Diolch am ymweld â Nature.com.Rydych chi'n defnyddio fersiwn porwr gyda chefnogaeth CSS gyfyngedig.I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer).Yn ogystal, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn dangos y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Yn arddangos carwsél o dri sleid ar unwaith.Defnyddiwch y botymau Blaenorol a Nesaf i symud trwy dri sleid ar y tro, neu defnyddiwch y botymau llithrydd ar y diwedd i symud trwy dri sleid ar y tro.
Mae endosgopi laser confocal yn ddull newydd o fiopsi optegol amser real.Gellir cael delweddau fflwroleuol o ansawdd histolegol ar unwaith o epitheliwm yr organau gwag.Ar hyn o bryd, mae sganio'n cael ei berfformio'n agos gydag offer sy'n seiliedig ar stiliwr a ddefnyddir yn gyffredin mewn ymarfer clinigol, gyda hyblygrwydd cyfyngedig o ran rheoli ffocws.Rydym yn arddangos y defnydd o sganiwr soniarus parametrig wedi'i osod ar ben pellaf endosgop i berfformio gwyriad ochrol cyflym.Mae twll wedi'i ysgythru i ganol yr adlewyrchydd i rolio'r llwybr golau i fyny.Mae'r dyluniad hwn yn lleihau maint yr offeryn i 2.4 mm mewn diamedr a 10 mm o hyd, gan ganiatáu iddo gael ei drosglwyddo trwy sianel weithredol endosgopau meddygol safonol.Mae'r lens gryno yn darparu cydraniad ochrol ac echelinol o 1.1 a 13.6 µm, yn y drefn honno.Cyflawnir pellter gweithio o 0 µm a maes golygfa o 250 µm × 250 µm ar gyfraddau ffrâm hyd at 20 Hz.Mae cyffro ar 488 nm yn cyffroi fluorescein, lliw a gymeradwyir gan FDA ar gyfer cyferbyniad meinwe uchel.Mae endosgopau wedi'u hailbrosesu am 18 cylch heb fethiant gan ddefnyddio dulliau sterileiddio a gymeradwywyd yn glinigol.Cafwyd delweddau fflwroleuol o fwcosa colonig arferol, adenomas tiwbaidd, polypau hyperplastig, colitis briwiol, a cholitis Crohn yn ystod colonosgopi arferol.Gellir adnabod celloedd sengl, gan gynnwys colonocytes, celloedd goblet, a chelloedd llidiol.Gellir gwahaniaethu rhwng nodweddion mwcosaidd megis strwythurau crypt, ceudodau crypt, a lamina propria.Gellir defnyddio'r offeryn fel atodiad i endosgopi confensiynol.
Mae endosgopi laser confocal yn ddull delweddu newydd sy'n cael ei ddatblygu at ddefnydd clinigol fel atodiad i endosgopi arferol1,2,3.Gellir defnyddio'r offerynnau hyblyg hyn sy'n gysylltiedig â ffibr-optig i ganfod clefydau yn y celloedd epithelial sy'n leinio organau gwag, fel y colon.Mae'r haen denau hon o feinwe yn weithgar iawn yn fetabolaidd ac mae'n ffynhonnell llawer o brosesau afiechyd fel canser, haint a llid.Gall endosgopi gyflawni datrysiad isgellog, gan ddarparu delweddau in vivo o ansawdd bron-histolegol amser real i helpu clinigwyr i wneud penderfyniadau clinigol.Mae biopsi meinwe corfforol yn cario'r risg o waedu a thyllu.Mae gormod neu rhy ychydig o sbesimenau biopsi yn cael eu casglu'n aml.Mae pob sampl a dynnir yn cynyddu'r gost lawfeddygol.Mae'n cymryd sawl diwrnod i'r sampl gael ei werthuso gan batholegydd.Yn ystod y dyddiau o aros am ganlyniadau patholeg, mae cleifion yn aml yn profi pryder.Mewn cyferbyniad, nid oes gan ddulliau delweddu clinigol eraill fel MRI, CT, PET, SPECT, ac uwchsain y cydraniad gofodol a'r cyflymder amser sydd eu hangen i ddelweddu prosesau epithelial in vivo gyda datrysiad isgellog amser real.
Mae offeryn sy'n seiliedig ar stiliwr (Cellvizio) yn cael ei ddefnyddio'n gyffredin ar hyn o bryd mewn clinigau i berfformio “biopsi optegol”.Mae'r dyluniad yn seiliedig ar fwndel ffibr optig sy'n gydlynol yn ofodol4 sy'n casglu ac yn trosglwyddo delweddau fflwroleuol.Mae'r craidd ffibr sengl yn gweithredu fel “twll” i hidlo golau â ffocws yn ofodol ar gyfer datrysiad isgellog.Mae sganio'n cael ei berfformio'n agos gan ddefnyddio galfanomedr mawr, swmpus.Mae'r ddarpariaeth hon yn cyfyngu ar allu'r offeryn rheoli ffocws.Mae angen delweddu o dan wyneb y feinwe er mwyn asesu ymlediad a phenderfynu ar therapi priodol er mwyn cynnal carsinoma epithelial cynnar yn gywir.Mae Fluorescein, asiant cyferbyniad a gymeradwyir gan yr FDA, yn cael ei weinyddu'n fewnwythiennol i dynnu sylw at nodweddion strwythurol yr epitheliwm. Mae gan yr endomicrosgopau hyn ddimensiynau <2.4 mm mewn diamedr, a gellir eu trosglwyddo'n hawdd trwy sianel biopsi endosgopau meddygol safonol. Mae gan yr endomicrosgopau hyn ddimensiynau <2.4 mm mewn diamedr, a gellir eu trosglwyddo'n hawdd trwy sianel biopsi endosgopau meddygol safonol. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены через биопалиди ицинских индоскопов. Mae'r endomicrosgopau hyn <2.4 mm mewn diamedr a gellir eu pasio'n hawdd trwy sianel biopsi endosgopau meddygol safonol.Mae'r turiosgopau hyn yn llai na 2.4 mm mewn diamedr ac yn mynd yn hawdd trwy sianel biopsi o dyllusgopau meddygol safonol.Mae'r hyblygrwydd hwn yn caniatáu ar gyfer ystod eang o gymwysiadau clinigol ac mae'n annibynnol ar weithgynhyrchwyr endosgopau.Mae nifer o astudiaethau clinigol wedi'u perfformio gan ddefnyddio'r ddyfais ddelweddu hon, gan gynnwys canfod canserau'r oesoffagws, y stumog, y colon a'r geg yn gynnar.Mae protocolau delweddu wedi'u datblygu ac mae diogelwch y weithdrefn wedi'i sefydlu.
Mae systemau microelectromecanyddol (MEMS) yn dechnoleg bwerus ar gyfer dylunio a gweithgynhyrchu mecanweithiau sganio bach a ddefnyddir ym mhen pellaf endosgopau.Mae'r safbwynt hwn (o'i gymharu ag agos) yn caniatáu mwy o hyblygrwydd wrth reoli'r safle ffocws5,6.Yn ogystal â gwyriad ochrol, gall y mecanwaith distal hefyd berfformio sganiau echelinol, sganiau ôl-amcan, a sganiau mynediad ar hap.Mae'r galluoedd hyn yn galluogi cwestiynu celloedd epithelial mwy cynhwysfawr, gan gynnwys delweddu trawsdoriadol fertigol7, sganio heb aberiad maes mawr (FOV)8, a pherfformiad gwell mewn is-ranbarthau a ddiffinnir gan ddefnyddwyr9.Mae MEMS yn datrys y broblem ddifrifol o becynnu'r injan sganio gyda'r gofod cyfyngedig sydd ar gael ym mhen pellaf yr offeryn.O'i gymharu â galfanomedrau swmpus, mae MEMS yn darparu perfformiad uwch ar faint bach, cyflymder uchel, a defnydd pŵer isel.Gellir cynyddu proses weithgynhyrchu syml ar gyfer cynhyrchu màs am gost isel.Adroddwyd yn flaenorol ar lawer o ddyluniadau MEMS10,11,12.Nid yw'r un o'r technolegau wedi'u datblygu'n ddigonol eto i alluogi defnydd clinigol eang o ddelweddu in vivo amser real trwy sianel weithredol endosgop meddygol.Yma, ein nod yw dangos y defnydd o sganiwr MEMS ar ben pellaf endosgop ar gyfer caffael delweddau dynol in vivo yn ystod endosgopi clinigol arferol.
