از بازدید شما از Nature.com سپاسگزاریم.شما از یک نسخه مرورگر با پشتیبانی محدود CSS استفاده می کنید.برای بهترین تجربه، توصیه می کنیم از یک مرورگر به روز شده استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در اینترنت اکسپلورر غیرفعال کنید).علاوه بر این، برای اطمینان از پشتیبانی مداوم، سایت را بدون استایل و جاوا اسکریپت نشان می‌دهیم.
چرخ فلکی از سه اسلاید را همزمان نمایش می دهد.از دکمه های قبلی و بعدی برای حرکت در سه اسلاید در یک زمان استفاده کنید یا از دکمه های لغزنده در پایان برای حرکت در سه اسلاید در یک زمان استفاده کنید.
آندوسکوپی لیزری کانفوکال یک روش جدید بیوپسی اپتیکال بلادرنگ است.تصاویر فلورسنت با کیفیت بافت شناسی را می توان بلافاصله از اپیتلیوم اندام های توخالی به دست آورد.در حال حاضر، اسکن به صورت پروگزیمال با ابزارهای مبتنی بر پروب که معمولاً در عمل بالینی استفاده می شوند، با انعطاف پذیری محدود در کنترل فوکوس انجام می شود.ما استفاده از یک اسکنر رزونانس پارامتریک نصب شده در انتهای دیستال یک آندوسکوپ را برای انجام انحراف جانبی با سرعت بالا نشان می‌دهیم.یک سوراخ در مرکز بازتابنده حک شده است تا مسیر نور را بالا ببرد.این طراحی اندازه ابزار را به قطر 2.4 میلی متر و طول 10 میلی متر کاهش می دهد و به آن اجازه می دهد از کانال کاری آندوسکوپ های پزشکی استاندارد عبور داده شود.لنز فشرده وضوح جانبی و محوری را به ترتیب 1.1 و 13.6 میکرومتر ارائه می دهد.فاصله کاری 0 میکرومتر و میدان دید 250 میکرومتر × 250 میکرومتر با نرخ فریم تا 20 هرتز به دست می‌آید.تحریک در 488 نانومتر فلورسین را تحریک می کند، یک رنگ مورد تایید FDA برای کنتراست بافتی بالا.آندوسکوپ‌ها به مدت 18 چرخه بدون شکست با استفاده از روش‌های استریلیزاسیون تایید شده بالینی پردازش مجدد شده‌اند.تصاویر فلورسنت از مخاط طبیعی کولون، آدنوم های لوله ای، پولیپ هایپرپلاستیک، کولیت اولسراتیو و کولیت کرون در طول کولونوسکوپی معمولی به دست آمد.سلول های منفرد از جمله کلونوسیت ها، سلول های جامی و سلول های التهابی قابل شناسایی هستند.ویژگی های مخاطی مانند ساختارهای دخمه، حفره های سردابه و لامینا پروپریا قابل تشخیص است.این ابزار را می توان به عنوان مکمل آندوسکوپی معمولی استفاده کرد.
آندوسکوپی لیزر کانفوکال یک روش تصویربرداری جدید است که برای استفاده بالینی به عنوان مکمل آندوسکوپی معمولی توسعه یافته است.این ابزار انعطاف پذیر و متصل به فیبر نوری را می توان برای تشخیص بیماری ها در سلول های اپیتلیال که اندام های توخالی مانند روده بزرگ را پوشانده اند استفاده کرد.این لایه نازک بافت از نظر متابولیکی بسیار فعال است و منبع بسیاری از فرآیندهای بیماری مانند سرطان، عفونت و التهاب است.آندوسکوپی می‌تواند به وضوح درون سلولی دست یابد و تصاویری با کیفیت تقریباً بافت‌شناختی در زمان واقعی ارائه دهد تا به پزشکان در تصمیم‌گیری بالینی کمک کند.بیوپسی بافت فیزیکی خطر خونریزی و سوراخ شدن را به همراه دارد.نمونه های بیوپسی خیلی زیاد یا خیلی کم اغلب جمع آوری می شوند.هر نمونه برداشته شده هزینه جراحی را افزایش می دهد.چندین روز طول می کشد تا نمونه توسط آسیب شناس ارزیابی شود.در طول روزهای انتظار برای نتایج پاتولوژی، بیماران اغلب اضطراب را تجربه می کنند.در مقابل، سایر روش‌های تصویربرداری بالینی مانند MRI، CT، PET، SPECT و سونوگرافی فاقد وضوح مکانی و سرعت زمانی لازم برای تجسم فرآیندهای اپیتلیال در داخل بدن با وضوح درون سلولی در زمان واقعی هستند.
یک ابزار مبتنی بر پروب (Cellvizio) در حال حاضر معمولاً در کلینیک ها برای انجام "بیوپسی نوری" استفاده می شود.این طرح بر اساس یک بسته فیبر نوری منسجم فضایی 4 است که تصاویر فلورسنت را جمع آوری و ارسال می کند.هسته فیبر منفرد به عنوان یک "سوراخ" عمل می کند تا به صورت فضایی نور بدون تمرکز را برای وضوح درون سلولی فیلتر کند.اسکن به صورت پروگزیمال با استفاده از یک گالوانومتر بزرگ و حجیم انجام می شود.این شرط توانایی ابزار کنترل فوکوس را محدود می کند.مرحله بندی مناسب کارسینوم اپیتلیال اولیه نیاز به تجسم در زیر سطح بافت برای ارزیابی تهاجم و تعیین درمان مناسب دارد.فلورسئین، یک ماده حاجب تایید شده توسط FDA، به صورت داخل وریدی تجویز می شود تا ویژگی های ساختاری اپیتلیوم را برجسته کند. این اندومیکروسکوپ ها دارای ابعاد کمتر از 2.4 میلی متر قطر هستند و می توانند به راحتی از طریق کانال بیوپسی آندوسکوپ های پزشکی استاندارد عبور داده شوند. این اندومیکروسکوپ ها دارای ابعاد کمتر از 2.4 میلی متر قطر هستند و می توانند به راحتی از طریق کانال بیوپسی آندوسکوپ های پزشکی استاندارد عبور داده شوند. Эти эndomicroskopy nameют размеры <2,4 mm در قطر و می تواند bыtь legko provedenы через биопсийный канал стандартных медицинских эndoskokopov. قطر این اندومیکروسکوپ‌ها کمتر از 2.4 میلی‌متر است و می‌توان به راحتی از کانال بیوپسی آندوسکوپ‌های پزشکی استاندارد عبور داد.این بورسکوپ ها کمتر از 2.4 میلی متر قطر دارند و به راحتی از کانال بیوپسی بورسکوپ های پزشکی استاندارد عبور می کنند.این انعطاف پذیری طیف وسیعی از کاربردهای بالینی را امکان پذیر می کند و مستقل از تولیدکنندگان آندوسکوپ است.مطالعات بالینی متعددی با استفاده از این دستگاه تصویربرداری انجام شده است، از جمله تشخیص زودهنگام سرطان های مری، معده، روده بزرگ و حفره دهان.پروتکل های تصویربرداری توسعه یافته و ایمنی این روش ایجاد شده است.
سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) یک فناوری قدرتمند برای طراحی و ساخت مکانیسم‌های اسکن کوچک مورد استفاده در انتهای دیستال آندوسکوپ‌ها است.این موقعیت (نسبت به پروگزیمال) به انعطاف پذیری بیشتری در کنترل موقعیت فوکوس اجازه می دهد 5،6.علاوه بر انحراف جانبی، مکانیسم دیستال می تواند اسکن های محوری، اسکن های پس از هدف و اسکن های دسترسی تصادفی را نیز انجام دهد.این قابلیت‌ها بازجویی جامع‌تری از سلول‌های اپیتلیال، از جمله تصویربرداری با مقطع عمودی7، اسکن بدون انحراف با میدان دید بزرگ (FOV)8 و عملکرد بهبود یافته در مناطق فرعی تعریف‌شده توسط کاربر را ممکن می‌سازد.MEMS مشکل جدی بسته بندی موتور اسکن را با فضای محدود موجود در انتهای دستگاه حل می کند.در مقایسه با گالوانومترهای حجیم، MEMS عملکرد عالی را در اندازه کوچک، سرعت بالا و مصرف انرژی کم ارائه می دهد.یک فرآیند تولید ساده را می توان برای تولید انبوه با هزینه کم افزایش داد.بسیاری از طرح های MEMS قبلاً گزارش شده است 10،11،12.هیچ یک از فناوری ها هنوز به اندازه کافی توسعه نیافته اند که امکان استفاده گسترده بالینی از تصویربرداری in vivo در زمان واقعی را از طریق کانال کاری آندوسکوپ پزشکی فراهم کند.در اینجا، هدف ما نشان دادن استفاده از یک اسکنر MEMS در انتهای دیستال یک آندوسکوپ برای گرفتن تصویر انسان در داخل بدن در طول آندوسکوپی بالینی معمول است.
