Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Naggamit ka usa ka bersyon sa browser nga adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Dugang pa, aron masiguro ang padayon nga suporta, gipakita namon ang site nga wala’y mga istilo ug JavaScript.
Nagpakita sa usa ka carousel sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.Gamita ang Kaniadto ug Sunod nga mga buton sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon, o gamita ang mga buton sa slider sa katapusan aron sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.
Ang confocal laser endoscopy usa ka bag-ong pamaagi sa real-time nga optical biopsy.Ang fluorescent nga mga hulagway sa histological nga kalidad mahimong makuha dayon gikan sa epithelium sa hollow organs.Sa pagkakaron, ang pag-scan gihimo sa duol sa mga instrumento nga gibase sa probe nga sagad gigamit sa klinikal nga praktis, nga adunay limitado nga pagka-flexible sa pagkontrol sa focus.Gipakita namon ang paggamit sa usa ka parametric resonant scanner nga gitaod sa distal nga tumoy sa usa ka endoscope aron mahimo ang high-speed lateral deflection.Usa ka lungag ang gikulit sa sentro sa reflector aron mapalig-on ang kahayag nga agianan.Kini nga disenyo nagpamenos sa gidak-on sa instrumento ngadto sa 2.4 mm ang diyametro ug 10 mm ang gitas-on, nga nagtugot niini nga ipasa sa unahan pinaagi sa working channel sa standard medical endoscopes.Ang compact lens naghatag ug lateral ug axial nga mga resolusyon nga 1.1 ug 13.6 µm, matag usa.Ang gilay-on sa pagtrabaho nga 0 µm ug usa ka natad sa pagtan-aw nga 250 µm × 250 µm makab-ot sa frame rate hangtod sa 20 Hz.Ang kahinam sa 488 nm naghinam-hinam sa fluorescein, usa ka gi-aprubahan sa FDA nga tina alang sa taas nga kalainan sa tisyu.Ang mga endoscope giproseso pag-usab sulod sa 18 ka cycle nga walay kapakyasan gamit ang clinically approved sterilization nga mga pamaagi.Ang fluorescent nga mga hulagway nakuha gikan sa normal nga colonic mucosa, tubular adenomas, hyperplastic polyps, ulcerative colitis, ug Crohn's colitis atol sa naandan nga colonoscopy.Mahimong mailhan ang mga single cell, lakip ang mga colonocyte, goblet cells, ug mga selula sa panghubag.Ang mga bahin sa mucosal sama sa mga istruktura sa crypt, mga lungag sa crypt, ug lamina propria mahimong mailhan.Ang instrumento mahimong gamiton isip usa ka adjunct sa conventional endoscopy.
Confocal laser endoscopy mao ang usa ka bag-ong imaging modality nga gihimo alang sa klinikal nga paggamit ingon nga usa ka adjunct sa naandan nga endoscopy1,2,3.Kining flexible, fiber-optic-connected nga mga instrumento mahimong gamiton sa pag-ila sa mga sakit sa epithelial cells nga naglinya sa mga hollow organs, sama sa colon.Kining nipis nga lut-od sa tisyu kay aktibo kaayo sa metabolismo ug maoy tinubdan sa daghang proseso sa sakit sama sa kanser, impeksyon, ug panghubag.Ang endoscopy mahimong makab-ot ang subcellular nga resolusyon, nga naghatag og real-time, duol sa histological nga kalidad sa vivo nga mga hulagway aron matabangan ang mga clinician sa paghimo og mga klinikal nga desisyon.Ang biopsy sa pisikal nga tisyu nagdala sa risgo sa pagdugo ug pagbuslot.Daghan kaayo o gamay ra kaayo nga mga specimen sa biopsy ang sagad makolekta.Ang matag sample nga gikuha nagdugang sa gasto sa pag-opera.Nagkinahanglan kini og daghang mga adlaw aron masusi ang sample sa usa ka pathologist.Sa mga adlaw nga naghulat alang sa mga resulta sa patolohiya, ang mga pasyente kanunay nga makasinati og kabalaka.Sa kasukwahi, ang ubang mga clinical imaging modalities sama sa MRI, CT, PET, SPECT, ug ultrasound kulang sa spatial resolution ug temporal speed nga gikinahanglan aron mahanduraw ang mga proseso sa epithelial sa vivo nga adunay real-time, subcellular resolution.
Usa ka instrumento nga gibase sa pagsusi (Cellvizio) sa pagkakaron kasagarang gigamit sa mga klinika sa paghimo sa "optical biopsy".Ang disenyo gibase sa usa ka spatially coherent fiber optic bundle4 nga nagkolekta ug nagpadala sa fluorescent nga mga hulagway.Ang single fiber core naglihok isip usa ka "lungag" sa spatially filter defocused nga kahayag alang sa subcellular resolution.Ang pag-scan gihimo sa duol gamit ang dako, dako nga galvanometer.Kini nga probisyon naglimite sa abilidad sa focus control tool.Ang husto nga pagpahigayon sa sayo nga epithelial carcinoma nagkinahanglan og visualization ubos sa tissue surface aron masusi ang invasion ug matino ang angay nga therapy.Ang Fluorescein, usa ka ahente sa kontras nga gi-aprobahan sa FDA, gipadapat sa intravenously aron ipasiugda ang mga bahin sa istruktura sa epithelium. Kini nga mga endomicroscope adunay mga dimensyon nga <2.4 mm ang diyametro, ug dali nga mapasa sa unahan pinaagi sa biopsy channel sa standard nga medikal nga endoscope. Kini nga mga endomicroscope adunay mga dimensyon nga <2.4 mm ang diyametro, ug dali nga mapasa sa unahan pinaagi sa biopsy channel sa standard nga medikal nga endoscope. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены через биопсийный кадихда лексный оскопов. Kini nga mga endomicroscope kay <2.4 mm ang diyametro ug dali nga maagi sa biopsy channel sa standard nga medikal nga endoscope.Kini nga mga borescope dili mubu sa 2.4 mm ang diyametro ug dali nga moagi sa biopsy channel sa mga standard nga medikal nga borescope.Kini nga pagka-flexible nagtugot alang sa usa ka halapad nga mga klinikal nga aplikasyon ug independente sa mga tiggama sa endoscope.Daghang mga pagtuon sa klinika ang gihimo gamit kini nga aparato sa imaging, lakip ang sayo nga pag-ila sa mga kanser sa esophagus, tiyan, colon, ug oral nga lungag.Ang mga protocol sa imaging naugmad ug ang kaluwasan sa pamaagi natukod.
Ang mga microelectromechanical system (MEMS) usa ka kusgan nga teknolohiya alang sa pagdesinyo ug paghimo og gagmay nga mga mekanismo sa pag-scan nga gigamit sa distal nga katapusan sa mga endoscope.Kini nga posisyon (relative sa proximal) nagtugot alang sa mas dako nga pagka-flexible sa pagkontrolar sa focus position5,6.Dugang pa sa lateral deflection, ang distal nga mekanismo mahimo usab nga maghimo sa axial scan, post-objective scan, ug random access scan.Kini nga mga kapabilidad makahimo sa mas komprehensibo nga epithelial cell interrogation, lakip ang vertical cross-sectional imaging7, dako nga field of view (FOV)8 aberration-free scanning, ug mas maayo nga performance sa user-defined sub-regions9.Gisulbad sa MEMS ang grabe nga problema sa pagputos sa makina sa pag-scan nga adunay limitado nga espasyo nga magamit sa halayong bahin sa instrumento.Kung itandi sa dagkong mga galvanometer, ang MEMS naghatag og labaw nga performance sa gamay nga gidak-on, taas nga tulin, ug ubos nga konsumo sa kuryente.Ang usa ka yano nga proseso sa paghimo mahimong mapadako alang sa mass production sa mubu nga gasto.Daghang mga disenyo sa MEMS ang gitaho kaniadto 10,11,12.Walay bisan usa sa mga teknolohiya nga igo pa nga naugmad aron makahimo sa kaylap nga klinikal nga paggamit sa real-time nga in vivo imaging pinaagi sa working channel sa usa ka medical endoscope.Dinhi, gitumong namo nga ipakita ang paggamit sa usa ka MEMS scanner sa distal nga tumoy sa usa ka endoscope alang sa in vivo human image acquisition atol sa naandan nga clinical endoscopy.
