Tankewol foar it besykjen fan Nature.com.Jo brûke in browserferzje mei beheinde CSS-stipe.Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in bywurke browser brûke (of kompatibiliteitsmodus útskeakelje yn Internet Explorer).Derneist, om trochgeande stipe te garandearjen, litte wy de side sjen sûnder stilen en JavaScript.
Toant in karrousel fan trije dia's tagelyk.Brûk de knoppen Foarige en Folgjende om troch trije dia's tagelyk te bewegen, of brûk de sliderknoppen oan 'e ein om troch trije dia's tagelyk te bewegen.
Konfokale laser-endoskopy is in nije metoade foar real-time optyske biopsie.Fluorescent bylden fan histologyske kwaliteit kinne direkt wurde krigen fan it epithelium fan holle organen.Op it stuit wurdt skennen proximaal útfierd mei probe-basearre ynstruminten dy't gewoanlik wurde brûkt yn klinyske praktyk, mei beheinde fleksibiliteit yn fokuskontrôle.Wy demonstrearje it gebrûk fan in parametryske resonante scanner monteard oan it distale ein fan in endoskoop om hege snelheid laterale ôfwiking út te fieren.In gat is etste yn it sintrum fan 'e reflektor om it ljochtpaad op te rôljen.Dit ûntwerp ferleget de grutte fan it ynstrumint nei 2,4 mm yn diameter en 10 mm yn 'e lingte, wêrtroch it troch it wurkkanaal fan standert medyske endoskopen nei foaren kin wurde trochjûn.De kompakte lens leveret laterale en axiale resolúsjes fan respektivelik 1.1 en 13.6 µm.In wurkôfstân fan 0 µm en in sichtfjild fan 250 µm × 250 µm wurde berikt by frameraten oant 20 Hz.Eksitaasje by 488 nm stimulearret fluoresceïne, in FDA goedkard kleurstof foar hege weefselkontrast.Endoskopen binne op 'e nij ferwurke foar 18 syklusen sûnder mislearring mei klinysk goedkarde sterilisaasjemetoaden.Fluorescent bylden waarden krigen fan normale kolonic mucosa, tubulêre adenomen, hyperplastic polyps, ulcerative kolitis, en Crohn syn kolitis by routine kolonoskopy.Single sellen kinne wurde identifisearre, ynklusyf colonocytes, goblet sellen, en inflammatoire sellen.Mucosale funksjes lykas kryptstruktueren, kryptholten en lamina propria kinne wurde ûnderskieden.It ynstrumint kin brûkt wurde as in oanfolling oan konvinsjonele endoskopie.
Konfokale laser-endoskopy is in nije ôfbyldingsmodaliteit dy't ûntwikkele wurdt foar klinysk gebrûk as oanfolling op routine endoskopy1,2,3.Dizze fleksibele, fiber-optysk ferbûne ynstruminten kinne brûkt wurde om sykten te detektearjen yn 'e epitheliale sellen dy't holle organen linen, lykas de dikke darm.Dizze tinne laach weefsel is tige metabolysk aktyf en is de boarne fan in protte sykteprosessen lykas kanker, ynfeksje en ûntstekking.Endoskopy kin subcellulêre resolúsje berikke, it leverjen fan real-time, hast-histologyske kwaliteit yn vivo-ôfbyldings om kliïnten te helpen klinyske besluten te meitsjen.Fysike weefselbiopsy draacht it risiko fan bloeden en perforaasje.Tefolle of te min biopsie-eksimplaren wurde faak sammele.Elke sample fuortsmiten fergruttet de sjirurgyske kosten.It duorret ferskate dagen foar it probleem te evaluearjen troch in patolooch.Tidens de dagen fan wachtsjen op patology resultaten, pasjinten faak ûnderfine eangst.Yn tsjinstelling, oare klinyske imaging modaliteiten lykas MRI, CT, PET, SPECT, en echografie misse de romtlike resolúsje en tydlike snelheid nedich om te visualisearjen epitheliale prosessen yn vivo mei real-time, subcellular resolúsje.
In probe-basearre ynstrumint (Cellvizio) wurdt op it stuit faak brûkt yn kliniken om "optyske biopsie" út te fieren.It ûntwerp is basearre op in romtlik gearhingjende glêstriedbondel4 dy't fluorescent bylden sammelt en trochstjoert.De ienfaserkearn fungearret as in "gat" om romtlik defocused ljocht te filterjen foar subcellulêre resolúsje.Scannen wurdt proximaal útfierd mei in grutte, bulk galvanometer.Dizze foarsjenning beheint it fermogen fan it fokuskontrôleark.Goede staging fan iere epithelial carcinoma fereasket fisualisaasje ûnder it weefsel oerflak om ynvaazje te beoardieljen en passende terapy te bepalen.Fluorescein, in FDA-goedkard kontrastmiddel, wurdt yntravenus administreare om strukturele skaaimerken fan it epithelium te markearjen. Dizze endomikroskopen hawwe dimensjes <2,4 mm yn diameter, en kinne maklik nei foaren trochjûn wurde troch it biopsiekanaal fan standert medyske endoskopen. Dizze endomikroskopen hawwe dimensjes <2,4 mm yn diameter, en kinne maklik nei foaren trochjûn wurde troch it biopsiekanaal fan standert medyske endoskopen. Эти эндомикроскопы имеют размеры эндоскопов. Dizze endomikroskopen binne <2,4 mm yn diameter en kinne maklik troch it biopsiekanaal fan standert medyske endoskopen trochjûn wurde.Dizze boreskopen binne minder dan 2,4 mm yn diameter en passe maklik troch it biopsiekanaal fan standert medyske boreskopen.Dizze fleksibiliteit soarget foar in breed oanbod fan klinyske tapassingen en is ûnôfhinklik fan endoskoopfabrikanten.Tal fan klinyske stúdzjes binne útfierd mei dit imaging-apparaat, ynklusyf de iere opspoaring fan kankers fan 'e slokdarm, mage, kolon en mûnling.Imagingprotokollen binne ûntwikkele en de feiligens fan 'e proseduere is fêststeld.
Microelectromechanical systems (MEMS) is in krêftige technology foar it ûntwerpen en produsearjen fan lytse scanmeganismen brûkt yn it distale ein fan endoskopen.Dizze posysje (relatyf oan proximaal) soarget foar gruttere fleksibiliteit by it kontrolearjen fan de fokusposysje5,6.Neist laterale ôfwiking kin it distale meganisme ek axiale scans, post-objektive scans, en willekeurige tagong scans útfiere.Dizze mooglikheden meitsje mear wiidweidige ûndersiken fan epitheliale sellen mooglik, ynklusyf fertikale dwerstrochsneedôfbylding7, grut sichtfjild (FOV) 8 aberraasjefrije skennen, en ferbettere prestaasjes yn troch brûkers definieare subregio's9.MEMS lost it serieuze probleem fan it ferpakken fan de skennenmotor mei de beheinde romte beskikber oan 'e fierste ein fan it ynstrumint.Yn ferliking mei volumineuze galvanometers leverje MEMS superieure prestaasjes by in lytse grutte, hege snelheid en leech enerzjyferbrûk.In ienfâldich fabrikaazjeproses kin wurde opskaald foar massaproduksje tsjin lege kosten.In protte MEMS-ûntwerpen binne earder rapporteare10,11,12.Gjin fan 'e technologyen is noch genôch ûntwikkele om it wiidferspraat klinysk gebrûk fan real-time in vivo-ôfbylding mooglik te meitsjen fia it wurkkanaal fan in medyske endoskoop.Hjir binne wy ​​fan doel it gebrûk fan in MEMS-scanner oan it distale ein fan in endoskoop te demonstrearjen foar in vivo-oanwinst fan minsklike bylden tidens routine klinyske endoskopie.
