòpsia de teixit físic comporta el risc de sagnat i perforació.Sovint es recullen massa o massa pocs exemplars de biòpsia.Cada mostra extreta augmenta el cost quirúrgic.La mostra triga uns quants dies a ser avaluada per un patòleg.Durant els dies d'espera dels resultats de la patologia, els pacients sovint experimenten ansietat.En canvi, altres modalitats d'imatge clínica com la ressonància magnètica, la TC, la PET, l'SPECT i l'ecografia no tenen la resolució espacial i la velocitat temporal necessària per visualitzar els processos epitelials in vivo amb una resolució subcel·lular en temps real.
Actualment s'utilitza habitualment un instrument basat en sonda (Cellvizio) a les clíniques per realitzar "biòpsia òptica".El disseny es basa en un paquet de fibra òptica espacialment coherent4 que recull i transmet imatges fluorescents.El nucli de fibra única actua com un "forat" per filtrar espacialment la llum desenfocada per a una resolució subcel·lular.L'exploració es realitza de manera proximal mitjançant un galvanòmetre gran i voluminós.Aquesta disposició limita la capacitat de l'eina de control de l'enfocament.L'estadificació adequada del carcinoma epitelial precoç requereix una visualització per sota de la superfície del teixit per avaluar la invasió i determinar la teràpia adequada.La fluoresceïna, un agent de contrast aprovat per la FDA, s'administra per via intravenosa per destacar les característiques estructurals de l'epiteli. Aquests endomicroscopis tenen unes dimensions <2,4 mm de diàmetre i es poden passar endavant fàcilment a través del canal de biòpsia dels endoscopis mèdics estàndard. Aquests endomicroscopis tenen unes dimensions <2,4 mm de diàmetre i es poden passar endavant fàcilment a través del canal de biòpsia dels endoscopis mèdics estàndard. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведедены черино заметре х медицинских эндоскопов. Aquests endomicroscopis tenen <2,4 mm de diàmetre i es poden passar fàcilment pel canal de biòpsia dels endoscopis mèdics estàndard.Aquests endoscopis tenen menys de 2,4 mm de diàmetre i passen fàcilment pel canal de biòpsia dels endoscopis mèdics estàndard.Aquesta flexibilitat permet una àmplia gamma d'aplicacions clíniques i és independent dels fabricants d'endoscopis.S'han realitzat nombrosos estudis clínics amb aquest dispositiu d'imatge, inclosa la detecció precoç de càncers d'esòfag, estómac, còlon i cavitat oral.S'han desenvolupat protocols d'imatge i s'ha establert la seguretat del procediment.
Els sistemes microelectromecànics (MEMS) són una tecnologia potent per dissenyar i fabricar petits mecanismes d'exploració utilitzats a l'extrem distal dels endoscopis.Aquesta posició (respecte a la proximal) permet una major flexibilitat en el control de la posició del focus5,6.A més de la deflexió lateral, el mecanisme distal també pot realitzar exploracions axials, exploracions post-objectius i exploracions d'accés aleatori.Aquestes capacitats permeten una interrogació més completa de cèl·lules epitelials, inclosa la imatge de secció transversal vertical7, l'exploració sense aberracions de gran camp de visió (FOV)8 i un rendiment millorat a les subregions definides per l'usuari9.MEMS resol el greu problema d'empaquetar el motor d'escaneig amb l'espai limitat disponible a l'extrem més llunyà de l'instrument.En comparació amb els galvanòmetres voluminosos, els MEMS ofereixen un rendiment superior amb una mida petita, alta velocitat i baix consum d'energia.Un procés de fabricació senzill es pot ampliar per a la producció en massa a baix cost.S'han informat anteriorment molts dissenys MEMS10,11,12.Cap de les tecnologies encara s'ha desenvolupat prou per permetre l'ús clínic generalitzat de la imatge in vivo en temps real a través del canal de treball d'un endoscopi mèdic.Aquí, pretenem demostrar l'ús d'un escàner MEMS a l'extrem distal d'un endoscopi per a l'adquisició d'imatges humanes in vivo durant l'endoscòpia clínica rutinària.
Es va desenvolupar un instrument de fibra òptica mitjançant un escàner MEMS a l'extrem distal per recollir imatges fluorescents in vivo en temps real amb característiques histològiques similars.Una fibra monomode (SMF) està tancada en un tub de polímer flexible i s'excita a λex = 488 nm.Aquesta configuració escurça la longitud de la punta distal i permet passar-la cap endavant pel canal de treball dels endoscopis mèdics estàndard.Utilitzeu la punta per centrar l'òptica.Aquestes lents estan dissenyades per aconseguir una resolució axial gairebé difractiva amb una obertura numèrica (NA) = 0,41 i una distància de treball = 0 µm13.Es fan calces de precisió per alinear amb precisió l'òptica 14. L'escàner està empaquetat en un endoscopi amb una punta distal rígida de 2,4 mm de diàmetre i 10 mm de llarg (Fig. 1a).Aquestes dimensions permeten utilitzar-lo en la pràctica clínica com a accessori durant l'endoscòpia (Fig. 1b).La potència màxima del làser incident sobre el teixit va ser de 2 mW.
Endoscòpia làser confocal (CLE) i escàners MEMS.Fotografia que mostra (a) un instrument envasat amb unes dimensions de punta distal rígida de 2,4 mm de diàmetre i 10 mm de longitud i (b) un pas recte pel canal de treball d'un endoscopi mèdic estàndard (Olympus CF-HQ190L).(c) Vista frontal de l'escàner que mostra un reflector amb una obertura central de 50 µm per on passa el feix d'excitació.L'escàner està muntat en un cardà impulsat per un conjunt d'accionaments de pinta de quadratura.La freqüència de ressonància del dispositiu està determinada per la mida de la molla de torsió.(d) Vista lateral de l'escàner que mostra l'escàner muntat en un suport amb cables connectats a ancoratges d'elèctrodes que proporcionen punts de connexió per a senyals d'accionament i d'alimentació.
El mecanisme d'escaneig consisteix en un reflector muntat a cardan impulsat per un conjunt d'actuadors de quadratura impulsats per pinta per desviar el feix lateralment (pla XY) en un patró de Lissajous (Fig. 1c).Es va gravar un forat de 50 µm de diàmetre al centre per on passava el feix d'excitació.L'escàner s'acciona a la freqüència de ressonància del disseny, que es pot ajustar canviant les dimensions de la molla de torsió.Es van gravar ancoratges d'elèctrodes a la perifèria del dispositiu per proporcionar punts de connexió per a senyals d'alimentació i control (Fig. 1d).