Usa ka instrumento sa fiber optic ang gihimo gamit ang usa ka MEMS scanner sa distal nga tumoy aron makolekta ang tinuud nga oras sa vivo fluorescent nga mga imahe nga adunay parehas nga mga kinaiya sa histological.Usa ka single-mode fiber (SMF) gisulod sa usa ka flexible polymer tube ug naghinam-hinam sa λex = 488 nm.Kini nga pag-configure nagpamubo sa gitas-on sa distal nga tumoy ug gitugotan kini nga ipasa sa unahan pinaagi sa nagtrabaho nga channel sa mga standard nga medikal nga endoscope.Gamita ang tumoy aron masentro ang optic.Kini nga mga lente gidisenyo aron makab-ot ang halos diffractive axial resolution nga adunay numerical aperture (NA) = 0.41 ug working distance = 0 µm13.Ang mga precision shims gihimo aron tukma nga ipahiangay ang mga optika 14. Ang scanner giputos sa usa ka endoscope nga adunay usa ka rigid distal tip nga 2.4 mm ang diyametro ug 10 mm ang gitas-on (Fig. 1a).Kini nga mga sukod nagtugot niini nga gamiton sa clinical practice isip accessory atol sa endoscopy (Fig. 1b).Ang labing kadaghan nga gahum sa insidente sa laser sa tisyu mao ang 2 mW.
Confocal laser endoscopy (CLE) ug MEMS scanner.Litrato nga nagpakita (a) usa ka giputos nga instrumento nga adunay estrikto nga distal nga tip nga mga dimensyon nga 2.4 mm ang diyametro ug 10 mm ang gitas-on ug (b) tul-id nga agianan pinaagi sa nagtrabaho nga channel sa usa ka standard nga medikal nga endoscope (Olympus CF-HQ190L).(c) Front view sa scanner nga nagpakita sa reflector nga adunay central aperture nga 50 µm diin moagi ang excitation beam.Ang scanner gi-mount sa usa ka gimbal nga gimaneho sa usa ka set sa quadrature comb drive drive.Ang resonant frequency sa device gitino sa gidak-on sa torsion spring.(d) Side view sa scanner nga nagpakita sa scanner nga gitaod sa usa ka stand nga adunay mga wire nga konektado sa electrode anchors nga naghatag ug connection points para sa drive ug power signal.
Ang mekanismo sa pag-scan naglangkob sa usa ka gimbal-mounted reflector nga gimaneho sa usa ka set sa comb-driven quadrature actuators aron mapalayo ang beam sa lateral (XY plane) sa Lissajous pattern (Fig. 1c).Usa ka lungag nga 50 µm ang diyametro ang gikulit sa tunga diin ang excitation beam miagi.Ang scanner gimaneho sa resonant frequency sa disenyo, nga mahimong ma-tune pinaagi sa pagbag-o sa mga sukat sa torsion spring.Ang mga angkla sa electrode gikulit sa periphery sa device aron paghatag og mga punto sa koneksyon alang sa gahum ug pagkontrol sa mga signal (Fig. 1d).
Ang sistema sa imaging gitaod sa usa ka madaladala nga kariton nga mahimong i-roll sa operating room.Ang graphical user interface gidisenyo aron suportahan ang mga tiggamit nga adunay gamay nga kahibalo sa teknikal, sama sa mga doktor ug nars.Susiha sa kamut ang frequency sa pagmaneho sa scanner, mode sa beamform, ug FOV sa imahe.
Ang kinatibuk-ang gitas-on sa endoscope gibana-bana nga 4m aron tugotan ang bug-os nga pagpasa sa mga instrumento pinaagi sa nagtrabaho nga channel sa usa ka standard nga medikal nga endoscope (1.68m), nga adunay dugang nga gitas-on alang sa pagmaniobra.Sa proximal nga tumoy sa endoscope, ang SMF ug ang mga wire matapos sa mga konektor nga nagkonektar sa fiber optic ug wired nga mga pantalan sa base station.Ang pag-instalar adunay usa ka laser, usa ka yunit sa filter, usa ka high-voltage amplifier ug usa ka photomultiplier detector (PMT).Ang amplifier nagsuplay sa gahum ug mga signal sa pagmaneho sa scanner.Ang optical filter unit naghiusa sa laser excitation sa SMF ug gipasa ang fluorescence sa PMT.
Ang mga endoscope giproseso pag-usab human sa matag klinikal nga pamaagi gamit ang proseso sa sterilization sa STERRAD ug makasugakod hangtod sa 18 ka mga siklo nga walay kapakyasan.Alang sa solusyon sa OPA, wala’y nakita nga mga timailhan sa kadaot pagkahuman sa kapin sa 10 nga mga siklo sa pagdidisimpekta.Ang mga resulta sa OPA milabaw sa STERRAD's, nga nagsugyot nga ang kinabuhi sa mga endoscope mahimong mapalawig pinaagi sa taas nga lebel sa disinfection kaysa sa pag-sterilisasyon.
Ang resolusyon sa imahe gitino gikan sa function spread sa punto gamit ang fluorescent beads nga adunay diyametro nga 0.1 μm.Alang sa lateral ug axial nga resolusyon, ang usa ka bug-os nga gilapdon sa tunga nga maximum (FWHM) sa 1.1 ug 13.6 µm, matag usa, gisukod (Fig. 2a, b).
Mga kapilian sa imahe.Ang lateral (a) ug axial (b) nga resolusyon sa nagpunting nga mga optika gihulagway sa point spread function (PSF) nga gisukod gamit ang fluorescent microspheres nga adunay diametro nga 0.1 μm.Ang gisukod nga bug-os nga gilapdon sa katunga sa labing taas (FWHM) mao ang 1.1 ug 13.6 µm, matag usa.Inset: Ang gipalapad nga pagtan-aw sa usa ka microsphere sa transverse (XY) ug axial (XZ) nga mga direksyon gipakita.(c) Fluorescent nga hulagway nga nakuha gikan sa usa ka standard (USAF 1951) target strip (pula nga oval) nga nagpakita nga ang mga grupo 7-6 mahimong tin-aw nga masulbad.(d) Hulagway sa 10 µm diametro nagkatibulaag fluorescent microspheres nagpakita sa usa ka hulagway natad sa panglantaw sa 250 µm × 250 µm.Ang mga PSF sa (a, b) gitukod gamit ang MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Ang mga fluorescent nga mga imahe nakolekta gamit ang LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Ang fluorescent nga mga hulagway gikan sa standard resolution lens tin-aw nga nagpalahi sa set sa mga column sa mga grupo 7-6, nga nagmintinar sa taas nga lateral resolution (Fig. 2c).Ang field of view (FOV) nga 250 µm × 250 µm gitino gikan sa mga hulagway sa 10 µm diameter nga fluorescent beads nga gisabwag sa mga coverslips (Fig. 2d).
Usa ka automated nga pamaagi alang sa PMT gain control ug phase correction gipatuman sa usa ka clinical imaging system aron makunhuran ang motion artifacts gikan sa endoscopes, colon peristalsis, ug pasyente nga pagginhawa.Ang mga algorithm sa pagtukod pag-usab ug pagproseso sa imahe gihulagway na kaniadto14,15.Ang nakuha sa PMT kontrolado sa usa ka proportional-integral (PI) controller aron malikayan ang intensity saturation16.Gibasa sa sistema ang labing kadaghan nga intensity sa pixel alang sa matag frame, gikalkula ang proporsyonal ug integral nga mga tubag, ug gitino ang mga kantidad nga nakuha sa PMT aron masiguro nga ang intensity sa pixel naa sa gitugot nga sakup.