In glêstriedynstrumint waard ûntwikkele mei in MEMS-scanner oan it distale ein om real-time in vivo fluorescent bylden te sammeljen mei ferlykbere histologyske skaaimerken.In single-mode fiber (SMF) is ynsletten yn in fleksibele polymear buis en opwekke by λex = 488 nm.Dizze konfiguraasje ferkoartet de lingte fan 'e distale tip en lit it nei foaren passe troch it wurkkanaal fan standert medyske endoskopen.Brûk de tip om de optyk te sintrum.Dizze linzen binne ûntworpen om hast diffraktive axiale resolúsje te berikken mei in numerike aperture (NA) = 0.41 en wurkôfstân = 0 µm13.Precision shims wurde makke om krekt align de optyk 14. De scanner wurdt ferpakt yn in endoskoop mei in stive distale tip 2,4 mm yn diameter en 10 mm lang (figuer 1a).Dizze ôfmjittings kinne it brûkt wurde yn klinyske praktyk as accessoire by endoskopie (fig. 1b).De maksimale krêft fan 'e laserynsidint op it weefsel wie 2 mW.
Konfokale laser-endoskopy (CLE) en MEMS-scanners.Foto toant (a) in ferpakt ynstrumint mei stive distale tip diminsjes fan 2,4 mm diameter en 10 mm lingte en (b) rjochte trochgong troch it wurk kanaal fan in standert medyske endoskoop (Olympus CF-HQ190L).(c) Foarútsicht fan 'e scanner dy't in reflektor toant mei in sintrale aperture fan 50 µm dêr't de eksitaasjebalke troch giet.De scanner wurdt monteard op in gimbal oandreaun troch in set fan kwadratuur kam drive driuwfearren.De resonânsjefrekwinsje fan it apparaat wurdt bepaald troch de grutte fan 'e torsionspring.(d) Side werjefte fan de scanner toant de scanner fêstmakke op in tribune mei triedden ferbûn oan elektrodes ankers dy't jouwe ferbining punten foar stasjon en macht sinjalen.
It skennen meganisme bestiet út in gimbal-fêstmakke reflector oandreaun troch in set fan kam-oandreaune kwadratur actuators foar in deflect de beam lateraal (XY plane) yn in Lissajous patroan (figuer 1c).In gat mei in diameter fan 50 µm waard yn it sintrum etste wêrby't de eksitaasjebalke trochgie.De scanner wurdt oandreaun by de resonânsjefel frekwinsje fan it ûntwerp, dat kin wurde ôfstimd troch it feroarjen fan de ôfmjittings fan de torsion spring.Electrode ankers waarden gravearre op 'e perifery fan it apparaat foar in foarsjen ferbining punten foar macht en kontrôle sinjalen (figuer 1d).
It byldsysteem is monteard op in draachbere karre dy't yn 'e operaasjekeamer kin wurde rôle.De grafyske brûkersynterface is ûntworpen om brûkers te stypjen mei minimale technyske kennis, lykas dokters en ferpleechkundigen.Kontrolearje de frekwinsje fan 'e scanner drive, beamformmodus en ôfbylding FOV manuell.
De totale lingte fan 'e endoskoop is sawat 4m om folsleine trochgong fan ynstruminten troch it wurkkanaal fan in standert medyske endoskoop (1.68m) mooglik te meitsjen, mei in ekstra lingte foar manoeuvreerberens.Oan it proximale ein fan 'e endoskoop einigje de SMF en draden yn ferbiningen dy't ferbine mei de glêstried en bedrade havens fan it basisstasjon.De ynstallaasje befettet in laser, in filterienheid, in heechspanningsfersterker en in fotomultiplikatordetektor (PMT).De fersterker leveret macht en driuwsinjalen oan 'e scanner.De optyske filterienheid koppelt de laser-eksitaasje oan 'e SMF en bringt de fluoreszinsje troch nei de PMT.
Endoskopen wurde nei elke klinyske proseduere opnij ferwurke mei it STERRAD-sterilisaasjeproses en kinne oant 18 syklusen sûnder mislearring ferneare.Foar de OPA-oplossing waarden gjin tekens fan skea waarnommen nei mear dan 10 desinfeksjesyklusen.De resultaten fan OPA presteare better dan STERRAD's, wat suggerearret dat it libben fan endoskopen kin wurde ferlingd troch desinfeksje op heech nivo ynstee fan opnij sterilisearjen.
Ofbyldingsresolúsje waard bepaald út 'e puntferspriedingsfunksje mei fluorescent kralen mei in diameter fan 0.1 μm.Foar laterale en axiale resolúsje waard in folsleine breedte op heal maksimum (FWHM) fan respektivelik 1.1 en 13.6 µm mjitten (Fig. 2a, b).
Ofbylding opsjes.De laterale (a) en axiale (b) resolúsje fan 'e fokusoptika wurde karakterisearre troch de puntferspriedingsfunksje (PSF) mjitten mei fluorescent mikrosfearen mei in diameter fan 0.1 μm.De mjitten folsleine breedte by heal maksimum (FWHM) wie respektivelik 1,1 en 13,6 µm.Ynset: Utwreide werjeften fan in inkele mikrosfear yn 'e transversale (XY) en axiale (XZ) rjochtingen wurde werjûn.(c) Fluorescent byld krigen fan in standert (USAF 1951) doel strip (reade ovale) toant dat groepen 7-6 kin dúdlik wurde oplost.(d) Ofbylding fan 10 µm diameter ferspraat fluorescerende mikrosfearen dy't in byldfjild fan 250 µm × 250 µm sjen litte.De PSF's yn (a, b) waarden boud mei MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Fluorescent bylden waarden sammele mei LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Fluorescent bylden út standert resolúsje linzen dúdlik ûnderskiede de set fan kolommen yn groepen 7-6, dy't ûnderhâldt hege laterale resolúsje (figuer 2c).It fjild fan werjefte (FOV) fan 250 µm × 250 µm waard bepaald út bylden fan 10 µm diameter fluorescent kralen ferspraat op coverslips (Fig. 2d).
In automatisearre metoade foar PMT-winstkontrôle en fazekorreksje wurdt ymplementearre yn in klinysk byldsysteem om bewegingsartefakten te ferminderjen fan endoskopen, kolon peristalsis, en sykheljen fan pasjinten.Ofbyldingsrekonstruksje en ferwurkingsalgoritmen binne earder beskreaun14,15.De PMT-winst wurdt regele troch in proporsjoneel-yntegraal (PI) controller om yntinsiteitsferzadiging te foarkommen16.It systeem lêst de maksimale pikselintensiteit foar elk frame, berekkent de proporsjonele en yntegrale antwurden, en bepaalt PMT-winstwearden om te soargjen dat de pikselintensiteit binnen it tastiene berik is.