Datblygwyd offeryn ffibr optig gan ddefnyddio sganiwr MEMS ar y pen pellaf i gasglu delweddau fflwroleuol in vivo amser real gyda nodweddion histolegol tebyg.Mae ffibr un modd (SMF) wedi'i amgáu mewn tiwb polymer hyblyg ac yn gyffrous ar λex = 488 nm.Mae'r cyfluniad hwn yn byrhau hyd y blaen distal ac yn caniatáu iddo gael ei drosglwyddo trwy sianel weithredol endosgopau meddygol safonol.Defnyddiwch y domen i ganoli'r opteg.Mae'r lensys hyn wedi'u cynllunio i gyflawni cydraniad echelinol bron yn diffractive gydag agorfa rifiadol (NA) = 0.41 a phellter gweithio = 0 µm13.Gwneir shims manwl gywir i alinio'r opteg 14 yn union. Mae'r sganiwr wedi'i becynnu mewn endosgop gyda blaen distal anhyblyg 2.4 mm mewn diamedr a 10 mm o hyd (Ffig. 1a).Mae'r dimensiynau hyn yn caniatáu iddo gael ei ddefnyddio mewn ymarfer clinigol fel affeithiwr yn ystod endosgopi (Ffig. 1b).Uchafswm pŵer y digwyddiad laser ar y meinwe oedd 2 mW.
Endosgopi laser confocal (CLE) a sganwyr MEMS.Ffotograff yn dangos (a) offeryn wedi'i becynnu gyda dimensiynau blaen distal anhyblyg 2.4 mm ar draws a 10 mm o hyd a (b) llwybr syth trwy sianel weithredol endosgop meddygol safonol (Olympus CF-HQ190L).(c) Golygfa flaen y sganiwr yn dangos adlewyrchydd gydag agorfa ganolog o 50 µm y mae'r pelydryn cyffro yn mynd drwyddo.Mae'r sganiwr wedi'i osod ar gimbal sy'n cael ei yrru gan set o yriannau gyriant crib quadrature.Mae amlder resonant y ddyfais yn cael ei bennu gan faint y gwanwyn dirdro.(ch) Golygfa ochr o'r sganiwr yn dangos y sganiwr wedi'i osod ar stand gyda gwifrau wedi'u cysylltu ag angorau electrod sy'n darparu pwyntiau cysylltu ar gyfer signalau gyriant a phŵer.
Mae'r mecanwaith sganio yn cynnwys adlewyrchydd wedi'i osod ar gimbal wedi'i yrru gan set o actiwadyddion pedroadur a yrrir gan grib i allwyro'r trawst yn ochrol (awyren XY) mewn patrwm Lissajous (Ffig. 1c).Cafodd twll 50 µm mewn diamedr ei ysgythru yn y canol yr oedd y trawst cyffro yn mynd drwyddo.Mae'r sganiwr yn cael ei yrru ar amlder soniarus y dyluniad, y gellir ei diwnio trwy newid dimensiynau'r gwanwyn dirdro.Cafodd angorau electrod eu hysgythru ar gyrion y ddyfais i ddarparu pwyntiau cysylltu ar gyfer signalau pŵer a rheolaeth (Ffig. 1d).
Mae'r system ddelweddu wedi'i gosod ar drol symudol y gellir ei rolio i'r ystafell weithredu.Mae'r rhyngwyneb defnyddiwr graffigol wedi'i gynllunio i gefnogi defnyddwyr ag ychydig iawn o wybodaeth dechnegol, fel meddygon a nyrsys.Gwiriwch amledd gyriant y sganiwr â llaw, modd trawst, a delwedd FOV.
Mae hyd cyffredinol yr endosgop tua 4m i ganiatáu i offer fynd yn llawn trwy sianel weithredol endosgop meddygol safonol (1.68m), gyda hyd ychwanegol ar gyfer symudedd.Ar ben procsimol y endosgop, mae'r SMF a'r gwifrau'n terfynu mewn cysylltwyr sy'n cysylltu â phorthladdoedd ffibr optig a gwifrau'r orsaf sylfaen.Mae'r gosodiad yn cynnwys laser, uned hidlo, mwyhadur foltedd uchel a chanfodydd ffoto-multiplier (PMT).Mae'r mwyhadur yn cyflenwi pŵer a signalau gyrru i'r sganiwr.Mae'r uned hidlo optegol yn cyplu'r cyffro laser â'r SMF ac yn trosglwyddo'r fflworoleuedd i'r PMT.
Mae endosgopau yn cael eu hailbrosesu ar ôl pob gweithdrefn glinigol gan ddefnyddio proses sterileiddio STERRAD a gallant wrthsefyll hyd at 18 cylch heb fethiant.Ar gyfer yr ateb OPA, ni welwyd unrhyw arwyddion o ddifrod ar ôl mwy na 10 cylch diheintio.Roedd canlyniadau OPA yn well na STERRAD's, sy'n awgrymu y gellid ymestyn oes endosgopau trwy ddiheintio lefel uchel yn hytrach nag ail-sterileiddio.
Penderfynwyd ar ddatrysiad delwedd o'r swyddogaeth lledaenu pwynt gan ddefnyddio gleiniau fflwroleuol â diamedr o 0.1 μm.Ar gyfer cydraniad ochrol ac echelinol, mesurwyd lled llawn ar hanner uchafswm (FWHM) o 1.1 a 13.6 µm, yn y drefn honno, (Ffig. 2a, b).
Dewisiadau delwedd.Nodweddir cydraniad ochrol (a) ac echelinol (b) yr opteg ffocysu gan y swyddogaeth lledaenu pwynt (PSF) a fesurir gan ddefnyddio microsfferau fflwroleuol â diamedr o 0.1 μm.Y lled llawn a fesurwyd ar hanner uchafswm (FWHM) oedd 1.1 a 13.6 µm, yn y drefn honno.Mewnosodiad: Dangosir golygfeydd estynedig o un microsffer yn y cyfarwyddiadau traws (XY) ac echelinol (XZ).(c) Delwedd fflwroleuol a gafwyd o stribed targed safonol (UDAF 1951) (hirgrwn coch) yn dangos y gellir datrys grwpiau 7-6 yn glir.(ch) Delwedd o ficrosfferau fflwroleuol gwasgaredig 10 µm mewn diamedr yn dangos maes gweld delwedd o 250 µm × 250 µm.Adeiladwyd y PSFs yn (a, b) gan ddefnyddio MATLAB R2019a ( https://www.mathworks.com/ ).(c, d) Casglwyd delweddau fflwroleuol gan ddefnyddio LabVIEW 2021 ( https://www.ni.com/ ).
Mae delweddau fflwroleuol o lensys cydraniad safonol yn gwahaniaethu'n glir rhwng y set o golofnau mewn grwpiau 7-6, sy'n cynnal cydraniad ochrol uchel (Ffig. 2c).Pennwyd maes golygfa (FOV) o 250 µm × 250 µm o ddelweddau o gleiniau fflwroleuol diamedr 10 µm wedi'u gwasgaru ar lethrau (Ffig. 2d).
Mae dull awtomataidd ar gyfer rheoli cynnydd PMT a chywiro cam yn cael ei weithredu mewn system delweddu clinigol i leihau arteffactau symud o endosgopau, peristalsis y colon, ac anadlu cleifion.Disgrifiwyd algorithmau ail-greu a phrosesu delwedd yn flaenorol14,15.Mae'r cynnydd PMT yn cael ei reoli gan reolwr cyfrannol-annibynnol (PI) i atal dirlawnder dwyster16.Mae'r system yn darllen yr uchafswm dwysedd picsel ar gyfer pob ffrâm, yn cyfrifo'r ymatebion cyfrannol ac annatod, ac yn pennu gwerthoedd ennill PMT i sicrhau bod y dwysedd picsel o fewn yr ystod a ganiateir.
