Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com.U gebruikt een browserversie met beperkte CSS-ondersteuning.Voor de beste ervaring raden wij u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen).Om voortdurende ondersteuning te garanderen, tonen we de site bovendien zonder stijlen en JavaScript.
Geeft een carrousel van drie dia's tegelijk weer.Gebruik de knoppen Vorige en Volgende om door drie dia's tegelijk te bladeren, of gebruik de schuifknoppen aan het einde om door drie dia's tegelijk te bladeren.
Confocale laserendoscopie is een nieuwe methode voor realtime optische biopsie.Fluorescerende beelden van histologische kwaliteit kunnen direct worden verkregen uit het epitheel van holle organen.Momenteel wordt het scannen proximaal uitgevoerd met op sondes gebaseerde instrumenten die vaak in de klinische praktijk worden gebruikt, met beperkte flexibiliteit bij de focuscontrole.We demonstreren het gebruik van een parametrische resonante scanner gemonteerd aan het distale uiteinde van een endoscoop om laterale afbuiging met hoge snelheid uit te voeren.In het midden van de reflector is een gat geëtst om het lichtpad op te rollen.Dit ontwerp verkleint de afmeting van het instrument tot een diameter van 2,4 mm en een lengte van 10 mm, waardoor het naar voren door het werkkanaal van standaard medische endoscopen kan worden gevoerd.De compacte lens biedt laterale en axiale resoluties van respectievelijk 1,1 en 13,6 µm.Een werkafstand van 0 µm en een gezichtsveld van 250 µm × 250 µm worden bereikt bij beeldsnelheden tot 20 Hz.Excitatie bij 488 nm exciteert fluoresceïne, een door de FDA goedgekeurde kleurstof voor een hoog weefselcontrast.Endoscopen zijn gedurende 18 cycli probleemloos opnieuw verwerkt met behulp van klinisch goedgekeurde sterilisatiemethoden.Tijdens routinematige colonoscopie werden fluorescerende beelden verkregen van normaal colonslijmvlies, tubulaire adenomen, hyperplastische poliepen, colitis ulcerosa en colitis van Crohn.Afzonderlijke cellen kunnen worden geïdentificeerd, waaronder colonocyten, slijmbekercellen en ontstekingscellen.Mucosale kenmerken zoals cryptstructuren, crypteholten en lamina propria kunnen worden onderscheiden.Het instrument kan worden gebruikt als aanvulling op conventionele endoscopie.
Confocale laserendoscopie is een nieuwe beeldvormingsmodaliteit die wordt ontwikkeld voor klinisch gebruik als aanvulling op routinematige endoscopie1,2,3.Deze flexibele, via glasvezel verbonden instrumenten kunnen worden gebruikt om ziekten op te sporen in de epitheelcellen die holle organen, zoals de dikke darm, bekleden.Deze dunne laag weefsel is zeer metabolisch actief en is de bron van veel ziekteprocessen zoals kanker, infecties en ontstekingen.Endoscopie kan subcellulaire resolutie bereiken, waardoor in vivo beelden van bijna histologische kwaliteit in realtime worden verkregen om artsen te helpen klinische beslissingen te nemen.Biopsie van fysiek weefsel brengt het risico van bloeding en perforatie met zich mee.Er worden vaak te veel of te weinig biopsiemonsters afgenomen.Elk verwijderd monster verhoogt de chirurgische kosten.Het duurt enkele dagen voordat het monster door een patholoog wordt beoordeeld.Tijdens de dagen dat ze wachten op de resultaten van de pathologie, ervaren patiënten vaak angst.Daarentegen missen andere klinische beeldvormingsmodaliteiten zoals MRI, CT, PET, SPECT en echografie de ruimtelijke resolutie en temporele snelheid die nodig zijn om epitheliale processen in vivo te visualiseren met real-time, subcellulaire resolutie.
Een sondegebaseerd instrument (Cellvizio) wordt momenteel vaak gebruikt in klinieken om “optische biopsie” uit te voeren.Het ontwerp is gebaseerd op een ruimtelijk coherente glasvezelbundel4 die fluorescerende beelden verzamelt en verzendt.De enkele vezelkern fungeert als een “gat” om onscherp licht ruimtelijk te filteren voor subcellulaire resolutie.Het scannen wordt proximaal uitgevoerd met behulp van een grote, omvangrijke galvanometer.Deze bepaling beperkt de mogelijkheden van het focuscontrole-instrument.Voor een juiste stadiëring van vroeg epitheliaal carcinoom is visualisatie onder het weefseloppervlak vereist om de invasie te beoordelen en de juiste therapie te bepalen.Fluoresceïne, een door de FDA goedgekeurd contrastmiddel, wordt intraveneus toegediend om structurele kenmerken van het epitheel te benadrukken. Deze endomicroscopen hebben afmetingen <2,4 mm in diameter en kunnen gemakkelijk naar voren worden gevoerd door het biopsiekanaal van standaard medische endoscopen. Deze endomicroscopen hebben afmetingen <2,4 mm in diameter en kunnen gemakkelijk naar voren worden gevoerd door het biopsiekanaal van standaard medische endoscopen. Er is een temperatuur van minder dan 2,4 m in het bereik van de temperatuur йный канал стандартных эндоскопов. Deze endomicroscopen hebben een diameter <2,4 mm en kunnen eenvoudig door het biopsiekanaal van standaard medische endoscopen worden gevoerd.Deze boroscopen hebben een diameter van minder dan 2,4 mm en passen gemakkelijk door het biopsiekanaal van standaard medische boroscopen.Deze flexibiliteit maakt een breed scala aan klinische toepassingen mogelijk en is onafhankelijk van endoscoopfabrikanten.Er zijn talloze klinische onderzoeken uitgevoerd met dit beeldvormingsapparaat, waaronder de vroege detectie van kanker van de slokdarm, maag, dikke darm en mondholte.Er zijn beeldvormingsprotocollen ontwikkeld en de veiligheid van de procedure is vastgesteld.
Micro-elektromechanische systemen (MEMS) is een krachtige technologie voor het ontwerpen en vervaardigen van kleine scanmechanismen die worden gebruikt in het distale uiteinde van endoscopen.Deze positie (ten opzichte van proximaal) zorgt voor een grotere flexibiliteit bij het regelen van de focuspositie5,6.Naast laterale afbuiging kan het distale mechanisme ook axiale scans, post-objectieve scans en willekeurige toegangsscans uitvoeren.Deze mogelijkheden maken een uitgebreidere ondervraging van epitheelcellen mogelijk, waaronder verticale beeldvorming in dwarsdoorsnede7, aberratievrij scannen met een groot gezichtsveld (FOV)8 en verbeterde prestaties in door de gebruiker gedefinieerde subregio’s9.MEMS lost het ernstige probleem op van het verpakken van de scanengine met de beperkte beschikbare ruimte aan het uiteinde van het instrument.Vergeleken met omvangrijke galvanometers bieden MEMS superieure prestaties bij een klein formaat, hoge snelheid en een laag stroomverbruik.Een eenvoudig productieproces kan tegen lage kosten worden opgeschaald voor massaproductie.Veel MEMS-ontwerpen zijn eerder gerapporteerd10,11,12.Geen van de technologieën is nog voldoende ontwikkeld om het wijdverbreide klinische gebruik van real-time in vivo beeldvorming via het werkkanaal van een medische endoscoop mogelijk te maken.Hier willen we het gebruik van een MEMS-scanner aan het distale uiteinde van een endoscoop demonstreren voor in vivo beeldverwerving van mensen tijdens routinematige klinische endoscopie.