Tidens in vivo-ôfbylding kin faze-mismatch tusken scannerbeweging en kontrôlesinjaal ôfbyldingswazige feroarsaakje.Sokke effekten kinne foarkomme fanwege feroaringen yn 'e temperatuer fan it apparaat binnen it minsklik lichem.Wite ljochtôfbyldings lieten sjen dat it endoskoop yn kontakt wie mei normale kolonmucosa in vivo (figuer 3a).Blurring fan misaligned piksels kin sjoen wurde yn rauwe bylden fan normale colonic mucosa (figuer 3b).Nei behanneling mei goede faze en kontrast oanpassing, subcellular skaaimerken fan 'e mucosa koe wurde ûnderskieden (Fig. 3c).Foar oanfoljende ynformaasje, ra confocal bylden en ferwurke real-time bylden werjûn yn figuer S1, en de ôfbylding rekonstruksje parameters brûkt foar real-time en post-ferwurking wurde presintearre yn tabel S1 en tabel S2.
Ofbylding ferwurking.(a) Wide-hoeke endoskopyske ôfbylding dy't in endoskoop (E) toant pleatst yn kontakt mei normale (N) colonic mucosa te sammeljen in vivo fluorescent bylden nei fluorescein administraasje.(b) Swalkje yn 'e X- en Y-assen by it scannen kin feroarsaakje dat ferkearde piksels wazig wurde.Foar demonstraasjedoelen wurdt in grutte fazeferskowing tapast op it orizjinele byld.(c) Nei post-ferwurking faze korreksje, mucosal details kinne wurde beoardiele, ynklusyf krypt struktueren (pylken), mei in sintrale lumen (l) omjûn troch de lamina propria (lp).Single sellen kinne wurde ûnderskieden, ynklusyf colonocytes (c), goblet sellen (g), en inflammatoire sellen (pylken).Sjoch ekstra fideo 1. (b, c) Ofbyldings ferwurke mei LabVIEW 2021.
Konfokale fluoreszensôfbyldings binne yn vivo krigen yn ferskate kolonsykten om de brede klinyske tapasberens fan it ynstrumint te demonstrearjen.Wide-hoek imaging wurdt earst útfierd mei help fan wyt ljocht te detect grof abnormale mucosa.De endoskoop wurdt dan troch it wurkkanaal fan 'e koloskoop foarút brocht en yn kontakt brocht mei de mucosa.
Wide-field endoscopy, confocal endomicroscopy, en histology (H&E) bylden wurde toand foar colonic neoplasia, ynklusyf tubular adenoma en hyperplastic polyp. Wide-field endoscopy, confocal endomicroscopy, en histology (H&E) bylden wurde toand foar colonic neoplasia, ynklusyf tubular adenoma en hyperplastic polyp. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия en гистологические (H&E) изображения показаны для неокив чая тубулярную аденому и гиперпластический полип. Colonic endoscopy, confocal endomicroscopy, en histological (H & E) imaging wurde oanjûn foar colonic neoplasia, ynklusyf tubular adenoma en hyperplastic polyp.显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉）的广角内窥镜检查镜检查送兮达徚焥组织学(H&E) 图像.共设计脚肠化(图像管状躰化和增生性息肉)的广角内刵霱录共共共光共共共光全具共光全具果学(H&E) ôfbylding. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия en гистологические (H&E) изображения, показываюки включая тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. Breedfjildendoskopy, konfokale mikroendoskopy, en histologyske (H&E) bylden dy't tumors fan 'e kolon sjen litte, ynklusyf tubulêre adenomen en hyperplastyske polypen.Tubulêre adenomen lieten ferlies fan normale kryptarsjitektuer, reduksje yn 'e grutte fan goblet-sellen, ferfoarming fan' e kryptlumen, en dikke fan 'e lamina propria (fig. 4a-c).Hyperplastic polyps toande stellate arsjitektuer fan krypten, pear goblet sellen, slit-like lumen fan krypten, en ûnregelmjittige lamellar krypten (fig. 4d-f).
Ofbylding fan mucosal dikke hûd yn vivo. Representative wyt ljocht endoskopy, konfokale endomikroskoop, en histology (H&E) bylden wurde werjûn foar (ac) adenoma, (df) hyperplastyske polyp, (gi) ulcerative kolitis, en (jl) Crohn's kolitis. Representative wyt ljocht endoskopy, konfokale endomikroskoop, en histology (H&E) bylden wurde werjûn foar (ac) adenoma, (df) hyperplastyske polyp, (gi) ulcerative kolitis, en (jl) Crohn's kolitis. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа en гистологии (H&E) показаз, (ac.) стического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Typyske wyt-ljocht endoskopy, konfokale endomikroskoop, en histology (H&E) ôfbyldings wurde werjûn foar (ac) adenomen, (df) hyperplastyske polyp, (gi) ulcerative kolitis, en (jl) Crohn's kolitis.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. It shows(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl)共公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) ôfbylding. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистологогия (ac) аденогия (ac) аденог ипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Representative wyt-ljocht endoskopie, konfokale endoskopy, en histology fan (ac) adenoma, (df) hyperplastyske polyposis, (gi) ulcerative kolitis, en (jl) Crohn's kolitis (H&E) wurde toand.(B) toant in konfokale ôfbylding krigen yn vivo fan in tubular adenoma (TA) mei in endoskoop (E).Dizze precancerous lesion toant ferlies fan normale krypt arsjitektuer (pylk), ferfoarming fan de krypt lumen (l), en crowding fan de krypt lamina propria (lp).Colonocytes (c), goblet sellen (g), en inflammatoire sellen (pylken) kinne ek wurde identifisearre.Smt.Oanfoljende Video 2. (e) toant in confocal byld krigen fan in hyperplastic polyp (HP) yn vivo.Dizze goedaardige lesion toant in stellate krypt-arsjitektuer (pylk), in slit-like kryptlumen (l), en in unregelmjittich foarme lamina propria (lp).Colonocytes (c), ferskate goblet sellen (g) en inflammatoire sellen (pylken) kinne ek wurde identifisearre.Smt.Oanfoljende Video 3. (h) toant konfokale bylden oankocht yn ulcerative kolitis (UC) yn vivo.Dizze inflammatoare tastân toant ferfoarme kryptarsjitektuer (pylk) en promininte gobletsellen (g).Fearen fan fluorescein (f) wurde út epitheliale sellen ekstrudearre, wat reflektearret ferhege vaskulêre permeabiliteit.Tal fan inflammatoire sellen (pylken) wurde sjoen yn de lamina propria (lp).Smt.Oanfoljende Video 4. (k) toant in konfokale ôfbylding krigen yn vivo út in regio fan Crohn syn kolitis (CC).Dizze inflammatoare tastân toant ferfoarme kryptarsjitektuer (pylk) en promininte gobletsellen (g).Fearen fan fluorescein (f) wurde út epitheliale sellen ekstrudearre, wat reflektearret ferhege vaskulêre permeabiliteit.Tal fan inflammatoire sellen (pylken) wurde sjoen yn de lamina propria (lp).Smt.Oanfoljende fideo 5. (b, d, h, l) Ofbyldings ferwurke mei LabVIEW 2021.