Atol sa in vivo imaging, phase mismatch tali sa paglihok sa scanner ug control signal mahimong hinungdan sa blur sa imahe.Ang ingon nga mga epekto mahimong mahitabo tungod sa mga pagbag-o sa temperatura sa aparato sa sulod sa lawas sa tawo.Ang puti nga kahayag nga mga hulagway nagpakita nga ang endoscope nakontak sa normal nga colonic mucosa sa vivo (Figure 3a).Ang blurring sa misaligned pixels makita sa hilaw nga mga hulagway sa normal nga colonic mucosa (Figure 3b).Human sa pagtambal nga adunay tukma nga hugna ug pag-adjust sa contrast, ang mga subcellular nga bahin sa mucosa mahimong mailhan (Fig. 3c).Alang sa dugang nga impormasyon, ang hilaw nga confocal nga mga hulagway ug giproseso nga tinuod nga panahon nga mga hulagway gipakita sa Fig. S1, ug ang mga parameter sa pagtukod pag-usab sa imahe nga gigamit alang sa tinuod nga panahon ug post-processing gipresentar sa Table S1 ug Table S2.
Pagproseso sa imahe.(a) Wide-angle endoscopic nga hulagway nga nagpakita sa endoscope (E) nga gibutang sa kontak sa normal (N) colonic mucosa aron makolekta sa vivo fluorescent nga mga hulagway human sa fluorescein administration.(b) Ang pagsuroy-suroy sa X ug Y nga mga axes sa panahon sa pag-scan mahimong hinungdan sa dili pagkahan-ay nga mga pixel sa pag-blur.Alang sa mga katuyoan sa demonstrasyon, usa ka dako nga pagbalhin sa hugna ang gipadapat sa orihinal nga imahe.(c) Human sa post-processing phase correction, ang mga detalye sa mucosal mahimong masusi, lakip ang mga istruktura sa crypt (mga pana), nga adunay sentro nga lumen (l) nga gilibutan sa lamina propria (lp).Ang mga single cell mahimong mailhan, lakip ang mga colonocytes (c), goblet cells (g), ug mga selula sa panghubag (mga pana).Tan-awa ang dugang nga video 1. (b, c) Mga hulagway nga giproseso gamit ang LabVIEW 2021.
Ang confocal fluorescence nga mga imahe nakuha sa vivo sa daghang mga sakit sa colon aron ipakita ang halapad nga klinikal nga paggamit sa instrumento.Wide-angle imaging una nga gihimo gamit ang puti nga kahayag aron makit-an ang grabe nga abnormal nga mucosa.Ang endoscope dayon gipaabante pinaagi sa nagtrabaho nga channel sa colonoscope ug gidala sa kontak sa mucosa.
Wide-field endoscopy, confocal endomicroscopy, ug histology (H&E) nga mga hulagway gipakita alang sa colonic neoplasia, lakip ang tubular adenoma ug hyperplastic polyp. Wide-field endoscopy, confocal endomicroscopy, ug histology (H&E) nga mga hulagway gipakita alang sa colonic neoplasia, lakip ang tubular adenoma ug hyperplastic polyp. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия и гистологические (H&E) тубулярную аденому и гиперпластический полип. Ang colonic endoscopy, confocal endomicroscopy, ug histological (H&E) imaging gipakita alang sa colonic neoplasia, lakip ang tubular adenoma ug 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、共聚和增生性息肉）的广角内窥镜检查、共聚和是羦物织学(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共共光在微微微在微微学(H&E) nga hulagway. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изображения, показывающио чилочик тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. Broad-field endoscopy, confocal microendoscopy, ug histological (H&E) nga mga hulagway nga nagpakita sa mga tumor sa colon, lakip ang tubular adenomas ug hyperplastic polyps.Ang tubular adenomas nagpakita sa pagkawala sa normal nga arkitektura sa crypt, pagkunhod sa gidak-on sa mga selula sa goblet, pagtuis sa crypt lumen, ug pagpalapot sa lamina propria (Fig. 4a-c).Ang hyperplastic polyps nagpakita sa stellate nga arkitektura sa mga crypts, pipila ka mga goblet cells, slit-like lumen of crypts, ug dili regular nga lamellar crypts (Fig. 4d-f).
Imahe sa mucosal baga nga panit sa vivo. Ang representatibo nga white light endoscopy, confocal endomicroscope, ug histology (H&E) nga mga hulagway gipakita alang sa (ac) adenoma, (df) hyperplastic polyp, (gi) ulcerative colitis, ug (jl) Crohn's colitis. Ang representatibo nga white light endoscopy, confocal endomicroscope, ug histology (H&E) nga mga hulagway gipakita alang sa (ac) adenoma, (df) hyperplastic polyp, (gi) ulcerative colitis, ug (jl) Crohn's colitis. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистологии (H&E) показального эндомикроскопа и гистологии (H&E) показанопледы стического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Ang kasagarang white-light endoscopy, confocal endomicroscope, ug histology (H&E) nga mga hulagway gipakita para sa (ac) adenoma, (df) hyperplastic polyp, (gi) ulcerative colitis, ug (jl) Crohn's colitis.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠炎的恩结肠炎的性结肠炎和(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) 克罗恩红肠炎的体處到炎公司内肠肠炎性和电视学( H&E ) hulagway. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистология (ac) аденоплым, (dоскопия) (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Representante nga white-light endoscopy, confocal endoscopy, ug histology sa (ac) adenoma, (df) hyperplastic polyposis, (gi) ulcerative colitis, ug (jl) Crohn's colitis (H&E) gipakita.(B) nagpakita sa usa ka confocal nga hulagway nga nakuha sa vivo gikan sa usa ka tubular adenoma (TA) gamit ang usa ka endoscope (E).Kini nga precancerous nga samad nagpakita sa pagkawala sa normal nga arkitektura sa crypt (arrow), pagtuis sa crypt lumen (l), ug paghuot sa crypt lamina propria (lp).Ang mga colonocytes (c), mga selula sa goblet (g), ug mga selula sa pagpanghubag (mga pana) mahimo usab nga mailhan.Si Smt.Supplementary Video 2. (e) nagpakita sa usa ka confocal larawan nga nakuha gikan sa usa ka hyperplastic polyp (HP) sa vivo.Kini nga dili maayo nga samad nagpakita sa usa ka stellate crypt architecture (arrow), usa ka slit-like crypt lumen (l), ug usa ka dili regular nga porma nga lamina propria (lp).Ang mga colonocytes (c), daghang mga selula sa kopa (g) ug mga selula sa panghubag (mga pana) mahimo usab nga mailhan.Si Smt.Supplementary Video 3. (h) nagpakita sa confocal nga mga hulagway nga nakuha sa ulcerative colitis (UC) sa vivo.Kining makapahubag nga kondisyon nagpakita sa gituis nga arkitektura sa crypt (arrow) ug prominenteng mga selula sa goblet (g).Ang mga balhibo sa fluorescein (f) gipagula gikan sa mga epithelial cells, nga nagpakita sa dugang nga vascular permeability.Daghang mga selula sa pagpanghubag (mga pana) ang makita sa lamina propria (lp).Si Smt.Supplementary Video 4. (k) nagpakita sa usa ka confocal larawan nga nakuha sa vivo gikan sa usa ka rehiyon sa Crohn's colitis (CC).Kining makapahubag nga kondisyon nagpakita sa gituis nga arkitektura sa crypt (arrow) ug prominenteng mga selula sa goblet (g).Ang mga balhibo sa fluorescein (f) gipagula gikan sa mga epithelial cells, nga nagpakita sa dugang nga vascular permeability.Daghang mga selula sa pagpanghubag (mga pana) ang makita sa lamina propria (lp).Si Smt.Supplementary Video 5. (b, d, h, l) Mga hulagway nga giproseso gamit ang LabVIEW 2021.
