Merci fir besicht Nature.com.Dir benotzt eng Browser Versioun mat limitéierter CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).Zousätzlech, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Stiler a JavaScript.
Weist e Karussell vun dräi Rutschen op eemol.Benotzt d'Previous an Next Knäppercher fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen, oder benotzt d'Slider Knäppercher um Enn fir duerch dräi Rutschen gläichzäiteg ze réckelen.
Konfokal Laser Endoskopie ass eng nei Method fir Echtzäit optesch Biopsie.Fluoreszent Biller vun histologescher Qualitéit kënnen direkt aus dem Epithel vun huel Organer kritt ginn.De Moment gëtt Scannen proximal mat Sonde-baséiert Instrumenter gemaach, déi allgemeng an der klinescher Praxis benotzt ginn, mat limitéierter Flexibilitéit an der Fokuskontrolle.Mir demonstréieren d'Benotzung vun engem parametresche Resonanzscanner, deen um distalen Enn vun engem Endoskop montéiert ass, fir Héichgeschwindegkeet saitlech Oflenkung ze maachen.E Lach gouf an d'Mëtt vum Reflektor geätzt fir de Liichtwee opzerollen.Dësen Design reduzéiert d'Gréisst vum Instrument op 2,4 mm Duerchmiesser an 10 mm an der Längt, sou datt et duerch den Aarbechtskanal vu Standardmedizineschen Endoskope weidergeleet gëtt.Déi kompakt Lens bitt lateral an axial Resolutioune vun 1,1 respektiv 13,6 µm.Eng Aarbechtsdistanz vun 0 µm an e Gesiichtsfeld vun 250 µm × 250 µm gi bei Frame Tariffer bis zu 20 Hz erreecht.Excitatioun bei 488 nm begeeschtert Fluorescein, e FDA guttgeheescht Faarfstoff fir héije Tissuekontrast.Endoskope goufe fir 18 Zyklen ouni Versoen veraarbecht mat klinesch guttgeheescht Sterilisatiounsmethoden.Fluorescent Biller goufen aus normal colonic mucosa kritt, tubular adenomas, hyperplastic polyps, ulcerative colitis, an Crohn d'colitis während Routine colonoscopy.Eenzelzellen kënnen identifizéiert ginn, dorënner Kolonocyten, Becherzellen, an entzündlech Zellen.Mucosal Funktiounen wéi Krypta Strukturen, Krypta Huelraim, a lamina propria kënnen z'ënnerscheeden.D'Instrument kann als Zousaz zu konventioneller Endoskopie benotzt ginn.
Konfokal Laser-Endoskopie ass eng nei Imaging-Modalitéit, déi fir klinesch Benotzung als Zousaz zu Routine-Endoskopie1,2,3 entwéckelt gëtt.Dës flexibel, Glasfaser-verbonne Instrumenter kënne benotzt ginn fir Krankheeten an den Epithelzellen z'entdecken, déi huel Organer, wéi zum Beispill den Doppelpunkt.Dës dënn Tissueschicht ass héich metabolesch aktiv an ass d'Quell vu ville Krankheetsprozesser wéi Kriibs, Infektioun an Entzündung.Endoskopie kann subzellulär Opléisung erreechen, Echtzäit, no-histologesch Qualitéit in vivo Biller ubitt fir Kliniker ze hëllefen klinesch Entscheedungen ze treffen.Kierperlech Tissue Biopsie féiert de Risiko vu Blutungen a Perforatioun.Ze vill oder ze wéineg Biopsie-Exemplare ginn dacks gesammelt.All Probe ewechgeholl erhéicht d'chirurgesch Käschte.Et dauert e puer Deeg fir d'Probe vun engem Pathologe bewäert ze ginn.Während den Deeg vun der Pathologie-Resultater waarden, Patienten erliewen dacks Angscht.Am Géigesaz, fehlen aner klinesch Imaging Modalitéite wéi MRI, CT, PET, SPECT, an Ultraschall déi raimlech Opléisung an temporär Geschwindegkeet déi néideg ass fir Epithelprozesser in vivo mat Echtzäit, subzellulärer Opléisung ze visualiséieren.