In ferlykbere set bylden fan kolonûntstekking wurdt toand, ynklusyf ulcerative kolitis (UC) (figuer 4g-i) en Crohn's kolitis (figuer 4j-l).De inflammatoire reaksje wurdt nei alle gedachten karakterisearre troch ferfoarme kryptstruktueren mei útstekke bekersellen.Fluorescein wurdt út 'e epitheliale sellen geperst, wat reflektearret ferhege vaskulêre permeabiliteit.In grut oantal inflammatoire sellen kin sjoen wurde yn de lamina propria.
Wy hawwe de klinyske tapassing oantoand fan in fleksibele fiber-keppele konfokale laser-endoskoop dy't in distaal pleatste MEMS-scanner brûkt foar in vivo-ôfbyldingswinning.By resonânsjefrekwinsje kinne frame-snelheden oant 20 Hz wurde berikt mei in Lissajous-scanmodus mei hege tichtheid om bewegingsartefakten te ferminderjen.It optyske paad wurdt fold om beam-útwreiding te leverjen en in numerike aperture genôch om in laterale resolúsje fan 1.1 µm te berikken.Fluorescent bylden fan histologyske kwaliteit waarden krigen tidens routine kolonoskopy fan normale kolonic mucosa, tubulêre adenomen, hyperplastic polyps, ulcerative kolitis, en Crohn syn kolitis.Single sellen kinne wurde identifisearre, ynklusyf colonocytes, goblet sellen, en inflammatoire sellen.Mucosale funksjes lykas kryptstruktueren, kryptholten en lamina propria kinne wurde ûnderskieden.De presyzje-hardware is mikro-masineare om krekte ôfstimming fan 'e yndividuele optyske en meganyske komponinten te garandearjen binnen it ynstrumint fan 2.4mm diameter x 10mm lingte.It optyske ûntwerp ferleget de lingte fan 'e stive distale tip genôch om direkte passaazje troch in standertgrutte (3.2 mm diameter) wurkkanaal yn medyske endoskopen mooglik te meitsjen.Dêrom, nettsjinsteande de fabrikant, it apparaat kin in soad brûkt wurde troch dokters op it wenplak.Eksitaasje waard útfierd by λex = 488 nm om fluoresceïne te stimulearjen, in FDA goedkard kleurstof, om hege kontrast te krijen.It ynstrumint waard sûnder problemen opnij ferwurke foar 18 syklusen mei klinysk akseptearre sterilisaasjemetoaden.
Twa oare ynstrumintûntwerpen binne klinysk validearre.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) is in probe-basearre konfokale laser-endoskoop (pCLE) dy't in bondel multimode gearhingjende glêstriedkabels brûkt om fluoreszensôfbyldings te sammeljen en oer te bringen1.In galvo spegel leit op it basisstasjon fiert in laterale scan oan it proximale ein.Optyske seksjes wurde sammele yn it horizontale (XY) fleantúch mei in djipte fan 0 oant 70 µm.Mikroprobe-kits binne beskikber fan 0,91 (19 G-naald) oant 5 mm yn diameter.In laterale resolúsje fan 1 oant 3,5 µm waard berikt.Ofbyldings waarden sammele op in frame rate fan 9 oant 12 Hz mei in ien-diminsjonaal sichtfjild fan 240 oant 600 µm.It platfoarm is klinysk brûkt yn in ferskaat oan gebieten, ynklusyf it galkanaal, blaas, kolon, esophagus, longen en panko's.Optiscan Pty Ltd hat in endoskoop-basearre konfokale laser-endoskoop (eCLE) ûntwikkele mei in skennenmotor ynboud yn 'e ynfoerbuis (distal ein) fan in profesjonele endoskoop (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .De optyske seksje waard útfierd mei in single-mode glêstried, en kant skennen waard útfierd mei help fan in cantilever meganisme troch in resonânsjefel tuning foarke.In Shape Memory Alloy (Nitinol) actuator wurdt brûkt om axiale ferpleatsing te meitsjen.De totale diameter fan de konfokale module is 5 mm.Foar it fokusjen wurdt in GRIN-lens mei in numerike diafragma fan NA = 0,6 brûkt.Horizontale ôfbyldings waarden krigen mei laterale en axiale resolúsjes fan respektivelik 0.7 en 7 µm, op in frame rate fan 0.8-1.6 Hz en in sichtfjild fan 500 µm × 500 µm.
Wy demonstrearje subsellulêre resolúsje yn vivo fluorescence imaging oanwinst fan it minsklik lichem fia in medyske endoskoop mei help fan in distale ein MEMS scanner.Fluorescence soarget foar hege byldkontrast, en liganden dy't bine oan sel-oerflakdoelen kinne wurde markearre mei fluorofoaren om molekulêre identiteit te leverjen foar ferbettere diagnoaze fan sykte18.Oare optyske techniken foar in vivo mikroendoskopy wurde ek ûntwikkele. OCT brûkt de koarte gearhing lingte fan in breedbân ljocht boarne te sammeljen bylden yn it fertikale fleantúch mei djipten> 1 mm19. OCT brûkt de koarte gearhing lingte fan in breedbân ljocht boarne te sammeljen bylden yn it fertikale fleantúch mei djipten> 1 mm19. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений в вертискображений в вертин мм19. OCT brûkt de koarte gearhinglingte fan in breedbânljochtboarne om bylden te krijen yn it fertikale fleantúch mei> 1 mm djipte19. OKT 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 изображений на глувий на глувий на 1п скости. OCT brûkt de koarte gearhinglingte fan in breedbânljochtboarne om ôfbyldings>1 mm19 yn it fertikale fleantúch te krijen.Dizze oanpak mei leech kontrast fertrout lykwols op kolleksje fan efterôf ferspraat ljocht en ôfbyldingsresolúsje wurdt beheind troch spikkelartefakten.Fotoakoestyske endoskopie genereart in vivo-ôfbyldings basearre op rappe thermoelastyske útwreiding yn weefsel nei absorption fan in laserpuls dy't lûdwellen genereart20. Dizze oanpak hat ôfbyldingsdjipte> 1 sm yn minsklike kolon in vivo oantoand om terapy te kontrolearjen. Dizze oanpak hat ôfbyldingsdjipte> 1 sm yn minsklike kolon in vivo oantoand om terapy te kontrolearjen. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo foar мониторинг. Dizze oanpak hat in ôfbyldingsdjipte fan> 1 sm yn 'e minsklike kolon in vivo oantoand foar terapymonitoring.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 человека in vivo foar мораниторин. Dizze oanpak is oantoand by ôfbyldingsdjipen> 1 sm yn 'e minsklike kolon in vivo om terapy te kontrolearjen.It kontrast wurdt benammen produsearre troch hemoglobine yn 'e vasculature.Multiphoton endoscopy genereart hege kontrast fluorescence bylden as twa of mear NIR fotonen reitsje weefsel biomolekulen tagelyk21. Dizze oanpak kin ôfbyldingsdjipte> 1 mm berikke mei lege fototoxisiteit. Dizze oanpak kin ôfbyldingsdjipte> 1 mm berikke mei lege fototoxisiteit. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 mm с низкой фототоксичностью. Dizze oanpak kin ôfbyldingsdjipte> 1 mm leverje mei lege fototoksisiteit.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 mm с низкой фототоксичностью. Dizze oanpak kin ôfbyldingsdjipte> 1 mm leverje mei lege fototoksisiteit.Femtosecond laserpulsen mei hege yntinsiteit binne ferplicht en dizze metoade is net klinysk bewiisd tidens endoskopie.