Ang susamang hugpong sa mga hulagway sa colonic inflammation gipakita, lakip ang ulcerative colitis (UC) (Figure 4g-i) ug Crohn's colitis (Figure 4j-l).Ang makapahubag nga tubag gituohan nga gihulagway pinaagi sa gituis nga mga istruktura sa crypt nga adunay nagtuybo nga mga selula sa goblet.Ang fluorescein gipuga gikan sa epithelial cells, nga nagpakita sa dugang nga vascular permeability.Ang usa ka dako nga gidaghanon sa makapahubag nga mga selula makita sa lamina propria.
Gipakita namo ang klinikal nga aplikasyon sa usa ka flexible fiber-coupled confocal laser endoscope nga naggamit ug distally positioned MEMS scanner para sa in vivo image acquisition.Sa resonant frequency, ang frame rate hangtod sa 20 Hz mahimong makab-ot gamit ang high-density Lissajous scan mode aron makunhuran ang mga artifact sa paglihok.Ang optical path gipilo aron mahatagan ang pagpalapad sa beam ug usa ka numerical aperture nga igo aron makab-ot ang usa ka lateral nga resolusyon nga 1.1 µm.Ang fluorescent nga mga hulagway sa histological nga kalidad nakuha atol sa naandan nga colonoscopy sa normal nga colonic mucosa, tubular adenomas, hyperplastic polyps, ulcerative colitis, ug Crohn's colitis.Mahimong mailhan ang mga single cell, lakip ang mga colonocyte, goblet cells, ug mga selula sa panghubag.Ang mga bahin sa mucosal sama sa mga istruktura sa crypt, mga lungag sa crypt, ug lamina propria mahimong mailhan.Ang tukma nga hardware kay micro-machined aron masiguro ang tukma nga pag-align sa indibidwal nga optical ug mekanikal nga mga sangkap sulod sa 2.4mm diameter x 10mm nga gitas-on nga instrumento.Ang optical nga disenyo makapamenos sa gitas-on sa gahi nga distal nga tumoy nga igo aron tugotan ang direktang pag-agi sa usa ka standard nga gidak-on (3.2 mm diametro) nga working channel sa medikal nga endoscope.Busa, bisan unsa pa ang tiggama, ang aparato mahimong magamit sa kadaghanan sa mga doktor sa lugar nga pinuy-anan.Ang paghinam-hinam gihimo sa λex = 488 nm aron mapukaw ang fluorescein, usa ka gi-aprobahan nga tina sa FDA, aron makakuha og taas nga kalainan.Ang instrumento giproseso pag-usab nga walay mga problema sulod sa 18 ka mga siklo gamit ang mga pamaagi sa sterilisasyon nga gidawat sa klinika.
Duha pa ka mga disenyo sa instrumento ang gi-validate sa klinika.Ang Cellvizio (Mauna Kea Technologies) usa ka probe-based confocal laser endoscope (pCLE) nga naggamit sa usa ka hugpong sa multimode coherent fiber optic cables aron sa pagkolekta ug pagpasa sa fluorescence nga mga hulagway1.Ang salamin sa galvo nga nahimutang sa base station naghimo sa usa ka lateral scan sa proximal nga tumoy.Ang mga optical nga seksyon gikolekta sa pinahigda (XY) nga eroplano nga adunay giladmon nga 0 hangtod 70 µm.Ang mga microprobe kit anaa gikan sa 0.91 (19 G nga dagom) ngadto sa 5 mm ang diyametro.Nakab-ot ang usa ka lateral nga resolusyon nga 1 hangtod 3.5 µm.Ang mga hulagway gikolekta sa frame rate nga 9 ngadto sa 12 Hz nga adunay usa ka dimensyon nga field of view gikan sa 240 ngadto sa 600 µm.Ang plataporma gigamit sa klinika sa lainlaing mga lugar lakip ang bile duct, pantog, colon, esophagus, baga, ug pancreas.Ang Optiscan Pty Ltd nakamugna og endoscope-based confocal laser endoscope (eCLE) nga adunay scanning engine nga gitukod sa insertion tube (distal end) sa usa ka propesyonal nga endoscope (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Ang optical section gihimo gamit ang single-mode fiber, ug ang side scanning gihimo gamit ang cantilever mechanism pinaagi sa resonant tuning fork.Usa ka Shape Memory Alloy (Nitinol) actuator gigamit sa paghimo sa axial displacement.Ang kinatibuk-ang diametro sa confocal module mao ang 5 mm.Alang sa pag-focus, gigamit ang GRIN lens nga adunay numerical aperture nga NA = 0.6.Ang mga horizontal nga mga hulagway nakuha nga adunay lateral ug axial nga mga resolusyon sa 0.7 ug 7 µm, matag usa, sa frame rate nga 0.8-1.6 Hz ug usa ka field of view nga 500 µm × 500 µm.
Gipakita namo ang subcellular resolution sa vivo fluorescence imaging acquisition gikan sa lawas sa tawo pinaagi sa medical endoscope gamit ang distal end MEMS scanner.Naghatag ang fluorescence og taas nga kalainan sa imahe, ug ang mga ligand nga nagbugkos sa mga target sa sulud sa cell mahimong markahan sa mga fluorophores aron mahatagan ang identidad sa molekula alang sa pag-ayo sa diagnosis sa sakit18.Ang ubang mga optical nga teknik alang sa in vivo microendoscopy gipalambo usab. Gigamit sa OCT ang mubo nga gitas-on sa pagkadugtong gikan sa usa ka broadband nga tinubdan sa kahayag aron makolekta ang mga imahe sa bertikal nga eroplano nga adunay giladmon> 1 mm19. Gigamit sa OCT ang mubo nga gitas-on sa pagkadugtong gikan sa usa ka broadband nga tinubdan sa kahayag aron makolekta ang mga imahe sa bertikal nga eroplano nga adunay giladmon> 1 mm19. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений в вертиколька > мм19. Gigamit sa OCT ang mubo nga pagkadugtong nga gitas-on sa usa ka broadband nga tinubdan sa kahayag aron makakuha og mga imahe sa bertikal nga eroplano nga adunay> 1 mm nga giladmon19. OCT 使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平面中深度> 1 mm19 的图像。1 mm19 的图像. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений на глульмений на глульмений на глульмений на глульмений на глульмений на глульмений > кости. Gigamit sa OCT ang mubu nga pagkadugtong nga gitas-on sa usa ka broadband light source aron makakuha og mga imahe> 1 mm19 sa bertikal nga eroplano.Bisan pa, kining gamay nga kalainan nga pamaagi nagsalig sa backscattered nga koleksyon sa kahayag ug ang resolusyon sa imahe limitado sa mga speckle artifact.Ang photoacoustic endoscopy makamugna og in vivo nga mga hulagway base sa paspas nga thermoelastic nga pagpalapad sa tissue human sa pagsuyup sa usa ka laser pulse nga makamugna og sound waves20. Kini nga pamaagi nagpakita sa giladmon sa imaging> 1 cm sa colon sa tawo sa vivo aron mamonitor ang therapy. Kini nga pamaagi nagpakita sa giladmon sa imaging> 1 cm sa colon sa tawo sa vivo aron mamonitor ang therapy. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo для мониторинга терапии. Kini nga pamaagi nagpakita sa usa ka giladmon sa imaging nga> 1 cm sa colon sa tawo sa vivo alang sa pagmonitor sa therapy.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 для мониторинга терапи. Kini nga pamaagi gipakita sa mga giladmon sa imaging> 1 cm sa colon sa tawo sa vivo aron mamonitor ang therapy.Ang kalainan sa panguna gihimo sa hemoglobin sa vascular.Ang multiphoton endoscopy makamugna og high-contrast nga fluorescence nga mga hulagway kung duha o daghan pa nga NIR photon ang moigo sa tissue biomolecules nga dungan21. Kini nga pamaagi makab-ot ang giladmon sa imaging> 1 mm nga adunay ubos nga phototoxicity. Kini nga pamaagi makab-ot ang giladmon sa imaging> 1 mm nga adunay ubos nga phototoxicity. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Kini nga pamaagi makahatag sa giladmon sa hulagway> 1 mm nga adunay ubos nga phototoxicity.这种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低。这种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低。 Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Kini nga pamaagi makahatag sa giladmon sa hulagway> 1 mm nga adunay ubos nga phototoxicity.Ang taas nga intensity femtosecond laser pulses gikinahanglan ug kini nga pamaagi wala pa napamatud-an sa klinika sa panahon sa endoscopy.