E Sondebaséiert Instrument (Cellvizio) gëtt de Moment allgemeng an de Kliniken benotzt fir "optesch Biopsie" auszeféieren.Den Design baséiert op engem raimlech kohärent Glasfaserbündel4 deen fluoreszent Biller sammelt an iwwerdréit.Den eenzege Faserkär handelt als "Lach" fir raimlech defokuséiert Liicht fir subzellulär Opléisung ze filteren.Scannen gëtt proximal mat engem groussen, voluminöse Galvanometer gemaach.Dës Bestëmmung limitéiert d'Fäegkeet vum Fokuskontrollinstrument.Richteg Stadium vun fréi epithelial carcinoma verlaangt visualization ënnert der Otemschwieregkeeten Uewerfläch Invasioun ze bewäerten an entspriechend Therapie bestëmmen.Fluorescein, e FDA-guttgeheescht Kontrastmëttel, gëtt intravenös verwalt fir strukturell Feature vum Epithel ze markéieren. Dës Endomikroskopen hunn Dimensiounen <2,4 mm Duerchmiesser, a kënne ganz einfach duerch de Biopsiekanal vu Standardmedizineschen Endoskope weidergeleet ginn. Dës Endomikroskopen hunn Dimensiounen <2,4 mm Duerchmiesser, a kënne ganz einfach duerch de Biopsiekanal vu Standardmedizineschen Endoskope weidergeleet ginn. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены через биопсианный центр эндоскопов. Dës Endomikroskope sinn <2,4 mm Duerchmiesser a kënnen einfach duerch de Biopsiekanal vu Standardmedizineschen Endoskope passéiert ginn.Dës Boreskope si manner wéi 2,4 mm Duerchmiesser a passéieren einfach duerch de Biopsiekanal vu Standard medizinesche Boreskopen.Dës Flexibilitéit erlaabt eng breet Palette vu klineschen Uwendungen an ass onofhängeg vun Endoskophersteller.Vill klinesch Studien goufen mat dësem Imaging-Apparat gemaach, dorënner d'fréi Detektioun vu Kriibs vun der Speiseröh, Bauch, Doppelpunkt, a Mëndlecherhöhle.Imaging Protokoller goufen entwéckelt an d'Sécherheet vun der Prozedur ass etabléiert.
Microelectromechanical Systems (MEMS) ass eng mächteg Technologie fir ze designen an ze fabrizéieren kleng Scannermechanismus, déi am distalen Enn vun Endoskopen benotzt ginn.Dës Positioun (relativ zu proximal) erlaabt méi Flexibilitéit bei der Kontroll vun der Fokuspositioun5,6.Zousätzlech zu der lateraler Oflehnung kann den distale Mechanismus och axial Scans, post-objektive Scans a Random Access Scans maachen.Dës Fäegkeeten erméiglechen méi ëmfaassend Epithelzell-Ufroen, dorënner vertikal Querschnittbildung7, grousst Siichtfeld (FOV) 8 aberratiounsfräi Scannen, a verbessert Leeschtung a Benotzerdefinéiert Ënnerregiounen9.MEMS léist de seriöse Problem fir de Scannermotor ze packen mat der limitéierter Plaz déi um wäitste Enn vum Instrument verfügbar ass.Am Verglach mat voluminöse Galvanometer bidden MEMS eng super Leeschtung bei enger klenger Gréisst, héijer Geschwindegkeet a geréngem Stroumverbrauch.En einfachen Fabrikatiounsprozess ka fir d'Massproduktioun zu niddrege Käschten opgebaut ginn.Vill MEMS Designs goufen virdru gemellt10,11,12.Keen vun den Technologien ass nach genuch entwéckelt fir déi verbreet klinesch Notzung vun Echtzäit in vivo Imaging duerch den Aarbechtskanal vun engem medizinesche Endoskop z'erméiglechen.Hei ziele mir d'Benotzung vun engem MEMS Scanner um distalen Enn vun engem Endoskop fir in vivo mënschlecht Bildacquisitioun während der Routine klinescher Endoskopie ze demonstréieren.