El sistema d'imatge està muntat en un carro portàtil que es pot enrotllar a la sala d'operacions.La interfície gràfica d'usuari ha estat dissenyada per donar suport als usuaris amb coneixements tècnics mínims, com ara metges i infermeres.Comproveu manualment la freqüència de la unitat de l'escàner, el mode de forma de feix i el FOV de la imatge.
La longitud total de l'endoscopi és d'aproximadament 4 m per permetre el pas complet dels instruments a través del canal de treball d'un endoscopi mèdic estàndard (1,68 m), amb una longitud addicional per a la maniobrabilitat.A l'extrem proximal de l'endoscopi, el SMF i els cables acaben en connectors que es connecten als ports de fibra òptica i cablejat de l'estació base.La instal·lació conté un làser, una unitat de filtre, un amplificador d'alta tensió i un detector fotomultiplicador (PMT).L'amplificador subministra potència i senyals d'accionament a l'escàner.La unitat de filtre òptic acobla l'excitació del làser al SMF i passa la fluorescència al PMT.
Els endoscopis es reprocessen després de cada procediment clínic mitjançant el procés d'esterilització STERRAD i poden suportar fins a 18 cicles sense fallar.Per a la solució OPA, no es van observar signes de dany després de més de 10 cicles de desinfecció.Els resultats de l'OPA van superar els de STERRAD, cosa que suggereix que la vida dels endoscopis es podria allargar mitjançant una desinfecció d'alt nivell en lloc de la reesterilització.
La resolució de la imatge es va determinar a partir de la funció de propagació del punt mitjançant perles fluorescents amb un diàmetre de 0, 1 μm.Per a la resolució lateral i axial, es va mesurar una amplada completa a la meitat màxima (FWHM) d'1, 1 i 13, 6 µm, respectivament (Fig. 2a, b).
Opcions d'imatge.La resolució lateral (a) i axial (b) de l'òptica d'enfocament es caracteritzen per la funció de dispersió de punts (PSF) mesurada mitjançant microesferes fluorescents amb un diàmetre de 0, 1 μm.L'amplada total mesurada a la meitat màxima (FWHM) va ser d'1,1 i 13,6 µm, respectivament.Inserció: es mostren vistes ampliades d'una sola microesfera en les direccions transversal (XY) i axial (XZ).(c) Imatge fluorescent obtinguda a partir d'una tira diana estàndard (USAF 1951) (oval vermell) que mostra que els grups 7-6 es poden resoldre clarament.( d ) Imatge de microesferes fluorescents disperses de 10 µm de diàmetre que mostren un camp de visió de la imatge de 250 µm × 250 µm.Els PSF a (a, b) es van crear mitjançant MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Les imatges fluorescents es van recollir mitjançant LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Les imatges fluorescents de lents de resolució estàndard distingeixen clarament el conjunt de columnes dels grups 7-6, que manté una alta resolució lateral (Fig. 2c).El camp de visió (FOV) de 250 µm × 250 µm es va determinar a partir d'imatges de perles fluorescents de 10 µm de diàmetre disperses en cobertors (Fig. 2d).
S'ha implementat un mètode automatitzat per al control del guany de PMT i la correcció de fase en un sistema d'imatge clínica per reduir els artefactes de moviment dels endoscopis, la peristalsi del còlon i la respiració del pacient.Els algorismes de reconstrucció i processament d'imatges s'han descrit anteriorment14,15.El guany PMT està controlat per un controlador proporcional-integral (PI) per evitar la saturació d'intensitat16.El sistema llegeix la intensitat màxima de píxel per a cada fotograma, calcula les respostes proporcionals i integrals i determina els valors de guany PMT per assegurar-se que la intensitat de píxel es troba dins del rang permès.
Durant la imatge in vivo, el desajust de fase entre el moviment de l'escàner i el senyal de control pot provocar desenfocament de la imatge.Aquests efectes es poden produir a causa dels canvis en la temperatura del dispositiu dins del cos humà.Les imatges de llum blanca van mostrar que l'endoscopi estava en contacte amb la mucosa del còlon normal in vivo (figura 3a).Es pot veure el desenfocament dels píxels desalineats a les imatges en brut de la mucosa del còlon normal (figura 3b).Després del tractament amb un ajust adequat de fase i contrast, es podrien distingir les característiques subcel·lulars de la mucosa (Fig. 3c).Per obtenir informació addicional, les imatges confocals en brut i les imatges processades en temps real es mostren a la figura S1, i els paràmetres de reconstrucció d'imatges utilitzats en temps real i postprocessament es presenten a la taula S1 i la taula S2.
Processament d'imatge.( a ) Imatge endoscòpica d'angle gran que mostra un endoscopi (E) posat en contacte amb la mucosa del còlon normal (N) per recollir imatges fluorescents in vivo després de l'administració de fluoresceïna.(b) El passeig pels eixos X i Y durant l'escaneig pot provocar que els píxels desalineats es desdibuixin.Amb finalitats de demostració, s'aplica un gran canvi de fase a la imatge original.(c) Després de la correcció de la fase posterior al processament, es poden avaluar els detalls de la mucosa, incloses les estructures de cripta (fletxes), amb un lumen central (l) envoltat per la làmina pròpia (lp).Es poden distingir cèl·lules individuals, incloent colonòcits (c), cèl·lules caliciformes (g) i cèl·lules inflamatòries (fletxes).Vegeu el vídeo addicional 1. (b, c) Imatges processades amb LabVIEW 2021.
S'han obtingut imatges de fluorescència confocal in vivo en diverses malalties colòniques per demostrar l'àmplia aplicabilitat clínica de l'instrument.La imatge gran angular es realitza primer amb llum blanca per detectar una mucosa molt anormal.L'endoscopi s'avança a través del canal de treball del colonoscopi i es posa en contacte amb la mucosa.