یک ابزار فیبر نوری با استفاده از یک اسکنر MEMS در انتهای دیستال برای جمع‌آوری تصاویر فلورسنت in vivo در زمان واقعی با ویژگی‌های بافت‌شناسی مشابه ایجاد شد.یک فیبر تک حالته (SMF) در یک لوله پلیمری منعطف محصور شده و در 488 نانومتر λex برانگیخته می شود.این پیکربندی طول نوک دیستال را کوتاه می کند و اجازه می دهد تا از طریق کانال کاری آندوسکوپ های پزشکی استاندارد به جلو منتقل شود.از نوک برای وسط اپتیک استفاده کنید.این لنزها برای دستیابی به وضوح محوری تقریباً پراش با دیافراگم عددی (NA) = 0.41 و فاصله کاری = 0 µm13 طراحی شده‌اند.اسکنرهای دقیق برای تراز کردن دقیق اپتیک 14 ساخته شده اند. اسکنر در یک آندوسکوپ با نوک انتهایی سفت و سخت به قطر 2.4 میلی متر و طول 10 میلی متر بسته بندی شده است (شکل 1a).این ابعاد اجازه می دهد تا در عمل بالینی به عنوان یک وسیله جانبی در طول آندوسکوپی استفاده شود (شکل 1b).حداکثر توان تابش لیزر بر روی بافت 2 مگاوات بود.
آندوسکوپی لیزر کانفوکال (CLE) و اسکنرهای MEMS.عکسی که (الف) یک ابزار بسته بندی شده با ابعاد نوک دیستال سفت و سخت با قطر 2.4 میلی متر و طول 10 میلی متر و (ب) عبور مستقیم از کانال کاری یک آندوسکوپ پزشکی استاندارد (Olympus CF-HQ190L).(ج) نمای جلوی اسکنر که یک بازتابنده با دیافراگم مرکزی 50 میکرومتر را نشان می دهد که پرتو تحریک از آن عبور می کند.اسکنر بر روی یک گیمبال که توسط مجموعه ای از درایوهای درایو شانه مربعی هدایت می شود، نصب شده است.فرکانس رزونانس دستگاه با اندازه فنر پیچشی تعیین می شود.(د) نمای جانبی اسکنر را نشان می دهد که اسکنر روی پایه ای با سیم های متصل به لنگرهای الکترود نصب شده است که نقاط اتصال را برای سیگنال های درایو و قدرت فراهم می کند.
مکانیسم اسکن شامل یک بازتابنده نصب شده بر روی گیمبال است که توسط مجموعه‌ای از محرک‌های مربعی شانه‌ای هدایت می‌شود تا پرتو را به صورت جانبی (صفحه XY) در یک الگوی Lissajous منحرف کند (شکل 1c).سوراخی به قطر 50 میکرومتر در مرکز حک شد که پرتو تحریک از آن عبور کرد.اسکنر در فرکانس رزونانس طراحی هدایت می شود که با تغییر ابعاد فنر پیچشی می توان آن را تنظیم کرد.لنگرهای الکترود در حاشیه دستگاه حک شده بودند تا نقاط اتصال سیگنال های قدرت و کنترل را فراهم کنند (شکل 1d).
سیستم تصویربرداری بر روی یک گاری قابل حمل نصب شده است که می تواند به اتاق عمل بغلتد.رابط کاربری گرافیکی برای پشتیبانی از کاربران با حداقل دانش فنی مانند پزشکان و پرستاران طراحی شده است.فرکانس درایو اسکنر، حالت شکل پرتو و FOV تصویر را به صورت دستی بررسی کنید.
طول کلی آندوسکوپ تقریباً 4 متر است تا امکان عبور کامل ابزار از کانال کاری یک آندوسکوپ پزشکی استاندارد (1.68 متر) با طول اضافی برای مانورپذیری فراهم شود.در انتهای پروگزیمال آندوسکوپ، SMF و سیم‌ها به کانکتورهایی ختم می‌شوند که به فیبر نوری و پورت‌های سیمی ایستگاه پایه متصل می‌شوند.این نصب شامل یک لیزر، یک واحد فیلتر، یک تقویت کننده ولتاژ بالا و یک آشکارساز فتومولتیپلایر (PMT) است.تقویت کننده سیگنال های برق و درایو را به اسکنر تامین می کند.واحد فیلتر نوری تحریک لیزر را با SMF جفت می کند و فلورسانس را به PMT می دهد.
آندوسکوپ ها پس از هر عمل بالینی با استفاده از فرآیند استریلیزاسیون STERRAD دوباره پردازش می شوند و می توانند تا 18 سیکل بدون شکست را تحمل کنند.برای محلول OPA، هیچ نشانه ای از آسیب پس از بیش از 10 چرخه ضد عفونی مشاهده نشد.نتایج OPA بهتر از STERRAD بود و نشان می‌دهد که عمر آندوسکوپ‌ها را می‌توان با ضدعفونی سطح بالا به جای استریل کردن مجدد افزایش داد.
وضوح تصویر از تابع پخش نقطه ای با استفاده از مهره های فلورسنت با قطر 0.1 میکرومتر تعیین شد.برای وضوح جانبی و محوری، عرض کامل در نصف حداکثر (FWHM) به ترتیب 1.1 و 13.6 میکرومتر اندازه‌گیری شد (شکل 2a, b).
گزینه های تصویروضوح جانبی (a) و محوری (b) اپتیک فوکوس با تابع گسترش نقطه (PSF) اندازه‌گیری شده با استفاده از میکروسفرهای فلورسنت با قطر 0.1 میکرومتر مشخص می‌شود.عرض کامل اندازه گیری شده در نصف حداکثر (FWHM) به ترتیب 1.1 و 13.6 میکرومتر بود.ورودی: نماهای گسترش یافته یک میکروکره منفرد در جهت عرضی (XY) و محوری (XZ) نشان داده شده است.(ج) تصویر فلورسنت به دست آمده از نوار هدف استاندارد (USAF 1951) (بیضی قرمز) که نشان می دهد که گروه های 7-6 را می توان به وضوح تشخیص داد.(د) تصویر میکروسفرهای فلورسنت پراکنده با قطر 10 میکرومتر که میدان دید 250 میکرومتر در 250 میکرومتر را نشان می‌دهد.PSFهای موجود در (a, b) با استفاده از MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/) ساخته شدند.(ج، د) تصاویر فلورسنت با استفاده از LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/) جمع آوری شد.
تصاویر فلورسنت از لنزهای با وضوح استاندارد به وضوح مجموعه ستون‌ها را در گروه‌های 7-6 متمایز می‌کنند که وضوح جانبی بالایی را حفظ می‌کند (شکل 2c).میدان دید (FOV) 250 میکرومتر × 250 میکرومتر از تصاویر دانه‌های فلورسنت با قطر 10 میکرومتر پراکنده بر روی ورقه‌های پوششی تعیین شد (شکل 2d).
یک روش خودکار برای کنترل بهره PMT و تصحیح فاز در یک سیستم تصویربرداری بالینی برای کاهش آثار حرکتی آندوسکوپ‌ها، پریستالسیس کولون و تنفس بیمار اجرا می‌شود.الگوریتم های بازسازی و پردازش تصویر قبلاً توضیح داده شده است 14،15.بهره PMT توسط یک کنترل کننده انتگرال متناسب (PI) برای جلوگیری از اشباع شدت کنترل می شود.این سیستم حداکثر شدت پیکسل را برای هر فریم می خواند، پاسخ های متناسب و یکپارچه را محاسبه می کند و مقادیر افزایش PMT را تعیین می کند تا مطمئن شود که شدت پیکسل در محدوده مجاز است.