E Glasfaserinstrument gouf entwéckelt mat engem MEMS Scanner um distalen Enn fir Echtzäit in vivo fluoreszent Biller mat ähnlechen histologeschen Charakteristiken ze sammelen.Eng Single-Modus Faser (SMF) ass an engem flexiblen Polymerröhre zougemaach an op λex = 488 nm opgereegt.Dës Konfiguratioun verkierzt d'Längt vum distale Tipp a léisst et duerch den Aarbechtskanal vun Standardmedizineschen Endoskope weidergeleet ginn.Benotzt den Tipp fir d'Optik ze zentréieren.Dës Lënse sinn entwéckelt fir bal diffraktiv axial Opléisung mat enger numerescher Apertur (NA) = 0,41 an Aarbechtsdistanz = 0 µm13 z'erreechen.Präzisioun Shims ginn gemaach fir d'Optik präzis ausriichten 14. De Scanner gëtt an engem Endoskop mat engem steife distalen Tipp 2,4 mm Duerchmiesser an 10 mm laang verpackt (Fig. 1a).Dës Dimensiounen erlaben et an der klinescher Praxis als Accessoire während der Endoskopie ze benotzen (Fig. 1b).Déi maximal Kraaft vum Laser Tëschefall op der Tissu war 2 mW.
Konfokal Laser Endoskopie (CLE) a MEMS Scanner.Foto weist (a) e verpackt Instrument mat steiwe distalen Tipp Dimensiounen vun 2,4 mm Duerchmiesser an 10 mm Längt an (b) riichter Passage duerch den Aarbechtskanal vun engem Standard medezinesch Endoskop (Olympus CF-HQ190L).(c) Front Vue vum Scanner weist e Reflektor mat enger zentraler Ouverture vu 50 µm duerch deen den Excitatiounsstrahl passéiert.De Scanner ass op engem gimbal montéiert gedriwwen duerch eng Rei vu Quadratur Kamm Drive Drive.D'Resonanzfrequenz vum Apparat gëtt vun der Gréisst vum Torsiounsfeder bestëmmt.(d) Säit Vue vum Scanner weist de Scanner op engem Stand montéiert mat Dréit ofgepëtzt mat Elektroden anchors verbonne datt Verbindung Punkten fir fueren an Muecht Signaler.
De Scannermechanismus besteet aus engem gimbal-montéierten Reflektor, deen duerch eng Rei vu Kamm-Undriff Quadraturaktuatoren ugedriwwe gëtt, fir de Strahl lateral (XY-Fläch) an engem Lissajous-Muster ze defléieren (Fig. 1c).E Lach 50 µm Duerchmiesser gouf am Zentrum geätzt, duerch deen den Excitatiounsstrahl passéiert.De Scanner gëtt mat der Resonanzfrequenz vum Design ugedriwwen, wat duerch Ännere vun den Dimensiounen vum Torsiounsfeder ofgestëmmt ka ginn.Elektroden Anker goufen op der Peripherie vum Apparat gravéiert fir Verbindungspunkte fir Kraaft a Kontrollsignaler ze bidden (Fig. 1d).
De Imaging System ass op engem portable Weenchen montéiert deen an den Operatiounsraum gerullt ka ginn.Déi grafesch User-Interface ass entwéckelt fir Benotzer mat minimalem technesche Wëssen z'ënnerstëtzen, sou wéi Dokteren an Infirmièren.Kontrolléiert manuell de Scanner Drive Frequenz, Beamform Modus a Bild FOV.