Er werd een glasvezelinstrument ontwikkeld met behulp van een MEMS-scanner aan het distale uiteinde om real-time in vivo fluorescerende beelden met vergelijkbare histologische kenmerken te verzamelen.Een single-mode vezel (SMF) is ingesloten in een flexibele polymeerbuis en geëxciteerd bij λex = 488 nm.Deze configuratie verkort de lengte van de distale punt en maakt het mogelijk dat deze naar voren door het werkkanaal van standaard medische endoscopen wordt gevoerd.Gebruik de punt om de optiek te centreren.Deze lenzen zijn ontworpen om een ​​bijna diffractieve axiale resolutie te bereiken met een numerieke opening (NA) = 0,41 en werkafstand = 0 µm13.Er zijn precisie-shims gemaakt om de optica 14 nauwkeurig uit te lijnen. De scanner is verpakt in een endoscoop met een stijve distale tip met een diameter van 2,4 mm en een lengte van 10 mm (Fig. 1a).Dankzij deze afmetingen kan het in de klinische praktijk worden gebruikt als accessoire tijdens endoscopie (Fig. 1b).Het maximale vermogen van de laser die op het weefsel inviel was 2 mW.
Confocale laserendoscopie (CLE) en MEMS-scanners.Foto van (a) een verpakt instrument met een stijve distale tip met een diameter van 2,4 mm en een lengte van 10 mm en (b) een rechte doorgang door het werkkanaal van een standaard medische endoscoop (Olympus CF-HQ190L).(c) Vooraanzicht van de scanner met een reflector met een centrale opening van 50 µm waar de excitatiebundel doorheen gaat.De scanner is gemonteerd op een cardanische ophanging, aangedreven door een reeks kwadratuurkamaandrijvingen.De resonantiefrequentie van het apparaat wordt bepaald door de grootte van de torsieveer.(d) Zijaanzicht van de scanner waarbij de scanner op een standaard is gemonteerd met draden verbonden met elektrodeankers die verbindingspunten bieden voor aandrijf- en voedingssignalen.
Het scanmechanisme bestaat uit een op een cardanische ophanging gemonteerde reflector, aangedreven door een reeks kamaangedreven kwadratuuractuators om de straal lateraal (XY-vlak) af te buigen in een Lissajous-patroon (figuur 1c).In het midden werd een gat met een diameter van 50 µm geëtst waar de excitatiebundel doorheen ging.De scanner wordt aangedreven op de resonantiefrequentie van het ontwerp, die kan worden afgestemd door de afmetingen van de torsieveer te veranderen.Elektrode-ankers werden op de rand van het apparaat gegraveerd om verbindingspunten te bieden voor stroom- en besturingssignalen (Fig. 1d).
Het beeldvormingssysteem is gemonteerd op een draagbaar karretje dat naar de operatiekamer kan worden gerold.De grafische gebruikersinterface is ontworpen om gebruikers met minimale technische kennis, zoals artsen en verpleegkundigen, te ondersteunen.Controleer handmatig de aandrijffrequentie van de scanner, de straalvormmodus en het gezichtsveld van het beeld.
De totale lengte van de endoscoop bedraagt ​​ongeveer 4 meter, zodat de instrumenten volledig door het werkkanaal van een standaard medische endoscoop kunnen gaan (1,68 meter), met een extra lengte voor manoeuvreerbaarheid.Aan het proximale uiteinde van de endoscoop eindigen de SMF en de draden in connectoren die verbinding maken met de glasvezel- en bedrade poorten van het basisstation.De installatie bevat een laser, een filterunit, een hoogspanningsversterker en een fotomultiplierdetector (PMT).De versterker levert stroom en aandrijfsignalen aan de scanner.De optische filtereenheid koppelt de laserexcitatie aan de SMF en geeft de fluorescentie door aan de PMT.
Endoscopen worden na elke klinische procedure opnieuw verwerkt met behulp van het STERRAD-sterilisatieproces en kunnen zonder problemen tot 18 cycli doorstaan.Voor de OPA-oplossing werden na meer dan 10 desinfectiecycli geen tekenen van schade waargenomen.De resultaten van OPA presteerden beter dan die van STERRAD, wat erop wijst dat de levensduur van endoscopen kan worden verlengd door hoogwaardige desinfectie in plaats van door hersterilisatie.
De beeldresolutie werd bepaald op basis van de puntspreidingsfunctie met behulp van fluorescerende kralen met een diameter van 0,1 μm.Voor laterale en axiale resolutie werd een volledige breedte bij half maximum (FWHM) van respectievelijk 1,1 en 13,6 µm gemeten (Fig. 2a, b).
Afbeeldingsopties.De laterale (a) en axiale (b) resolutie van de focusseeroptiek worden gekenmerkt door de puntspreidingsfunctie (PSF), gemeten met behulp van fluorescerende microbolletjes met een diameter van 0,1 μm.De gemeten volledige breedte op half maximum (FWHM) was respectievelijk 1,1 en 13,6 µm.Inzet: uitgebreide weergaven van een enkele microsfeer in de transversale (XY) en axiale (XZ) richtingen worden getoond.(c) Fluorescerend beeld verkregen van een standaard (USAF 1951) doelstrook (rood ovaal) waaruit blijkt dat groepen 7-6 duidelijk kunnen worden opgelost.(d) Afbeelding van verspreide fluorescerende microbolletjes met een diameter van 10 µm, die een beeldveld van 250 µm x 250 µm tonen.De PSF's in (a, b) zijn gebouwd met MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Fluorescerende beelden werden verzameld met behulp van LabVIEW 2021 (//www.ni.com/).
Fluorescerende beelden van lenzen met standaardresolutie onderscheiden duidelijk de reeks kolommen in de groepen 7-6, die een hoge laterale resolutie behouden (Fig. 2c).Het gezichtsveld (FOV) van 250 µm x 250 µm werd bepaald op basis van afbeeldingen van fluorescerende kralen met een diameter van 10 µm verspreid op dekglaasjes (Fig. 2d).
Een geautomatiseerde methode voor PMT-versterkingscontrole en fasecorrectie wordt geïmplementeerd in een klinisch beeldvormingssysteem om bewegingsartefacten van endoscopen, colonperistaltiek en ademhaling van de patiënt te verminderen.Beeldreconstructie- en verwerkingsalgoritmen zijn eerder beschreven .De PMT-versterking wordt geregeld door een proportioneel-integrale (PI)-controller om intensiteitsverzadiging te voorkomen16.Het systeem leest de maximale pixelintensiteit voor elk frame, berekent de proportionele en integrale reacties en bepaalt de PMT-versterkingswaarden om ervoor te zorgen dat de pixelintensiteit binnen het toegestane bereik ligt.