در طول تصویربرداری in vivo، عدم تطابق فاز بین حرکت اسکنر و سیگنال کنترل می تواند باعث تاری تصویر شود.چنین اثراتی ممکن است به دلیل تغییر دمای دستگاه در داخل بدن انسان رخ دهد.تصاویر نور سفید نشان داد که آندوسکوپ با مخاط طبیعی کولون در داخل بدن در تماس است (شکل 3a).تار شدن پیکسل های نامرتب را می توان در تصاویر خام مخاط طبیعی روده بزرگ مشاهده کرد (شکل 3b).پس از درمان با تنظیم مناسب فاز و کنتراست، ویژگی های درون سلولی مخاط قابل تشخیص است (شکل 3c).برای اطلاعات بیشتر، تصاویر هم کانونی خام و تصاویر بلادرنگ پردازش شده در شکل S1 نشان داده شده است، و پارامترهای بازسازی تصویر مورد استفاده برای زمان واقعی و پس پردازش در جدول S1 و جدول S2 ارائه شده است.
پردازش تصویر.(الف) تصویر آندوسکوپی با زاویه دید عریض که یک آندوسکوپ (E) را نشان می‌دهد که در تماس با مخاط طبیعی کولون (N) قرار گرفته است تا تصاویر فلورسنت in vivo پس از تجویز فلورسین جمع‌آوری شود.(ب) سرگردانی در محورهای X و Y در حین اسکن می‌تواند باعث تار شدن پیکسل‌های نامناسب شود.برای اهداف نمایشی، یک تغییر فاز بزرگ به تصویر اصلی اعمال می شود.(ج) پس از اصلاح فاز پس از پردازش، جزئیات مخاطی را می توان ارزیابی کرد، از جمله ساختارهای کریپت (پیکان)، با یک لومن مرکزی (l) که توسط لایه پروپریا (lp) احاطه شده است.سلول های منفرد را می توان متمایز کرد، از جمله کلونوسیت ها (c)، سلول های جامی (g) و سلول های التهابی (فلش).ویدیوی اضافی 1 را ببینید. (b، c) تصاویر پردازش شده با استفاده از LabVIEW 2021.
تصاویر فلورسانس کانفوکال در داخل بدن در چندین بیماری کولون به دست آمده است تا کاربرد بالینی وسیع این ابزار را نشان دهد.تصویربرداری با زاویه باز ابتدا با استفاده از نور سفید برای تشخیص مخاط بسیار غیر طبیعی انجام می شود.سپس آندوسکوپ از طریق کانال کاری کولونوسکوپ پیش رفته و با مخاط تماس پیدا می کند.
آندوسکوپی میدان وسیع، اندومیکروسکوپی کانفوکال و تصاویر بافت شناسی (H&E) برای نئوپلازی کولون، از جمله آدنوم توبولار و پولیپ هیپرپلاستیک نشان داده شده است. آندوسکوپی میدان وسیع، اندومیکروسکوپی کانفوکال و تصاویر بافت شناسی (H&E) برای نئوپلازی کولون، از جمله آدنوم توبولار و پولیپ هیپرپلاستیک نشان داده شده است. Shirokopolьnaya эndoskopiya, confocalьnaya эndomicroskopiya and gistologicheskie (H&E) isobrazheniya pokazanы dlya neoplasions tolstoy kiski, vklyuchaya tubulyarnuyu adenomu و hyperplastycheskiy polyp. آندوسکوپی کولون، اندومیکروسکوپی کانفوکال و تصویربرداری بافت شناسی (H&E) برای نئوپلازی کولون، از جمله آدنوم توبولار و پولیپ هیپرپلاستیک اندیکاسیون دارند.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、共聄广角内窥镜检查、共聾组织学 (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在在تصویر 果学 (H&E). Shirokopolьnaya эndoskopiya, confocalьnaya microэndoskopiya and gistologicheskie (H&E) isobrazheniya, poказывающие опухоли толстой кишки, включая тубулярные аденомы и хиперпластические پولы. آندوسکوپی میدان وسیع، میکروآندوسکوپی کانفوکال، و تصاویر بافت شناسی (H&E) که تومورهای روده بزرگ، از جمله آدنوم توبولار و پولیپ هایپرپلاستیک را نشان می دهد.آدنوم های لوله ای از دست دادن ساختار طبیعی کریپت، کاهش اندازه سلول های جام، اعوجاج لومن کریپت و ضخیم شدن لایه پروپریا را نشان داد (شکل 4a-c).پولیپ هایپرپلاستیک معماری ستاره ای دخمه ها، سلول های جامی اندک، لومن شکاف مانند دخمه ها و کریپت های لایه ای نامنظم را نشان داد (شکل 4d-f).
تصویر پوست ضخیم مخاطی در داخل بدن. آندوسکوپی نور سفید، آندومیکروسکوپ کانفوکال، و تصاویر بافت شناسی (H&E) برای (ac) آدنوم، (df) پولیپ هیپرپلاستیک، (gi) کولیت اولسراتیو و (jl) کولیت کرون نشان داده شده است. آندوسکوپی نور سفید، آندومیکروسکوپ کانفوکال، و تصاویر بافت شناسی (H&E) برای (ac) آدنوم، (df) پولیپ هیپرپلاستیک، (gi) کولیت اولسراتیو و (jl) کولیت کرون نشان داده شده است. Tipichnыe isobrazheniya эndoskopii in whitem свете, confocalьnogo эndomicroskopa and gistologies (H&E) pokazanы для (ac) adenomy, (df) giperplastycheskogo polypa, (gi) язвенного colita و (jl) colita. آندوسکوپی نور سفید معمولی، اندومیکروسکوپ کانفوکال، و تصاویر بافت شناسی (H&E) برای (ac) آدنوم، (df) پولیپ هیپرپلاستیک، (gi) کولیت اولسراتیو و (jl) کولیت کرون نشان داده شده است.腺瘤检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像. (ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎瀄体肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎瀄体虎育共公司内肠肠炎性和电视学(H&E ) تصویر Представлены репрезентативные эndoskopiya в белом свете, confocalьnaya эndoskopiya و gistologiya (ac) adenomы, (df) giperplastycheskogo polipoza, (gi) язвенного کوليتا و (jl) colita Krona (H&E). آندوسکوپی با نور سفید، آندوسکوپی کانفوکال، و بافت شناسی (ac) آدنوم، (df) پولیپوز هیپرپلاستیک، (gi) کولیت اولسراتیو، و (jl) کولیت کرون (H&E) نشان داده شده است.(B) یک تصویر کانفوکال را نشان می دهد که در داخل بدن از یک آدنوم لوله ای (TA) با استفاده از آندوسکوپ (E) به دست آمده است.این ضایعه پیش سرطانی از دست دادن معماری طبیعی کریپت (پیکان)، اعوجاج لومن کریپت (l) و شلوغ شدن lamina propria (lp) کریپت را نشان می دهد.کلونوسیت ها (c)، سلول های جامی (g) و سلول های التهابی (فلش) نیز قابل شناسایی هستند.Smt.ویدئوی تکمیلی 2. (e) یک تصویر کانفوکال به دست آمده از یک پولیپ هیپرپلاستیک (HP) در داخل بدن را نشان می دهد.این ضایعه خوش‌خیم معماری دخمه‌ای ستاره‌ای (پیکان)، لومن دخمه‌ای شکاف‌مانند (l) و لامینا پروپریا با شکل نامنظم (lp) را نشان می‌دهد.کلونوسیت ها (c)، چندین سلول جام (g) و سلول های التهابی (فلش) نیز قابل شناسایی هستند.Smt.ویدئوی تکمیلی 3. (h) تصاویر کانفوکال به دست آمده در کولیت اولسراتیو (UC) را در داخل بدن نشان می دهد.این وضعیت التهابی ساختار دخمه (پیکان) و سلول های جام برجسته (g) را نشان می دهد.پرهای فلورسئین (f) از سلول های اپیتلیال اکسترود می شوند که منعکس کننده افزایش نفوذپذیری عروق است.سلول های التهابی متعددی (فلش) در لامینا پروپریا (lp) دیده می شود.Smt.ویدئوی تکمیلی 4. (k) یک تصویر کانفوکال را نشان می دهد که در داخل بدن از ناحیه ای از کولیت کرون (CC) به دست آمده است.این وضعیت التهابی ساختار دخمه (پیکان) و سلول های جام برجسته (g) را نشان می دهد.پرهای فلورسئین (f) از سلول های اپیتلیال اکسترود می شوند که منعکس کننده افزایش نفوذپذیری عروق است.سلول های التهابی متعددی (فلش) در لامینا پروپریا (lp) دیده می شود.Smt.ویدیوی تکمیلی 5. (b، d، h، l) تصاویر پردازش شده با استفاده از LabVIEW 2021.