Yn dit prototype docht de scanner allinich laterale ôfwiking, sadat it optyske diel yn it horizontale (XY) fleantúch is.It apparaat is by steat om te wurkjen mei in hegere frame rate (20 Hz) as de galvanyske spegels (12 Hz) yn it Cellvizio systeem.Ferheegje de frame rate om bewegingsartefakten te ferminderjen en de frame rate te ferminderjen om it sinjaal te stimulearjen.Hege snelheid en automatisearre algoritmen binne nedich om grutte bewegingsartefakten te ferminderjen feroarsake troch endoskopyske beweging, respiratorybeweging en intestinale motiliteit.Parametryske resonante scanners hawwe bliken dien te berikken axiale ferpleatsing fan mear dan hûnderten mikron22. Ofbyldings kinne wurde sammele yn fertikaal fleantúch (XZ), loodrecht op it mucosale oerflak, om deselde werjefte te jaan as dy fan histology (H&E). Ofbyldings kinne wurde sammele yn fertikaal fleantúch (XZ), loodrecht op it mucosale oerflak, om deselde werjefte te jaan as dy fan histology (H&E). Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой обочоч же изображение, как при гистологии (H&E). Ofbyldings kinne wurde nommen yn in fertikaal fleantúch (XZ) loodrecht op it mucosale oerflak om itselde byld te jaan as yn histology (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组廇学㛄姂的瀸姂炌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 слизистой обочоч же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Ofbyldings kinne wurde nommen yn in fertikaal fleantúch (XZ) loodrecht op it mucosale oerflak om itselde byld te jaan as in histologysk ûndersyk (H&E).De scanner kin wurde pleatst yn in post-objektive posysje dêr't de ferljochting beam falt lâns de wichtichste optyske as te ferminderjen gefoelichheid foar aberrations8.Hast diffraksje-beheinde fokale folumes kinne ôfwike oer willekeurich grutte sichtfjilden.Skennen foar willekeurige tagong kin wurde útfierd om reflektors nei troch de brûker definieare posysjes te deflearjen9.It sichtfjild kin wurde fermindere om willekeurige gebieten fan 'e ôfbylding te markearjen, it ferbetterjen fan de sinjaal-to-lûd-ferhâlding, kontrast en framerate.Scanners kinne massaprodusearre wurde mei ienfâldige prosessen.Hûnderten apparaten kinne wurde makke op elke silisium wafer om produksje te fergrutsjen foar lege kosten massaproduksje en brede distribúsje.
It opfolde ljochtpaad fermindert de grutte fan 'e stive distale tip, wêrtroch it maklik is om de endoskoop te brûken as accessoire by routine kolonoskopy.Yn 'e werjûn fluorescent ôfbyldings kinne subcellulêre skaaimerken fan' e mucosa sjoen wurde om tubulêre adenomen (precancerous) te ûnderskieden fan hyperplastyske polypen (goedaardige).Dizze resultaten suggerearje dat endoskopie it oantal ûnnedige biopsieën kin ferminderje23.Algemiene komplikaasjes dy't ferbûn binne mei sjirurgy kinne wurde fermindere, monitoaringsintervallen kinne optimisearre wurde, en histologyske analyze fan lytse lysjes kinne minimalisearre wurde.Wy litte ek in vivo-ôfbyldings sjen fan pasjinten mei inflammatoare darmsykte, ynklusyf ulcerative kolitis (UC) en Crohn's kolitis.Konvinsjonele wyt ljocht kolonoskopy jout in makroskopyske werjefte fan it mucosale oerflak mei beheinde mooglikheid om sekuer te beoardieljen fan mucosale genêzing.Endoskopy kin brûkt wurde yn vivo om de effektiviteit fan biologyske terapyen te evaluearjen lykas anty-TNF24-antylders.Accurate in vivo beoardieling kin ek weromkommen fan sykte en komplikaasjes lykas sjirurgy ferminderje of foarkomme en de kwaliteit fan it libben ferbetterje.Gjin serieuze neidielige reaksjes binne rapportearre yn klinyske stúdzjes ferbûn mei it brûken fan fluoresceïne-befette endoskopen yn vivo25. De laserkrêft op it mucosale oerflak waard beheind ta <2 mW om it risiko foar thermyske blessueres te minimalisearjen en te foldwaan oan de FDA-easken foar net-signifikant risiko26 per 21 CFR 812. De laserkrêft op it mucosale oerflak waard beheind ta <2 mW om it risiko foar thermyske blessueres te minimalisearjen en te foldwaan oan de FDA-easken foar net-signifikant risiko26 per 21 CFR 812. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 mВт, чтобы свести к минимуским соответствовать требованиям FDA относительно незначительного риска26 согласно 21 CFR 812. De laserkrêft op it mucosale oerflak waard beheind ta <2 mW om it risiko fan thermyske skea te minimalisearjen en te foldwaan oan FDA-easken foar negligible risiko26 ûnder 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噩风险风险鯇并滤风飹风风风飹风风风风风风风121CFRDA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 mВт, чтобы свести к минимуским соответствовать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначительного риска26. De laserkrêft op it mucosale oerflak waard beheind ta <2 mW om it risiko fan thermyske skea te minimalisearjen en te foldwaan oan FDA 21 CFR 812-easken foar negatyf risiko26.
It ûntwerp fan it ynstrumint kin wizige wurde om de ôfbyldingskwaliteit te ferbetterjen.Spesjale optika binne beskikber om sfearyske aberraasje te ferminderjen, ôfbyldingsresolúsje te ferbetterjen en wurkôfstân te fergrutsjen.De SIL kin wurde ôfstimd om better oerien te kommen mei de brekingsyndeks fan it weefsel (~ 1.4) om ljochtkeppeling te ferbetterjen.De rydfrekwinsje kin oanpast wurde om de laterale hoeke fan 'e scanner te fergrutsjen en it byldfjild te ferbreedzjen.Jo kinne automatisearre metoaden brûke om frames fan in ôfbylding te ferwiderjen mei signifikante beweging om dit effekt te ferminderjen.In fjild-programmearbere poarte-array (FPGA) mei hege snelheid gegevensakwisysje sil brûkt wurde om hege prestaasjes real-time full-frame korreksje te leverjen.Foar grutter klinysk nut moatte automatisearre metoaden korrigearje foar fazeferskowing en bewegingsartefakten foar real-time ôfbyldingsinterpretaasje.In monolithic 3-as parametryske resonânsjefel scanner kin wurde ymplemintearre te yntrodusearje axial skennen 22. Dizze apparaten binne ûntwikkele om ungewoane fertikale ferpleatsing> 400 µm te berikken troch de oandriuwfrekwinsje yn te stellen yn in regime dat mingde fersêftsjende / ferstevigende dynamyk hat27. Dizze apparaten binne ûntwikkele om ungewoane fertikale ferpleatsing> 400 µm te berikken troch de oandriuwfrekwinsje yn te stellen yn in regime dat mingde fersêftsjende / ferstevigende dynamyk hat27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смещения > 400 мкм путем начения жиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. Dizze apparaten binne ûntworpen om in ungewoane fertikale ferpleatsing fan> 400 µm te berikken troch de oandriuwfrekwinsje yn te stellen yn in modus dy't wurdt karakterisearre troch mingde sêfte / hurde dynamyk27.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鰃整办媉鰃整睥媉野睥有的>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 烝 学 状怩 丕客 这些现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещений >400 мкм путем наставы име со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Dizze apparaten binne ûntworpen om ungewoane fertikale ferpleatsingen> 400 µm te berikken troch de triggerfrekwinsje oan te passen yn mingde kinetika-modus foar ferwidering / ferharding27.Yn 'e takomst kin fertikale transversale ôfbylding helpe by it opstellen fan iere kanker (T1a).In kapasityf sensing circuit kin wurde ymplemintearre te track scanner beweging en korrizjearje foar faze ferskowing 28.Automatyske faze kalibraasje mei help fan in sensor circuit kin ferfange manuele ynstrumint kalibraasje foarôfgeand oan gebrûk.De betrouberens fan ynstruminten kin ferbettere wurde troch mear betroubere techniken foar ynstrumintdichting te brûken om it oantal ferwurkingssyklusen te ferheegjen.MEMS-technology belooft it brûken fan endoskopen te fersnellen foar it fisualisearjen fan it epithelium fan holle organen, diagnoaze fan sykte en kontrolearjen fan behanneling op in minimaal invasive manier.Mei fierdere ûntwikkeling kin dizze nije ôfbyldingsmodaliteit in goedkeape oplossing wurde om te brûken as oanfolling oan medyske endoskopen foar direkte histologysk ûndersyk en kin úteinlik tradisjonele patologyske analyse ferfange.