Niini nga prototype, ang scanner naghimo lamang sa lateral deflection, mao nga ang optical nga bahin anaa sa horizontal (XY) nga eroplano.Ang himan makahimo sa pag-operate sa mas taas nga frame rate (20 Hz) kay sa galvanic mirrors (12 Hz) sa Cellvizio system.Dugangi ang frame rate aron makunhuran ang mga artifact sa paglihok ug pakunhuran ang frame rate aron mapataas ang signal.Ang high-speed ug automated nga mga algorithm gikinahanglan aron makunhuran ang dagkong motion artifact nga gipahinabo sa endoscopic motion, respiratory motion, ug intestinal motility.Ang mga parametric resonant scanner gipakita nga makab-ot ang axial displacements nga sobra sa gatusan ka microns22. Ang mga hulagway mahimong kolektahon sa bertikal nga eroplano (XZ), nga tul-id sa mucosal surface, aron mahatagan ang samang panglantaw sa histology (H&E). Ang mga hulagway mahimong kolektahon sa bertikal nga eroplano (XZ), nga tul-id sa mucosal surface, aron mahatagan ang samang panglantaw sa histology (H&E). Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ) изображение, как при гистологии (H&E). Ang mga hulagway mahimong makuha sa usa ka bertikal nga eroplano (XZ) nga tul-id sa mucosal surface aron makahatag sa samang hulagway sama sa histology (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) 盆同的。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) изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Ang mga hulagway mahimong makuha sa usa ka bertikal nga eroplano (XZ) nga tul-id sa mucosal surface aron makahatag og samang hulagway sa histological examination (H&E).Ang scanner mahimong ibutang sa post-objective nga posisyon diin ang illumination beam mahulog subay sa main optical axis aron makunhuran ang pagkasensitibo sa mga aberasyon8.Ang halos diffraction-limitado nga mga focal volume mahimong motipas sa arbitraryong dagkong mga natad sa panglantaw.Ang random nga pag-scan sa pag-access mahimong ipahigayon aron mapalayo ang mga reflector sa mga posisyon nga gitakda sa user9.Ang natad sa pagtan-aw mahimong mapakunhod aron ma-highlight ang mga arbitraryong bahin sa imahe, pagpaayo sa signal-to-noise ratio, contrast, ug frame rate.Ang mga scanner mahimong maprodyus sa kadaghanan gamit ang yano nga mga proseso.Gatusan nga mga himan ang mahimo sa matag silicon wafer aron madugangan ang produksiyon alang sa mubu nga gasto sa mass production ug halapad nga pag-apod-apod.
Ang gipilo nga agianan sa kahayag nagpamenos sa gidak-on sa gahi nga distal nga tumoy, nga nagpasayon ​​sa paggamit sa endoscope isip accessory atol sa naandan nga colonoscopy.Sa fluorescent nga mga hulagway nga gipakita, ang mga subcellular nga bahin sa mucosa makita nga makaila sa tubular adenomas (precancerous) gikan sa hyperplastic polyps (benign).Kini nga mga resulta nagsugyot nga ang endoscopy makapakunhod sa gidaghanon sa wala kinahanglana nga mga biopsy23.Ang mga kinatibuk-ang komplikasyon nga may kalabutan sa operasyon mahimong makunhuran, ang mga agwat sa pag-monitor mahimong ma-optimize, ug ang histological nga pag-analisa sa gagmay nga mga samad mahimong maminusan.Nagpakita usab kami sa vivo nga mga imahe sa mga pasyente nga adunay sakit sa panghubag sa tinai, lakip ang ulcerative colitis (UC) ug Crohn's colitis.Ang conventional white light colonoscopy naghatag og macroscopic view sa mucosal surface nga adunay limitado nga abilidad sa tukma nga pag-assess sa mucosal healing.Ang endoscopy mahimong gamiton sa vivo aron sa pagtimbang-timbang sa kaepektibo sa biological nga mga terapiya sama sa anti-TNF24 antibodies.Ang tukma nga pagsusi sa vivo makapakunhod o makapugong sa pagbalik sa sakit ug mga komplikasyon sama sa operasyon ug pagpauswag sa kalidad sa kinabuhi.Wala’y seryoso nga dili maayo nga mga reaksyon nga gitaho sa mga klinikal nga pagtuon nga may kalabotan sa paggamit sa mga endoscope nga adunay fluorescein sa vivo25. Ang gahum sa laser sa mucosal surface limitado sa <2 mW aron mamenosan ang risgo sa thermal injury ug makab-ot ang mga kinahanglanon sa FDA alang sa dili hinungdanon nga risgo26 kada 21 CFR 812. Ang gahum sa laser sa mucosal surface limitado sa <2 mW aron mamenosan ang risgo sa thermal injury ug makab-ot ang mga kinahanglanon sa FDA alang sa dili hinungdanon nga risgo26 kada 21 CFR 812. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимуму рисквисте стормисто овать требованиям FDA относительно незначительного риска26 согласно 21 CFR 812. Ang gahum sa laser sa mucosal surface gilimitahan sa <2 mW aron mamenosan ang risgo sa thermal damage ug makab-ot ang mga kinahanglanon sa FDA alang sa gamay nga risgo26 ubos sa 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 并满足FDA 21 CFR要求.粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимуму рисквисте стормисто овать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначительного риска26. Ang gahum sa laser sa mucosal surface gilimitahan sa <2 mW aron mamenosan ang risgo sa thermal damage ug makab-ot ang FDA 21 CFR 812 nga mga kinahanglanon alang sa negligible risk26.