D'Gesamtlängt vum Endoskop ass ongeféier 4m fir voll Passage vun Instrumenter duerch den Aarbechtskanal vun engem Standard medizineschen Endoskop (1,68m) z'erméiglechen, mat enger extra Längt fir Manöverbarkeet.Am proximalen Enn vum Endoskop schléissen d'SMF an d'Drähten an de Stecker of, déi mat de Glasfaser a verkabelte Ports vun der Basisstatioun verbannen.D'Installatioun enthält e Laser, e Filtereenheet, en Héichspannungsverstärker an e Photomultiplikatordetektor (PMT).De Verstärker liwwert Kraaft a Fuert Signaler un de Scanner.D'optesch Filter Eenheet koppelt d'Laser Excitatioun un d'SMF a passéiert d'Fluoreszenz un de PMT.
Endoskope ginn no all klineschen Prozedur mat dem STERRAD Sterilisatiounsprozess nei veraarbecht a kënne bis zu 18 Zyklen ouni Versoen widderstoen.Fir d'OPA Léisung goufe keng Zeeche vu Schued no méi wéi 10 Desinfektiounszyklen observéiert.D'Resultater vun der OPA hunn d'STERRAD besser gemaach, wat suggeréiert datt d'Liewen vun den Endoskopen duerch héich Desinfektioun verlängert ka ginn anstatt nei Steriliséierung.
D'Bildopléisung gouf aus der Punktverbreedungsfunktioun bestëmmt mat fluoreszenter Perlen mat engem Duerchmiesser vun 0,1 μm.Fir lateral an axial Resolutioun, eng voll Breet um hallef Maximum (FWHM) vun 1,1 an 13,6 µm, respektiv, gemooss (Fig. 2a, b).
Bild Optiounen.Déi lateral (a) an axial (b) Resolutioun vun der Fokusoptik si charakteriséiert duerch d'Punktverbreedungsfunktioun (PSF), gemooss mat fluoreszenter Mikrokugelen mat engem Duerchmiesser vun 0,1 μm.Déi gemoossene Vollbreet um halleft Maximum (FWHM) war 1,1 respektiv 13,6 µm.Inset: Erweidert Vue vun enger eenzeger Mikrosphär an der transversaler (XY) an axialer (XZ) Richtungen ginn gewisen.(c) Fluorescent Bild kritt vun engem Standard (USAF 1951) Zilstreifen (roude ovale) weist datt d'Gruppen 7-6 kloer kënne geléist ginn.(d) Bild vun 10 µm Duerchmiesser verspreet fluoreszent Mikrosphären déi e Bildsiichtfeld vun 250 µm × 250 µm weisen.D'PSFs an (a, b) goufen mat MATLAB R2019a gebaut (https://www.mathworks.com/).(c, d) Fluoreszent Biller goufen mat LabVIEW 2021 gesammelt (https://www.ni.com/).
Fluoreszent Biller vun Standard Resolutioun Lënsen ënnerscheeden kloer de Satz vun Sailen an Gruppen 7-6, déi héich lateral Resolutioun hält (Fig. 2c).D'Feld vun Vue (FOV) vun 250 µm × 250 µm gouf aus Biller vun 10 µm Duerchmiesser fluorescerende Perlen op Coverslips verspreet (Fig. 2d) bestëmmt.
Eng automatiséiert Method fir PMT Gewënn Kontroll a Phasekorrektur gëtt an engem klineschen Imaging System implementéiert fir Bewegungsartefakte vun Endoskopen, Colon Peristaltik a Patienteatmung ze reduzéieren.Bild Rekonstruktioun a Veraarbechtung Algorithmen goufen virdrun beschriwwen14,15.De PMT Gewënn gëtt vun engem proportional-integralen (PI) Controller kontrolléiert fir d'Intensitéit Sättigung16 ze verhënneren.De System liest déi maximal Pixelintensitéit fir all Frame, berechent déi proportional an integral Äntwerten, a bestëmmt PMT Gewënnwäerter fir sécherzestellen datt d'Pixelintensitéit am zulässlechen Beräich ass.