Ray tracing-simulaasjes waarden útfierd mei ZEMAX optyske ûntwerpsoftware (ferzje 2013) om de parameters fan 'e fokusoptyk te bepalen.Untwerpkritearia omfetsje near-diffraktive axiale resolúsje, wurkôfstân = 0 µm, en sichtfjild (FOV) grutter dan 250 × 250 µm2.Foar eksitaasje by in golflingte λex = 488 nm, waard in single-mode fiber (SMF) brûkt.Achromatyske dûbeltsjes wurde brûkt om de fariânsje fan 'e fluoreszensjekolleksje te ferminderjen (figuer 5a).De beam giet troch de SMF mei in modusfjilddiameter fan 3,5 μm en sûnder trunkaasje troch it sintrum fan 'e reflektor mei in diafragmadiameter fan 50 μm.Brûk in hurde immersion (hemispherical) lens mei in hege brekingsyndeks (n = 2.03) te minimalisearje ynfallende beam sfearyske aberraasje en soargje folslein kontakt mei de mucosal oerflak.Fokus optyk jout in totale NA = 0,41, dêr't NA = nsinα, n is de brekingsyndeks fan it weefsel, α is de maksimale beam konverginsje hoeke.De diffraksje-beheinde laterale en axiale resolúsjes binne respektivelik 0,44 en 6,65 µm, mei NA = 0,41, λ = 488 nm, en n = 1,3313.Allinich kommersjeel beskikbere linzen mei bûtendiameter (OD) ≤ 2 mm waarden beskôge.It optyske paad wurdt fold, en de beam dy't de SMF ferlit, giet troch de sintrale aperture fan 'e scanner en wurdt werom reflektearre troch in fêste spegel (0,29 mm yn diameter).Dizze konfiguraasje ferkoartet de lingte fan it stive distale ein om de foarútgong fan 'e endoskoop te fasilitearjen troch it standert (3,2 mm diameter) wurkkanaal fan medyske endoskopen.Dizze funksje makket it maklik te brûken as accessoire by routine endoskopie.
Folde ljochtgids en endoskoopferpakking.(a) De eksitaasjebalke giet de OBC út en giet troch de sintrale aperture fan 'e scanner.De beam wurdt útwreide en wjerspegele út in fêste sirkulêre spegel werom yn de scanner foar laterale deflection.De fokusoptyk bestiet út in pear achromatyske dûbeltlenzen en in solide immersion (hemisferyske) lens dy't kontakt leveret mei it mucosale oerflak.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) foar optysk ûntwerp en ray tracing simulaasje.(b) Toant de lokaasje fan ferskate ynstrumintkomponinten, ynklusyf single mode fiber (SMF), scanner, spegels en linzen.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) waard brûkt foar 3D-modellering fan de endoskoopferpakking.
In SMF (#460HP, Thorlabs) mei in modusfjilddiameter fan 3.5 µm op in golflingte fan 488 nm waard brûkt as in "gat" foar romtlike filtering fan defocused ljocht (Fig. 5b).De SMF's binne ynsletten yn fleksibele polymearbuizen (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).In lingte fan likernôch 4 meter wurdt brûkt om genôch ôfstân te garandearjen tusken de pasjint en it byldsysteem.In pear 2 mm MgF2 coated achromatyske doublet linzen (#65568, #65567, Edmund Optics) en in 2 mm uncoated hemisferyske lens (#90858, Edmund Optics) waarden brûkt om de beam te fokusjen en fluoreszinsje te sammeljen.Foegje in einbuis fan roestfrij stiel (4 mm lang, 2,0 mm OD, 1,6 mm ID) yn tusken de hars en de bûtenste buis om scannervibraasje te isolearjen.Brûk medyske kleefstoffen om it ynstrumint te beskermjen tsjin lichemsfloeistoffen en behannelingprosedueres.Brûk waarmkrimpbuizen om de ferbiningen te beskermjen.
De kompakte scanner is makke op it prinsipe fan parametryske resonânsje.Ets in 50 µm aperture yn it sintrum fan 'e reflektor om de eksitaasjebalke troch te stjoeren.Mei help fan in set fan kwadratuur kam-oandreaune driuwfearren, wurdt de útwreide beam dwers yn 'e ortogonale rjochting (XY-flak) yn Lissajous-modus ôfwiisd.In data akwisysje board (#DAQ PCI-6115, NI) waard brûkt om analoge sinjalen te generearjen om de scanner te kontrolearjen.Power waard fersoarge troch in hege spanning fersterker (# PDm200, PiezoDrive) fia tinne triedden (# B4421241, MWS Wire Industries).Meitsje wiring op 'e elektrodes armature.De scanner wurket op frekwinsjes tichtby 15 kHz (snelle as) en 4 kHz (stadige as) om FOV te berikken oant 250 µm × 250 µm.Fideo kin wurde sketten mei in framerate fan 10, 16 of 20 Hz.Dizze frame tariven wurde brûkt om oerien te kommen mei it werhellingsnivo fan it Lissajous-scanpatroan, dat hinget ôf fan 'e wearde fan' e X- en Y-eksitaasjefrekwinsjes fan 'e scanner29.Details fan de kompromissen tusken frame rate, piksel resolúsje, en scan patroan tichtens wurde presintearre yn ús foarige wurk14.