Yn ystod delweddu in vivo, gall cam-gyfatebiaeth rhwng symudiad sganiwr a signal rheoli achosi niwlio delwedd.Gall effeithiau o'r fath ddigwydd oherwydd newidiadau yn nhymheredd y ddyfais y tu mewn i'r corff dynol.Dangosodd delweddau golau gwyn fod yr endosgop mewn cysylltiad â mwcosa colonig arferol mewn vivo (Ffigur 3a).Gellir gweld aneglurder o bicseli wedi'u cam-alinio mewn delweddau amrwd o fwcosa colonig arferol (Ffigur 3b).Ar ôl triniaeth gydag addasiad cyfnod a chyferbyniad priodol, gellid gwahaniaethu rhwng nodweddion isgellog y mwcosa (Ffig. 3c).Am wybodaeth ychwanegol, dangosir delweddau confocal amrwd a delweddau amser real wedi'u prosesu yn Ffig. S1, a chyflwynir y paramedrau ail-greu delwedd a ddefnyddir ar gyfer amser real ac ôl-brosesu yn Nhabl S1 a Thabl S2.
Prosesu delwedd.(a) Delwedd endosgopig ongl lydan yn dangos endosgop (E) wedi'i osod mewn cysylltiad â mwcosa colonig normal (N) i gasglu delweddau fflworoleuol in vivo ar ôl rhoi fflworoleuedd.(b) Gall crwydro yn yr echelinau X ac Y yn ystod y sganio achosi i bicseli sydd wedi'u cam-alinio i niwlio.At ddibenion arddangos, cymhwysir newid cam mawr i'r ddelwedd wreiddiol.(c) Ar ôl cywiro cam ôl-brosesu, gellir asesu manylion mwcosaidd, gan gynnwys strwythurau cript (saethau), gyda lumen canolog (l) wedi'i amgylchynu gan y lamina propria (lp).Gellir gwahaniaethu rhwng celloedd sengl, gan gynnwys colonocytes (c), celloedd goblet (g), a chelloedd llidiol (saethau).Gweler fideo ychwanegol 1. (b, c) Delweddau wedi'u prosesu gan ddefnyddio LabVIEW 2021.
Cafwyd delweddau fflworoleuedd confocal in vivo mewn sawl clefyd colonig i ddangos cymhwysedd clinigol eang yr offeryn.Perfformir delweddu ongl lydan yn gyntaf gan ddefnyddio golau gwyn i ganfod mwcosa hynod annormal.Yna caiff yr endosgop ei symud trwy sianel weithredol y colonosgop a dod i gysylltiad â'r mwcosa.
Dangosir delweddau endosgopi maes eang, endomicroscopy confocal, a histoleg (H&E) ar gyfer neoplasia colonig, gan gynnwys adenoma tiwbaidd a polyp hyperplastig. Dangosir delweddau endosgopi maes eang, endomicroscopy confocal, a histoleg (H&E) ar gyfer neoplasia colonig, gan gynnwys adenoma tiwbaidd a polyp hyperplastig. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия и гистологические (H&E) изображения показон кишки, включая тубулярную аденому и гиперпластический полип. Mae endosgopi cytrefol, endomicroscopy confocal, a delweddu histolegol (H&E) wedi'u nodi ar gyfer neoplasia colonig, gan gynnwys adenoma tiwbaidd a polyp hyperplastig.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、共聚猕國共聚猕國组织学(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在在在在在在在果学(H&E) image. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изображения, покаюпича й кишки, включая тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. Endosgopi maes eang, microendosgopi confocal, a delweddau histolegol (H&E) yn dangos tiwmorau yn y colon, gan gynnwys adenomas tiwbaidd a pholypau hyperplastig.Dangosodd adenomas tiwbaidd golli pensaernïaeth crypt arferol, gostyngiad ym maint celloedd goblet, ystumio'r lumen crypt, a thewychu'r lamina propria (Ffig. 4a-c).Dangosodd polypau hyperplastig bensaernïaeth stellate crypts, ychydig o gelloedd goblet, lwmen crypts tebyg i hollt, a crypts lamellar afreolaidd (Ffig. 4d-f).
Delwedd o groen trwchus mwcosaidd mewn vivo. Dangosir delweddau endosgopi golau gwyn cynrychioliadol, endomicrosgop confocal, a histoleg (H&E) ar gyfer (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastig, (gi) colitis briwiol, a (jl) colitis Crohn. Dangosir delweddau endosgopi golau gwyn cynrychioliadol, endomicrosgop confocal, a histoleg (H&E) ar gyfer (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastig, (gi) colitis briwiol, a (jl) colitis Crohn. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистологиипа (H&E) df) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Dangosir delweddau endosgopi golau gwyn nodweddiadol, endomicrosgop confocal, a histoleg (H&E) ar gyfer (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastig, (gi) colitis briwiol, a (jl) colitis Crohn.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl)查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像。 Mae'n dangos(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的体育倠倠怠怠怠倠怠怠怠罗恩红肠炎的体育倠怠倠怠怠怠怠怠怠怠倠加怠怠怠怠怠怠怠怠怠怠怠怠怠倠怠罗怠肠炎的体育倠和共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) delwedd. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистологипека (ac) ого полипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Dangosir endosgopi golau gwyn cynrychioliadol, endosgopi confocal, a histoleg (ac) adenoma, (df) polyposis hyperplastig, (gi) colitis briwiol, a (jl) colitis Crohn (H&E).(B) yn dangos delwedd confocal a gafwyd in vivo o adenoma tiwbaidd (TA) gan ddefnyddio endosgop (E).Mae'r anaf cyn-ganseraidd hwn yn dangos colli pensaernïaeth crypt arferol (saeth), afluniad y lumen crypt (l), a gorlenwi'r crypt lamina propria (lp).Gellir adnabod colonocytes (c), celloedd goblet (g), a chelloedd llidiol (saethau) hefyd.Smt.Mae Fideo Atodol 2. (d) yn dangos delwedd gydffocal a gafwyd o bolyp hyperplastig (HP) in vivo.Mae'r briw anfalaen hwn yn dangos pensaernïaeth crypt serth (saeth), lwmen crypt tebyg i hollt (l), a lamina propria (lp) siâp afreolaidd.Gellir adnabod colonocytes (c), sawl cell goblet (g) a chelloedd llidiol (saethau) hefyd.Smt.Fideo Atodol 3. (f) yn dangos delweddau confocal a gafwyd mewn colitis briwiol (UC) in vivo.Mae'r cyflwr llidiol hwn yn dangos pensaernïaeth crypt gwyrgam (saeth) a chelloedd goblet amlwg (g).Mae plu fflworoleuol (f) yn cael eu hallwthio o gelloedd epithelial, gan adlewyrchu athreiddedd fasgwlaidd cynyddol.Gwelir nifer o gelloedd llidiol (saethau) yn y lamina propria (lp).Smt.Fideo Atodol 4. (ng) yn dangos delwedd confocal a gafwyd in vivo o ardal o colitis Crohn (CC).Mae'r cyflwr llidiol hwn yn dangos pensaernïaeth crypt gwyrgam (saeth) a chelloedd goblet amlwg (g).Mae plu fflworoleuol (f) yn cael eu hallwthio o gelloedd epithelial, gan adlewyrchu athreiddedd fasgwlaidd cynyddol.Gwelir nifer o gelloedd llidiol (saethau) yn y lamina propria (lp).Smt.Fideo Atodol 5. (b, d, h, l) Delweddau wedi'u prosesu gan ddefnyddio LabVIEW 2021.
Dangosir set debyg o ddelweddau o lid y colon, gan gynnwys colitis briwiol (UC) (Ffigur 4g-i) a cholitis Crohn (Ffigur 4j-l).Credir bod yr ymateb llidiol wedi'i nodweddu gan strwythurau crypt ystumiedig gyda chelloedd goblet ymwthiol.Mae fluorescein yn cael ei wasgu allan o gelloedd epithelial, gan adlewyrchu athreiddedd fasgwlaidd cynyddol.Mae nifer fawr o gelloedd llidiol i'w gweld yn y lamina propria.