Wärend der In vivo Imaging, Phase Mëssverständnis tëscht Scannerbewegung a Kontrollsignal kann Bildschierm verursaachen.Esou Effekter kënne geschéien wéinst Ännerungen an der Temperatur vum Apparat am mënschleche Kierper.White Liichtjoer Biller gewisen, datt d'endoscope am Kontakt mat normal colonic mucosa zu VIVO war (Dorënner 3a).Blurring vun misaligned Pixel kann an Matière Biller vun normal colonic mucosa gesi ginn (Dorënner 3b).No Behandlung mat adäquate Phase an Géigesaz Upassung, subcellular Fonctiounen vun der mucosa ënnerscheeden kéint (Figebam. 3c).Fir zousätzlech Informatiounen, raw confocal Biller a verschafft real-Zäit Biller sinn an Fig.. S1 gewisen, an d'Bild Rekonstruktioun Parameteren benotzt fir real-Zäit an Post-Veraarbechtung sinn an Table S1 an Table S2 presentéiert.
Bildveraarbechtung.(a) Wäitwénkel Bild Bild weist en endoscope (E) a Kontakt mat normal (N) colonic mucosa gesat zu VIVO fluorescent Biller no fluorescein Administratioun ze sammelen.(b) Wanderung an den X- an Y-Achsen wärend dem Scannen kann falsch ausgeriichtte Pixelen verschwannen.Fir Demonstratiounszwecker gëtt eng grouss Phaseverschiebung op d'Originalbild applizéiert.(c) No der Post-Veraarbechtung Phase Korrektur, mucosal Detailer kann bewäert ginn, dorënner Krypta Strukturen (Pfeiler), mat engem zentrale lumen (l) ëmgi vun der lamina propria (lp).Eenzelzellen kënnen ënnerscheeden, dorënner Kolonocyten (c), Becherzellen (g), an entzündlech Zellen (Pfeile).Kuckt zousätzlech Video 1. (b, c) Biller veraarbecht mat LabVIEW 2021.
Konfokal Fluoreszenz Biller goufen in vivo a verschiddene Colon Krankheeten kritt fir déi breet klinesch Applikatioun vum Instrument ze weisen.Wäitwénkel Imaging gëtt fir d'éischt mat wäissem Liicht ausgeführt fir grouss anormal Schleimhaut z'entdecken.Den Endoskop gëtt dann duerch den Aarbechtskanal vum Kolonoskop fortgeschratt a mat der Schleimhaut a Kontakt bruecht.
Wide-Feld Endoskopie, confocal Endomicroscopy, an Histologie (H & E) Biller ginn fir Colonic neoplasia gewisen, dorënner tubular adenoma an hyperplastic polyp. Wide-Feld Endoskopie, confocal Endomicroscopy, an Histologie (H & E) Biller ginn fir Colonic neoplasia gewisen, dorënner tubular adenoma an hyperplastic polyp. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия a гистологические (H&E) изображения показаны для некив чая тубулярную аденому и гиперпластический полип. Colonic Endoskopie, confocal Endomicroscopy, an histological (H & E) Imaging sinn fir colonic neoplasia uginn, dorënner tubular adenoma an hyperplastic polyp.显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉）的广角内窥镜检查镜检查送兮徒徒组织学(H&E) 图像.共设 计脚肠化果学(H&E) Bild. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия a гистологические (H&E) изображения, показываюки включая тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. Breetfeld Endoskopie, konfokal Mikroendoskopie an histologesch (H&E) Biller déi Tumoren vum Colon weisen, dorënner tubulär Adenome an hyperplastesch Polypen.Tubular Adenome weisen Verloscht vun der normaler Kryptaarchitektur, Reduktioun vun der Gréisst vu Becherzellen, Verzerrung vun der Kryptalumen a Verdickung vun der lamina propria (Fig. 4a-c).Hyperplastic polyps weisen stellate Architektur vun crypts, puer Goblet Zellen, Schlitze-wëll lumen vun crypts, an onregelméissegen lamellar crypts (Figebam. 4d-f).