Es mostren imatges d'endoscòpia de camp ampli, endomicroscòpia confocal i histologia (H&E) per a la neoplàsia del còlon, incloent adenoma tubular i pòlip hiperplàstic. Es mostren imatges d'endoscòpia de camp ampli, endomicroscòpia confocal i histologia (H&E) per a la neoplàsia del còlon, incloent adenoma tubular i pòlip hiperplàstic. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия и гистологические (H&E) изобраз пыльная пыльная эндомикроскопия ии толстой кишки, включая тубулярную аденому и гиперпластический полип. L'endoscòpia colònica, l'endomicroscòpia confocal i les imatges histològiques (H&E) estan indicades per a la neoplàsia del còlon, incloent adenoma tubular i pòlip hiperplàstic.显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉）的广角内窥镜检查、共聚窥、共聚查、共聚性息肉）的广角内窥镜检查管状腺瘤和增生性息肉组织学(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共光共共共光宨徨廷光娜廧息肉Imatge 果学(H&E). Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изобокальная,жпаскопия оли толстой кишки, включая тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. Endoscòpia de camp ampli, microendoscòpia confocal i imatges histològiques (H&E) que mostren tumors del còlon, inclosos adenomes tubulars i pòlips hiperplàstics.Els adenomes tubulars van mostrar pèrdua de l'arquitectura normal de la cripta, reducció de la mida de les cèl·lules caliciformes, distorsió del lumen de la cripta i engrossiment de la làmina pròpia (Fig. 4a-c).Els pòlips hiperplàstics mostraven una arquitectura estelada de criptes, poques cèl·lules caliciformes, llum de les criptes en forma d'escletxa i criptes lamel·lars irregulars (Fig. 4d-f).
Imatge de pell gruixuda de la mucosa in vivo. Es mostren imatges d'endoscòpia de llum blanca representativa, endomicroscopi confocal i histologia (H&E) per a (ac) adenoma, (df) pòlip hiperplàstic, (gi) colitis ulcerosa i (jl) colitis de Crohn. Es mostren imatges d'endoscòpia de llum blanca representativa, endomicroscopi confocal i histologia (H&E) per a (ac) adenoma, (df) pòlip hiperplàstic, (gi) colitis ulcerosa i (jl) colitis de Crohn. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистокального эндомикроскопа и гистокопа и гистокального (белом свете) деномы, (df) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Es mostren imatges típiques d'endoscòpia de llum blanca, endomicroscopi confocal i histologia (H&E) per a (ac) adenoma, (df) pòlip hiperplàstic, (gi) colitis ulcerosa i (jl) colitis de Crohn.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠罗恩结肠瀧息肉、硜皅娀了炎皜检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 Mostra (ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的你炎的体炠炎的你炎的体肙性红肠共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) imatge. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистопия (гиставлена) (гиставлены) ластического полипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Es mostra l'endoscòpia de llum blanca representativa, l'endoscòpia confocal i la histologia de (ac) adenoma, (df) poliposi hiperplàstica, (gi) colitis ulcerosa i (jl) colitis de Crohn (H&E).(B) mostra una imatge confocal obtinguda in vivo d'un adenoma tubular (TA) mitjançant un endoscopi (E).Aquesta lesió precancerosa mostra la pèrdua de l'arquitectura normal de la cripta (fletxa), la distorsió del lumen de la cripta (l) i l'amuntegament de la làmina pròpia de la cripta (lp).També es poden identificar colonòcits (c), cèl·lules caliciformes (g) i cèl·lules inflamatòries (fletxes).Smt.Vídeo suplementari 2. (e) mostra una imatge confocal obtinguda a partir d'un pòlip hiperplàstic (HP) in vivo.Aquesta lesió benigna demostra una arquitectura de cripta estelada (fletxa), un lumen de cripta semblant a una escletxa (l) i una làmina pròpia de forma irregular (lp).També es poden identificar colonòcits (c), diverses cèl·lules caliciformes (g) i cèl·lules inflamatòries (fletxes).Smt.Vídeo suplementari 3. (h) mostra imatges confocals adquirides en colitis ulcerosa (CU) in vivo.Aquesta condició inflamatòria mostra una arquitectura de cripta distorsionada (fletxa) i cèl·lules caliciformes prominents (g).Les plomes de fluoresceïna (f) s'extrudeixen de les cèl·lules epitelials, reflectint una major permeabilitat vascular.Es veuen nombroses cèl·lules inflamatòries (fletxes) a la làmina pròpia (lp).Smt.Vídeo suplementari 4. (k) mostra una imatge confocal obtinguda in vivo d'una regió de colitis de Crohn (CC).Aquesta condició inflamatòria mostra una arquitectura de cripta distorsionada (fletxa) i cèl·lules caliciformes prominents (g).Les plomes de fluoresceïna (f) s'extrudeixen de les cèl·lules epitelials, reflectint una major permeabilitat vascular.Es veuen nombroses cèl·lules inflamatòries (fletxes) a la làmina pròpia (lp).Smt.Vídeo suplementari 5. (b, d, h, l) Imatges processades amb LabVIEW 2021.
Es mostra un conjunt similar d'imatges d'inflamació del còlon, inclosa la colitis ulcerosa (CU) (figura 4g-i) i la colitis de Crohn (figura 4j-l).Es creu que la resposta inflamatòria es caracteritza per estructures de criptes distorsionades amb cèl·lules caliciformes que sobresurten.La fluoresceïna s'extreu de les cèl·lules epitelials, reflectint una major permeabilitat vascular.Es pot observar un gran nombre de cèl·lules inflamatòries a la làmina pròpia.
Hem demostrat l'aplicació clínica d'un endoscopi làser confocal acoblat a fibres flexible que utilitza un escàner MEMS situat distalment per a l'adquisició d'imatges in vivo.A freqüència de ressonància, es poden aconseguir velocitats de fotogrames de fins a 20 Hz mitjançant un mode d'escaneig Lissajous d'alta densitat per reduir els artefactes de moviment.El camí òptic està plegat per proporcionar una expansió del feix i una obertura numèrica suficient per aconseguir una resolució lateral d'1,1 µm.Es van obtenir imatges fluorescents de qualitat histològica durant la colonoscòpia rutinària de mucosa colònica normal, adenomes tubulars, pòlips hiperplàstics, colitis ulcerosa i colitis de Crohn.Es poden identificar cèl·lules individuals, incloent colonòcits, cèl·lules caliciformes i cèl·lules inflamatòries.Es poden distingir característiques mucoses com ara estructures de criptes, cavitats de criptes i làmina pròpia.El maquinari de precisió està micromecanitzat per garantir l'alineació precisa dels components òptics i mecànics individuals dins de l'instrument de 2,4 mm de diàmetre x 10 mm de longitud.El disseny òptic redueix la longitud de la punta distal rígida prou per permetre el pas directe a través d'un canal de treball de mida estàndard (3,2 mm de diàmetre) en endoscopis mèdics.Per tant, independentment del fabricant, el dispositiu pot ser utilitzat àmpliament pels metges del lloc de residència.L'excitació es va realitzar a λex = 488 nm per excitar la fluoresceïna, un colorant aprovat per la FDA, per obtenir un alt contrast.L'instrument es va reprocessar sense problemes durant 18 cicles utilitzant mètodes d'esterilització clínicament acceptats.