Tijdens in vivo beeldvorming kan fase-mismatch tussen scannerbeweging en besturingssignaal beeldonscherpte veroorzaken.Dergelijke effecten kunnen optreden als gevolg van veranderingen in de temperatuur van het apparaat in het menselijk lichaam.Afbeeldingen met wit licht lieten zien dat de endoscoop in vivo in contact was met normaal colonslijmvlies (Figuur 3a).Vervaging van verkeerd uitgelijnde pixels is te zien in onbewerkte afbeeldingen van normaal colonslijmvlies (Figuur 3b).Na behandeling met de juiste fase- en contrastaanpassing konden subcellulaire kenmerken van het slijmvlies worden onderscheiden (figuur 3c).Voor aanvullende informatie worden onbewerkte confocale beelden en verwerkte real-time beelden getoond in figuur S1, en de beeldreconstructieparameters die worden gebruikt voor real-time en naverwerking worden gepresenteerd in tabel S1 en tabel S2.
Afbeelding verwerken.(a) Endoscopisch groothoekbeeld van een endoscoop (E) die in contact is gebracht met normaal (N) slijmvlies van de dikke darm om in vivo fluorescerende beelden te verzamelen na toediening van fluoresceïne.(b) Als u tijdens het scannen langs de X- en Y-as beweegt, kunnen verkeerd uitgelijnde pixels onscherp worden.Voor demonstratiedoeleinden wordt een grote faseverschuiving toegepast op het originele beeld.(c) Na correctie van de post-processingfase kunnen mucosale details worden beoordeeld, inclusief cryptestructuren (pijlen), met een centraal lumen (l) omgeven door de lamina propria (lp).Er kunnen afzonderlijke cellen worden onderscheiden, waaronder colonocyten (c), bekercellen (g) en ontstekingscellen (pijlen).Zie aanvullende video 1. (b, c) Afbeeldingen verwerkt met LabVIEW 2021.
Confocale fluorescentiebeelden zijn in vivo verkregen bij verschillende darmziekten om de brede klinische toepasbaarheid van het instrument aan te tonen.Groothoekbeeldvorming wordt eerst uitgevoerd met behulp van wit licht om ernstig abnormaal slijmvlies te detecteren.Vervolgens wordt de endoscoop door het werkkanaal van de colonoscoop voortbewogen en in contact gebracht met het slijmvlies.
Wide-field endoscopie, confocale endomicroscopie en histologie (H&E) beelden worden getoond voor colonneoplasie, inclusief tubulair adenoom en hyperplastische poliep. Wide-field endoscopie, confocale endomicroscopie en histologie (H&E) beelden worden getoond voor colonneoplasie, inclusief tubulair adenoom en hyperplastische poliep. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия en гистологические (H&E) of пока Als u geen producten meer wilt, kunt u het beste het apparaat en het apparaat gebruiken. Colonendoscopie, confocale endomicoscopie en histologische (H&E) beeldvorming zijn geïndiceerd voor colonneoplasie, waaronder tubulair adenoom en hyperplastische poliep.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、共聚焦显微内窥镜检查和组织学(H&E) 图像。共设计脚肠化(图像管状躰化和增生性息肉)的广角内刵霱录共共共光在微微全在圕别具和结果学(H&E) afbeelding. U kunt een beroep doen op uw bedrijf en op uw bedrijf Zorg ervoor dat u uw apparaten en apparaten kunt gebruiken. Breedveldendoscopie, confocale micro-endoscopie en histologische (H&E) beelden die tumoren van de dikke darm tonen, waaronder tubulaire adenomen en hyperplastische poliepen.Tubulaire adenomen vertoonden verlies van de normale cryptarchitectuur, vermindering van de grootte van de bekercellen, vervorming van het cryptlumen en verdikking van de lamina propria (Fig. 4a-c).Hyperplastische poliepen vertoonden stervormige architectuur van crypten, weinig bekercellen, spleetachtig lumen van crypten en onregelmatige lamellaire crypten (Fig. 4d-f).
Afbeelding van mucosale dikke huid in vivo. Representatieve witlichtendoscopie, confocale endomicroscoop en histologie (H&E) beelden worden getoond voor (ac) adenoom, (df) hyperplastische poliep, (gi) colitis ulcerosa en (jl) colitis van Crohn. Representatieve witlichtendoscopie, confocale endomicroscoop en histologie (H&E) beelden worden getoond voor (ac) adenoom, (df) hyperplastische poliep, (gi) colitis ulcerosa en (jl) colitis van Crohn. Zorg ervoor dat u de juiste keuze maakt, zoals H&E казаны для (ac) аденомы, (df) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита en (jl) колита Крона. Typische witlicht-endoscopie, confocale endomicroscoop en histologie (H&E) beelden worden getoond voor (ac) adenoom, (df) hyperplastische poliep, (gi) colitis ulcerosa en (jl) colitis van Crohn.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠炎的代表性白光内窥镜检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) Het toont (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性白光内肠肠炎性、共公司内肠肠炎性和电视学(H&E ) afbeelding. Het gebruik van het apparaat en het gebruik ervan (ac) аденомы, (df) гиперпластического полипоза, (gi) язвенного колита en (jl) колита Крона (H&E). Representatieve witlicht-endoscopie, confocale endoscopie en histologie van (ac) adenoom, (df) hyperplastische polyposis, (gi) colitis ulcerosa en (jl) colitis van Crohn (H&E) worden getoond.(B) toont een confocaal beeld dat in vivo is verkregen uit een tubulair adenoom (TA) met behulp van een endoscoop (E).Deze precancereuze laesie vertoont verlies van de normale cryptarchitectuur (pijl), vervorming van het cryptlumen (l) en verdringing van de crypte lamina propria (lp).Colonocyten (c), slijmbekercellen (g) en ontstekingscellen (pijlen) kunnen ook worden geïdentificeerd.Smt.Aanvullende video 2. (e) toont een confocaal beeld verkregen van een hyperplastische poliep (HP) in vivo.Deze goedaardige laesie vertoont een stervormige crypte-architectuur (pijl), een spleetvormig crypte-lumen (l) en een onregelmatig gevormde lamina propria (lp).Colonocyten (c), verschillende slijmbekercellen (g) en ontstekingscellen (pijlen) kunnen ook worden geïdentificeerd.Smt.Aanvullende video 3. (h) toont confocale beelden verkregen bij colitis ulcerosa (UC) in vivo.Deze ontstekingsaandoening vertoont een vervormde crypte-architectuur (pijl) en prominente bekercellen (g).Veren van fluoresceïne (f) worden uit epitheelcellen geëxtrudeerd, wat de verhoogde vasculaire permeabiliteit weerspiegelt.In de lamina propria (lp) zijn talloze ontstekingscellen (pijlen) te zien.Smt.Aanvullende video 4. (k) toont een confocaal beeld dat in vivo is verkregen uit een gebied van de colitis van Crohn (CC).Deze ontstekingsaandoening vertoont een vervormde crypte-architectuur (pijl) en prominente bekercellen (g).Veren van fluoresceïne (f) worden uit epitheelcellen geëxtrudeerd, wat de verhoogde vasculaire permeabiliteit weerspiegelt.In de lamina propria (lp) zijn talloze ontstekingscellen (pijlen) te zien.Smt.Aanvullende video 5. (b, d, h, l) Afbeeldingen verwerkt met LabVIEW 2021.