Bild vun mucosal décke Haut an vivo. Vertrieder wäiss Liichtjoer Endoskopie, confocal endomicroscope, an Histologie (H & E) Biller sinn fir (ac) adenoma gewisen, (df) hyperplastic polyp, (gi) ulcerative colitis, an (jl) Crohn d'colitis. Vertrieder wäiss Liichtjoer Endoskopie, confocal endomicroscope, an Histologie (H & E) Biller sinn fir (ac) adenoma gewisen, (df) hyperplastic polyp, (gi) ulcerative colitis, an (jl) Crohn d'colitis. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа a гистологии (H&E) показаны (ac.) стического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Typesch wäiss-Liicht Endoskopie, konfokal Endomikroskop, an Histologie (H&E) Biller gi fir (ac) Adenom, (df) hyperplastesch Polyp, (gi) ulcerativ Kolitis, an (jl) Crohns Kolitis gewisen.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl)查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像. It shows(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl)共公司内肠肠炎性和电视学(H&E ) Bild. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистологогия (ac) аденогия (ac) аденогия (ac) ипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). Vertrieder wäiss-Liicht endoskopie, confocal endoscopy, an Histologie vun (ac) adenoma, (df) hyperplastic polyposis, (gi) ulcerative colitis, an (jl) Crohn d'colitis (H & E) sinn gewisen.(B) weist e confocal Bild zu VIVO kritt vun engem tubular adenoma (TA) mat engem endoscope (E).Dës precancerous Läsion weist Verloscht vun der normaler Kryptaarchitektur (Pfeil), Verzerrung vum Kryptalumen (l), an d'Kräizung vun der Krypta lamina propria (lp).Colonocytes (c), Goblet Zellen (g), an inflammatoresch Zellen (Pfeile) kënnen och identifizéiert ginn.Smt.Zousaz Video 2. (e) weist e confocal Bild vun engem hyperplastic polyp (HP) zu VIVO kritt.Dës benign Läsion weist eng stellat Kryptaarchitektur (Pfeil), e Schlitzähnlech Kryptalumen (l), an eng onregelméisseg geformte Lamina propria (lp).Kolonocyten (c), verschidde Becherzellen (g) an entzündlech Zellen (Pfeile) kënnen och identifizéiert ginn.Smt.Zousätzlech Video 3. (h) weist confocal Biller an ulcerative colitis (UC) zu VIVO kritt.Dësen entzündlechen Zoustand weist verzerrt Kryptaarchitektur (Pfeil) a prominent Becherzellen (g).Fiedere vu Fluorescein (f) ginn aus Epithelzellen extrudéiert, reflektéiert erhéicht vaskulär Permeabilitéit.Vill entzündlech Zellen (Pfeile) ginn an der lamina propria (lp) gesinn.Smt.Zousaz Video 4. (k) weist engem confocal Bild an VIVO aus enger Regioun vun Crohn d'colitis kritt (CC).Dësen entzündlechen Zoustand weist verzerrt Kryptaarchitektur (Pfeil) a prominent Becherzellen (g).Fiedere vu Fluorescein (f) ginn aus Epithelzellen extrudéiert, reflektéiert erhéicht vaskulär Permeabilitéit.Vill entzündlech Zellen (Pfeile) ginn an der lamina propria (lp) gesinn.Smt.Ergänzungsvideo 5. (b, d, h, l) Biller veraarbecht mat LabVIEW 2021.
En ähnleche Set vu Biller vu Kolonentzündung gëtt gewisen, dorënner ulcerative Kolitis (UC) (Figure 4g-i) a Crohns Kolitis (Dorënner 4j-l).D'entzündlech Äntwert gëtt ugeholl datt se duerch verzerrte Kryptastrukturen mat ausstehenden Becherzellen charakteriséiert sinn.Fluorescein gëtt aus Epithelzellen gepresst, wat erhéicht vaskulär Permeabilitéit reflektéiert.Eng grouss Zuel vun entzündlechen Zellen kann an der lamina propria gesi ginn.