مجموعه مشابهی از تصاویر التهاب کولون نشان داده شده است، از جمله کولیت اولسراتیو (UC) (شکل 4g-i) و کولیت کرون (شکل 4j-l).تصور می‌شود که پاسخ التهابی با ساختارهای دخمه تحریف شده با سلول‌های جامی بیرون زده مشخص می‌شود.فلورسئین از سلول های اپیتلیال فشرده می شود و منعکس کننده افزایش نفوذپذیری عروق است.تعداد زیادی سلول التهابی در لامینا پروپریا دیده می شود.
ما کاربرد بالینی یک آندوسکوپ لیزری کانفوکال منعطف جفت شده با فیبر را نشان داده‌ایم که از یک اسکنر MEMS در موقعیت دیستال برای گرفتن تصویر in vivo استفاده می‌کند.در فرکانس تشدید، نرخ فریم تا 20 هرتز را می توان با استفاده از حالت اسکن لیساجو با چگالی بالا برای کاهش مصنوعات حرکتی به دست آورد.مسیر نوری تا می شود تا انبساط پرتو و دیافراگم عددی برای دستیابی به وضوح جانبی 1.1 میکرومتر کافی باشد.تصاویر فلورسنت با کیفیت بافت شناسی در طی کولونوسکوپی معمولی از مخاط طبیعی کولون، آدنوم های لوله ای، پولیپ هایپرپلاستیک، کولیت اولسراتیو و کولیت کرون به دست آمد.سلول های منفرد از جمله کلونوسیت ها، سلول های جامی و سلول های التهابی قابل شناسایی هستند.ویژگی های مخاطی مانند ساختارهای دخمه، حفره های سردابه و لامینا پروپریا قابل تشخیص است.سخت افزار دقیق برای اطمینان از هم ترازی دقیق اجزای نوری و مکانیکی منفرد در دستگاه با قطر 2.4 میلی متر x طول 10 میلی متر، میکرو ماشین کاری شده است.طراحی اپتیکال طول نوک دیستال سفت و سخت را به اندازه کافی کاهش می دهد تا اجازه عبور مستقیم از یک کانال کاری با اندازه استاندارد (قطر 3.2 میلی متر) در آندوسکوپ های پزشکی را بدهد.بنابراین، صرف نظر از سازنده، دستگاه می تواند به طور گسترده توسط پزشکان در محل زندگی استفاده شود.برای برانگیختن فلورسین، رنگ مورد تایید FDA، برای به دست آوردن کنتراست بالا، تحریک در λex = 488 نانومتر انجام شد.ابزار بدون مشکل به مدت 18 سیکل با استفاده از روش‌های استریلیزاسیون پذیرفته شده بالینی مجدداً پردازش شد.
دو طرح ابزار دیگر از نظر بالینی تایید شده اند.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) یک آندوسکوپ لیزری کانفوکال مبتنی بر پروب (pCLE) است که از بسته‌ای از کابل‌های فیبر نوری منسجم چند حالته برای جمع‌آوری و انتقال تصاویر فلورسانس استفاده می‌کند.یک آینه گالوو واقع در ایستگاه پایه یک اسکن جانبی در انتهای پروگزیمال انجام می دهد.بخش های نوری در صفحه افقی (XY) با عمق 0 تا 70 میکرومتر جمع آوری می شوند.کیت های میکروپروب از 0.91 (سوزن 19 گرم) تا قطر 5 میلی متر در دسترس هستند.وضوح جانبی 1 تا 3.5 میکرومتر به دست آمد.تصاویر با نرخ فریم 9 تا 12 هرتز با میدان دید یک بعدی از 240 تا 600 میکرومتر جمع‌آوری شدند.این پلت فرم به صورت بالینی در مناطق مختلف از جمله مجرای صفراوی، مثانه، روده بزرگ، مری، ریه ها و پانکراس استفاده شده است.Optiscan Pty Ltd یک آندوسکوپ لیزری کانفوکال مبتنی بر آندوسکوپ (eCLE) با یک موتور اسکن تعبیه شده در لوله ورودی (انتهای دیستال) یک آندوسکوپ حرفه ای (EC-3870K، Pentax Precision Instruments) 17 توسعه داده است.بخش نوری با استفاده از یک فیبر تک حالته و اسکن جانبی با استفاده از مکانیزم کنسول از طریق یک چنگال تنظیم رزونانس انجام شد.یک محرک آلیاژ حافظه شکل (نیتینول) برای ایجاد جابجایی محوری استفاده می شود.قطر کل ماژول کانفوکال 5 میلی متر است.برای فوکوس از یک لنز GRIN با دیافراگم عددی NA = 0.6 استفاده می شود.تصاویر افقی با وضوح جانبی و محوری به ترتیب 0.7 و 7 میکرومتر، با نرخ فریم 0.8-1.6 هرتز و میدان دید 500 میکرومتر × 500 میکرومتر به دست آمد.
ما وضوح درون سلولی را در تصویربرداری فلورسانس درون بدن از بدن انسان از طریق یک آندوسکوپ پزشکی با استفاده از یک اسکنر MEMS انتهای دیستال نشان می‌دهیم.فلورسانس کنتراست تصویر بالایی را فراهم می‌کند و لیگاندهایی که به اهداف سطح سلولی متصل می‌شوند را می‌توان با فلوروفورها برچسب‌گذاری کرد تا هویت مولکولی را برای تشخیص بیماری بهبود بخشد.سایر تکنیک های نوری برای میکروآندوسکوپی in vivo نیز در حال توسعه هستند. OCT از طول پیوستگی کوتاه یک منبع نور پهن باند برای جمع آوری تصاویر در صفحه عمودی با عمق بیش از 1 میلی متر 19 استفاده می کند. OCT از طول پیوستگی کوتاه یک منبع نور پهن باند برای جمع آوری تصاویر در صفحه عمودی با عمق بیش از 1 میلی متر 19 استفاده می کند. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений в вертикальной плоскости с глубиной >1 mm19. OCT از طول پیوستگی کوتاه یک منبع نور باند پهن برای گرفتن تصاویر در صفحه عمودی با عمق بیش از 1 میلی متر استفاده می کند. اکتبر 使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平面中深度> 1mm19 的图像。1 میلی متر 19 متر. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника دنیای для сбора изображений на گلوبین >1 میلی متر 19 در ورتیکال плоскости. OCT از طول پیوستگی کوتاه یک منبع نور پهن باند برای به دست آوردن تصاویر بیش از 1 میلی متر 19 در صفحه عمودی استفاده می کند.با این حال، این رویکرد کم کنتراست متکی بر مجموعه نور پس پراکنده است و وضوح تصویر توسط مصنوعات لکه ای محدود می شود.آندوسکوپی فوتوآکوستیک تصاویر in vivo را بر اساس انبساط سریع ترموالاستیک در بافت پس از جذب پالس لیزری که امواج صوتی تولید می‌کند، ایجاد می‌کند. این رویکرد عمق تصویربرداری بیش از 1 سانتی متر را در کولون انسان در داخل بدن برای نظارت بر درمان نشان داده است. این رویکرد عمق تصویربرداری بیش از 1 سانتی متر را در کولون انسان در داخل بدن برای نظارت بر درمان نشان داده است. Этот подход продемонстрировал گلبینو نمایش تصویری > 1 سانتی متر در tolstoy kishke cheloveka in vivo برای مونیتورینگ تراپیوی. این رویکرد عمق تصویربرداری بیش از 1 سانتی متر را در کولون انسان در داخل بدن برای نظارت بر درمان نشان داده است.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 podhod был prodemonstrirovan on glubine isobrazheniya > 1 cm در tolstoy kishke cheloveka in vivo для monitoringa terapies. این رویکرد در عمق تصویربرداری بیش از 1 سانتی متر در کولون انسان در داخل بدن برای نظارت بر درمان نشان داده شده است.کنتراست عمدتا توسط هموگلوبین در عروق تولید می شود.هنگامی که دو یا چند فوتون NIR به طور همزمان به مولکول های زیستی بافت برخورد می کنند، آندوسکوپی مولتی فوتونی تصاویر فلورسانس با کنتراست بالا تولید می کند. این روش می تواند به عمق تصویربرداری بیش از 1 میلی متر با سمیت نوری کم دست یابد. این روش می تواند به عمق تصویربرداری بیش از 1 میلی متر با سمیت نوری کم دست یابد. Этот podhod می‌تواند تعبیر شود. این روش می تواند عمق تصویر > 1 میلی متر را با سمیت نوری کم ارائه دهد.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 podhod می‌تواند تعبیر شود. این روش می تواند عمق تصویر > 1 میلی متر را با سمیت نوری کم ارائه دهد.پالس های لیزر فمتوثانیه با شدت بالا مورد نیاز است و این روش از نظر بالینی در طول آندوسکوپی ثابت نشده است.