S'han validat clínicament altres dos dissenys d'instruments.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) és un endoscopi làser confocal (pCLE) basat en sonda que utilitza un paquet de cables de fibra òptica coherent multimode per recollir i transmetre imatges de fluorescència1.Un mirall galvo situat a l'estació base realitza una exploració lateral a l'extrem proximal.Les seccions òptiques es recullen en el pla horitzontal (XY) amb una profunditat de 0 a 70 µm.Els kits de microsondes estan disponibles des de 0,91 (agulla de 19 G) fins a 5 mm de diàmetre.Es va aconseguir una resolució lateral d'1 a 3,5 µm.Les imatges es van recollir a una velocitat de fotogrames de 9 a 12 Hz amb un camp de visió unidimensional de 240 a 600 µm.La plataforma s'ha utilitzat clínicament en diverses àrees, com ara el conducte biliar, la bufeta, el còlon, l'esòfag, els pulmons i el pàncrees.Optiscan Pty Ltd ha desenvolupat un endoscopi làser confocal basat en endoscopis (eCLE) amb un motor d'escaneig integrat al tub d'inserció (extrem distal) d'un endoscopi professional (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .La secció òptica es va dur a terme mitjançant una fibra monomode, i l'escaneig lateral es va dur a terme mitjançant un mecanisme de voladís mitjançant un diapasó ressonant.S'utilitza un actuador d'aliatge amb memòria de forma (Nitinol) per crear desplaçaments axials.El diàmetre total del mòdul confocal és de 5 mm.Per enfocar, s'utilitza una lent GRIN amb una obertura numèrica de NA = 0,6.Les imatges horitzontals es van adquirir amb resolucions laterals i axials de 0, 7 i 7 µm, respectivament, a una velocitat de fotogrames de 0, 8–1, 6 Hz i un camp de visió de 500 µm × 500 µm.
Demostrem l'adquisició d'imatges de fluorescència in vivo de resolució subcel·lular del cos humà mitjançant un endoscopi mèdic mitjançant un escàner MEMS d'extrem distal.La fluorescència proporciona un alt contrast d'imatge i els lligands que s'uneixen als objectius de la superfície cel·lular es poden etiquetar amb fluoròfors per proporcionar identitat molecular per millorar el diagnòstic de la malaltia18.També s'estan desenvolupant altres tècniques òptiques per a la microendoscòpia in vivo. L'OCT utilitza la curta longitud de coherència d'una font de llum de banda ampla per recollir imatges en el pla vertical amb profunditats > 1 mm19. L'OCT utilitza la curta longitud de coherència d'una font de llum de banda ampla per recollir imatges en el pla vertical amb profunditats > 1 mm19. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сборика сбора ной плоскости с глубиной >1 мм19. L'OCT utilitza la curta longitud de coherència d'una font de llum de banda ampla per adquirir imatges en el pla vertical amb> 1 mm de profunditat19. 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 использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора и сбора 1 мм19 вертикальной плоскости. L'OCT utilitza la curta longitud de coherència d'una font de llum de banda ampla per adquirir imatges > 1 mm19 en el pla vertical.Tanmateix, aquest enfocament de baix contrast es basa en la recollida de llum retrodispersada i la resolució d'imatge està limitada per artefactes de taques.L'endoscòpia fotoacústica genera imatges in vivo basades en una ràpida expansió termoelàstica del teixit després de l'absorció d'un pols làser que genera ones sonores20. Aquest enfocament ha demostrat profunditats d'imatge > 1 cm al còlon humà in vivo per controlar la teràpia. Aquest enfocament ha demostrat profunditats d'imatge > 1 cm al còlon humà in vivo per controlar la teràpia. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo для примонгато для. Aquest enfocament ha demostrat una profunditat d'imatge > 1 cm al còlon humà in vivo per al seguiment de la teràpia.这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 厘米以监测治疗。这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 Этот подход был продемонстрирован на глубине изображения > 1 см в толстой кишке четлондо in vivo четло велпа . Aquest enfocament s'ha demostrat a profunditats d'imatge > 1 cm al còlon humà in vivo per controlar la teràpia.El contrast el produeix principalment l'hemoglobina a la vasculatura.L'endoscòpia multifotònica genera imatges de fluorescència d'alt contrast quan dos o més fotons NIR impacten simultàniament amb biomolècules de teixit21. Aquest enfocament pot aconseguir profunditats d'imatge > 1 mm amb una fototoxicitat baixa. Aquest enfocament pot aconseguir profunditats d'imatge > 1 mm amb una fototoxicitat baixa. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Aquest enfocament pot proporcionar una profunditat d'imatge > 1 mm amb baixa fototoxicitat.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. Aquest enfocament pot proporcionar una profunditat d'imatge > 1 mm amb baixa fototoxicitat.Es requereixen polsos làser de femtosegons d'alta intensitat i aquest mètode no s'ha provat clínicament durant l'endoscòpia.
En aquest prototip, l'escàner només realitza una deflexió lateral, de manera que la part òptica es troba en el pla horitzontal (XY).El dispositiu és capaç de funcionar a una velocitat de fotogrames més alta (20 Hz) que els miralls galvànics (12 Hz) del sistema Cellvizio.Augmenteu la velocitat de fotogrames per reduir els artefactes de moviment i reduïu la velocitat de fotogrames per augmentar el senyal.Es necessiten algorismes automatitzats i d'alta velocitat per mitigar els grans artefactes de moviment causats pel moviment endoscòpic, el moviment respiratori i la motilitat intestinal.S'ha demostrat que els escàners ressonants paramètrics aconsegueixen desplaçaments axials superiors a centenars de micres22. Les imatges es poden recollir en un pla vertical (XZ), perpendicular a la superfície de la mucosa, per oferir la mateixa visió que la d'histologia (H&E). Les imatges es poden recollir en un pla vertical (XZ), perpendicular a la superfície de la mucosa, per oferir la mateixa visió que la d'histologia (H&E). Изображения могут быть получены вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поветрхной поверхнольной плоскости чтобы обеспечить такое же изображение, как при гистологии (H&E). Les imatges es poden prendre en un pla vertical (XZ) perpendicular a la superfície de la mucosa per proporcionar la mateixa imatge que en histologia (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) 皀图像，以提供与组织学(H&E)可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) Изображения могут быть получены вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поветрхной поверхнольной плоскости чтобы обеспечить такое же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Les imatges es poden prendre en un pla vertical (XZ) perpendicular a la superfície de la mucosa per proporcionar la mateixa imatge que un examen histològic (H&E).L'escàner es pot col·locar en una posició post-objectiu on el feix d'il·luminació cau al llarg de l'eix òptic principal per reduir la sensibilitat a les aberracions8.Els volums focals gairebé limitats per la difracció poden desviar-se en camps de visió arbitràriament grans.Es pot realitzar una exploració d'accés aleatori per desviar els reflectors a posicions definides per l'usuari9.El camp de visió es pot reduir per ressaltar àrees arbitràries de la imatge, millorant la relació senyal-soroll, el contrast i la velocitat de fotogrames.Els escàners es poden produir en massa mitjançant processos senzills.Es poden fabricar centenars de dispositius a cada hòstia de silici per augmentar la producció per a una producció en massa de baix cost i una àmplia distribució.