Rydym wedi dangos cymhwysiad clinigol endosgop laser confocal hyblyg â chyplydd ffibr sy'n defnyddio sganiwr MEMS sydd wedi'i leoli'n bell ar gyfer caffael delweddau in vivo.Ar amlder soniarus, gellir cyflawni cyfraddau ffrâm hyd at 20 Hz gan ddefnyddio modd sgan Lissajous dwysedd uchel i leihau arteffactau mudiant.Mae'r llwybr optegol yn cael ei blygu i ddarparu ehangiad trawst ac agorfa rifiadol sy'n ddigonol i gyflawni cydraniad ochrol o 1.1 µm.Cafwyd delweddau fflwroleuol o ansawdd histolegol yn ystod colonosgopi arferol o fwcosa colonig arferol, adenomas tiwbaidd, polypau hyperplastig, colitis briwiol, a cholitis Crohn.Gellir adnabod celloedd sengl, gan gynnwys colonocytes, celloedd goblet, a chelloedd llidiol.Gellir gwahaniaethu rhwng nodweddion mwcosaidd megis strwythurau crypt, ceudodau crypt, a lamina propria.Mae'r caledwedd manwl wedi'i ficro-beiriannu i sicrhau aliniad manwl gywir o'r cydrannau optegol a mecanyddol unigol o fewn yr offeryn 2.4mm diamedr x 10mm o hyd.Mae'r dyluniad optegol yn lleihau hyd y blaen distal anhyblyg yn ddigonol i ganiatáu llwybr uniongyrchol trwy sianel weithio maint safonol (diamedr 3.2 mm) mewn endosgopau meddygol.Felly, waeth beth fo'r gwneuthurwr, gellir defnyddio'r ddyfais yn eang gan feddygon yn y man preswylio.Perfformiwyd cyffro yn λex = 488 nm i gyffroi fluorescein, lliw a gymeradwywyd gan FDA, i gael cyferbyniad uchel.Ailbroseswyd yr offeryn heb broblemau am 18 cylch gan ddefnyddio dulliau sterileiddio a dderbynnir yn glinigol.
Mae dau gynllun offeryn arall wedi'u dilysu'n glinigol.Mae Cellvizio (Mauna Kea Technologies) yn endosgop laser confocal sy'n seiliedig ar stiliwr (pCLE) sy'n defnyddio bwndel o geblau ffibr optig cydlynol amlfodd i gasglu a thrawsyrru delweddau fflworoleuedd1.Mae drych galvo sydd wedi'i leoli ar yr orsaf sylfaen yn perfformio sgan ochrol ar y pen procsimol.Mae adrannau optegol yn cael eu casglu yn y plân llorweddol (XY) gyda dyfnder o 0 i 70 µm.Mae citiau microprobe ar gael o 0.91 (nodwydd 19 G) i 5 mm mewn diamedr.Cyflawnwyd cydraniad ochrol o 1 i 3.5 µm.Casglwyd delweddau ar gyfradd ffrâm o 9 i 12 Hz gyda maes golygfa un dimensiwn o 240 i 600 µm.Mae'r platfform wedi'i ddefnyddio'n glinigol mewn amrywiaeth o feysydd gan gynnwys dwythell y bustl, y bledren, y colon, yr oesoffagws, yr ysgyfaint, a'r pancreas.Mae Optiscan Pty Ltd wedi datblygu endosgop laser confocal seiliedig ar endosgop (eCLE) gyda pheiriant sganio wedi'i gynnwys yn y tiwb gosod (pen distal) endosgop proffesiynol (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Cyflawnwyd yr adran optegol gan ddefnyddio ffibr un modd, a chynhaliwyd sganio ochr gan ddefnyddio mecanwaith cantilifer trwy fforc tiwnio soniarus.Defnyddir actuator Alloy Cof Siâp (Nitinol) i greu dadleoli echelinol.Cyfanswm diamedr y modiwl confocal yw 5 mm.Ar gyfer canolbwyntio, defnyddir lens GRIN gydag agorfa rifiadol NA = 0.6.Cafwyd delweddau llorweddol gyda chydraniad ochrol ac echelinol o 0.7 a 7 µm, yn y drefn honno, ar gyfradd ffrâm o 0.8–1.6 Hz a maes golygfa o 500 µm × 500 µm.
Rydym yn dangos cydraniad isgellog wrth gaffael delweddu fflworoleuedd vivo o'r corff dynol trwy endosgop meddygol gan ddefnyddio sganiwr MEMS pen pellaf.Mae fflworoleuedd yn darparu cyferbyniad delwedd uchel, a gellir labelu ligandau sy'n rhwymo i dargedau arwyneb celloedd â fflworofforau i ddarparu hunaniaeth foleciwlaidd ar gyfer gwell diagnosis o glefyd18.Mae technegau optegol eraill ar gyfer microendosgopi in vivo hefyd yn cael eu datblygu. Mae OCT yn defnyddio'r hyd cydlyniad byr o ffynhonnell golau band eang i gasglu delweddau yn y plân fertigol gyda dyfnder > 1 mm19. Mae OCT yn defnyddio'r hyd cydlyniad byr o ffynhonnell golau band eang i gasglu delweddau yn y plân fertigol gyda dyfnder > 1 mm19. сипользуеи gêm >1 mm19. Mae OCT yn defnyddio hyd cydlyniad byr ffynhonnell golau band eang i gaffael delweddau yn y plân fertigol gyda dyfnder >1 mm19. HYDREF 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 yn ôl pob tebyg. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений 1 ной плоскости. Mae OCT yn defnyddio hyd cydlyniad byr ffynhonnell golau band eang i gaffael delweddau >1 mm19 yn y plân fertigol.Fodd bynnag, mae'r dull cyferbyniad isel hwn yn dibynnu ar gasglu golau ôl-wasgaredig ac mae cydraniad delweddau wedi'i gyfyngu gan arteffactau brycheuyn.Mae endosgopi ffotoacwstig yn cynhyrchu delweddau in vivo yn seiliedig ar ehangiad thermoelastig cyflym mewn meinwe ar ôl amsugno pwls laser sy'n cynhyrchu tonnau sain20. Mae'r dull hwn wedi dangos dyfnder delweddu >1 cm mewn colon dynol in vivo i fonitro therapi. Mae'r dull hwn wedi dangos dyfnder delweddu >1 cm mewn colon dynol in vivo i fonitro therapi. Этот подход продемонстририровал глубину визуализации > 1 см в toлстой кишке человека in vivo для мониторека. Mae'r dull hwn wedi dangos dyfnder delweddu o >1 cm yn y colon dynol in vivo ar gyfer monitro therapi.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 sм yn толстой кишке человека in vivo дляпрагия. Mae'r dull hwn wedi'i ddangos ar ddyfnderoedd delweddu >1 cm yn y colon dynol in vivo i fonitro therapi.Mae'r cyferbyniad yn cael ei gynhyrchu'n bennaf gan haemoglobin yn y fasgwlaidd.Mae endosgopi amlffoton yn cynhyrchu delweddau fflworoleuedd cyferbyniad uchel pan fydd dau neu fwy o ffotonau NIR yn taro biomoleciwlau meinwe ar yr un pryd21. Gall y dull hwn gyflawni dyfnder delweddu >1 mm gyda ffotowenwyndra isel. Gall y dull hwn gyflawni dyfnder delweddu >1 mm gyda ffotowenwyndra isel. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 mmm снизкой фототоксичностью. Gall y dull hwn ddarparu dyfnder delwedd > 1 mm gyda ffotowenwyndra isel.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 mmm снизкой фототоксичностью. Gall y dull hwn ddarparu dyfnder delwedd > 1 mm gyda ffotowenwyndra isel.Mae angen curiadau laser ffemtosecond dwysedd uchel ac nid yw'r dull hwn wedi'i brofi'n glinigol yn ystod endosgopi.