در این نمونه اولیه، اسکنر فقط انحراف جانبی را انجام می دهد، بنابراین قسمت نوری در صفحه افقی (XY) قرار دارد.این دستگاه قادر است با نرخ فریم بالاتر (20 هرتز) نسبت به آینه های گالوانیکی (12 هرتز) در سیستم Cellvizio کار کند.برای کاهش مصنوعات حرکتی، نرخ فریم را افزایش دهید و برای تقویت سیگنال، نرخ فریم را کاهش دهید.الگوریتم های سرعت بالا و خودکار برای کاهش مصنوعات حرکتی بزرگ ناشی از حرکت آندوسکوپی، حرکت تنفسی و حرکت روده مورد نیاز است.نشان داده شده است که اسکنرهای تشدید پارامتریک به جابجایی محوری بیش از صدها میکرون دست می‌یابند. تصاویر را می توان در صفحه عمودی (XZ)، عمود بر سطح مخاط جمع آوری کرد تا نمای مشابه بافت شناسی (H&E) ارائه دهد. تصاویر را می توان در صفحه عمودی (XZ)، عمود بر سطح مخاط جمع آوری کرد تا نمای مشابه بافت شناسی (H&E) ارائه دهد. Изображения могут быть получены во вертикальной плоскости (XZ)، پرپندیکولارنوی اعتبارات کلیزیستوی ابولوخی، чтобы обеспечить такое же изображение، как при گیستولوژی (H&E). تصاویر را می توان در یک صفحه عمودی (XZ) عمود بر سطح مخاط گرفت تا تصویری مشابه در بافت شناسی (H&E) ارائه دهد.可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供举组织学(H&E)可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ) , پرپندیکولارنوй پوورхности слизистой оболочки , чтобы обеспечить такое же изображение , как при gistologicheskom issledoani (H&E). تصاویر را می توان در یک صفحه عمودی (XZ) عمود بر سطح مخاط گرفت تا تصویری مشابه با معاینه بافت شناسی (H&E) ارائه دهد.اسکنر را می توان در موقعیت پس از هدف قرار داد که در آن پرتو روشنایی در امتداد محور نوری اصلی قرار می گیرد تا حساسیت به انحرافات را کاهش دهد.حجم های کانونی تقریباً محدود با پراش می توانند در میدان های دید خودسرانه بزرگ منحرف شوند.اسکن دسترسی تصادفی می تواند برای انحراف بازتابنده ها به موقعیت های تعریف شده توسط کاربر انجام شود.میدان دید را می توان برای برجسته کردن مناطق دلخواه تصویر کاهش داد و نسبت سیگنال به نویز، کنتراست و نرخ فریم را بهبود بخشید.اسکنرها را می توان با استفاده از فرآیندهای ساده به تولید انبوه رساند.برای افزایش تولید برای تولید انبوه کم هزینه و توزیع گسترده، می توان صدها دستگاه را روی هر ویفر سیلیکونی ساخت.
مسیر نوری تا شده اندازه نوک انتهایی سفت و سخت را کاهش می دهد و استفاده از آندوسکوپ را به عنوان یک وسیله جانبی در طول کولونوسکوپی معمولی آسان می کند.در تصاویر فلورسنت نشان داده شده، می توان ویژگی های زیر سلولی مخاط را برای تشخیص آدنوم های لوله ای (پیش سرطانی) از پولیپ هایپرپلاستیک (خوش خیم) مشاهده کرد.این نتایج نشان می‌دهد که آندوسکوپی می‌تواند تعداد بیوپسی‌های غیرضروری را کاهش دهد.عوارض عمومی مرتبط با جراحی را می توان کاهش داد، فواصل نظارت را می توان بهینه کرد و تجزیه و تحلیل بافت شناسی ضایعات جزئی را می توان به حداقل رساند.ما همچنین تصاویر in vivo از بیماران مبتلا به بیماری التهابی روده، از جمله کولیت اولسراتیو (UC) و کولیت کرون را نشان می‌دهیم.کولونوسکوپی نور سفید معمولی یک نمای ماکروسکوپی از سطح مخاط با توانایی محدود برای ارزیابی دقیق بهبود مخاط ارائه می دهد.از آندوسکوپی می توان در داخل بدن برای ارزیابی اثربخشی درمان های بیولوژیکی مانند آنتی بادی های ضد TNF24 استفاده کرد.ارزیابی دقیق in vivo همچنین می تواند عود بیماری و عوارضی مانند جراحی را کاهش داده یا از آن جلوگیری کند و کیفیت زندگی را بهبود بخشد.هیچ واکنش نامطلوب جدی در مطالعات بالینی مرتبط با استفاده از آندوسکوپ های حاوی فلورسین in vivo25 گزارش نشده است. قدرت لیزر روی سطح مخاط به کمتر از 2 میلی وات محدود شد تا خطر آسیب حرارتی به حداقل برسد و الزامات FDA برای خطر غیر قابل توجه 26 در هر 21 CFR 812 برآورده شود. قدرت لیزر روی سطح مخاطی به کمتر از 2 میلی وات محدود شد تا خطر آسیب حرارتی به حداقل برسد و الزامات FDA برای خطر غیر قابل توجه 26 در هر 21 CFR 812 برآورده شود. محتویات محتویات محفوظ است که دارای محدودیت کمتر از 2 میلی‌متر می‌باشند. قدرت لیزر در سطح مخاطی به کمتر از 2 مگاوات برای به حداقل رساندن خطر آسیب حرارتی و برآوردن الزامات FDA برای خطر ناچیز 26 زیر 21 CFR 812 محدود شد.粘膜表面的激光功率限制在<2 مگاوات，以最大限度地降低热损伤风险，并满12CFR险26 的要求粘膜表面的激光功率限制在<2 مگاوات محتویات محتویات محموله‌ها به کمتر از 2 میلی‌متر مربع محدود شده است. قدرت لیزر در سطح مخاط به کمتر از 2 مگاوات محدود شد تا خطر آسیب حرارتی به حداقل برسد و الزامات FDA 21 CFR 812 برای خطر ناچیز برآورده شود.
طراحی دستگاه را می توان برای بهبود کیفیت تصویر تغییر داد.اپتیک های ویژه ای برای کاهش انحراف کروی، بهبود وضوح تصویر و افزایش فاصله کاری در دسترس هستند.SIL را می توان طوری تنظیم کرد که با ضریب شکست بافت (~ 1.4) مطابقت داشته باشد تا اتصال نور را بهبود بخشد.فرکانس درایو را می توان برای افزایش زاویه جانبی اسکنر و گسترش میدان دید تنظیم کرد.شما می توانید از روش های خودکار برای حذف فریم های یک تصویر با حرکت قابل توجه برای کاهش این اثر استفاده کنید.یک آرایه گیت قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) با جمع‌آوری داده‌ها با سرعت بالا برای ارائه تصحیح تمام‌فریم بلادرنگ با کارایی بالا استفاده خواهد شد.برای کاربرد بالینی بیشتر، روش‌های خودکار باید تغییر فاز و مصنوعات حرکت را برای تفسیر تصویر بلادرنگ تصحیح کنند.یک اسکنر تشدید پارامتریک سه محوره یکپارچه را می توان برای معرفی اسکن محوری اجرا کرد 22 . این دستگاه‌ها برای دستیابی به جابجایی عمودی بی‌سابقه بیش از 400 میکرومتر با تنظیم فرکانس درایو در رژیمی که دارای دینامیک نرم‌کننده/سفتی ترکیبی است، ساخته شده‌اند. این دستگاه‌ها برای دستیابی به جابجایی عمودی بی‌سابقه بیش از 400 میکرومتر با تنظیم فرکانس درایو در رژیمی که دارای دینامیک نرم‌کننده/سفتی ترکیبی است، ساخته شده‌اند. Эти устройства были разработаны для достижения вертикального смещения 400 mkm پرتغذیه در روشها، هر یک از موارد فوق العاده است. این دستگاه‌ها برای دستیابی به جابجایی عمودی بی‌سابقه بیش از 400 میکرومتر با تنظیم فرکانس درایو در حالتی طراحی شده‌اند که با دینامیک مخلوط نرم/سخت مشخص می‌شود.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谎的状态下谎的状态下调整驱化有的> 400 میکرومتر 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 面 状态 为有现 的> 400 میکرومتر 垂直 位移 27. Эти устройства были разработаны для достижения вертикальных смещений > 400 mkm پرتغذیه در روشهای با ماشانه ی کی ی نت ی ی ان ی ی 27. این دستگاه‌ها برای دستیابی به جابجایی‌های عمودی بی‌سابقه بیش از 400 میکرومتر با تنظیم فرکانس ماشه در حالت سینتیک نرم‌کننده/سخت شدن مخلوط طراحی شده‌اند.در آینده، تصویربرداری عرضی عمودی ممکن است در مرحله اولیه سرطان (T1a) کمک کند.یک مدار حسگر خازنی می تواند برای ردیابی حرکت اسکنر و تصحیح تغییر فاز 28 اجرا شود.کالیبراسیون فاز خودکار با استفاده از مدار حسگر می تواند جایگزین کالیبراسیون دستی ابزار قبل از استفاده شود.قابلیت اطمینان ابزار را می توان با استفاده از تکنیک های قابل اعتمادتر آب بندی ابزار برای افزایش تعداد چرخه های پردازش بهبود بخشید.فناوری MEMS نوید تسریع استفاده از آندوسکوپ ها را برای تجسم اپیتلیوم اندام های توخالی، تشخیص بیماری و نظارت بر درمان به روشی کم تهاجمی می دهد.با توسعه بیشتر، این روش تصویربرداری جدید می‌تواند به یک راه‌حل کم‌هزینه تبدیل شود که به عنوان مکملی برای آندوسکوپ‌های پزشکی برای بررسی بافت‌شناسی فوری استفاده می‌شود و در نهایت می‌تواند جایگزین آنالیز پاتولوژیک سنتی شود.