La trajectòria de la llum plegada redueix la mida de la punta distal rígida, facilitant l'ús de l'endoscopi com a accessori durant la colonoscòpia rutinària.A les imatges fluorescents mostrades, es poden veure les característiques subcel·lulars de la mucosa per distingir els adenomes tubulars (precancerosos) dels pòlips hiperplàstics (benignes).Aquests resultats suggereixen que l'endoscòpia pot reduir el nombre de biòpsies innecessàries23.Es poden reduir les complicacions generals associades a la cirurgia, es poden optimitzar els intervals de seguiment i es pot minimitzar l'anàlisi histològica de lesions menors.També mostrem imatges in vivo de pacients amb malaltia inflamatòria intestinal, inclosa la colitis ulcerosa (CU) i la colitis de Crohn.La colonoscòpia convencional de llum blanca proporciona una visió macroscòpica de la superfície de la mucosa amb una capacitat limitada per avaluar amb precisió la cicatrització de la mucosa.L'endoscòpia es pot utilitzar in vivo per avaluar l'eficàcia de teràpies biològiques com els anticossos anti-TNF24.Una avaluació precisa in vivo també pot reduir o prevenir la recurrència de la malaltia i les complicacions com la cirurgia i millorar la qualitat de vida.No s'han reportat reaccions adverses greus en estudis clínics associats a l'ús d'endoscopis que contenen fluoresceïna in vivo25. La potència del làser a la superfície de la mucosa es va limitar a <2 mW per minimitzar el risc de lesions tèrmiques i complir els requisits de la FDA per a un risc no significatiu26 per 21 CFR 812. La potència del làser a la superfície de la mucosa es va limitar a <2 mW per minimitzar el risc de lesions tèrmiques i complir els requisits de la FDA per a un risc no significatiu26 per 21 CFR 812. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки ического повреждения i соответствовать требованиям FDA относительно незначительного рисога21 рисога21 C21 C216. La potència del làser a la superfície de la mucosa es va limitar a <2 mW per minimitzar el risc de danys tèrmics i complir els requisits de la FDA per a un risc insignificant26 sota 21 CFR 812.粘膜表面的激光功率限制在<2 mW，以最大限度地降低热损伤风险，并满在并满足并满趇FR8121度地降低热损伤风险险26 的要求。粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВрхности слизистой оболочки ического повреждения и соответствовать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначитель 21 CFR 812. La potència del làser a la superfície de la mucosa es va limitar a <2 mW per minimitzar el risc de danys tèrmics i complir els requisits de la FDA 21 CFR 812 per a un risc insignificant26.
El disseny de l'instrument es pot modificar per millorar la qualitat de la imatge.Hi ha òptiques especials disponibles per reduir l'aberració esfèrica, millorar la resolució de la imatge i augmentar la distància de treball.El SIL es pot ajustar per adaptar-se millor a l'índex de refracció del teixit (~ 1,4) per millorar l'acoblament de la llum.La freqüència d'accionament es pot ajustar per augmentar l'angle lateral de l'escàner i ampliar el camp de visió de la imatge.Podeu utilitzar mètodes automatitzats per eliminar fotogrames d'una imatge amb moviment significatiu per mitigar aquest efecte.S'utilitzarà una matriu de porta programable en camp (FPGA) amb adquisició de dades d'alta velocitat per proporcionar una correcció de fotograma complet en temps real d'alt rendiment.Per a una major utilitat clínica, els mètodes automatitzats han de corregir el canvi de fase i els artefactes de moviment per a la interpretació d'imatges en temps real.Es pot implementar un escàner ressonant paramètric monolític de 3 eixos per introduir l'exploració axial 22 . Aquests dispositius s'han desenvolupat per aconseguir un desplaçament vertical sense precedents > 400 µm ajustant la freqüència d'accionament en un règim que presenta dinàmiques mixtes de suavització i enduriment27. Aquests dispositius s'han desenvolupat per aconseguir un desplaçament vertical sense precedents > 400 µm ajustant la freqüència d'accionament en un règim que presenta dinàmiques mixtes de suavització i enduriment27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального сметикального сметм40ния > частоты возбуждения в режиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчетникой смягчетния/жсетотся характеризуется Aquests dispositius s'han dissenyat per aconseguir un desplaçament vertical sense precedents de> 400 µm configurant la freqüència d'accionament en un mode que es caracteritza per una dinàmica mixta suau/dura27.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驞木具有混合软化有的>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 状态 了 在 具有 混合 软化 硬化 硬化 学 学 状态 下 劶态 下 靴 鰩 氩 氩 氩现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27。 Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещони смещения астоты срабатывания в режиме со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Aquests dispositius s'han dissenyat per aconseguir desplaçaments verticals sense precedents > 400 µm ajustant la freqüència d'activació en mode de cinètica mixta de suavització/enduriment27.En el futur, la imatge transversal vertical pot ajudar a estadificar el càncer precoç (T1a).Es pot implementar un circuit de detecció capacitiva per seguir el moviment de l'escàner i corregir el canvi de fase 28 .El calibratge automàtic de fase mitjançant un circuit sensor pot substituir el calibratge manual de l'instrument abans de l'ús.La fiabilitat de l'instrument es pot millorar utilitzant tècniques de segellat d'instruments més fiables per augmentar el nombre de cicles de processament.La tecnologia MEMS promet accelerar l'ús d'endoscopis per visualitzar l'epiteli d'òrgans buits, diagnosticar malalties i controlar el tractament d'una manera mínimament invasiva.Amb un major desenvolupament, aquesta nova modalitat d'imatge podria convertir-se en una solució de baix cost per utilitzar-la com a complement als endoscopis mèdics per a l'examen histològic immediat i, finalment, podria substituir l'anàlisi patològic tradicional.