Yn y prototeip hwn, mae'r sganiwr yn perfformio gwyriad ochrol yn unig, felly mae'r rhan optegol yn yr awyren llorweddol (XY).Mae'r ddyfais yn gallu gweithredu ar gyfradd ffrâm uwch (20 Hz) na'r drychau galfanig (12 Hz) yn system Cellvizio.Cynyddu'r gyfradd ffrâm i leihau arteffactau symud a lleihau'r gyfradd ffrâm i roi hwb i'r signal.Mae angen algorithmau cyflym ac awtomataidd i liniaru arteffactau symud mawr a achosir gan fudiant endosgopig, mudiant anadlol, a symudedd berfeddol.Dangoswyd bod sganwyr atseiniol parametrig yn cyflawni dadleoliadau echelinol o fwy na channoedd o ficronau22. Gellir casglu delweddau mewn plân fertigol (XZ), yn berpendicwlar i'r arwyneb mwcosol, i roi'r un olwg â histoleg (H&E). Gellir casglu delweddau mewn plân fertigol (XZ), yn berpendicwlar i'r arwyneb mwcosol, i roi'r un olwg â histoleg (H&E). Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизоьной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизобиобито ечить такое же изображение, как при гистологии (H&E). Gellir cymryd delweddau mewn plân fertigol (XZ) yn berpendicwlar i'r arwyneb mwcosol i ddarparu'r un ddelwedd ag yn histoleg (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 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) 盐学可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像, 以提供与组织学(H&E) Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизоьной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизобиобито ечить такое же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Gellir cymryd delweddau mewn plân fertigol (XZ) yn berpendicwlar i'r arwyneb mwcosol i ddarparu'r un ddelwedd ag archwiliad histolegol (H&E).Gellir gosod y sganiwr mewn safle ôl-wrthrychol lle mae'r pelydryn goleuo'n disgyn ar hyd y brif echel optegol i leihau sensitifrwydd i aberrations8.Gall cyfeintiau ffocal sydd bron yn gyfyngedig o ran diffreithiant wyro dros feysydd golygfa mympwyol o fawr.Gellir cynnal sganio mynediad ar hap i wyro adlewyrchyddion i safleoedd a ddiffinnir gan y defnyddiwr9.Gellir lleihau'r maes golygfa i dynnu sylw at feysydd mympwyol y ddelwedd, gan wella'r gymhareb signal-i-sŵn, cyferbyniad, a chyfradd ffrâm.Gall sganwyr gael eu masgynhyrchu gan ddefnyddio prosesau syml.Gellir gwneud cannoedd o ddyfeisiau ar bob wafer silicon i gynyddu cynhyrchiant ar gyfer cynhyrchu màs cost isel a dosbarthiad eang.
Mae'r llwybr golau wedi'i blygu yn lleihau maint y blaen distal anhyblyg, gan ei gwneud hi'n hawdd defnyddio'r endosgop fel affeithiwr yn ystod colonosgopi arferol.Yn y delweddau fflwroleuol a ddangosir, gellir gweld bod nodweddion isgellog y mwcosa yn gwahaniaethu adenomas tiwbaidd (cyn-ganseraidd) a polypau hyperplastig (anfalaen).Mae’r canlyniadau hyn yn awgrymu y gall endosgopi leihau nifer y biopsïau diangen23.Gellir lleihau cymhlethdodau cyffredinol sy'n gysylltiedig â llawdriniaeth, gellir optimeiddio cyfnodau monitro, a gellir lleihau dadansoddiad histolegol o fân friwiau.Rydym hefyd yn dangos delweddau in vivo o gleifion â chlefyd y coluddyn llidiol, gan gynnwys colitis briwiol (UC) a cholitis Crohn.Mae colonosgopi golau gwyn confensiynol yn rhoi golwg macrosgopig o'r wyneb mwcosaidd gyda gallu cyfyngedig i asesu iachâd mwcosaidd yn gywir.Gellir defnyddio endosgopi in vivo i werthuso effeithiolrwydd therapïau biolegol megis gwrthgyrff gwrth-TNF24.Gall asesiad in vivo cywir hefyd leihau neu atal afiechyd rhag digwydd eto a chymhlethdodau megis llawdriniaeth a gwella ansawdd bywyd.Ni adroddwyd am unrhyw adweithiau niweidiol difrifol mewn astudiaethau clinigol sy'n gysylltiedig â defnyddio endosgopau sy'n cynnwys fflworoleuedd yn vivo25. Cyfyngwyd y pŵer laser ar yr wyneb mwcosol i <2 mW i leihau'r risg o anaf thermol a chwrdd â gofynion yr FDA ar gyfer risg anarwyddocaol26 fesul 21 CFR 812. Cyfyngwyd y pŵer laser ar yr wyneb mwcosol i <2 mW i leihau'r risg o anaf thermol a chwrdd â gofynion yr FDA ar gyfer risg anarwyddocaol26 fesul 21 CFR 812. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести купроми ждения и соответствовать требованиям FDA относительно незначительного риска26 согласно 21 CFR 812 . Cyfyngwyd y pŵer laser ar yr wyneb mwcosol i <2 mW i leihau'r risg o ddifrod thermol a chwrdd â gofynion yr FDA ar gyfer risg ddibwys26 o dan 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，并满足FDA陯 121 C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 мВт, чтобы свести купроми ждения и соответствовать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначительного риска26. Cyfyngwyd y pŵer laser ar yr wyneb mwcosol i <2 mW i leihau'r risg o ddifrod thermol a bodloni gofynion FDA 21 CFR 812 ar gyfer risg ddibwys26.
Gellir addasu dyluniad yr offeryn i wella ansawdd y ddelwedd.Mae opteg arbennig ar gael i leihau aberration sfferig, gwella datrysiad delwedd a chynyddu pellter gweithio.Gellir tiwnio'r SIL i gydweddu'n well â mynegai plygiannol y meinwe (~1.4) i wella cyplu golau.Gellir addasu'r amledd gyrru i gynyddu ongl ochrol y sganiwr ac ehangu maes golygfa'r ddelwedd.Gallwch ddefnyddio dulliau awtomataidd i dynnu fframiau delwedd gyda symudiad sylweddol i liniaru'r effaith hon.Defnyddir arae gatiau rhaglenadwy maes (FPGA) gyda chaffael data cyflym i ddarparu cywiriad ffrâm lawn amser real perfformiad uchel.I gael mwy o ddefnyddioldeb clinigol, rhaid i ddulliau awtomataidd gywiro ar gyfer arteffactau symud cam ac arteffactau symud ar gyfer dehongli delweddau amser real.Gellir gweithredu sganiwr parametrig 3-echel monolithig i gyflwyno sganio echelinol 22 . Mae'r dyfeisiau hyn wedi'u datblygu i gyflawni dadleoliad fertigol digynsail >400 µm trwy diwnio amledd y gyriant mewn cyfundrefn sy'n cynnwys deinameg meddalu/cyfnerthu cymysg27. Mae'r dyfeisiau hyn wedi'u datblygu i gyflawni dadleoliad fertigol digynsail >400 µm trwy diwnio amledd y gyriant mewn cyfundrefn sy'n cynnwys deinameg meddalu/cyfnerthu cymysg27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смещения > 400 мкмижения вертикального смещения дения в режиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. Mae'r dyfeisiau hyn wedi'u cynllunio i gyflawni dadleoliad fertigol digynsail o >400 µm trwy osod amlder y gyriant mewn modd a nodweddir gan ddeinameg meddal/caled cymysg27.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驱在有的>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下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下状态下匱态下匱吀现的> 400 µm 的垂直位移 27。 Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещений для достижения беспрецедентных вертикальных смещений >400 мкмекмиы проиты ывания в режиме со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Mae'r dyfeisiau hyn wedi'u cynllunio i gyflawni dadleoliadau fertigol digynsail >400 µm trwy addasu amlder y sbardun yn y modd cineteg meddalu/caledu cymysg27.Yn y dyfodol, gall delweddu ardraws fertigol helpu i lwyfannu canser cynnar (T1a).Gellir gweithredu cylched synhwyro capacitive i olrhain symudiad y sganiwr a chywiro ar gyfer shifft cam 28 .Gall graddnodi cam awtomatig gan ddefnyddio cylched synhwyrydd ddisodli graddnodi offer llaw cyn ei ddefnyddio.Gellir gwella dibynadwyedd offeryn trwy ddefnyddio technegau selio offeryn mwy dibynadwy i gynyddu nifer y cylchoedd prosesu.Mae technoleg MEMS yn addo cyflymu'r defnydd o endosgopau ar gyfer delweddu epitheliwm organau gwag, gwneud diagnosis o glefyd, a monitro triniaeth mewn ffordd leiaf ymledol.Gyda datblygiad pellach, gallai'r dull delweddu newydd hwn ddod yn ateb cost isel i'w ddefnyddio fel atodiad i endosgopau meddygol ar gyfer archwiliad histolegol ar unwaith ac yn y pen draw gallai ddisodli dadansoddiad patholegol traddodiadol.