In fêste steat laser (#OBIS 488 LS, gearhingjend) jout λex = 488 nm te excite fluorescein foar ôfbylding kontrast (figuer 6a).Optyske pigtails wurde ferbûn mei it filter ienheid fia FC / APC Anschlüsse (ferlies 1,82 dB) (figuer 6b).De beam wurdt ôfwiisd troch in dichroyske spegel (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) yn 'e SMF troch in oare FC / APC-ferbining.Yn oerienstimming mei 21 CFR 812 is ynfallende krêft foar weefsel beheind ta maksimaal 2 mW om te foldwaan oan FDA-easken foar ferwaarleaze risiko.Fluorescence waard trochjûn troch in dichroic spegel en in lange oerdracht filter (# BLP01-488R, Semrock).Fluoreszinsje waard oerbrocht nei in fotomultiplikatorbuis (PMT) detektor (#H7422-40, Hamamatsu) fia in FC / PC-ferbining mei in ~1 m lange multimodefaser mei in 50 µm kearndiameter.Fluorescent sinjalen waarden fersterke mei in hege snelheid hjoeddeistige fersterker (# 59-179, Edmund Optics).Spesjale software (LabVIEW 2021, NI) is ûntwikkele foar real-time gegevenswinning en ôfbyldingsferwurking.De ynstellings foar laserkrêft en PMT-winst wurde bepaald troch de mikrocontroller (#Arduino UNO, Arduino) mei in spesjale printe circuit board.De SMF en triedden einigje yn Anschlüsse en ferbine mei de glêstried (F) en bedrade (W) havens op it basisstasjon (figuer 6c).It byldsysteem is befette op in draachbere karre (figuer 6d). In isolaasjetransformator waard brûkt om de lekstroom te beheinen ta <500 μA. In isolaasjetransformator waard brûkt om de lekstroom te beheinen ta <500 μA. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. In isolaasjetransformator waard brûkt om de lekstroom te beheinen ta <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. Brûk in isolaasjetransformator om de lekstroom te beheinen ta <500µA.
fisualisaasje systeem.(a) De PMT, laser en fersterker binne yn it basisstasjon.(b) Yn 'e filterbank rydt de laser (blau) oer de glêstriedkabel troch de FC / APC-ferbining.De beam wurdt ôfwiisd troch in dichroyske spegel (DM) yn in single mode fiber (SMF) fia in twadde FC / APC Connector.Fluorescence (grien) reizget troch de DM en lange pass filter (LPF) nei de PMT fia multimode fiber (MMF).(c) It proximale ein fan 'e endoskoop is ferbûn mei de glêstried (F) en bedrade (W) havens fan it basisstasjon.(d) Endoskoop, monitor, basisstasjon, kompjûter, en isolaasjetransformator op in draachbere karre.(a, c) Solidworks 2016 waard brûkt foar 3D-modellering fan it byldsysteem en endoskoopkomponinten.
De laterale en axiale resolúsje fan 'e fokusoptyk waard mjitten fan' e puntferspriedingsfunksje fan fluorescent mikrosfearen (#F8803, Thermo Fisher Scientific) 0.1 µm yn diameter.Sammelje ôfbyldings troch de mikrosfearen horizontaal en fertikaal te oersetten yn stappen fan 1 µm mei in lineêre poadium (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Ofbyldingstapel mei ImageJ2 om trochsneedôfbyldings fan mikrosfearen te krijen.
Spesjale software (LabVIEW 2021, NI) is ûntwikkele foar real-time gegevenswinning en ôfbyldingsferwurking.Op fig.7 lit in oersjoch sjen fan 'e routines dy't brûkt wurde om it systeem te betsjinjen.De brûkersynterface bestiet út gegevenswinning (DAQ), haadpaniel en kontrôlepaniel.It paniel foar gegevenssammeling ynteraktearret mei it haadpaniel om rûge gegevens te sammeljen en op te slaan, ynfier te leverjen foar oanpaste ynstellings foar gegevenssammeling, en ynstellings foar scannerbestjoerder te behearjen.It haadpaniel lit de brûker de winske konfiguraasje selektearje foar it brûken fan 'e endoskoop, ynklusyf it scannerkontrôlesinjaal, fideoframe rate, en akwisysjeparameters.Dit paniel lit de brûker ek de helderheid en kontrast fan 'e ôfbylding werjaan en kontrolearje.Mei help fan de rauwe gegevens as ynfier, it algoritme berekkent de optimale winst ynstelling foar de PMT en automatysk past dizze parameter mei help fan in proporsjoneel-yntegraal (PI) 16 feedback kontrôle systeem.De controller board ynteraksje mei de wichtichste bestjoer en de gegevens akwisysje board te kontrolearjen de laser macht en PMT winst.
Systeem software arsjitektuer.De brûkersynterface bestiet út modules (1) gegevenswinning (DAQ), (2) haadpaniel en (3) kontrôlepaniel.Dizze programma's rinne tagelyk en kommunisearje mei elkoar fia berjochtwachtrige.De kaai is MEMS: Microelectromechanical System, TDMS: Technyske Data Control Flow, PI: proporsjonele yntegraal, PMT: Photomultiplier.Ofbyldings- en fideobestannen wurde opslein yn respektivelik BMP- en AVI-formaten.
In fazekorreksje-algoritme wurdt brûkt om de fersprieding fan ôfbyldingspixelintensiteiten te berekkenjen by ferskate fazewearden om de maksimale wearde te bepalen dy't brûkt wurdt om it byld te skerpjen.Foar real-time korreksje is it faze-scanberik ± 2.86 ° mei in relatyf grutte stap fan 0.286 ° om de berekkeningstiid te ferminderjen.Dêrnjonken fermindert it brûken fan dielen fan 'e ôfbylding mei minder samples de berekkeningstiid fan it byldframe fierder fan 7,5 sekonden (1 Msample) nei 1,88 sekonden (250 Ksample) by 10 Hz.Dizze ynfierparameters waarden keazen om adekwate ôfbyldingskwaliteit te leverjen mei minimale latency tidens in vivo-ôfbylding.Live ôfbyldings en fideo's wurde opnommen yn respektivelik BMP- en AVI-formaten.De rauwe gegevens wurde opslein yn it Technical Data Management Flow Format (TMDS).
Neiferwurking fan in vivo-ôfbyldings foar kwaliteitsferbettering mei LabVIEW 2021. De krektens is beheind by it brûken fan faze-korreksje-algoritmen tidens in vivo-ôfbylding fanwege de lange fereaske berekkeningstiid.Allinich beheinde ôfbyldingsgebieten en samplenûmers wurde brûkt.Derneist wurket it algoritme net goed foar ôfbyldings mei bewegingsartefakten of leech kontrast en liedt ta fazeberekkeningsfouten30.Yndividuele frames mei hege kontrast en gjin beweging artefakten waarden mei de hân selektearre foar faze fine tuning mei in faze scan berik fan ± 0,75 ° yn 0,01 ° stappen.It hiele byldgebiet waard brûkt (bgl. 1 Msample fan in ôfbylding opnommen op 10 Hz).Tabel S2 beskriuwt de ôfbyldingsparameters dy't brûkt wurde foar real-time en post-ferwurking.Nei fazekorreksje wurdt in mediaanfilter brûkt om byldlûd fierder te ferminderjen.Helderheid en kontrast wurde fierder ferbettere troch histogramstretsjen en gammakorreksje31.