Les simulacions de traçat de raigs es van realitzar mitjançant el programari de disseny òptic ZEMAX (versió 2013) per determinar els paràmetres de l'òptica d'enfocament.Els criteris de disseny inclouen la resolució axial gairebé difractiva, la distància de treball = 0 µm i el camp de visió (FOV) superior a 250 × 250 µm2.Per a l'excitació a una longitud d'ona λex = 488 nm, es va utilitzar una fibra monomode (SMF).Els doblets acromàtics s'utilitzen per reduir la variància de la col·lecció de fluorescència (figura 5a).El feix travessa l'SMF amb un diàmetre de camp de mode de 3,5 μm i sense truncament passa pel centre del reflector amb un diàmetre d'obertura de 50 μm.Utilitzeu una lent d'immersió dura (hemisfèrica) amb un alt índex de refracció (n = 2,03) per minimitzar l'aberració esfèrica del feix incident i assegurar un contacte total amb la superfície de la mucosa.L'òptica d'enfocament proporciona un NA total = 0,41, on NA = nsinα, n és l'índex de refracció del teixit, α és l'angle màxim de convergència del feix.Les resolucions laterals i axials limitades per la difracció són de 0,44 i 6,65 µm, respectivament, utilitzant NA = 0,41, λ = 488 nm i n = 1,3313.Només es van considerar les lents disponibles comercialment amb un diàmetre exterior (OD) ≤ 2 mm.El camí òptic està plegat i el feix que surt de l'SMF passa per l'obertura central de l'escàner i es reflecteix enrere per un mirall fix (0,29 mm de diàmetre).Aquesta configuració escurça la longitud de l'extrem distal rígid per facilitar el pas cap endavant de l'endoscopi a través del canal de treball estàndard (3,2 mm de diàmetre) dels endoscopis mèdics.Aquesta característica fa que sigui fàcil d'utilitzar com a accessori durant l'endoscòpia rutinària.
Guia de llum plegada i embalatge d'endoscopi.(a) El feix d'excitació surt de l'OBC i passa per l'obertura central de l'escàner.El feix s'expandeix i es reflecteix des d'un mirall circular fix cap a l'escàner per a la desviació lateral.L'òptica d'enfocament consisteix en un parell de lents doblets acromàtiques i una lent d'immersió sòlida (hemisfèrica) que proporciona contacte amb la superfície de la mucosa.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) per a disseny òptic i simulació de traçat de raigs.(b) Mostra la ubicació de diversos components de l'instrument, inclosa la fibra de mode únic (SMF), l'escàner, els miralls i les lents.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) es va utilitzar per al modelatge 3D de l'embalatge de l'endoscopi.
Es va utilitzar un SMF (# 460HP, Thorlabs) amb un diàmetre de camp de mode de 3, 5 µm a una longitud d'ona de 488 nm com a "forat" per al filtratge espacial de la llum desenfocada (Fig. 5b).Els SMF estan tancats en tubs de polímer flexibles (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).S'utilitza una longitud d'aproximadament 4 metres per garantir una distància suficient entre el pacient i el sistema d'imatge.Es van utilitzar un parell de lents doblets acromàtiques recobertes de MgF2 de 2 mm (# 65568, # 65567, Edmund Optics) i una lent hemisfèrica de 2 mm sense recobriment (# 90858, Edmund Optics) per enfocar el feix i recollir fluorescència.Inseriu un tub final d'acer inoxidable (4 mm de llarg, 2,0 mm de diàmetre exterior, 1,6 mm de diàmetre interior) entre la resina i el tub exterior per aïllar la vibració de l'escàner.Utilitzeu adhesius mèdics per protegir l'instrument dels fluids corporals i dels procediments de manipulació.Utilitzeu tubs termoretràctils per protegir els connectors.
L'escàner compacte es fa segons el principi de ressonància paramètrica.Graveu una obertura de 50 µm al centre del reflector per transmetre el feix d'excitació.Utilitzant un conjunt d'accionaments impulsats per una pinta de quadratura, el feix expandit es desvia transversalment en la direcció ortogonal (pla XY) en mode Lissajous.Es va utilitzar una placa d'adquisició de dades (#DAQ PCI-6115, NI) per generar senyals analògics per controlar l'escàner.L'alimentació la proporcionava un amplificador d'alta tensió (#PDm200, PiezoDrive) mitjançant cables prims (#B4421241, MWS Wire Industries).Feu el cablejat a l'armadura de l'elèctrode.L'escàner funciona a freqüències properes a 15 kHz (eix ràpid) i 4 kHz (eix lent) per aconseguir un FOV de fins a 250 µm × 250 µm.El vídeo es pot gravar a una velocitat de fotogrames de 10, 16 o 20 Hz.Aquestes velocitats de fotogrames s'utilitzen per coincidir amb la velocitat de repetició del patró d'exploració de Lissajous, que depèn del valor de les freqüències d'excitació X i Y de l'escàner29.Els detalls de les compensacions entre la velocitat de fotogrames, la resolució de píxels i la densitat del patró d'escaneig es presenten al nostre treball anterior14.
Un làser d'estat sòlid (#OBIS 488 LS, coherent) proporciona λex = 488 nm per excitar la fluoresceïna per al contrast de la imatge (Fig. 6a).Els pigtails òptics es connecten a la unitat de filtre mitjançant connectors FC/APC (pèrdua 1,82 dB) (Fig. 6b).El feix és desviat per un mirall dicroic (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) a l'SMF a través d'un altre connector FC/APC.D'acord amb 21 CFR 812, la potència incident al teixit es limita a un màxim de 2 mW per complir els requisits de la FDA per a un risc insignificant.La fluorescència es va passar a través d'un mirall dicroic i un filtre de transmissió llarg (#BLP01-488R, Semrock).La fluorescència es va transmetre a un detector de tub fotomultiplicador (PMT) (# H7422-40, Hamamatsu) mitjançant un connector FC/PC mitjançant una fibra multimode de ~ 1 m de llarg amb un nucli de 50 µm de diàmetre.Els senyals fluorescents es van amplificar amb un amplificador de corrent d'alta velocitat (núm. 59-179, Edmund Optics).S'ha desenvolupat un programari especial (LabVIEW 2021, NI) per a l'adquisició de dades i el processament d'imatges en temps real.El microcontrolador (#Arduino UNO, Arduino) determina la potència del làser i la configuració del guany PMT mitjançant una placa de circuit imprès especial.L'SMF i els cables acaben en connectors i es connecten als ports de fibra òptica (F) i cablejat (W) de l'estació base (figura 6c).El sistema d'imatge es troba en un carro portàtil (figura 6d). Es va utilitzar un transformador d'aïllament per limitar el corrent de fuga a <500 μA. Es va utilitzar un transformador d'aïllament per limitar el corrent de fuga a <500 μA. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. Es va utilitzar un transformador d'aïllament per limitar el corrent de fuga a <500 µA.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA. <500 μA. Используйте изолирующий трансформатор, чтобы ограничить ток утечки до <500 мкА. Utilitzeu un transformador d'aïllament per limitar el corrent de fuga a <500µA.