Ang disenyo sa instrumento mahimong usbon aron mapauswag ang kalidad sa imahe.Ang mga espesyal nga optika magamit aron makunhuran ang spherical aberration, mapaayo ang resolusyon sa imahe ug madugangan ang distansya sa pagtrabaho.Ang SIL mahimong ma-tune aron mas maayo nga motakdo sa refractive index sa tissue (~1.4) aron mapalambo ang light coupling.Ang frequency sa pagmaneho mahimong i-adjust aron madugangan ang lateral angle sa scanner ug mapalapdan ang natad sa pagtan-aw sa imahe.Mahimo nimong gamiton ang mga automated nga pamaagi aron makuha ang mga frame sa usa ka imahe nga adunay hinungdanon nga paglihok aron makunhuran kini nga epekto.Usa ka field-programmable gate array (FPGA) nga adunay high-speed data acquisition ang gamiton sa paghatag og high-performance real-time full-frame correction.Para sa mas dako nga clinical utility, ang mga automated nga pamaagi kinahanglang magtul-id para sa phase shift ug motion artifacts para sa real-time nga interpretasyon sa imahe.Ang monolithic 3-axis parametric resonant scanner mahimong ipatuman aron ipaila ang axial scanning 22. Kini nga mga himan gihimo aron makab-ot ang wala pa sukad nga bertikal nga pagbalhin> 400 µm pinaagi sa pag-tune sa frequency sa pagmaneho sa usa ka rehimen nga adunay mga sagol nga pagpahumok/pagpagahi nga dinamika27. Kini nga mga himan gihimo aron makab-ot ang wala pa sukad nga bertikal nga pagbalhin> 400 µm pinaagi sa pag-tune sa frequency sa pagmaneho sa usa ka rehimen nga adunay mga sagol nga pagpahumok/pagpagahi nga dinamika27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смещения > 400 мкм путем путем настройки чат оторый характеризуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. Kini nga mga himan gidisenyo aron makab-ot ang usa ka wala pa kaniadto nga bertikal nga pagbalhin sa> 400 µm pinaagi sa pagtakda sa frequency sa pagmaneho sa usa ka mode nga gihulagway sa nagkasagol nga humok / gahi nga dinamika27.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具有混合软化/硬化动力学的状态下调整驱动有玉管>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 学 状态 下 颮态的> 400 µm 的 垂直 位移 27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещений >400 мкм путем путем настройки частотмет шанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Kini nga mga himan gidesinyo aron makab-ot ang wala pa mahitabo nga bertikal nga mga displacement>400 µm pinaagi sa pag-adjust sa trigger frequency sa mixed softening/hardening kinetics mode27.Sa umaabot, ang bertikal transverse imaging mahimong makatabang sa pagsugod sa sayo nga kanser (T1a).Ang usa ka capacitive sensing circuit mahimong ipatuman aron masubay ang lihok sa scanner ug matul-id para sa phase shift 28 .Ang awtomatikong phase calibration gamit ang sensor circuit mahimong mopuli sa manual nga instrument calibration sa dili pa gamiton.Ang pagkakasaligan sa instrumento mahimong mapauswag pinaagi sa paggamit sa mas kasaligan nga mga pamaagi sa pagbugkos sa instrumento aron madugangan ang gidaghanon sa mga siklo sa pagproseso.Ang teknolohiya sa MEMS nagsaad nga mapadali ang paggamit sa mga endoscope alang sa paghanduraw sa epithelium sa mga hollow organ, pagdayagnos sa sakit, ug pag-monitor sa pagtambal sa usa ka minimally invasive nga paagi.Uban sa dugang nga pag-uswag, kining bag-ong pamaagi sa imaging mahimo nga usa ka barato nga solusyon nga magamit ingon usa ka kadugangan sa medikal nga endoscope alang sa gilayon nga pagsusi sa histological ug mahimo’g mapulihan ang tradisyonal nga pagtuki sa patolohiya.
Ang mga simulation sa pagsubay sa ray gihimo gamit ang ZEMAX optical design software (bersyon 2013) aron mahibal-an ang mga parameter sa pagtutok sa optika.Ang mga sumbanan sa disenyo naglakip sa duol nga diffractive axial resolution, working distance = 0 µm, ug field of view (FOV) nga labaw sa 250 × 250 µm2.Para sa eksitasi sa wavelength λex = 488 nm, usa ka single-mode fiber (SMF) ang gigamit.Ang mga achromatic doublets gigamit aron makunhuran ang kalainan sa koleksyon sa fluorescence (Figure 5a).Ang beam moagi sa SMF nga adunay mode field diameter nga 3.5 μm ug walay truncation moagi sa sentro sa reflector nga adunay aperture diameter nga 50 μm.Paggamit ug hard immersion (hemispherical) lens nga adunay taas nga refractive index (n = 2.03) aron mamenosan ang insidente nga beam spherical aberration ug masiguro ang hingpit nga kontak sa mucosal surface.Ang pag-focus sa optika naghatag og kinatibuk-ang NA = 0.41, diin ang NA = nsinα, n mao ang refractive index sa tisyu, ang α mao ang maximum beam convergence angle.Ang diffraction-limited lateral ug axial nga mga resolusyon mao ang 0.44 ug 6.65 µm, matag usa, gamit ang NA = 0.41, λ = 488 nm, ug n = 1.3313.Mga lente lamang nga anaa sa komersyo nga adunay outer diameter (OD) ≤ 2 mm ang gikonsiderar.Ang optical nga agianan gipilo, ug ang sagbayan nga mibiya sa SMF moagi sa sentral nga aperture sa scanner ug makita balik sa usa ka fixed nga salamin (0.29 mm ang diyametro).Gipamub-an niini nga configuration ang gitas-on sa rigid distal end aron mapadali ang pagpasa sa unahan sa endoscope pinaagi sa standard (3.2 mm diameter) working channel sa medical endoscopes.Kini nga feature nagpasayon ​​sa paggamit isip accessory atol sa naandan nga endoscopy.
Gipilo nga giya sa kahayag ug pagputos sa endoscope.(a) Ang excitation beam mogawas sa OBC ug moagi sa sentral nga aperture sa scanner.Ang sagbayan gipalapdan ug gipakita gikan sa usa ka pirmi nga lingin nga salamin balik sa scanner alang sa lateral deflection.Ang focusing optics naglangkob sa usa ka parisan sa achromatic doublet lens ug solid immersion (hemispherical) lens nga naghatag kontak sa mucosal surface.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) para sa optical design ug ray tracing simulation.(b) Nagpakita sa lokasyon sa lainlaing mga sangkap sa instrumento, lakip ang single mode fiber (SMF), scanner, salamin, ug mga lente.Ang Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) gigamit para sa 3D modeling sa endoscope packaging.
Usa ka SMF (#460HP, Thorlabs) nga adunay mode field diameter nga 3.5 µm sa wavelength nga 488 nm gigamit isip usa ka "lungag" alang sa spatial nga pagsala sa defocused nga kahayag (Fig. 5b).Ang mga SMF gilakip sa flexible polymer tubes (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Ang gitas-on nga gibana-bana nga 4 metros ang gigamit aron masiguro ang igo nga distansya tali sa pasyente ug sa sistema sa imaging.Usa ka pares sa 2 mm MgF2 nga adunay sapaw nga achromatic doublet lens (#65568, #65567, Edmund Optics) ug usa ka 2 mm nga wala’y sapaw nga hemispherical lens (#90858, Edmund Optics) gigamit aron ipunting ang beam ug pagkolekta sa fluorescence.Pagsulod ug stainless steel end tube (4 mm ang gitas-on, 2.0 mm OD, 1.6 mm ID) taliwala sa resin ug sa gawas nga tubo aron mahimulag ang pagkurog sa scanner.Paggamit ug medikal nga mga papilit aron mapanalipdan ang instrumento gikan sa mga likido sa lawas ug mga pamaagi sa pagdumala.Gamita ang heat shrink tubing aron mapanalipdan ang mga konektor.
Ang compact scanner gihimo sa prinsipyo sa parametric resonance.Pag-etch og 50 µm aperture sa sentro sa reflector aron mapasa ang excitation beam.Gamit ang usa ka set sa quadrature comb-driven drives, ang gipalapad nga beam gipatipas nga transversely sa orthogonal nga direksyon (XY plane) sa Lissajous mode.Usa ka data acquisition board (#DAQ PCI-6115, NI) gigamit sa pagmugna og analog signal aron makontrol ang scanner.Ang gahum gihatag sa usa ka taas nga boltahe nga amplifier (#PDm200, PiezoDrive) pinaagi sa nipis nga mga wire (#B4421241, MWS Wire Industries).Paghimo og mga kable sa electrode armature.Ang scanner naglihok sa mga frequency duol sa 15 kHz (fast axis) ug 4 kHz (slow axis) aron makab-ot ang FOV hangtod sa 250 µm × 250 µm.Ang video mahimong makuha sa frame rate nga 10, 16, o 20 Hz.Kini nga mga frame rate gigamit sa pagpares sa repetition rate sa Lissajous scan pattern, nga nag-agad sa bili sa X ug Y nga excitation frequency sa scanner29.Ang mga detalye sa mga trade-off tali sa frame rate, pixel resolution, ug scan pattern density gipresentar sa among miaging trabaho14.