Perfformiwyd efelychiadau olrhain pelydr gan ddefnyddio meddalwedd dylunio optegol ZEMAX (fersiwn 2013) i bennu paramedrau'r opteg ffocws.Mae meini prawf dylunio yn cynnwys cydraniad echelinol bron yn wahaniaethol, pellter gweithio = 0 µm, a maes golygfa (FOV) sy'n fwy na 250 × 250 µm2.Ar gyfer cyffro ar donfedd λex = 488 nm, defnyddiwyd ffibr un modd (SMF).Defnyddir dyblau achromatig i leihau'r amrywiad yn y casgliad fflworoleuedd (Ffigur 5a).Mae'r trawst yn mynd trwy'r SMF gyda diamedr maes modd o 3.5 μm a heb blaendorri mae'n mynd trwy ganol yr adlewyrchydd gyda diamedr agorfa o 50 μm.Defnyddiwch lens trochi caled (hemisfferig) gyda mynegai plygiant uchel (n = 2.03) i leihau aberiad sfferig pelydryn digwyddiad a sicrhau cyswllt llawn â'r arwyneb mwcosol.Mae opteg ffocysu yn darparu cyfanswm NA = 0.41, lle NA = nsinα, n yw mynegai plygiannol y meinwe, α yw'r ongl cydgyfeirio trawst uchaf.Y cydraniad ochrol ac echelinol cyfyngedig â diffreithiant yw 0.44 a 6.65 µm, yn y drefn honno, gan ddefnyddio NA = 0.41, λ = 488 nm, ac n = 1.3313.Dim ond lensys sydd ar gael yn fasnachol gyda diamedr allanol (OD) ≤ 2 mm a ystyriwyd.Mae'r llwybr optegol wedi'i blygu, ac mae'r trawst sy'n gadael y SMF yn mynd trwy agorfa ganolog y sganiwr ac yn cael ei adlewyrchu'n ôl gan ddrych sefydlog (0.29 mm mewn diamedr).Mae'r cyfluniad hwn yn byrhau hyd y pen distal anhyblyg i hwyluso symudiad yr endosgop ymlaen trwy sianel weithio safonol (3.2 mm o ddiamedr) o endosgopau meddygol.Mae'r nodwedd hon yn ei gwneud hi'n hawdd ei defnyddio fel affeithiwr yn ystod endosgopi arferol.
Canllaw golau wedi'i blygu a phecynnu endosgop.(a) Mae'r pelydryn cyffro yn gadael yr OBC ac yn mynd trwy agorfa ganolog y sganiwr.Mae'r trawst yn cael ei ehangu a'i adlewyrchu o ddrych crwn sefydlog yn ôl i'r sganiwr ar gyfer gwyriad ochrol.Mae'r opteg ffocws yn cynnwys pâr o lensys dwbl achromatig a lens trochi solet (hemisfferig) sy'n cysylltu â'r arwyneb mwcosol.ZEMAX 2013 ( https://www.zemax.com/ ) ar gyfer dylunio optegol ac efelychu pelydr olrhain.(b) Yn dangos lleoliad gwahanol gydrannau offeryn, gan gynnwys ffibr un modd (SMF), sganiwr, drychau, a lensys.Defnyddiwyd Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) ar gyfer modelu 3D o becynnu'r endosgop.
Defnyddiwyd SMF (#460HP, Thorlabs) gyda diamedr maes modd o 3.5 µm ar donfedd o 488 nm fel “twll” ar gyfer hidlo golau diffocws yn ofodol (Ffig. 5b).Mae'r SMFs wedi'u hamgáu mewn tiwbiau polymer hyblyg (#Pbax 72D, Nordson MEDICAL).Defnyddir hyd o tua 4 metr i sicrhau pellter digonol rhwng y claf a'r system ddelweddu.Defnyddiwyd pâr o lensys dwbl achromatig wedi'u gorchuddio â 2 mm MgF2 (#65568, #65567, Edmund Optics) a lens hemisfferig heb ei gorchuddio 2 mm (#90858, Edmund Optics) i ganolbwyntio'r trawst a chasglu fflworoleuedd.Mewnosodwch diwb diwedd dur di-staen (4 mm o hyd, 2.0 mm OD, ID 1.6 mm) rhwng y resin a'r tiwb allanol i ynysu dirgryniad sganiwr.Defnyddiwch gludyddion meddygol i amddiffyn yr offeryn rhag hylifau'r corff a gweithdrefnau trin.Defnyddiwch diwb crebachu gwres i amddiffyn y cysylltwyr.
Gwneir y sganiwr cryno ar yr egwyddor o gyseiniant parametrig.Ysgythru agorfa 50 µm yng nghanol yr adlewyrchydd i drawsyrru'r pelydryn cyffroi.Gan ddefnyddio set o yriannau a yrrir gan grib quadrature, mae'r trawst ehangedig yn cael ei wyro'n groes i'r cyfeiriad orthogonol (awyren XY) yn y modd Lissajous.Defnyddiwyd bwrdd caffael data (#DAQ PCI-6115, NI) i gynhyrchu signalau analog i reoli'r sganiwr.Darparwyd pŵer gan fwyhadur foltedd uchel (#PDm200, PiezoDrive) trwy wifrau tenau (#B4421241, MWS Wire Industries).Gwneud gwifrau ar y armature electrod.Mae'r sganiwr yn gweithredu ar amleddau sy'n agos at 15 kHz (echel gyflym) a 4 kHz (echel araf) i gyflawni FOV hyd at 250 µm × 250 µm.Gellir saethu fideo ar gyfradd ffrâm o 10, 16, neu 20 Hz.Defnyddir y cyfraddau ffrâm hyn i gyd-fynd â chyfradd ailadrodd patrwm sgan Lissajous, sy'n dibynnu ar werth amlder cyffro X ac Y y sganiwr29.Cyflwynir manylion y cyfaddawdu rhwng cyfradd ffrâm, cydraniad picsel, a dwysedd patrwm sgan yn ein gwaith blaenorol14.