Een vergelijkbare reeks afbeeldingen van darmontsteking wordt getoond, waaronder colitis ulcerosa (UC) (Figuur 4g-i) en de colitis van Crohn (Figuur 4j-l).Aangenomen wordt dat de ontstekingsreactie wordt gekenmerkt door vervormde cryptstructuren met uitstekende bekercellen.Fluoresceïne wordt uit epitheelcellen geperst, wat de verhoogde vasculaire permeabiliteit weerspiegelt.In de lamina propria zijn een groot aantal ontstekingscellen te zien.
We hebben de klinische toepassing gedemonstreerd van een flexibele vezelgekoppelde confocale laserendoscoop die gebruik maakt van een distaal gepositioneerde MEMS-scanner voor in vivo beeldverwerving.Bij resonantiefrequentie kunnen framesnelheden tot 20 Hz worden bereikt met behulp van een Lissajous-scanmodus met hoge dichtheid om bewegingsartefacten te verminderen.Het optische pad is gevouwen om te zorgen voor bundeluitbreiding en een numerieke apertuur die voldoende is om een ​​laterale resolutie van 1,1 µm te bereiken.Fluorescerende beelden van histologische kwaliteit werden verkregen tijdens routinematige colonoscopie van normaal colonslijmvlies, tubulaire adenomen, hyperplastische poliepen, colitis ulcerosa en colitis van Crohn.Afzonderlijke cellen kunnen worden geïdentificeerd, waaronder colonocyten, slijmbekercellen en ontstekingscellen.Mucosale kenmerken zoals cryptstructuren, crypteholten en lamina propria kunnen worden onderscheiden.De precisiehardware is microbewerkt om een ​​nauwkeurige uitlijning van de individuele optische en mechanische componenten binnen het instrument met een diameter van 2,4 mm en een lengte van 10 mm te garanderen.Het optische ontwerp verkleint de lengte van de stijve distale punt voldoende om directe doorgang door een standaardafmetingen (3,2 mm diameter) werkkanaal in medische endoscopen mogelijk te maken.Daarom kan het apparaat, ongeacht de fabrikant, op grote schaal worden gebruikt door artsen in de woonplaats.Excitatie werd uitgevoerd bij Xex = 488 nm om fluoresceïne, een door de FDA goedgekeurde kleurstof, te exciteren om een ​​hoog contrast te verkrijgen.Het instrument werd zonder problemen gedurende 18 cycli herverwerkt met behulp van klinisch aanvaarde sterilisatiemethoden.
Twee andere instrumentontwerpen zijn klinisch gevalideerd.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) is een op sondes gebaseerde confocale laserendoscoop (pCLE) die een bundel multimode coherente glasvezelkabels gebruikt om fluorescentiebeelden te verzamelen en te verzenden1.Een galvospiegel op het basisstation voert een laterale scan uit aan het proximale uiteinde.Optische secties worden verzameld in het horizontale (XY) vlak met een diepte van 0 tot 70 µm.Microsondesets zijn verkrijgbaar met een diameter van 0,91 (19 G naald) tot 5 mm.Er werd een laterale resolutie van 1 tot 3,5 µm bereikt.Beelden werden verzameld met een framesnelheid van 9 tot 12 Hz met een eendimensionaal gezichtsveld van 240 tot 600 µm.Het platform is klinisch gebruikt op verschillende gebieden, waaronder de galwegen, blaas, dikke darm, slokdarm, longen en pancreas.Optiscan Pty Ltd heeft een op endoscopen gebaseerde confocale laserendoscoop (eCLE) ontwikkeld met een scanengine ingebouwd in de inbrengbuis (distale uiteinde) van een professionele endoscoop (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .De optische sectie werd uitgevoerd met behulp van een single-mode vezel, en zijscanning werd uitgevoerd met behulp van een cantilevermechanisme via een resonante stemvork.Er wordt een Shape Memory Alloy (Nitinol)-actuator gebruikt om axiale verplaatsing te creëren.De totale diameter van de confocale module is 5 mm.Voor het scherpstellen wordt een GRIN-lens met een numerieke opening van NA = 0,6 gebruikt.Horizontale beelden werden verkregen met laterale en axiale resoluties van respectievelijk 0,7 en 7 µm, bij een framesnelheid van 0,8–1,6 Hz en een gezichtsveld van 500 µm x 500 µm.
We demonstreren subcellulaire resolutie in vivo fluorescentiebeeldvorming van het menselijk lichaam via een medische endoscoop met behulp van een MEMS-scanner aan het distale uiteinde.Fluorescentie zorgt voor een hoog beeldcontrast en liganden die binden aan celoppervlakdoelen kunnen worden gelabeld met fluoroforen om moleculaire identiteit te verschaffen voor een verbeterde ziektediagnose18.Andere optische technieken voor in vivo micro-endoscopie worden ook ontwikkeld. OCT gebruikt de korte coherentielengte van een breedbandlichtbron om beelden in het verticale vlak te verzamelen met een diepte > 1 mm19. OCT gebruikt de korte coherentielengte van een breedbandlichtbron om beelden in het verticale vlak te verzamelen met een diepte > 1 mm19. Zorg ervoor dat u geen gebruik meer kunt maken van uw apparaat Er is een temperatuur van >1 mei 19. OCT gebruikt de korte coherentielengte van een breedbandlichtbron om beelden in het verticale vlak met een diepte van> 1 mm te verkrijgen19. 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 mm Zorg ervoor dat u geen gebruik meer kunt maken van uw apparaat Er is meer dan 19 maanden in het stopcontact. OCT gebruikt de korte coherentielengte van een breedbandlichtbron om beelden >1 mm19 in het verticale vlak te verkrijgen.Deze benadering met laag contrast is echter afhankelijk van het verzamelen van terugverstrooid licht en de beeldresolutie wordt beperkt door spikkelartefacten.Foto-akoestische endoscopie genereert in vivo beelden op basis van snelle thermo-elastische expansie in weefsel na absorptie van een laserpuls die geluidsgolven genereert20. Deze aanpak heeft beeldvormingsdieptes van > 1 cm in het menselijk colon in vivo aangetoond om de therapie te monitoren. Deze aanpak heeft beeldvormingsdieptes van > 1 cm in het menselijk colon in vivo aangetoond om de therapie te monitoren. Er is meer dan 1 seconde in het in vivo leven mogelijk оринга терапии. Deze aanpak heeft een beelddiepte van> 1 cm in de menselijke dikke darm in vivo aangetoond voor therapiemonitoring.Meer informatie这种方法已经证明在体内人结肠中成像深度>1 Meer dan 1 keer in het leven in vivo мониторинга терапии. Deze aanpak is gedemonstreerd bij beeldvormingsdiepten > 1 cm in de menselijke dikke darm in vivo om de therapie te monitoren.Het contrast wordt voornamelijk geproduceerd door hemoglobine in het vaatstelsel.Multiphoton-endoscopie genereert fluorescentiebeelden met hoog contrast wanneer twee of meer NIR-fotonen tegelijkertijd weefselbiomoleculen raken . Deze aanpak kan beelddieptes >1 mm bereiken met een lage fototoxiciteit. Deze aanpak kan beelddieptes >1 mm bereiken met een lage fototoxiciteit. Het kan zijn dat de temperatuur > 1 meter met een laag temperatuurniveau is bereikt. Deze aanpak kan een beelddiepte > 1 mm opleveren met een lage fototoxiciteit.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。 Het kan zijn dat de temperatuur > 1 meter met een laag temperatuurniveau is bereikt. Deze aanpak kan een beelddiepte > 1 mm opleveren met een lage fototoxiciteit.Hoge intensiteit femtoseconde laserpulsen zijn vereist en deze methode is niet klinisch bewezen tijdens endoscopie.