sistema de visualització.(a) El PMT, el làser i l'amplificador es troben a l'estació base.(b) Al banc de filtres, el làser (blau) passa pel cable de fibra òptica a través del connector FC/APC.El feix és desviat per un mirall dicroic (DM) en una fibra de mode únic (SMF) mitjançant un segon connector FC/APC.La fluorescència (verd) viatja a través del filtre DM i de pas llarg (LPF) fins al PMT mitjançant fibra multimode (MMF).(c) L'extrem proximal de l'endoscopi està connectat als ports de fibra òptica (F) i cablejat (W) de l'estació base.(d) Endoscopi, monitor, estació base, ordinador i transformador d'aïllament en un carro portàtil.(a, c) Solidworks 2016 es va utilitzar per al modelatge en 3D del sistema d'imatge i dels components de l'endoscopi.
La resolució lateral i axial de l'òptica d'enfocament es va mesurar a partir de la funció de dispersió del punt de microesferes fluorescents (# F8803, Thermo Fisher Scientific) de 0,1 µm de diàmetre.Recolliu imatges traduint les microesferes horitzontalment i verticalment en passos d'1 µm mitjançant una etapa lineal (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Pila d'imatges utilitzant ImageJ2 per adquirir imatges de secció transversal de microesferes.
S'ha desenvolupat un programari especial (LabVIEW 2021, NI) per a l'adquisició de dades i el processament d'imatges en temps real.A la fig.7 mostra una visió general de les rutines utilitzades per fer funcionar el sistema.La interfície d'usuari consta d'adquisició de dades (DAQ), panell principal i panell de controlador.El tauler de recollida de dades interactua amb el tauler principal per recollir i emmagatzemar dades en brut, proporcionar entrada per a la configuració personalitzada de recollida de dades i gestionar la configuració del controlador de l'escàner.El panell principal permet a l'usuari seleccionar la configuració desitjada per utilitzar l'endoscopi, inclòs el senyal de control de l'escàner, la velocitat de fotogrames de vídeo i els paràmetres d'adquisició.Aquest panell també permet a l'usuari mostrar i controlar la brillantor i el contrast de la imatge.Utilitzant les dades en brut com a entrada, l'algoritme calcula la configuració de guany òptima per al PMT i ajusta automàticament aquest paràmetre mitjançant un sistema de control de retroalimentació proporcional-integral (PI)16.La placa controladora interactua amb la placa principal i la placa d'adquisició de dades per controlar la potència del làser i el guany PMT.
Arquitectura del programari del sistema.La interfície d'usuari consta de mòduls (1) adquisició de dades (DAQ), (2) panell principal i (3) panell controlador.Aquests programes s'executen simultàniament i es comuniquen entre ells mitjançant cues de missatges.La clau és MEMS: Sistema Microelectromecànic, TDMS: Flux de control de dades tècniques, PI: Integral proporcional, PMT: Fotomultiplicador.Els fitxers d'imatge i vídeo es guarden en formats BMP i AVI, respectivament.
S'utilitza un algorisme de correcció de fase per calcular la dispersió de les intensitats de píxel de la imatge a diferents valors de fase per determinar el valor màxim utilitzat per aguditzar la imatge.Per a la correcció en temps real, el rang d'exploració de fase és de ± 2,86 ° amb un pas relativament gran de 0,286 ° per reduir el temps de càlcul.A més, l'ús de parts de la imatge amb menys mostres redueix encara més el temps de càlcul del marc de la imatge de 7,5 segons (1 Msample) a 1,88 segons (250 Ksample) a 10 Hz.Aquests paràmetres d'entrada es van triar per proporcionar una qualitat d'imatge adequada amb una latència mínima durant la imatge in vivo.Les imatges en directe i els vídeos s'enregistren en formats BMP i AVI, respectivament.Les dades en brut s'emmagatzemen en el format de flux de gestió de dades tècniques (TMDS).
Postprocessament d'imatges in vivo per millorar la qualitat amb LabVIEW 2021. La precisió és limitada quan s'utilitzen algorismes de correcció de fase durant les imatges in vivo a causa del llarg temps de càlcul necessari.Només s'utilitzen àrees d'imatge i números de mostres limitats.A més, l'algoritme no funciona bé per a imatges amb artefactes de moviment o baix contrast i condueix a errors de càlcul de fase30.Es van seleccionar manualment fotogrames individuals amb alt contrast i sense artefactes de moviment per a l'ajustament de fase amb un rang d'exploració de fase de ± 0,75 ° en passos de 0,01 °.Es va utilitzar tota l'àrea d'imatge (per exemple, 1 Mmostra d'una imatge gravada a 10 Hz).La taula S2 detalla els paràmetres d'imatge utilitzats en temps real i postprocessament.Després de la correcció de fase, s'utilitza un filtre mitjà per reduir encara més el soroll de la imatge.La brillantor i el contrast es milloren encara més amb l'estirament de l'histograma i la correcció gamma31.
Els assaigs clínics van ser aprovats pel Michigan Medical Institutions Review Board i es van realitzar al Departament de Procediments Mèdics.Aquest estudi està registrat en línia a ClinicalTrials.gov (NCT03220711, data de registre: 18/07/2017).Els criteris d'inclusió van incloure pacients (de 18 a 100 anys) amb una colonoscòpia electiva prèviament planificada, un augment del risc de càncer colorectal i un historial de malaltia inflamatòria intestinal.Es va obtenir el consentiment informat de cada subjecte que va acceptar participar.Els criteris d'exclusió eren pacients que estaven embarassades, tenien una hipersensibilitat coneguda a la fluoresceïna o estaven sotmeses a quimioteràpia activa o radioteràpia.Aquest estudi va incloure pacients consecutius programats per a una colonoscòpia rutinària i era representatiu de la població del Michigan Medical Center.L'estudi es va dur a terme d'acord amb la Declaració d'Hèlsinki.