De klinyske proeven waarden goedkard troch de Michigan Medical Institutions Review Board en waarden útfierd yn 'e ôfdieling fan medyske prosedueres.Dizze stúdzje is online registrearre by ClinicalTrials.gov (NCT03220711, registraasjedatum: 07/18/2017).Ynklúzjekritearia omfette pasjinten (fan 18 oant 100 jier) mei in earder plande elektive kolonoskopy, in ferhege risiko fan kolorektale kanker, en in skiednis fan inflammatoare darmsykte.Ynformearre tastimming waard krigen fan elke ûnderwerp dy't ynstimd hat mei te dwaan.Utslutingskritearia wiene pasjinten dy't swier wiene, in bekende overgevoeligheid foar fluoresceïne hiene, of aktive gemoterapy of bestralingstherapy ûndergie.Dizze stúdzje omfette opienfolgjende pasjinten dy't pland wiene foar routine kolonoskopy en wie fertsjintwurdiger fan 'e befolking fan Michigan Medical Center.De stúdzje waard útfierd yn oerienstimming mei de Ferklearring fan Helsinki.
Kalibrearje foar operaasje de endoskoop mei 10 µm fluorescerende kralen (#F8836, Thermo Fisher Scientific) monteare yn silikonfoarmen.In trochsichtich siliconenkit (# RTV108, Momentive) waard getten yn in 3D printe 8 cm3 plastic mal.Drop de wetterfluorescent kralen oer de silikon en litte oant it wettermedium droech.
De hiele kolon waard ûndersocht mei in standert medyske kolonoskoop (Olympus, CF-HQ190L) mei wyt ljocht ferljochting.Nei't de endoscopist it gebiet fan 'e sabeare sykte hat bepaald, wurdt it gebiet wosken mei 5-10 ml 5% acetic acid, en dan mei sterile wetter om slym en pún te ferwiderjen.In 5 ml doasis fan 5 mg / ml fluorescein (Alcon, Fluorescite) waard ynjeksje yntravenous of spuite topysk op 'e mucosa mei help fan in standert cannula (M00530860, Boston Scientific) dat waard trochjûn troch it wurk kanaal.
Brûk in irrigator om tefolle kleurstof of pún te spoelen fan it mucosale oerflak.Ferwiderje de nebulisearjende katheter en passe de endoskoop troch it wurkkanaal om ante-mortem-ôfbyldings te krijen.Brûk breed-fjild endoskopyske begelieding om de distale tip yn it doelgebiet te pleatsen. De totale tiid brûkt om konfokale ôfbyldings te sammeljen wie <10 min. De totale tiid brûkt om konfokale ôfbyldings te sammeljen wie <10 min. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 min. De totale tiid dy't nommen is om konfokale ôfbyldings te sammeljen wie <10 min.De totale oanwinsttiid foar konfokale ôfbyldings wie minder dan 10 minuten.Endoskopysk wyt ljochtfideo waard ferwurke mei it Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) byldsysteem en opnommen mei in Elgato HD fideorecorder.Brûk LabVIEW 2021 om endoskopiefideo's op te nimmen en op te slaan.Nei't de ôfbylding foltôge is, wurdt de endoskoop fuortsmiten en it te visualisearjen weefsel wurdt ôfsnien mei in biopsie-tang of in strik. De weefsels waarden ferwurke foar routine histology (H&E), en evaluearre troch in saakkundige GI-patolooch (HDA). De weefsels waarden ferwurke foar routine histology (H&E), en evaluearre troch in saakkundige GI-patolooch (HDA). Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) en оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного (HDA). Tissues waarden ferwurke foar routine histology (H&E) en beoardiele troch in saakkundige gastrointestinale patolooch (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) en оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного (HDA). Tissues waarden ferwurke foar routine histology (H&E) en beoardiele troch in saakkundige gastrointestinale patolooch (HDA).De spektrale eigenskippen fan fluorescein waarden befêstige mei in spektrometer (USB2000+, Ocean Optics) lykas werjûn yn figuer S2.
Endoskopen wurde nei elk gebrûk troch minsken sterilisearre (fig. 8).Reinigingsprosedueres waarden útfierd ûnder de rjochting en goedkarring fan 'e ôfdieling fan ynfeksjekontrôle en epidemiology fan it Michigan Medical Center en de Central Sterile Processing Unit. Foarôfgeand oan de stúdzje waarden de ynstruminten hifke en falidearre foar sterilisaasje troch Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), in kommersjele entiteit dy't tsjinsten foar ynfeksjeprevinsje en sterilisaasjevalidaasje leveret. Foarôfgeand oan de stúdzje waarden de ynstruminten hifke en falidearre foar sterilisaasje troch Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), in kommersjele entiteit dy't tsjinsten foar ynfeksjeprevinsje en sterilisaasjevalidaasje leveret. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) авляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Foarôfgeand oan stúdzje waarden ynstruminten hifke en goedkard foar sterilisaasje troch Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), in kommersjele organisaasje dy't tsjinsten foar ynfeksjeprevinsje en sterilisaasjeferifikaasje leveret. Перед исследованием инструменты были стерилизованы и проверены Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой организацизацией, комерческой организацизациепура рофилактике инфекций и проверке стерилизации. Ynstruminten waarden sterilisearre en ynspekteare foarôfgeand oan stúdzje troch Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), in kommersjele organisaasje dy't tsjinsten foar ynfeksjeprevinsje en sterilisaasjeferifikaasje leveret.
Tool recycling.(a) Endoskopen wurde nei elke sterilisaasje yn trays pleatst mei it STERRAD-ferwurkingsproses.(b) De SMF en triedden wurde beëinige mei respektivelik glêstried en elektryske Anschlüsse, dy't sletten binne foarôfgeand oan werferwurking.
Reinigje de endoskoop troch it folgjende te dwaan: (1) wipe de endoskoop mei in pluisfrije doek dy't yn in enzymatyske skjinner wiet fan proximaal nei distaal;(2) Dompel it ynstrumint yn 'e enzymatyske detergentoplossing foar 3 minuten mei wetter.pluisfrije stof.Elektryske en glêstried Anschlüsse wurde bedutsen en fuorthelle út de oplossing;(3) De endoskoop wurdt ynpakt en pleatst yn 'e ynstrumintfak foar sterilisaasje mei STERRAD 100NX, wetterstofperoxidgasplasma.relatyf lege temperatuer en lege luchtvochtigheid omjouwing.
De datasets brûkt en / of analysearre yn 'e hjoeddeistige stúdzje binne beskikber fan' e respektivelike auteurs op ridlik fersyk.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy yn gastro-intestinale endoscopy: Technyske aspekten en klinyske tapassingen. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy yn gastro-intestinale endoscopy: Technyske aspekten en klinyske tapassingen.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy yn gastrointestinale endoscopy: technyske aspekten en klinyske tapassing. 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：Technyske aspekten en klinyske tapassingen.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal laser endoscopy yn gastrointestinale endoscopy: technyske aspekten en klinyske tapassingen.oersetting gastrointestinale heparine.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Feiligens en effisjinsje analyze fan SAGES TAVAC Confocal Laser Endomicroscopy.Operaasje.Endoscopy 35, 2091-2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Konfokale laser-endoskopy yn gastrointestinale en pankreatobiliêre sykten: in systematyske evaluaasje en meta-analyze.Biomedyske wittenskip.opslach tank.ynterne 2016, 4638683 (2016).