In dit prototype voert de scanner alleen zijdelingse afbuiging uit, dus het optische deel bevindt zich in het horizontale (XY) vlak.Het apparaat kan werken met een hogere framesnelheid (20 Hz) dan de galvanische spiegels (12 Hz) in het Cellvizio-systeem.Verhoog de framesnelheid om bewegingsartefacten te verminderen en verlaag de framesnelheid om het signaal te versterken.Er zijn snelle en geautomatiseerde algoritmen nodig om grote bewegingsartefacten, veroorzaakt door endoscopische bewegingen, ademhalingsbewegingen en darmmotiliteit, te verminderen.Van parametrische resonante scanners is aangetoond dat ze axiale verplaatsingen van meer dan honderden microns bereiken22. Beelden kunnen worden verzameld in een verticaal vlak (XZ), loodrecht op het slijmvliesoppervlak, om hetzelfde beeld te verkrijgen als dat van histologie (H&E). Beelden kunnen worden verzameld in een verticaal vlak (XZ), loodrecht op het slijmvliesoppervlak, om hetzelfde beeld te verkrijgen als dat van histologie (H&E). U kunt de gegevens in de плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности с Als u een product gebruikt, kunt u een beroep doen op de apparaten (H&E). Er kunnen beelden worden gemaakt in een verticaal vlak (XZ) loodrecht op het slijmvliesoppervlak om hetzelfde beeld te verkrijgen als bij histologie (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) 相同的视图。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) U kunt de gegevens in de плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности с Als u dit wilt doen, kunt u de juiste instellingen (H&E) gebruiken. Er kunnen beelden worden gemaakt in een verticaal vlak (XZ) loodrecht op het slijmvliesoppervlak om hetzelfde beeld te verkrijgen als bij histologisch onderzoek (H&E).De scanner kan in een post-objectieve positie worden geplaatst waar de verlichtingsbundel langs de optische hoofdas valt om de gevoeligheid voor aberraties te verminderen8.Bijna diffractie-gelimiteerde focale volumes kunnen afwijken over willekeurig grote gezichtsvelden.Random access scanning kan worden uitgevoerd om reflectoren naar door de gebruiker gedefinieerde posities af te buigen9.Het gezichtsveld kan worden verkleind om willekeurige delen van het beeld te benadrukken, waardoor de signaal-ruisverhouding, het contrast en de framesnelheid worden verbeterd.Scanners kunnen met behulp van eenvoudige processen in massa worden geproduceerd.Op elke siliciumwafel kunnen honderden apparaten worden gemaakt om de productie te verhogen voor goedkope massaproductie en brede distributie.
Het gevouwen lichtpad verkleint de stijve distale tip, waardoor de endoscoop gemakkelijk als accessoire kan worden gebruikt tijdens routinematige colonoscopie.In de getoonde fluorescerende beelden zijn subcellulaire kenmerken van het slijmvlies te zien die tubulaire adenomen (precancereus) onderscheiden van hyperplastische poliepen (goedaardig).Deze resultaten suggereren dat endoscopie het aantal onnodige biopsieën kan verminderen23.Algemene complicaties die gepaard gaan met een operatie kunnen worden verminderd, de monitoringintervallen kunnen worden geoptimaliseerd en de histologische analyse van kleine laesies kan tot een minimum worden beperkt.We tonen ook in vivo beelden van patiënten met inflammatoire darmziekten, waaronder colitis ulcerosa (UC) en colitis van Crohn.Conventionele colonoscopie met wit licht biedt een macroscopisch beeld van het slijmvliesoppervlak met een beperkt vermogen om de genezing van het slijmvlies nauwkeurig te beoordelen.Endoscopie kan in vivo worden gebruikt om de werkzaamheid van biologische therapieën zoals anti-TNF24-antilichamen te evalueren.Nauwkeurige in vivo beoordeling kan ook herhaling van ziekten en complicaties zoals operaties verminderen of voorkomen en de kwaliteit van leven verbeteren.Er zijn geen ernstige bijwerkingen gemeld in klinische onderzoeken die verband houden met het gebruik van fluoresceïne-bevattende endoscopen in vivo25. Het laservermogen op het slijmvliesoppervlak was beperkt tot <2 mW om het risico op thermisch letsel te minimaliseren en te voldoen aan de FDA-vereisten voor niet-significant risico26 per 21 CFR 812. Het laservermogen op het slijmvliesoppervlak was beperkt tot <2 mW om het risico op thermisch letsel te minimaliseren en te voldoen aan de FDA-vereisten voor niet-significant risico26 per 21 CFR 812. Мощность лазера на поверххности слизистой оболочки ыла орраничена до <2 мвты сч сч ччччччччччччччччччесoemen ждения и соответствовать требованиям fda относительно незначительногik рннного риа26 соathеаасcentr согааа vanaf 21 CFR 812. Het laservermogen op het slijmvliesoppervlak was beperkt tot <2 mW om het risico op thermische schade te minimaliseren en te voldoen aan de FDA-vereisten voor een verwaarloosbaar risico26 onder 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 21 CFR 812 对非重大风26 maanden.粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Als u een temperatuur van minder dan 2 maanden wilt, kunt u dit doen Het apparaat is geschikt voor gebruik met FDA 21 CFR 812-bescherming риска26. Het laservermogen op het slijmvliesoppervlak was beperkt tot <2 mW om het risico op thermische schade te minimaliseren en te voldoen aan de FDA 21 CFR 812-vereisten voor een verwaarloosbaar risico26.