Abans de la cirurgia, calibre l'endoscopi amb perles fluorescents de 10 µm (# F8836, Thermo Fisher Scientific) muntades en motlles de silicona.Es va abocar un segellador de silicona translúcid (#RTV108, Momentive) en un motlle de plàstic de 8 cm3 imprès en 3D.Deixeu caure les perles fluorescents d'aigua sobre la silicona i deixeu-ho fins que s'assequi el mitjà d'aigua.
Es va examinar tot el còlon mitjançant un colonoscopi mèdic estàndard (Olympus, CF-HQ190L) amb il·luminació de llum blanca.Després que l'endoscopista hagi determinat l'àrea de la suposada malaltia, la zona es renta amb 5-10 ml d'àcid acètic al 5%, i després amb aigua estèril per eliminar la mucositat i les restes.Es va injectar per via intravenosa una dosi de 5 ml de fluoresceïna de 5 mg/ml (Alcon, Fluorescite) o es va ruixar tòpicament a la mucosa mitjançant una cànula estàndard (M00530860, Boston Scientific) que es va passar pel canal de treball.
Utilitzeu un irrigador per eliminar l'excés de colorant o restes de la superfície de la mucosa.Retireu el catèter de nebulització i passeu l'endoscopi pel canal de treball per obtenir imatges ante mortem.Utilitzeu una guia endoscòpica de camp ampli per col·locar la punta distal a la zona objectiu. El temps total utilitzat per recollir imatges confocals va ser <10 min. El temps total utilitzat per recollir imatges confocals va ser <10 min. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. El temps total necessari per recollir imatges confocals va ser <10 min.El temps total d'adquisició de les imatges confocals va ser inferior a 10 minuts.El vídeo endoscòpic de llum blanca es va processar mitjançant el sistema d'imatge Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) i es va gravar amb una gravadora de vídeo Elgato HD.Utilitzeu LabVIEW 2021 per gravar i desar vídeos d'endoscòpia.Un cop finalitzada la imatge, s'extreu l'endoscopi i s'extreu el teixit a visualitzar amb una pinça de biòpsia o una trampa. Els teixits es van processar per a la histologia rutinària (H&E) i es van avaluar per un patòleg GI expert (HDA). Els teixits es van processar per a la histologia rutinària (H&E) i es van avaluar per un patòleg GI expert (HDA). Ткани ыли обработаны для оычной гистолого (h & e) и ценены экспертом--патолологом желучно-кечечногогогогогогока (hda) (hda). Els teixits es van processar per a la histologia rutinària (H&E) i es van avaluar per un patòleg gastrointestinal expert (HDA).对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进行评估。 Ткани ыли обработаны для оычной гистолого (h & e) и ценены экспертом--патолологом желучно-кечечногогогогогогока (hda) (hda). Els teixits es van processar per a la histologia rutinària (H&E) i es van avaluar per un patòleg gastrointestinal expert (HDA).Les propietats espectrals de la fluoresceïna es van confirmar mitjançant un espectròmetre (USB2000+, Ocean Optics) tal com es mostra a la figura S2.
Els endoscopis són esterilitzats després de cada ús per part dels humans (Fig. 8).Els procediments de neteja es van realitzar sota la direcció i l'aprovació del Departament de Control d'Infeccions i Epidemiologia del Centre Mèdic de Michigan i la Unitat Central de Processament d'Estèrils. Abans de l'estudi, els instruments van ser provats i validats per a l'esterilització per Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), una entitat comercial que ofereix serveis de prevenció d'infeccions i validació d'esterilització. Abans de l'estudi, els instruments van ser provats i validats per a l'esterilització per Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), una entitat comercial que ofereix serveis de prevenció d'infeccions i validació d'esterilització. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компантии компанией компанией de Johnson, Johnson & Advanced Products й организацией, предоставляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизаций. Abans de l'estudi, els instruments van ser provats i aprovats per a l'esterilització per Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), una organització comercial que ofereix serveis de prevenció d'infeccions i verificació d'esterilització. Перед исследованием инструменты были стерилизованы и проверены Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой проческой доставляет услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Els instruments van ser esterilitzats i inspeccionats abans de l'estudi per Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), una organització comercial que ofereix serveis de prevenció d'infeccions i verificació d'esterilització.
Reciclatge d'eines.(a) Els endoscopis es col·loquen en safates després de cada esterilització mitjançant el procés de processament STERRAD.(b) L'SMF i els cables s'acaben amb connectors de fibra òptica i elèctrica, respectivament, que es tanquen abans del reprocessament.
Netegeu els endoscopis fent el següent: (1) netegeu l'endoscopi amb un drap que no deixa pelusses mullat amb un netejador enzimàtic de proximal a distal;(2) Submergiu l'instrument en la solució de detergent enzimàtic durant 3 minuts amb aigua.teixit sense pelusa.Els connectors elèctrics i de fibra òptica es cobreixen i s'eliminen de la solució;(3) L'endoscopi s'embolica i es col·loca a la safata d'instruments per a l'esterilització mitjançant STERRAD 100NX, plasma de gas peròxid d'hidrogen.temperatura relativament baixa i ambient amb poca humitat.
Els conjunts de dades utilitzats i/o analitzats en l'estudi actual estan disponibles als autors respectius a petició raonable.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomicroscòpia làser confocal en endoscòpia gastrointestinal: aspectes tècnics i aplicacions clíniques. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomicroscòpia làser confocal en endoscòpia gastrointestinal: aspectes tècnics i aplicacions clíniques.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endomicroscòpia làser confocal en endoscòpia gastrointestinal: aspectes tècnics i aplicació clínica. 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：Aspectes tècnics i aplicacions clíniques.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endoscòpia làser confocal en endoscòpia gastrointestinal: aspectes tècnics i aplicacions clíniques.traducció de l'heparina gastrointestinal.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Anàlisi de seguretat i eficàcia de l'endomicroscòpia làser confocal SAGES TAVAC.Funcionament.Endoscòpia 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Endoscòpia làser confocal en malalties gastrointestinals i pancreatobiliars: una revisió sistemàtica i metaanàlisi.Ciència Biomèdica.dipòsit d'emmagatzematge.intern 2016, 4638683 (2016).