شبیه سازی ردیابی پرتو با استفاده از نرم افزار طراحی نوری ZEMAX (نسخه 2013) برای تعیین پارامترهای اپتیک فوکوس انجام شد.معیارهای طراحی شامل وضوح محوری نزدیک به پراش، فاصله کاری = 0 میکرومتر و میدان دید (FOV) بیشتر از 250 × 250 میکرومتر مربع است.برای تحریک در طول موج λex = 488 نانومتر، یک فیبر تک حالته (SMF) استفاده شد.دوبل های آکروماتیک برای کاهش واریانس مجموعه فلورسانس استفاده می شود (شکل 5a).پرتو از SMF با قطر میدان حالت 3.5 میکرومتر و بدون برش از مرکز بازتابنده با قطر دیافراگم 50 میکرومتر عبور می کند.برای به حداقل رساندن انحراف کروی پرتو فرودی و اطمینان از تماس کامل با سطح مخاطی، از یک لنز غوطه‌ورسازی سخت (نیم‌کره‌ای) با ضریب شکست بالا (n = 2.03) استفاده کنید.اپتیک فوکوس یک NA کل = 0.41 را فراهم می کند، که در آن NA = nsinα، n ضریب شکست بافت است، α حداکثر زاویه همگرایی پرتو است.قدرت تفکیک جانبی و محوری با پراش محدود به ترتیب 0.44 و 6.65 میکرومتر با استفاده از NA = 0.41، λ = 488 نانومتر و n = 1.3313 است.فقط لنزهای تجاری موجود با قطر خارجی (OD) ≤ 2 میلی متر در نظر گرفته شدند.مسیر نوری تا می شود و پرتوی که از SMF خارج می شود از دیافراگم مرکزی اسکنر عبور می کند و توسط یک آینه ثابت (قطر 0.29 میلی متر) به عقب منعکس می شود.این پیکربندی طول انتهای دیستال سفت و سخت را کوتاه می کند تا عبور رو به جلو آندوسکوپ از طریق کانال کاری استاندارد (قطر 3.2 میلی متر) آندوسکوپ های پزشکی تسهیل شود.این ویژگی استفاده از آن را به عنوان یک وسیله جانبی در طول آندوسکوپی معمولی آسان می کند.
راهنمای نور تا شده و بسته بندی آندوسکوپ.(الف) پرتو تحریک از OBC خارج شده و از دیافراگم مرکزی اسکنر عبور می کند.پرتو منبسط شده و از یک آینه دایره ای ثابت به داخل اسکنر برای انحراف جانبی منعکس می شود.اپتیک فوکوس شامل یک جفت عدسی دوبلت آکروماتیک و یک لنز غوطه‌وری جامد (نیم‌کره‌ای) است که با سطح مخاط تماس برقرار می‌کند.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) برای طراحی نوری و شبیه سازی ردیابی پرتو.(ب) مکان اجزای مختلف ابزار از جمله فیبر تک حالته (SMF)، اسکنر، آینه ها و لنزها را نشان می دهد.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) برای مدل سازی سه بعدی بسته بندی آندوسکوپ استفاده شد.
یک SMF (#460HP، Thorlabs) با قطر میدان حالت 3.5 میکرومتر در طول موج 488 نانومتر به عنوان "سوراخ" برای فیلتر فضایی نور غیر متمرکز استفاده شد (شکل 5b).SMF ها در لوله های پلیمری انعطاف پذیر (#Pebax 72D، Nordson MEDICAL) محصور شده اند.طول تقریباً 4 متر برای اطمینان از فاصله کافی بین بیمار و سیستم تصویربرداری استفاده می شود.یک جفت لنز دوبلت آکروماتیک با پوشش MgF2 2 میلی‌متری (#65568، #65567، Edmund Optics) و یک لنز نیم‌کره‌ای بدون پوشش 2 میلی‌متری (#90858، Edmund Optics) برای تمرکز پرتو و جمع‌آوری فلورسانس استفاده شد.یک لوله انتهایی فولادی ضد زنگ (طول 4 میلی متر، OD 2.0 میلی متر، ID 1.6 میلی متر) بین رزین و لوله بیرونی قرار دهید تا لرزش اسکنر را جدا کنید.از چسب های پزشکی برای محافظت از ابزار در برابر مایعات بدن و روش های جابجایی استفاده کنید.برای محافظت از کانکتورها از لوله های انقباض حرارتی استفاده کنید.
اسکنر فشرده بر اساس اصل تشدید پارامتریک ساخته شده است.یک دیافراگم 50 میکرومتری در مرکز بازتابنده حک کنید تا پرتو تحریک را منتقل کنید.با استفاده از مجموعه ای از درایوهای چهارگانه شانه محور، پرتو منبسط شده به صورت عرضی در جهت متعامد (صفحه XY) در حالت Lissajous منحرف می شود.یک برد جمع آوری داده (#DAQ PCI-6115, NI) برای تولید سیگنال های آنالوگ برای کنترل اسکنر استفاده شد.برق توسط یک تقویت کننده ولتاژ بالا (#PDm200، PiezoDrive) از طریق سیم های نازک (#B4421241، صنایع سیم MWS) تامین می شد.سیم کشی روی آرمیچر الکترود انجام دهید.این اسکنر در فرکانس های نزدیک به 15 کیلوهرتز (محور سریع) و 4 کیلوهرتز (محور کند) کار می کند تا FOV تا 250 میکرومتر × 250 میکرومتر را به دست آورد.ویدیو را می توان با نرخ فریم 10، 16 یا 20 هرتز ضبط کرد.این نرخ فریم برای مطابقت با نرخ تکرار الگوی اسکن Lissajous استفاده می شود که به مقدار فرکانس های تحریک X و Y اسکنر بستگی دارد.جزئیات مبادله بین نرخ فریم، وضوح پیکسل، و تراکم الگوی اسکن در کار قبلی ما ارائه شده است.