Het ontwerp van het instrument kan worden aangepast om de beeldkwaliteit te verbeteren.Er zijn speciale optica beschikbaar om sferische aberratie te verminderen, de beeldresolutie te verbeteren en de werkafstand te vergroten.De SIL kan worden afgestemd om beter overeen te komen met de brekingsindex van het weefsel (~1,4) om de lichtkoppeling te verbeteren.De aandrijffrequentie kan worden aangepast om de laterale hoek van de scanner te vergroten en het beeldveld te verbreden.U kunt geautomatiseerde methoden gebruiken om frames van een afbeelding met aanzienlijke beweging te verwijderen om dit effect te verzachten.Een field-programmable gate array (FPGA) met snelle data-acquisitie zal worden gebruikt om hoogwaardige real-time full-frame correctie te bieden.Voor een groter klinisch nut moeten geautomatiseerde methoden corrigeren voor faseverschuiving en bewegingsartefacten voor realtime beeldinterpretatie.Een monolithische parametrische resonante scanner met 3 assen kan worden geïmplementeerd om axiaal scannen 22 te introduceren. Deze apparaten zijn ontwikkeld om een ​​ongekende verticale verplaatsing van >400 µm te bereiken door de aandrijffrequentie af te stemmen op een regime met gemengde verzachtende/verstijvende dynamieken27. Deze apparaten zijn ontwikkeld om een ​​ongekende verticale verplaatsing van >400 µm te bereiken door de aandrijffrequentie af te stemmen op een regime met gemengde verzachtende/verstijvende dynamieken27. Эти устройства ыли разработаны дwoord достижения беспрецедедентнтнeugel вертикоath вч ч чччччччччччччччччччаchter ждения в режиме, который характеризеризется смешашанной динамикой смnemчения/жесткостиcl. Deze apparaten zijn ontworpen om een ​​ongekende verticale verplaatsing van >400 µm te bereiken door de aandrijffrequentie in te stellen in een modus die wordt gekenmerkt door gemengde zachte/harde dynamiek27.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动频率来实现前所未有的>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 调整 驱动频率 来 实现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27。 Het bereik van de temperatuur bedraagt ​​>400 мкм Zorg ervoor dat u de juiste instelling heeft voor het instellen van uw apparaat27. Deze apparaten zijn ontworpen om ongekende verticale verplaatsingen >400 µm te bereiken door de triggerfrequentie aan te passen in de gemengde verzachtings-/verhardingskinetiekmodus27.In de toekomst kan verticale transversale beeldvorming helpen bij het stadiëren van vroege kanker (T1a).Er kan een capacitief detectiecircuit worden geïmplementeerd om de beweging van de scanner te volgen en de faseverschuiving 28 te corrigeren.Automatische fasekalibratie met behulp van een sensorcircuit kan de handmatige instrumentkalibratie voorafgaand aan gebruik vervangen.De betrouwbaarheid van instrumenten kan worden verbeterd door betrouwbaardere instrumentafdichtingstechnieken te gebruiken om het aantal verwerkingscycli te vergroten.MEMS-technologie belooft het gebruik van endoscopen voor het visualiseren van het epitheel van holle organen, het diagnosticeren van ziekten en het monitoren van de behandeling op een minimaal invasieve manier te versnellen.Met verdere ontwikkeling zou deze nieuwe beeldvormingsmodaliteit een goedkope oplossing kunnen worden die kan worden gebruikt als aanvulling op medische endoscopen voor onmiddellijk histologisch onderzoek en uiteindelijk de traditionele pathologische analyse zou kunnen vervangen.
Ray tracing-simulaties werden uitgevoerd met behulp van ZEMAX optische ontwerpsoftware (versie 2013) om de parameters van de focusserende optica te bepalen.Ontwerpcriteria omvatten bijna diffractieve axiale resolutie, werkafstand = 0 µm en gezichtsveld (FOV) groter dan 250 × 250 µm2.Voor excitatie bij een golflengte Xex = 488 nm werd een single-mode fiber (SMF) gebruikt.Achromatische doubletten worden gebruikt om de variantie van de fluorescentiecollectie te verminderen (Figuur 5a).De straal gaat door de SMF met een modusvelddiameter van 3,5 μm en gaat zonder afknotting door het midden van de reflector met een openingsdiameter van 50 μm.Gebruik een harde immersielens (hemisferische lens) met een hoge brekingsindex (n = 2,03) om sferische aberratie van de invallende straal te minimaliseren en volledig contact met het slijmvliesoppervlak te garanderen.Focusserende optica levert een totale NA = 0,41 op, waarbij NA ​​= nsinα, n de brekingsindex van het weefsel is, en α de maximale bundelconvergentiehoek is.De diffractiebeperkte laterale en axiale resoluties zijn respectievelijk 0,44 en 6,65 µm, waarbij NA ​​= 0,41, λ = 488 nm en n = 1,3313 worden gebruikt.Alleen in de handel verkrijgbare lenzen met een buitendiameter (OD) ≤ 2 mm werden in aanmerking genomen.Het optische pad is gevouwen en de straal die de SMF verlaat, gaat door de centrale opening van de scanner en wordt teruggekaatst door een vaste spiegel (0,29 mm in diameter).Deze configuratie verkort de lengte van het stijve distale uiteinde om de voorwaartse doorgang van de endoscoop door het standaard werkkanaal (diameter 3,2 mm) van medische endoscopen te vergemakkelijken.Deze functie maakt het gemakkelijk om als accessoire te gebruiken tijdens routine-endoscopie.
Gevouwen lichtgeleider en endoscoopverpakking.(a) De excitatiebundel verlaat de OBC en gaat door de centrale opening van de scanner.De straal wordt uitgezet en gereflecteerd door een vaste ronde spiegel terug in de scanner voor zijdelingse afbuiging.De focusseringsoptiek bestaat uit een paar achromatische doubletlenzen en een vaste immersielens (hemisferische lens) die contact maakt met het slijmvliesoppervlak.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) voor optisch ontwerp en ray tracing-simulatie.(b) Toont de locatie van verschillende instrumentcomponenten, waaronder single mode fiber (SMF), scanner, spiegels en lenzen.Voor het 3D-modelleren van de endoscoopverpakking werd Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) gebruikt.
Een SMF (#460HP, Thorlabs) met een modusvelddiameter van 3,5 µm bij een golflengte van 488 nm werd gebruikt als een "gat" voor ruimtelijke filtering van onscherp licht (Fig. 5b).De SMF's zijn ingesloten in flexibele polymeerbuizen (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Er wordt gebruik gemaakt van een lengte van ongeveer 4 meter om voldoende afstand tussen de patiënt en het beeldvormingssysteem te garanderen.Een paar 2 mm MgF2 gecoate achromatische doubletlenzen (#65568, #65567, Edmund Optics) en een 2 mm ongecoate hemisferische lens (#90858, Edmund Optics) werden gebruikt om de straal te focusseren en fluorescentie te verzamelen.Plaats een roestvrijstalen eindbuis (4 mm lang, 2,0 mm buitendiameter, 1,6 mm binnendiameter) tussen de hars en de buitenbuis om trillingen van de scanner te isoleren.Gebruik medische kleefmiddelen om het instrument te beschermen tegen lichaamsvloeistoffen en hanteringsprocedures.Gebruik krimpkousen om de connectoren te beschermen.
De compacte scanner is gemaakt volgens het principe van parametrische resonantie.Ets een opening van 50 µm in het midden van de reflector om de excitatiebundel door te laten.Met behulp van een reeks kwadratuurkamaangedreven aandrijvingen wordt de uitgezette straal dwars afgebogen in de orthogonale richting (XY-vlak) in de Lissajous-modus.Een data-acquisitiebord (#DAQ PCI-6115, NI) werd gebruikt om analoge signalen te genereren om de scanner te besturen.De stroom werd geleverd door een hoogspanningsversterker (#PDm200, PiezoDrive) via dunne draden (#B4421241, MWS Wire Industries).Breng bedrading aan op het elektrodeanker.De scanner werkt bij frequenties dichtbij 15 kHz (snelle as) en 4 kHz (langzame as) om een ​​gezichtsveld tot 250 µm x 250 µm te bereiken.Video kan worden opgenomen met een framesnelheid van 10, 16 of 20 Hz.Deze framesnelheden worden gebruikt om overeen te komen met de herhalingssnelheid van het Lissajous-scanpatroon, die afhangt van de waarde van de X- en Y-excitatiefrequenties van de scanner.Details van de afwegingen tussen framesnelheid, pixelresolutie en scanpatroondichtheid worden gepresenteerd in ons eerdere werk14.