Ang usa ka solid state laser (#OBIS 488 LS, coherent) naghatag ug λex = 488 nm aron mapukaw ang fluorescein alang sa pagtandi sa imahe (Fig. 6a).Ang optical pigtails konektado sa filter unit pinaagi sa FC/APC connectors (loss 1.82 dB) (Fig. 6b).Ang sagbayan gipatipas sa usa ka dichroic nga salamin (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) sa SMF pinaagi sa laing FC/APC connector.Nahiuyon sa 21 CFR 812, ang gahum sa insidente sa tisyu limitado sa labing taas nga 2 mW aron matubag ang mga kinahanglanon sa FDA alang sa gamay nga peligro.Ang fluorescence gipasa pinaagi sa usa ka dichroic nga salamin ug usa ka taas nga transmission filter (#BLP01-488R, Semrock).Ang fluorescence gipasa ngadto sa photomultiplier tube (PMT) detector (#H7422-40, Hamamatsu) pinaagi sa FC/PC connector gamit ang ~1 m long multimode fiber nga adunay 50 µm core diameter.Ang mga fluorescent signal gipadako sa usa ka high speed current amplifier (#59-179, Edmund Optics).Espesyal nga software (LabVIEW 2021, NI) naugmad alang sa real-time nga data acquisition ug pagproseso sa imahe.Ang laser power ug PMT gain settings gitino sa microcontroller (#Arduino UNO, Arduino) gamit ang espesyal nga printed circuit board.Ang SMF ug mga wire matapos sa mga konektor ug nagkonektar sa fiber optic (F) ug wired (W) nga mga pantalan sa base station (Figure 6c).Ang sistema sa imaging anaa sa usa ka madaladala nga kariton (Figure 6d). Usa ka isolation transformer ang gigamit aron limitahan ang leakage current ngadto sa <500 μA. Usa ka isolation transformer ang gigamit aron limitahan ang leakage current ngadto sa <500 μA. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. Usa ka isolation transformer ang gigamit aron limitahan ang leakage sa <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. Gamit ug isolation transformer para limitahan ang leakage current sa <500µA.
visualization nga sistema.(a) Ang PMT, laser ug amplifier naa sa base station.(b) Sa filter nga bangko, ang laser (asul) nagmaneho sa fiber optic cable pinaagi sa FC/APC connector.Ang beam gipatipas sa usa ka dichroic mirror (DM) ngadto sa usa ka single mode fiber (SMF) pinaagi sa ikaduhang FC/APC connector.Ang fluorescence (berde) mobiyahe pinaagi sa DM ug long pass filter (LPF) ngadto sa PMT pinaagi sa multimode fiber (MMF).(c) Ang proximal nga tumoy sa endoscope konektado sa fiber optic (F) ug wired (W) nga mga pantalan sa base station.(d) Endoscope, monitor, base station, kompyuter, ug isolation transformer sa usa ka madaladala nga kariton.(a, c) Ang Solidworks 2016 gigamit alang sa 3D nga pagmodelo sa sistema sa imaging ug mga sangkap sa endoscope.
Ang lateral ug axial resolution sa focusing optics gisukod gikan sa point spread function sa fluorescent microspheres (#F8803, Thermo Fisher Scientific) 0.1 µm ang diyametro.Pagkolekta og mga hulagway pinaagi sa paghubad sa mga microsphere nga pinahigda ug patindog sa 1 µm nga mga lakang gamit ang linear nga yugto (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Image stack gamit ang ImageJ2 aron makakuha og cross-sectional nga mga hulagway sa microspheres.
Espesyal nga software (LabVIEW 2021, NI) naugmad alang sa real-time nga data acquisition ug pagproseso sa imahe.Sa fig.Ang 7 nagpakita sa usa ka kinatibuk-ang ideya sa mga naandan nga gigamit sa pag-operate sa sistema.Ang user interface naglangkob sa data acquisition (DAQ), main panel ug controller panel.Ang panel sa pagkolekta sa datos nakig-interact sa nag-unang panel aron sa pagkolekta ug pagtipig sa hilaw nga datos, paghatag og input alang sa custom nga mga setting sa pagkolekta sa datos, ug pagdumala sa mga setting sa driver sa scanner.Ang nag-unang panel nagtugot sa user sa pagpili sa gitinguha nga configuration alang sa paggamit sa endoscope, lakip na ang scanner control signal, video frame rate, ug acquisition parameters.Kini nga panel nagtugot usab sa tiggamit sa pagpakita ug pagkontrol sa kahayag ug kalainan sa hulagway.Gamit ang hilaw nga datos isip input, gikalkula sa algorithm ang labing maayo nga setting sa ganansya para sa PMT ug awtomatik nga i-adjust kini nga parameter gamit ang proportional-integral (PI)16 feedback control system.Ang controller board nakig-interact sa main board ug sa data acquisition board aron makontrol ang laser power ug PMT gain.
Sistema sa software nga arkitektura.Ang user interface naglangkob sa modules (1) data acquisition (DAQ), (2) main panel ug (3) controller panel.Kini nga mga programa dungan nga nagdagan ug nakigsulti sa usag usa pinaagi sa mga pila sa mensahe.Ang yawe mao ang MEMS: Microelectromechanical System, TDMS: Technical Data Control Flow, PI: Proportional Integral, PMT: Photomultiplier.Ang mga file sa imahe ug video gitipigan sa BMP ug AVI nga mga format, matag usa.
Ang usa ka algorithm sa pagtul-id sa hugna gigamit aron makalkulo ang pagkatibulaag sa mga intensidad sa pixel sa imahe sa lainlaing mga kantidad sa yugto aron mahibal-an ang labing kadaghan nga kantidad nga gigamit sa pagpahait sa imahe.Para sa real-time nga pagtul-id, ang phase scan range mao ang ±2.86° nga adunay medyo dako nga lakang nga 0.286° aron makunhuran ang oras sa pagkuwenta.Dugang pa, ang paggamit sa mga bahin sa imahe nga adunay gamay nga mga sample labi nga makunhuran ang oras sa pag-compute sa frame gikan sa 7.5 segundos (1 Msample) ngadto sa 1.88 segundos (250 Ksample) sa 10 Hz.Kini nga mga parameter sa pag-input gipili aron mahatagan ang igo nga kalidad sa imahe nga adunay gamay nga latency sa panahon sa in vivo imaging.Ang buhi nga mga hulagway ug mga video girekord sa BMP ug AVI nga mga format, matag usa.Ang hilaw nga datos gitipigan sa Technical Data Management Flow Format (TMDS).
Pagkahuman sa pagproseso sa mga imahe sa vivo alang sa pag-uswag sa kalidad sa LabVIEW 2021. Limitado ang katukma kung gigamit ang mga algorithm sa pagtul-id sa yugto sa panahon sa pag-imaging sa vivo tungod sa taas nga oras sa pagkalkula nga gikinahanglan.Limitado ra ang mga lugar sa imahe ug numero sa sample ang gigamit.Dugang pa, ang algoritmo dili maayo alang sa mga hulagway nga adunay mga artifact sa paglihok o ubos nga kalainan ug mosangpot sa mga sayup sa pagkalkula sa hugna30.Ang mga indibidwal nga mga frame nga adunay taas nga kalainan ug walay mga artifact sa paglihok gipili sa mano-mano alang sa phase fine tuning nga adunay usa ka phase scan range nga ± 0.75 ° sa 0.01 ° nga mga lakang.Ang tibuok dapit sa hulagway gigamit (pananglitan, 1 Msample sa usa ka hulagway nga narekord sa 10 Hz).Gidetalye sa Talaan S2 ang mga parametro sa imahe nga gigamit alang sa real-time ug post-processing.Pagkahuman sa pagtul-id sa hugna, usa ka median nga filter ang gigamit aron makunhuran ang kasaba sa imahe.Ang kahayag ug kaibahan gipauswag pa pinaagi sa histogram stretching ug gamma correction31.