یک لیزر حالت جامد (#OBIS 488 LS، منسجم) λex = 488 نانومتر را برای تحریک فلورسین برای کنتراست تصویر فراهم می کند (شکل 6a).پیگتیل های نوری از طریق کانکتورهای FC/APC (تلفات 1.82 دسی بل) به واحد فیلتر متصل می شوند (شکل 6b).پرتو توسط یک آینه دو رنگ (#WDM-12P-111-488/500:600، Oz Optics) در SMF از طریق یک رابط FC/APC دیگر منحرف می شود.مطابق با 21 CFR 812، قدرت برخورد به بافت به حداکثر 2 مگاوات محدود شده است تا الزامات FDA برای خطر ناچیز برآورده شود.فلورسانس از طریق یک آینه دو رنگ و یک فیلتر انتقال طولانی (#BLP01-488R، Semrock) عبور داده شد.فلورسانس از طریق یک کانکتور FC/PC با استفاده از یک فیبر چند حالته به طول ~ 1 متر با قطر هسته 50 میکرومتر به آشکارساز لوله فتومولتیپلایر (PMT) (#H7422-40، Hamamatsu) منتقل شد.سیگنال های فلورسنت با یک تقویت کننده جریان با سرعت بالا (#59-179، Edmund Optics) تقویت شدند.نرم افزار ویژه (LabVIEW 2021، NI) برای جمع آوری داده ها و پردازش تصویر در زمان واقعی توسعه یافته است.تنظیمات قدرت لیزر و بهره PMT توسط میکروکنترلر (#Arduino UNO, Arduino) با استفاده از یک برد مدار چاپی مخصوص تعیین می شود.SMF و سیم ها به کانکتورها ختم می شوند و به پورت های فیبر نوری (F) و سیمی (W) در ایستگاه پایه متصل می شوند (شکل 6c).سیستم تصویربرداری روی یک گاری قابل حمل قرار دارد (شکل 6d). یک ترانسفورماتور ایزوله برای محدود کردن جریان نشتی کمتر از 500 μA استفاده شد. یک ترانسفورماتور ایزوله برای محدود کردن جریان نشتی کمتر از 500 μA استفاده شد. Для ограничения тока утечки تا <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. یک ترانسفورماتور ایزوله برای محدود کردن جریان نشتی کمتر از 500 میکروآمپر استفاده شد.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500μA. <500 μA. Используйте изолирующий transformator, чтобы ограничить ток утечки تا <500 mkA. از ترانسفورماتور ایزوله برای محدود کردن جریان نشتی کمتر از 500µA استفاده کنید.
سیستم تجسم(الف) PMT، لیزر و تقویت کننده در ایستگاه پایه هستند.(ب) در بانک فیلتر، لیزر (آبی) از طریق کانکتور FC/APC روی کابل فیبر نوری حرکت می کند.پرتو توسط یک آینه دو رنگی (DM) به یک فیبر تک حالته (SMF) از طریق یک کانکتور FC/APC دوم منحرف می شود.فلورسانس (سبز) از طریق DM و فیلتر گذر طولانی (LPF) از طریق فیبر چند حالته (MMF) به PMT می رود.(ج) انتهای پروگزیمال آندوسکوپ به پورت های فیبر نوری (F) و سیمی (W) ایستگاه پایه متصل است.(د) آندوسکوپ، مانیتور، ایستگاه پایه، کامپیوتر و ترانسفورماتور جداسازی روی یک گاری قابل حمل.(الف، ج) Solidworks 2016 برای مدلسازی سه بعدی سیستم تصویربرداری و اجزای آندوسکوپ استفاده شد.
وضوح جانبی و محوری اپتیک‌های فوکوس‌کننده از تابع پخش نقطه‌ای میکروسفرهای فلورسنت (#F8803، Thermo Fisher Scientific) با قطر 0.1 میکرومتر اندازه‌گیری شد.با استفاده از یک مرحله خطی (# M-562-XYZ، DM-13، نیوپورت) تصاویر را با ترجمه ریزکره ها به صورت افقی و عمودی در مراحل 1 میکرومتری جمع آوری کنید.پشته تصویر با استفاده از ImageJ2 برای بدست آوردن تصاویر مقطعی از ریزکره ها.
نرم افزار ویژه (LabVIEW 2021، NI) برای جمع آوری داده ها و پردازش تصویر در زمان واقعی توسعه یافته است.روی انجیر7 نمای کلی از روتین های مورد استفاده برای کارکرد سیستم را نشان می دهد.رابط کاربری شامل جمع آوری داده ها (DAQ)، پنل اصلی و پنل کنترل است.پانل جمع آوری داده ها با پانل اصلی تعامل دارد تا داده های خام را جمع آوری و ذخیره کند، ورودی برای تنظیمات جمع آوری داده های سفارشی و مدیریت تنظیمات درایور اسکنر ارائه دهد.پنل اصلی به کاربر اجازه می دهد تا پیکربندی مورد نظر را برای استفاده از آندوسکوپ انتخاب کند، از جمله سیگنال کنترل اسکنر، نرخ فریم ویدیو، و پارامترهای جذب.این پنل همچنین امکان نمایش و کنترل روشنایی و کنتراست تصویر را به کاربر می دهد.با استفاده از داده های خام به عنوان ورودی، الگوریتم تنظیم بهره بهینه را برای PMT محاسبه می کند و به طور خودکار این پارامتر را با استفاده از یک سیستم کنترل بازخورد متناسب-انتگرال (PI)16 تنظیم می کند.برد کنترلر برای کنترل توان لیزر و بهره PMT با برد اصلی و برد جمع آوری داده در تعامل است.
معماری نرم افزار سیستمرابط کاربری شامل ماژول‌های (1) جمع‌آوری داده (DAQ)، (2) پانل اصلی و (3) پانل کنترل‌کننده است.این برنامه ها به صورت همزمان اجرا می شوند و از طریق صف پیام ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.کلید MEMS است: سیستم میکروالکترومکانیکی، TDMS: جریان کنترل داده های فنی، PI: انتگرال متناسب، PMT: فتومولتیپلایر.فایل های تصویری و ویدئویی به ترتیب با فرمت های BMP و AVI ذخیره می شوند.
یک الگوریتم تصحیح فاز برای محاسبه پراکندگی شدت پیکسل های تصویر در مقادیر فازهای مختلف برای تعیین حداکثر مقدار مورد استفاده برای وضوح تصویر استفاده می شود.برای تصحیح بلادرنگ، محدوده اسکن فاز ± 2.86 درجه با گام نسبتاً بزرگ 0.286 درجه برای کاهش زمان محاسبه است.علاوه بر این، استفاده از بخش هایی از تصویر با نمونه های کمتر، زمان محاسبه فریم تصویر را از 7.5 ثانیه (1 Msample) به 1.88 ثانیه (250 Ksample) در 10 هرتز کاهش می دهد.این پارامترهای ورودی برای ارائه کیفیت تصویر مناسب با حداقل تأخیر در طول تصویربرداری in vivo انتخاب شدند.تصاویر و ویدیوهای زنده به ترتیب با فرمت های BMP و AVI ضبط می شوند.داده های خام در قالب جریان مدیریت داده های فنی (TMDS) ذخیره می شوند.
پردازش پس از پردازش تصاویر in vivo برای بهبود کیفیت با LabVIEW 2021. دقت در هنگام استفاده از الگوریتم‌های تصحیح فاز در طول تصویربرداری in vivo به دلیل زمان محاسبات طولانی مورد نیاز محدود است.فقط مناطق محدود تصویر و تعداد نمونه استفاده می شود.علاوه بر این، الگوریتم برای تصاویر با مصنوعات حرکتی یا کنتراست کم به خوبی کار نمی کند و منجر به خطاهای محاسبه فاز می شود.فریم‌های مجزا با کنتراست بالا و بدون حرکات دستی برای تنظیم دقیق فاز با محدوده اسکن فاز ± 0.75 درجه در مراحل 0.01 درجه انتخاب شدند.کل منطقه تصویر استفاده شد (به عنوان مثال، 1 MSample از یک تصویر ثبت شده در 10 هرتز).جدول S2 پارامترهای تصویر مورد استفاده برای پردازش بلادرنگ و پس از پردازش را شرح می دهد.پس از تصحیح فاز، از یک فیلتر میانه برای کاهش بیشتر نویز تصویر استفاده می شود.روشنایی و کنتراست بیشتر با کشش هیستوگرام و تصحیح گاما بهبود می یابد.
آزمایش‌های بالینی توسط هیئت بازبینی مؤسسات پزشکی میشیگان تأیید شد و در بخش روش‌های پزشکی انجام شد.این مطالعه به صورت آنلاین در ClinicalTrials.gov ثبت شده است (NCT03220711، تاریخ ثبت: 07/18/2017).معیارهای ورود شامل بیماران (18 تا 100 ساله) با کولونوسکوپی انتخابی قبلی، افزایش خطر سرطان کولورکتال و سابقه بیماری التهابی روده بود.رضایت آگاهانه از هر آزمودنی که با شرکت موافقت کرد، اخذ شد.معیارهای خروج، بیماران باردار، حساسیت مفرط شناخته شده به فلورسین، یا تحت شیمی درمانی فعال یا پرتودرمانی بودند.این مطالعه شامل بیمارانی بود که برای کولونوسکوپی روتین برنامه ریزی شده بودند و نماینده جمعیت مرکز پزشکی میشیگان بود.این مطالعه بر اساس اعلامیه هلسینکی انجام شد.