Een vastestoflaser (#OBIS 488 LS, coherent) levert λex = 488 nm om fluoresceïne te exciteren voor beeldcontrast (Fig. 6a).Optische pigtails zijn via FC/APC-connectoren op de filtereenheid aangesloten (verlies 1,82 dB) (Fig. 6b).De straal wordt afgebogen door een dichroïsche spiegel (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) in de SMF via een andere FC/APC-connector.In overeenstemming met 21 CFR 812 is het invallende vermogen op weefsel beperkt tot maximaal 2 mW om te voldoen aan de FDA-vereisten voor verwaarloosbaar risico.De fluorescentie werd door een dichroïsche spiegel en een lang transmissiefilter (#BLP01-488R, Semrock) geleid.De fluorescentie werd via een FC/PC-connector overgebracht naar een fotomultiplicatorbuis (PMT)-detector (#H7422-40, Hamamatsu) met behulp van een ~1 m lange multimode-vezel met een kerndiameter van 50 µm.Fluorescentiesignalen werden versterkt met een hogesnelheidsstroomversterker (#59-179, Edmund Optics).Voor real-time data-acquisitie en beeldverwerking is speciale software (LabVIEW 2021, NI) ontwikkeld.Het laservermogen en de PMT-versterkingsinstellingen worden bepaald door de microcontroller (#Arduino UNO, Arduino) met behulp van een speciale printplaat.De SMF en draden eindigen in connectoren en worden aangesloten op de glasvezel- (F) en bekabelde (W) poorten op het basisstation (Afbeelding 6c).Het beeldvormingssysteem bevindt zich op een draagbare wagen (Figuur 6d). Er werd een scheidingstransformator gebruikt om de lekstroom te beperken tot <500 μA. Er werd een scheidingstransformator gebruikt om de lekstroom te beperken tot <500 μA. Er is een waarde van minder dan 500 m² of meer. Er werd een scheidingstransformator gebruikt om de lekstroom te beperken tot <500 µA.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA。 <500 μA。 Gebruik een temperatuur van minder dan 500 mm. Gebruik een scheidingstransformator om de lekstroom te beperken tot <500 µA.
visualisatie systeem.(a) De PMT, laser en versterker bevinden zich in het basisstation.(b) In de filterbank rijdt de laser (blauw) over de glasvezelkabel via de FC/APC-connector.De straal wordt door een dichroïsche spiegel (DM) via een tweede FC/APC-connector afgebogen naar een single-mode vezel (SMF).Fluorescentie (groen) gaat door het DM- en long pass-filter (LPF) naar de PMT via multimode glasvezel (MMF).(c) Het proximale uiteinde van de endoscoop is verbonden met de glasvezel- (F) en bekabelde (W) poorten van het basisstation.(d) Endoscoop, monitor, basisstation, computer en isolatietransformator op een draagbare wagen.(a, c) Solidworks 2016 werd gebruikt voor 3D-modellering van het beeldvormingssysteem en de endoscoopcomponenten.
De laterale en axiale resolutie van de focusserende optica werd gemeten aan de hand van de puntspreidingsfunctie van fluorescerende microsferen (#F8803, Thermo Fisher Scientific) met een diameter van 0,1 µm.Verzamel afbeeldingen door de microsferen horizontaal en verticaal te vertalen in stappen van 1 µm met behulp van een lineair podium (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Beeldstapel met ImageJ2 om dwarsdoorsnedebeelden van microsferen te verkrijgen.
Voor real-time data-acquisitie en beeldverwerking is speciale software (LabVIEW 2021, NI) ontwikkeld.Op afb.7 toont een overzicht van de routines die worden gebruikt om het systeem te bedienen.De gebruikersinterface bestaat uit data-acquisitie (DAQ), hoofdpaneel en controllerpaneel.Het gegevensverzamelingspaneel werkt samen met het hoofdpaneel om onbewerkte gegevens te verzamelen en op te slaan, invoer te bieden voor aangepaste instellingen voor gegevensverzameling en de instellingen van het scannerstuurprogramma te beheren.Op het hoofdpaneel kan de gebruiker de gewenste configuratie voor het gebruik van de endoscoop selecteren, inclusief het scannerbesturingssignaal, de videoframesnelheid en acquisitieparameters.Met dit paneel kan de gebruiker ook de helderheid en het contrast van het beeld weergeven en regelen.Met behulp van de onbewerkte gegevens als invoer berekent het algoritme de optimale versterkingsinstelling voor de PMT en past deze parameter automatisch aan met behulp van een proportioneel-integraal (PI)16 feedbackcontrolesysteem.Het controllerbord werkt samen met het moederbord en het data-acquisitiebord om het laservermogen en de PMT-versterking te regelen.
Systeemsoftwarearchitectuur.De gebruikersinterface bestaat uit modules (1) data-acquisitie (DAQ), (2) hoofdpaneel en (3) controllerpaneel.Deze programma's worden gelijktijdig uitgevoerd en communiceren met elkaar via berichtenwachtrijen.De sleutel is MEMS: micro-elektromechanisch systeem, TDMS: technische gegevenscontrolestroom, PI: proportioneel integraal, PMT: fotomultiplier.Beeld- en videobestanden worden respectievelijk opgeslagen in BMP- en AVI-formaten.
Een fasecorrectie-algoritme wordt gebruikt om de spreiding van de beeldpixelintensiteiten bij verschillende fasewaarden te berekenen om de maximale waarde te bepalen die wordt gebruikt om het beeld te verscherpen.Voor real-time correctie bedraagt ​​het fasescanbereik ±2,86° met een relatief grote stap van 0,286° om de rekentijd te verkorten.Bovendien wordt door het gebruik van delen van het beeld met minder samples de rekentijd van het beeldframe verder verlaagd van 7,5 seconden (1 Msample) naar 1,88 seconden (250 Ksample) bij 10 Hz.Deze invoerparameters zijn gekozen om adequate beeldkwaliteit te bieden met minimale latentie tijdens in vivo beeldvorming.Livebeelden en video's worden respectievelijk in BMP- en AVI-formaat opgenomen.De ruwe gegevens worden opgeslagen in het Technical Data Management Flow Format (TMDS).
Nabewerking van in vivo beelden voor kwaliteitsverbetering met LabVIEW 2021. De nauwkeurigheid is beperkt bij het gebruik van fasecorrectie-algoritmen tijdens in vivo beeldvorming vanwege de lange benodigde rekentijd.Er worden slechts beperkte afbeeldingsgebieden en monsternummers gebruikt.Bovendien werkt het algoritme niet goed voor beelden met bewegingsartefacten of een laag contrast en leidt het tot faseberekeningsfouten30.Individuele frames met hoog contrast en zonder bewegingsartefacten werden handmatig geselecteerd voor fasefijnafstemming met een fasescanbereik van ±0,75° in stappen van 0,01°.Het gehele beeldgebied werd gebruikt (bijvoorbeeld 1 Msample van een beeld opgenomen bij 10 Hz).Tabel S2 geeft details over de beeldparameters die worden gebruikt voor realtime en nabewerking.Na fasecorrectie wordt een mediaanfilter gebruikt om de beeldruis verder te verminderen.De helderheid en het contrast worden verder verbeterd door het uitrekken van het histogram en gammacorrectie31.