Mae laser cyflwr solet (#OBIS 488 LS, cydlynol) yn darparu λex = 488 nm i gyffroi fluorescein ar gyfer cyferbyniad delwedd (Ffig. 6a).Mae pigtails optegol wedi'u cysylltu â'r uned hidlo trwy gysylltwyr FC/APC (colled 1.82 dB) (Ffig. 6b).Mae'r trawst yn cael ei allwyro gan ddrych deucroig (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) yn y SMF trwy gysylltydd FC/APC arall.Yn unol â 21 CFR 812, mae pŵer digwyddiad i feinwe wedi'i gyfyngu i uchafswm o 2 mW i fodloni gofynion yr FDA ar gyfer risg ddibwys.Roedd fflworoleuedd yn cael ei basio trwy ddrych deucroig a hidlydd trawsyrru hir (#BLP01-488R, Semrock).Trosglwyddwyd fflworoleuedd i synhwyrydd tiwb ffoto-luosi (PMT) (# H7422-40, Hamamatsu) trwy gysylltydd FC/PC gan ddefnyddio ffibr amlfodd ~1m o hyd gyda diamedr craidd 50 µm.Chwyddwyd signalau fflwroleuol gyda mwyhadur cerrynt cyflym (#59-179, Edmund Optics).Mae meddalwedd arbennig (LabVIEW 2021, NI) wedi'i datblygu ar gyfer caffael data amser real a phrosesu delweddau.Mae'r gosodiadau pŵer laser a PMT ennill yn cael eu pennu gan y microreolydd (#Arduino UNO, Arduino) gan ddefnyddio bwrdd cylched printiedig arbennig.Mae'r SMF a'r gwifrau'n terfynu mewn cysylltwyr ac yn cysylltu â'r porthladdoedd ffibr optig (F) a gwifrau (W) ar yr orsaf sylfaen (Ffigur 6c).Mae'r system ddelweddu wedi'i chynnwys ar drol symudol (Ffigur 6d). Defnyddiwyd trawsnewidydd ynysu i gyfyngu'r cerrynt gollyngiadau i <500 μA. Defnyddiwyd trawsnewidydd ynysu i gyfyngu'r cerrynt gollyngiadau i <500 μA. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. Defnyddiwyd trawsnewidydd ynysu i gyfyngu'r cerrynt gollyngiadau i <500 µA.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. Defnyddiwch drawsnewidydd ynysu i gyfyngu'r cerrynt gollyngiadau i <500µA.
system delweddu.(a) Mae'r PMT, y laser a'r mwyhadur yn yr orsaf sylfaen.(b) Yn y banc hidlo, mae'r laser (glas) yn gyrru dros y cebl ffibr optig trwy'r cysylltydd FC/APC.Mae'r trawst yn cael ei allwyro gan ddrych deucroig (DM) i mewn i ffibr un modd (SMF) trwy ail gysylltydd FC/APC.Mae fflworoleuedd (gwyrdd) yn teithio trwy'r DM a'r hidlydd pas hir (LPF) i'r PMT trwy ffibr amlfodd (MMF).(c) Mae pen procsimol yr endosgop wedi'i gysylltu â phorthladdoedd ffibr optig (F) a gwifrau (W) yr orsaf sylfaen.(d) Endosgop, monitor, gorsaf sylfaen, cyfrifiadur, a thrawsnewidydd ynysu ar drol symudol.(a, c) Defnyddiwyd Solidworks 2016 ar gyfer modelu 3D o’r system ddelweddu a’r cydrannau endosgop.
Mesurwyd cydraniad ochrol ac echelinol yr opteg ffocysu o swyddogaeth lledaeniad pwynt microsfferau fflwroleuol (# F8803, Thermo Fisher Scientific) 0.1 µm mewn diamedr.Casglwch ddelweddau trwy gyfieithu'r microsfferau yn llorweddol ac yn fertigol mewn camau 1 µm gan ddefnyddio llwyfan llinellol (# M-562-XYZ, DM-13, Casnewydd).Stack delwedd gan ddefnyddio ImageJ2 i gaffael delweddau trawsdoriadol o ficrosfferau.
Mae meddalwedd arbennig (LabVIEW 2021, NI) wedi'i datblygu ar gyfer caffael data amser real a phrosesu delweddau.Ar ffig.Mae 7 yn dangos trosolwg o'r arferion a ddefnyddir i weithredu'r system.Mae'r rhyngwyneb defnyddiwr yn cynnwys caffael data (DAQ), prif banel a phanel rheolydd.Mae'r panel casglu data yn rhyngweithio â'r prif banel i gasglu a storio data crai, darparu mewnbwn ar gyfer gosodiadau casglu data arferol, a rheoli gosodiadau gyrrwr sganiwr.Mae'r prif banel yn caniatáu i'r defnyddiwr ddewis y cyfluniad a ddymunir ar gyfer defnyddio'r endosgop, gan gynnwys y signal rheoli sganiwr, cyfradd ffrâm fideo, a pharamedrau caffael.Mae'r panel hwn hefyd yn caniatáu i'r defnyddiwr arddangos a rheoli disgleirdeb a chyferbyniad y ddelwedd.Gan ddefnyddio'r data crai fel mewnbwn, mae'r algorithm yn cyfrifo'r gosodiad enillion gorau posibl ar gyfer y PMT ac yn addasu'r paramedr hwn yn awtomatig gan ddefnyddio system rheoli adborth cyfrannol-integran (DP)16.Mae'r bwrdd rheoli yn rhyngweithio â'r prif fwrdd a'r bwrdd caffael data i reoli'r pŵer laser a'r cynnydd PMT.
Pensaernïaeth meddalwedd system.Mae'r rhyngwyneb defnyddiwr yn cynnwys modiwlau (1) caffael data (DAQ), (2) prif banel a (3) panel rheolydd.Mae'r rhaglenni hyn yn rhedeg ar yr un pryd ac yn cyfathrebu â'i gilydd trwy giwiau neges.Yr allwedd yw MEMS: System Microelectromechanical, TDMS: Llif Rheoli Data Technegol, DP: Cyfrannol Integral, PMT: Photomultiplier.Mae ffeiliau delwedd a fideo yn cael eu cadw mewn fformatau BMP ac AVI, yn y drefn honno.
Defnyddir algorithm cywiro cam i gyfrifo gwasgariad dwyster picsel delwedd ar wahanol werthoedd cyfnod i bennu'r gwerth mwyaf a ddefnyddir i hogi'r ddelwedd.Ar gyfer cywiro amser real, yr ystod sgan cam yw ±2.86 ° gyda cham cymharol fawr o 0.286 ° i leihau amser cyfrifo.Yn ogystal, mae defnyddio rhannau o'r ddelwedd gyda llai o samplau yn lleihau'r amser cyfrifo ffrâm delwedd ymhellach o 7.5 eiliad (1 Msample) i 1.88 eiliad (250 Ksample) ar 10 Hz.Dewiswyd y paramedrau mewnbwn hyn i ddarparu ansawdd delwedd digonol gydag ychydig iawn o hwyrni yn ystod delweddu in vivo.Mae delweddau byw a fideos yn cael eu recordio mewn fformatau BMP ac AVI, yn y drefn honno.Mae'r data crai yn cael ei storio yn y Fformat Llif Rheoli Data Technegol (TMDS).
Ôl-brosesu delweddau in vivo ar gyfer gwella ansawdd gyda LabVIEW 2021. Mae cywirdeb yn gyfyngedig wrth ddefnyddio algorithmau cywiro cam yn ystod delweddu in vivo oherwydd yr amser cyfrifo hir sydd ei angen.Dim ond ardaloedd delwedd cyfyngedig a niferoedd sampl a ddefnyddir.Yn ogystal, nid yw'r algorithm yn gweithio'n dda ar gyfer delweddau ag arteffactau symud neu gyferbyniad isel ac mae'n arwain at wallau cyfrifo fesul cam30.Dewiswyd fframiau unigol gyda gwrthgyferbyniad uchel a dim arteffactau mudiant â llaw i'w mireinio fesul cam gydag ystod sgan cam o ±0.75 ° mewn camau 0.01 °.Defnyddiwyd yr ardal ddelwedd gyfan (ee, 1 Msample o ddelwedd wedi'i recordio ar 10 Hz).Mae Tabl S2 yn manylu ar y paramedrau delwedd a ddefnyddir ar gyfer amser real ac ôl-brosesu.Ar ôl cywiro cam, defnyddir hidlydd canolrif i leihau sŵn delwedd ymhellach.Mae disgleirdeb a chyferbyniad yn cael eu gwella ymhellach gan ymestyn histogram a chywiro gama31.