قبل از جراحی، آندوسکوپ را با استفاده از مهره های فلورسنت 10 میکرومتری (#F8836، Thermo Fisher Scientific) که در قالب های سیلیکونی نصب شده اند، کالیبره کنید.یک درزگیر سیلیکونی شفاف (#RTV108، Momentive) در قالب پلاستیکی 8 سانتی متر مکعبی پرینت سه بعدی ریخته شد.دانه های فلورسنت آب را روی سیلیکون بیندازید و بگذارید تا محیط آب خشک شود.
کل روده بزرگ با استفاده از یک کولونوسکوپ پزشکی استاندارد (Olympus، CF-HQ190L) با نور سفید مورد بررسی قرار گرفت.پس از اینکه متخصص آندوسکوپی ناحیه بیماری مورد ادعا را مشخص کرد، ناحیه مورد نظر را با 5-10 میلی لیتر اسید استیک 5 درصد و سپس با آب استریل شستشو می دهند تا مخاط و زباله ها از بین بروند.دوز 5 میلی لیتری 5 میلی گرم بر میلی لیتر فلورسین (Alcon، Fluorescite) به صورت داخل وریدی یا اسپری موضعی بر روی مخاط با استفاده از یک کانول استاندارد (M00530860، Boston Scientific) که از کانال کاری عبور داده شد، تزریق شد.
برای شست و شوی رنگ اضافی یا باقی مانده از سطح مخاطی از یک آبیاری استفاده کنید.کاتتر نبولایزر را بردارید و آندوسکوپ را از کانال کار عبور دهید تا تصاویر قبل از مرگ به دست آورید.برای قرار دادن نوک دیستال در ناحیه مورد نظر از هدایت آندوسکوپی میدان وسیع استفاده کنید. کل زمان مورد استفاده برای جمع آوری تصاویر هم کانونی <10 دقیقه بود. کل زمان مورد استفاده برای جمع آوری تصاویر هم کانونی <10 دقیقه بود. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 دقیقه. کل زمان صرف شده برای جمع آوری تصاویر هم کانونی <10 دقیقه بود.مجموع زمان ثبت تصاویر هم کانونی کمتر از 10 دقیقه بود.ویدئو نور سفید آندوسکوپی با استفاده از سیستم تصویربرداری Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) پردازش و با استفاده از یک ضبط کننده ویدئو Elgato HD ضبط شد.از LabVIEW 2021 برای ضبط و ذخیره ویدیوهای آندوسکوپی استفاده کنید.پس از تکمیل تصویربرداری، آندوسکوپ برداشته می‌شود و بافت مورد نظر با استفاده از فورسپس بیوپسی یا یک دام برداشته می‌شود. بافت ها برای بافت شناسی معمول (H&E) پردازش شدند و توسط یک پاتولوژیست متخصص گوارش (HDA) ارزیابی شدند. بافت ها برای بافت شناسی معمول (H&E) پردازش شدند و توسط یک پاتولوژیست متخصص گوارش (HDA) ارزیابی شدند. Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) و оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). بافت ها برای بافت شناسی روتین (H&E) پردازش شدند و توسط آسیب شناس متخصص گوارش (HDA) ارزیابی شدند.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) و оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). بافت ها برای بافت شناسی روتین (H&E) پردازش شدند و توسط آسیب شناس متخصص گوارش (HDA) ارزیابی شدند.خواص طیفی فلورسئین با استفاده از یک طیف سنج (USB2000+، Ocean Optics) همانطور که در شکل S2 نشان داده شده است تأیید شد.
آندوسکوپ ها پس از هر بار استفاده توسط انسان استریل می شوند (شکل 8).مراحل تمیز کردن تحت هدایت و تأیید اداره کنترل عفونت و اپیدمیولوژی مرکز پزشکی میشیگان و واحد پردازش استریل مرکزی انجام شد. قبل از مطالعه، ابزارها برای عقیم‌سازی توسط Advanced Sterilization Products (ASP، جانسون و جانسون)، یک نهاد تجاری که خدمات پیشگیری از عفونت و اعتبارسنجی عقیم‌سازی را ارائه می‌دهد، آزمایش و اعتبارسنجی شدند. قبل از مطالعه، ابزارها برای عقیم‌سازی توسط Advanced Sterilization Products (ASP، جانسون و جانسون)، یک نهاد تجاری که خدمات پیشگیری از عفونت و اعتبارسنجی عقیم‌سازی را ارائه می‌دهد، آزمایش و اعتبارسنجی شدند. محصولات ضدعفونی پیشرفته (ASP، جانسون و جانسون)، سازمان‌های سازمانی، خدمات ارائه‌دهنده خدمات تبلیغاتی برای استریلیزاسیون و پروверке sterili. قبل از مطالعه، ابزارها توسط Advanced Sterilization Products (ASP، Johnson & Johnson)، یک سازمان تجاری که خدمات پیشگیری از عفونت و تأیید عقیم‌سازی را ارائه می‌کند، آزمایش و برای عقیم‌سازی تأیید شدند. محصولات ضدعفونی پیشرفته (ASP، جانسون و جانسون) با ابزارهای استریلیزاسیون و پروورهای پیشرفته (ASP، جانسون و جانسون)، سازمان‌ها و خدمات ارائه‌دهنده خدمات به‌منظور پروفیل ضدعفونی‌کننده و پروتکل استریل‌سازی. ابزارها قبل از مطالعه توسط Advanced Sterilization Products (ASP، Johnson & Johnson)، یک سازمان تجاری که خدمات پیشگیری از عفونت و تأیید عقیم‌سازی را ارائه می‌کند، استریل و بازرسی شدند.
بازیافت ابزار.(الف) آندوسکوپ ها پس از هر بار استریل کردن با استفاده از فرآیند پردازش STERRAD در سینی ها قرار می گیرند.(ب) SMF و سیم ها به ترتیب با فیبر نوری و اتصالات الکتریکی خاتمه می یابند که قبل از پردازش مجدد بسته می شوند.
آندوسکوپ ها را با انجام کارهای زیر تمیز کنید: (1) آندوسکوپ را با یک پارچه بدون پرز آغشته به یک پاک کننده آنزیمی از ناحیه پروگزیمال به دیستال پاک کنید.(2) ابزار را به مدت 3 دقیقه با آب در محلول شوینده آنزیمی غوطه ور کنید.پارچه بدون پرز.کانکتورهای الکتریکی و فیبر نوری پوشیده شده و از محلول خارج می شوند.(3) آندوسکوپ پیچیده شده و در سینی ابزار قرار می گیرد تا با استفاده از STERRAD 100NX، پلاسمای گاز پراکسید هیدروژن، استریل شود.دمای نسبتاً پایین و محیط کم رطوبت.
مجموعه داده های مورد استفاده و/یا تجزیه و تحلیل شده در مطالعه حاضر در صورت درخواست معقول از نویسندگان مربوطه در دسترس است.
Pilonis، ND، Januszewicz، W. & di Pietro، M. آندومیکروسکوپی لیزر کانفوکال در آندوسکوپی گوارشی: جنبه‌های فنی و کاربردهای بالینی. Pilonis، ND، Januszewicz، W. & di Pietro، M. آندومیکروسکوپی لیزر کانفوکال در آندوسکوپی گوارشی: جنبه‌های فنی و کاربردهای بالینی.Pilonis، ND، Januszewicz، V. i di Pietro، M. آندومیکروسکوپی لیزر کانفوکال در آندوسکوپی دستگاه گوارش: جنبه های فنی و کاربرد بالینی. پیلونیس، ND، یانوشویچ، دبلیو و دی پیترو، ام. Pilonis، ND، Januszewicz، W. & di Pietro، M. 共载肠分别在在在共公司设计在在机机：جنبه های فنی و کاربردهای بالینی.Pilonis، ND، Januszewicz، V. i di Pietro، M. آندوسکوپی لیزر کانفوکال در آندوسکوپی دستگاه گوارش: جنبه های فنی و کاربردهای بالینی.ترجمه هپارین گوارشی7، 7 (2022).
المنصور، ام آر و همکاران.تجزیه و تحلیل ایمنی و اثربخشی آندومیکروسکوپی لیزر کانفوکال SAGES TAVAC.عمل.آندوسکوپی 35، 2091-2103 (2021).
Fugazza، A. و همکاران.آندوسکوپی لیزر کانفوکال در بیماری های دستگاه گوارش و لوزالمعده صفراوی: یک بررسی سیستماتیک و متاآنالیز.علم پزشکی.مخزن ذخیره سازی.داخلی 2016, 4638683 (2016).