De klinische onderzoeken werden goedgekeurd door de Michigan Medical Institutions Review Board en werden uitgevoerd bij de Department of Medical Procedures.Deze studie is online geregistreerd bij ClinicalTrials.gov (NCT03220711, registratiedatum: 18-07-2017).Inclusiecriteria omvatten patiënten (in de leeftijd van 18 tot 100 jaar) met een eerder geplande electieve colonoscopie, een verhoogd risico op colorectale kanker en een voorgeschiedenis van inflammatoire darmziekten.Er werd geïnformeerde toestemming verkregen van elke proefpersoon die ermee instemde deel te nemen.Uitsluitingscriteria waren patiënten die zwanger waren, een bekende overgevoeligheid voor fluoresceïne hadden of actieve chemotherapie of bestraling ondergingen.Deze studie omvatte opeenvolgende patiënten die gepland waren voor routinematige colonoscopie en was representatief voor de populatie van het Michigan Medical Center.Het onderzoek werd uitgevoerd in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki.
Kalibreer vóór de operatie de endoscoop met fluorescerende kralen van 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) gemonteerd in siliconen mallen.Een doorschijnende siliconenkit (#RTV108, Momentive) werd in een 3D-geprinte plastic mal van 8 cm3 gegoten.Laat de waterfluorescerende kralen over de siliconen vallen en laat staan ​​totdat het watermedium opdroogt.
De gehele dikke darm werd onderzocht met behulp van een standaard medische colonoscoop (Olympus, CF-HQ190L) met verlichting met wit licht.Nadat de endoscopist het gebied van de vermeende ziekte heeft bepaald, wordt het gebied gewassen met 5-10 ml 5% azijnzuur en vervolgens met steriel water om slijm en vuil te verwijderen.Een dosis van 5 ml van 5 mg/ml fluoresceïne (Alcon, Fluorescite) werd intraveneus geïnjecteerd of topisch op het slijmvlies gesproeid met behulp van een standaardcanule (M00530860, Boston Scientific) die door het werkkanaal werd gevoerd.
Gebruik een irrigator om overtollige kleurstof of vuil van het slijmvliesoppervlak te spoelen.Verwijder de vernevelkatheter en voer de endoscoop door het werkkanaal om ante-mortembeelden te verkrijgen.Gebruik endoscopische begeleiding met een breed veld om de distale tip in het doelgebied te positioneren. De totale tijd die werd gebruikt om confocale beelden te verzamelen was <10 minuten. De totale tijd die werd gebruikt om confocale beelden te verzamelen was <10 minuten. Als het goed is, is de temperatuur <10 minuten. De totale tijd die nodig was om confocale beelden te verzamelen was <10 minuten.De totale acquisitietijd voor confocale beelden was minder dan 10 minuten.Endoscopische witlichtvideo werd verwerkt met behulp van het Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) beeldvormingssysteem en opgenomen met een Elgato HD-videorecorder.Gebruik LabVIEW 2021 om endoscopievideo's op te nemen en op te slaan.Nadat de beeldvorming is voltooid, wordt de endoscoop verwijderd en wordt het te visualiseren weefsel uitgesneden met behulp van een biopsietang of een strik. De weefsels werden verwerkt voor routinematige histologie (H&E) en geëvalueerd door een deskundige gastro-intestinale patholoog (HDA). De weefsels werden verwerkt voor routinematige histologie (H&E) en geëvalueerd door een deskundige gastro-intestinale patholoog (HDA). Er zijn verschillende soorten apparaten (H&E) en andere apparaten beschikbaar ишечного тракта (HDA). Weefsels werden verwerkt voor routinematige histologie (H&E) en beoordeeld door een deskundige gastro-intestinale patholoog (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。 Er zijn verschillende soorten apparaten (H&E) en andere apparaten beschikbaar ишечного тракта (HDA). Weefsels werden verwerkt voor routinematige histologie (H&E) en beoordeeld door een deskundige gastro-intestinale patholoog (HDA).De spectrale eigenschappen van fluoresceïne werden bevestigd met behulp van een spectrometer (USB2000+, Ocean Optics) zoals weergegeven in figuur S2.
Endoscopen worden na elk gebruik door mensen gesteriliseerd (Fig. 8).Reinigingsprocedures werden uitgevoerd onder leiding en goedkeuring van de afdeling Infectiebeheersing en Epidemiologie van het Michigan Medical Center en de Central Sterile Processing Unit. Voorafgaand aan het onderzoek werden de instrumenten getest en gevalideerd voor sterilisatie door Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), een commerciële entiteit die diensten voor infectiepreventie en sterilisatievalidatie levert. Voorafgaand aan het onderzoek werden de instrumenten getest en gevalideerd voor sterilisatie door Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), een commerciële entiteit die diensten voor infectiepreventie en sterilisatievalidatie levert. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой организацией, предоставляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Voorafgaand aan het onderzoek werden de instrumenten getest en goedgekeurd voor sterilisatie door Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), een commerciële organisatie die diensten levert voor infectiepreventie en sterilisatieverificatie. Er zijn verschillende soorten geavanceerde sterilisatieproducten (ASP, Johnson & Johnson) beschikbaar Zorg ervoor dat u uw apparaten en apparaten kunt gebruiken. Instrumenten werden voorafgaand aan onderzoek gesteriliseerd en geïnspecteerd door Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), een commerciële organisatie die diensten levert voor infectiepreventie en sterilisatieverificatie.
Recyclage van gereedschap.(a) Endoscopen worden na elke sterilisatie in trays geplaatst met behulp van het STERRAD-verwerkingsproces.(b) De SMF en draden worden afgesloten met respectievelijk glasvezel- en elektrische connectoren, die vóór herverwerking worden gesloten.
Reinig de endoscopen door het volgende te doen: (1) veeg de endoscoop af met een pluisvrije doek gedrenkt in een enzymatisch reinigingsmiddel van proximaal naar distaal;(2) Dompel het instrument gedurende 3 minuten onder in de enzymatische reinigingsoplossing met water.pluisvrije stof.Elektrische en glasvezelconnectoren worden afgedekt en uit de oplossing verwijderd;(3) De endoscoop wordt ingepakt en in de instrumentenbak geplaatst voor sterilisatie met behulp van STERRAD 100NX, waterstofperoxidegasplasma.relatief lage temperatuur en lage luchtvochtigheid.
De datasets die in het huidige onderzoek zijn gebruikt en/of geanalyseerd, zijn op redelijk verzoek verkrijgbaar bij de respectieve auteurs.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocale laser-endomicoscopie bij gastro-intestinale endoscopie: technische aspecten en klinische toepassingen. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocale laser-endomicoscopie bij gastro-intestinale endoscopie: technische aspecten en klinische toepassingen.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocale laser-endomicroscopie bij gastro-intestinale endoscopie: technische aspecten en klinische toepassing. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Technische aspecten en klinische toepassingen.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocale laserendoscopie bij gastro-intestinale endoscopie: technische aspecten en klinische toepassingen.vertaling gastro-intestinale heparine.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Veiligheids- en werkzaamheidsanalyse van SAGES TAVAC confocale laser-endomicroscopie.Operatie.Endoscopie 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Confocale laserendoscopie bij gastro-intestinale en pancreatobiliaire ziekten: een systematische review en meta-analyse.Biomedische wetenschappen.opslagtank.intern 2016, 4638683 (2016).