Cymeradwywyd y treialon clinigol gan Fwrdd Adolygu Sefydliadau Meddygol Michigan ac fe'u cynhaliwyd yn yr Adran Gweithdrefnau Meddygol.Mae'r astudiaeth hon wedi'i chofrestru ar-lein gyda ClinicalTrials.gov (NCT03220711, dyddiad cofrestru: 07/18/2017).Roedd y meini prawf cynhwysiant yn cynnwys cleifion (rhwng 18 a 100 oed) â cholonosgopi dewisol a gynlluniwyd yn flaenorol, risg uwch o ganser y colon a'r rhefr, a hanes o glefyd llidiol y coluddyn.Cafwyd caniatâd gwybodus gan bob pwnc a gytunodd i gymryd rhan.Meini prawf gwahardd oedd cleifion a oedd yn feichiog, â gorsensitifrwydd hysbys i fflworoleuedd, neu a oedd yn cael cemotherapi gweithredol neu therapi ymbelydredd.Roedd yr astudiaeth hon yn cynnwys cleifion olynol a drefnwyd ar gyfer colonosgopi arferol ac roedd yn gynrychioliadol o boblogaeth Canolfan Feddygol Michigan.Cynhaliwyd yr astudiaeth yn unol â Datganiad Helsinki.
Cyn llawdriniaeth, graddnodi'r endosgop gan ddefnyddio gleiniau fflwroleuol 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) wedi'u gosod mewn mowldiau silicon.Cafodd seliwr silicon tryloyw (#RTV108, Momentive) ei dywallt i fowld plastig 8 cm3 wedi'i argraffu 3D.Gollyngwch y gleiniau fflwroleuol dŵr dros y silicon a'i adael nes bod y cyfrwng dŵr yn sychu.
Archwiliwyd y colon cyfan gan ddefnyddio colonosgop meddygol safonol (Olympus, CF-HQ190L) gyda golau gwyn.Ar ôl i'r endosgopydd bennu arwynebedd y clefyd honedig, caiff yr ardal ei olchi â 5-10 ml o asid asetig 5%, ac yna â dŵr di-haint i gael gwared â mwcws a malurion.Cafodd dos 5 ml o fflworoleuedd 5 mg/ml (Alcon, Fluorescite) ei chwistrellu'n fewnwythiennol neu ei chwistrellu'n topig ar y mwcosa gan ddefnyddio caniwla safonol (M00530860, Boston Scientific) a oedd yn cael ei basio trwy'r sianel waith.
Defnyddiwch ddyfrydd i fflysio llifyn neu falurion gormodol o'r wyneb mwcosol.Tynnwch y cathetr nebulizing a phasio'r endosgop drwy'r sianel waith i gael delweddau ante-mortem.Defnyddiwch ganllawiau endosgopig maes eang i leoli'r blaen distal yn yr ardal darged. Cyfanswm yr amser a ddefnyddiwyd i gasglu delweddau confocal oedd <10 munud. Cyfanswm yr amser a ddefnyddiwyd i gasglu delweddau confocal oedd <10 munud. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. Cyfanswm yr amser a gymerwyd i gasglu delweddau confocal oedd <10 munud.Roedd cyfanswm yr amser caffael ar gyfer delweddau confocal yn llai na 10 munud.Proseswyd fideo golau gwyn endosgopig gan ddefnyddio system ddelweddu Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) a'i recordio gan ddefnyddio recordydd fideo Elgato HD.Defnyddiwch LabVIEW 2021 i recordio ac arbed fideos endosgopi.Ar ôl cwblhau'r delweddu, caiff yr endosgop ei dynnu a chaiff y meinwe sydd i'w delweddu ei thynnu allan gan ddefnyddio gefeiliau biopsi neu fagl. Cafodd y meinweoedd eu prosesu ar gyfer histoleg arferol (H&E), a'u gwerthuso gan batholegydd GI arbenigol (HDA). Cafodd y meinweoedd eu prosesu ar gyfer histoleg arferol (H&E), a'u gwerthuso gan batholegydd GI arbenigol (HDA). Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) ac оцены экспертом-патологом желудочноA-коно-HD). Roedd meinweoedd yn cael eu prosesu ar gyfer histoleg arferol (H&E) a'u hasesu gan batholegydd gastroberfeddol arbenigol (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 были обработаны для обычной гистологии (H&E) ac оцены экспертом-патологом желудочноA-коно-HD). Roedd meinweoedd yn cael eu prosesu ar gyfer histoleg arferol (H&E) a'u hasesu gan batholegydd gastroberfeddol arbenigol (HDA).Cadarnhawyd priodweddau sbectrol fluorescein gan ddefnyddio sbectromedr (USB2000+, Ocean Optics) fel y dangosir yn Ffigur S2.
Mae endosgopau yn cael eu sterileiddio ar ôl pob defnydd gan bobl (Ffig. 8).Perfformiwyd gweithdrefnau glanhau o dan gyfarwyddyd a chymeradwyaeth Adran Rheoli Heintiau ac Epidemioleg Canolfan Feddygol Michigan a'r Uned Prosesu Di-haint Ganolog. Cyn yr astudiaeth, cafodd yr offerynnau eu profi a'u dilysu ar gyfer sterileiddio gan Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), endid masnachol sy'n darparu gwasanaethau atal heintiau a dilysu sterileiddio. Cyn yr astudiaeth, cafodd yr offerynnau eu profi a'u dilysu ar gyfer sterileiddio gan Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), endid masnachol sy'n darparu gwasanaethau atal heintiau a dilysu sterileiddio. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компанией Cynhyrchion Sterileiddio Uwch (ASP, Johnson & зации компанией) ей, предоставляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Cyn yr astudiaeth, cafodd offerynnau eu profi a'u cymeradwyo i'w sterileiddio gan Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), sefydliad masnachol sy'n darparu gwasanaethau atal heintiau a gwirio sterileiddio. Перед исследованием инструменты были стерилизованы и проверены Cynhyrchion Sterileiddio Uwch (ASP, Johnson & Johnson), комерческой организапатие уги по профилактике инфекций a проверке sterilизации. Cafodd offerynnau eu sterileiddio a'u harchwilio cyn eu hastudio gan Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), sefydliad masnachol sy'n darparu gwasanaethau atal heintiau a gwirio sterileiddio.
Ailgylchu offer.(a) Rhoddir endosgopau mewn hambyrddau ar ôl pob sterileiddio gan ddefnyddio proses brosesu STERRAD.(b) Mae'r SMF a'r gwifrau'n cael eu terfynu â chysylltwyr ffibr optig a thrydanol, yn y drefn honno, sydd wedi'u cau cyn eu hailbrosesu.
Glanhewch yr endosgopau trwy wneud y canlynol: (1) sychwch yr endosgop â lliain di-lint wedi'i socian mewn glanhawr ensymatig o'r procsimol i'r distal;(2) Trochwch yr offeryn yn yr ateb glanedydd enzymatig am 3 munud gyda dŵr.ffabrig di-lint.Mae cysylltwyr trydanol a ffibr optig yn cael eu gorchuddio a'u tynnu o'r ateb;(3) Mae'r endosgop wedi'i lapio a'i osod yn yr hambwrdd offer i'w sterileiddio gan ddefnyddio STERRAD 100NX, plasma nwy hydrogen perocsid.tymheredd cymharol isel ac amgylchedd lleithder isel.
Mae'r setiau data a ddefnyddiwyd a/neu a ddadansoddwyd yn yr astudiaeth gyfredol ar gael gan yr awduron priodol ar gais rhesymol.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomicrosgopeg laser confocal mewn endosgopi gastro-berfeddol: Agweddau technegol a chymwysiadau clinigol. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomicrosgopeg laser confocal mewn endosgopi gastro-berfeddol: Agweddau technegol a chymwysiadau clinigol.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endomicrosgopeg laser confocal mewn endosgopi gastroberfeddol: agweddau technegol a chymhwysiad clinigol. 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: Agweddau technegol a chymwysiadau clinigol.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endosgopi laser confocal mewn endosgopi gastroberfeddol: agweddau technegol a chymwysiadau clinigol.cyfieithu heparin gastroberfeddol.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Dadansoddiad Diogelwch ac Effeithlonrwydd Endomeicrosgopeg Laser Cydffocal TAVAC SAGES.Gweithrediad.Endosgopi 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Endosgopi laser confocal mewn clefydau gastroberfeddol a pancreatbiliary: adolygiad systematig a meta-ddadansoddiad.Gwyddor Fiofeddygol.tanc storio.mewnol 2016, 4638683 (2016).