Ang mga klinikal nga pagsulay giaprobahan sa Michigan Medical Institutions Review Board ug gipahigayon sa Department of Medical Procedures.Kini nga pagtuon narehistro online sa ClinicalTrials.gov (NCT03220711, petsa sa pagrehistro: 07/18/2017).Ang mga criteria sa paglakip naglakip sa mga pasyente (nag-edad 18 ngadto sa 100 ka tuig) nga adunay giplano kaniadto nga elective colonoscopy, usa ka dugang nga risgo sa colorectal cancer, ug usa ka kasaysayan sa sakit sa panghubag sa tinai.Ang gipahibalo nga pagtugot nakuha gikan sa matag hilisgutan nga miuyon sa pag-apil.Exclusion criteria mao ang mga pasyente nga mabdos, adunay nahibal-an nga hypersensitivity sa fluorescein, o nagpailalom sa aktibong chemotherapy o radiation therapy.Kini nga pagtuon naglakip sa sunod-sunod nga mga pasyente nga naka-iskedyul alang sa naandan nga colonoscopy ug nagrepresentar sa populasyon sa Michigan Medical Center.Ang pagtuon gihimo subay sa Deklarasyon sa Helsinki.
Sa wala pa ang operasyon, i-calibrate ang endoscope gamit ang 10 µm fluorescent beads (#F8836, Thermo Fisher Scientific) nga gitaod sa silicone molds.Usa ka translucent silicone sealant (#RTV108, Momentive) gibubo sa usa ka 3D nga giimprinta nga 8 cm3 nga plastik nga agup-op.Ihulog ang water fluorescent beads sa ibabaw sa silicone ug biyai hangtod nga ang medium sa tubig mamala.
Ang tibuok colon gisusi gamit ang standard medical colonoscope (Olympus, CF-HQ190L) nga adunay puti nga kahayag nga kahayag.Human matino sa endoscopist ang lugar sa giingong sakit, ang lugar gihugasan sa 5-10 ml nga 5% nga acetic acid, ug dayon gamit ang sterile nga tubig aron makuha ang mucus ug debris.Ang usa ka 5 ml nga dosis sa 5 mg/ml fluorescein (Alcon, Fluorescite) gi-inject sa intravenously o gi-spray topically sa mucosa gamit ang standard cannula (M00530860, Boston Scientific) nga gipaagi sa working channel.
Gamit ug irrigator para ma-flush ang sobra nga tina o debris gikan sa mucosal surface.Kuhaa ang nebulizing catheter ug ipasa ang endoscope pinaagi sa working channel aron makakuha og ante-mortem nga mga hulagway.Gamita ang lapad nga field nga endoscopic nga giya aron ibutang ang distal nga tumoy sa target nga lugar. Ang kinatibuk-ang oras nga gigamit sa pagkolekta sa confocal nga mga imahe kay <10 min. Ang kinatibuk-ang oras nga gigamit sa pagkolekta sa confocal nga mga imahe kay <10 min. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. Ang kinatibuk-ang oras nga gikuha sa pagkolekta sa confocal nga mga imahe kay <10 min.Ang kinatibuk-ang oras sa pagkuha alang sa confocal nga mga imahe wala’y 10 minuto.Ang endoscopic white light nga video giproseso gamit ang Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) imaging system ug girekord gamit ang Elgato HD video recorder.Gamita ang LabVIEW 2021 aron irekord ug i-save ang mga video sa endoscopy.Human makompleto ang imaging, tangtangon ang endoscope ug ang tisyu nga makita i-excise gamit ang biopsy forceps o lit-ag. Ang mga tisyu giproseso alang sa naandan nga histology (H&E), ug gisusi sa usa ka eksperto nga GI pathologist (HDA). Ang mga tisyu giproseso alang sa naandan nga histology (H&E), ug gisusi sa usa ka eksperto nga GI pathologist (HDA). Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) ug оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного (HD тракта). Ang mga tisyu giproseso alang sa naandan nga histology (H&E) ug gisusi sa usa ka eksperto nga gastrointestinal pathologist (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) ug оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного (HD тракта). Ang mga tisyu giproseso alang sa naandan nga histology (H&E) ug gisusi sa usa ka eksperto nga gastrointestinal pathologist (HDA).Ang spectral nga mga kabtangan sa fluorescein gikumpirma gamit ang spectrometer (USB2000+, Ocean Optics) sama sa gipakita sa Figure S2.
Ang mga endoscope gi-sterilize human sa matag paggamit sa mga tawo (Fig. 8).Ang mga pamaagi sa pagpanglimpyo gihimo ubos sa direksyon ug pagtugot sa Department of Infection Control and Epidemiology sa Michigan Medical Center ug sa Central Sterile Processing Unit. Sa wala pa ang pagtuon, ang mga instrumento gisulayan ug gi-validate alang sa sterilization sa Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), usa ka komersyal nga entidad nga naghatag mga serbisyo sa pagpugong sa impeksyon ug pag-validate sa sterilization. Sa wala pa ang pagtuon, ang mga instrumento gisulayan ug gi-validate alang sa sterilization sa Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), usa ka komersyal nga entidad nga naghatag mga serbisyo sa pagpugong sa impeksyon ug pag-validate sa sterilization. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) ющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Sa wala pa ang pagtuon, ang mga instrumento gisulayan ug giaprobahan alang sa sterilization sa Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), usa ka komersyal nga organisasyon nga naghatag ug mga serbisyo sa pagpugong sa impeksyon ug sterilization verification. Перед исследованием инструменты были стерилизованы и проверены Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой организацией, колетопрости лактике инфекций и проверке стерилизации. Ang mga instrumento gi-sterilize ug gi-inspeksyon sa wala pa tun-an sa Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), usa ka komersyal nga organisasyon nga naghatag mga serbisyo sa pagpugong sa impeksyon ug sterilization verification.
Pag-recycle sa himan.(a) Ang mga endoscope gibutang sa mga tray pagkahuman sa matag sterilization gamit ang proseso sa pagproseso sa STERRAD.(b) Ang SMF ug mga wire gitapos sa fiber optic ug electrical connectors, matag usa, nga sirado sa wala pa ang pagproseso pag-usab.
Limpyohi ang mga endoscope pinaagi sa pagbuhat sa mosunod: (1) pagpahid sa endoscope gamit ang lint-free nga panapton nga gituslob sa enzymatic cleaner gikan sa proximal ngadto sa distal;(2) Ilublob ang instrumento sa enzymatic detergent solution sulod sa 3 minutos sa tubig.walay lint nga panapton.Ang elektrikal ug fiber optic nga mga konektor gitabonan ug gikuha gikan sa solusyon;(3) Ang endoscope giputos ug gibutang sa instrument tray para sa sterilization gamit ang STERRAD 100NX, hydrogen peroxide gas plasma.medyo ubos nga temperatura ug ubos nga humidity nga palibot.
Ang mga dataset nga gigamit ug/o gi-analisa sa kasamtangan nga pagtuon anaa gikan sa tagsa-tagsa ka mga tagsulat sa makatarunganon nga hangyo.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy sa gastro-intestinal endoscopy: Teknikal nga mga aspeto ug klinikal nga aplikasyon. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy sa gastro-intestinal endoscopy: Teknikal nga mga aspeto ug klinikal nga aplikasyon.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy sa gastrointestinal endoscopy: teknikal nga mga aspeto ug klinikal nga aplikasyon. 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：Mga teknikal nga aspeto ug klinikal nga aplikasyon.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal laser endoscopy sa gastrointestinal endoscopy: teknikal nga mga aspeto ug klinikal nga aplikasyon.paghubad sa gastrointestinal heparin.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR ug uban pa.Kaluwasan ug Kaepektibo Pagtuki sa SAGES TAVAC Confocal Laser Endomicroscopy.Operasyon.Endoscopy 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. ug uban pa.Confocal laser endoscopy sa gastrointestinal ug pancreatobiliary nga mga sakit: usa ka sistematikong pagrepaso ug meta-analysis.Biomedical Science.tangke sa pagtipig.internal 2016, 4638683 (2016).