Mir hunn déi klinesch Applikatioun vun engem flexibelen Glasfaser-gekoppelte konfokale Laser-Endoskop bewisen deen en distal positionéierte MEMS Scanner fir in vivo Bildacquisitioun benotzt.Bei der Resonanzfrequenz kënne Frame Tariffer bis zu 20 Hz erreecht ginn mat engem High-Density Lissajous Scan Modus fir Bewegungsartefakte ze reduzéieren.Den opteschen Wee ass geklappt fir Strahlexpansioun an eng numeresch Ouverture genuch ze bidden fir eng lateral Opléisung vun 1,1 µm z'erreechen.Fluorescent Biller vun histological Qualitéit sech während Routine colonoscopy vun normal colonic mucosa kritt, tubular adenomas, hyperplastic polyps, ulcerative colitis, an Crohn d'colitis.Eenzelzellen kënnen identifizéiert ginn, dorënner Kolonocyten, Becherzellen, an entzündlech Zellen.Mucosal Funktiounen wéi Krypta Strukturen, Krypta Huelraim, a lamina propria kënnen z'ënnerscheeden.D'Präzisioun Hardware ass mikro-machinéiert fir eng präzis Ausrichtung vun den individuellen opteschen a mechanesche Komponenten am 2,4 mm Duerchmiesser x 10 mm Längt Instrument ze garantéieren.Den opteschen Design reduzéiert d'Längt vum steife distalen Tipp genuch fir direkt Passage duerch e Standardgréisst (3,2 mm Duerchmiesser) Aarbechtskanal a medizineschen Endoskopen z'erméiglechen.Dofir, onofhängeg vun den Hiersteller, kann den Apparat wäit vun Dokteren op der Plaz vun Residenz benotzt ginn.D'Excitatioun gouf bei λex = 488 nm gemaach fir Fluorescein, e FDA guttgeheescht Faarw ze excitéieren, fir en héije Kontrast ze kréien.D'Instrument gouf ouni Probleemer fir 18 Zyklen klinesch akzeptéiert Sterilisatiounsmethoden benotzt.
Zwee aner Instrument Designs goufen klinesch validéiert.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) ass e Sonde-baséiert konfokale Laser Endoskop (pCLE) deen e Bündel vu multimode kohärent Glasfaserkabel benotzt fir Fluoreszenzbilder ze sammelen an ze vermëttelen1.E Galvo Spigel, deen op der Basisstatioun läit, mécht e laterale Scan am proximalen Enn.Optesch Sektiounen ginn am horizontalen (XY) Plang mat enger Tiefe vun 0 bis 70 µm gesammelt.Mikroprobe Kits si verfügbar vun 0,91 (19 G Nadel) bis 5 mm Duerchmiesser.Eng lateral Opléisung vun 1 bis 3,5 µm gouf erreecht.D'Biller goufen mat enger Frame Rate vun 9 bis 12 Hz mat engem eendimensionalen Siichtfeld vun 240 bis 600 µm gesammelt.D'Plattform gouf klinesch a ville Beräicher benotzt, dorënner de Gallekanal, Blase, Colon, Speiseröh, Lunge, a Bauchspaicheldrüs.Optiscan Pty Ltd huet en Endoskop-baséiert konfokale Laser-Endoskop (eCLE) mat engem Scannermotor entwéckelt, deen an d'Insertiounsröhre (distale Enn) vun engem professionellen Endoskop (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 gebaut gouf.D'optesch Sektioun gouf mat engem Single-Modus Faser duerchgefouert, an d'Säitscannen gouf mat engem Cantilever-Mechanismus duerch eng Resonanzstemmgabel duerchgefouert.E Shape Memory Alloy (Nitinol) Aktuator gëtt benotzt fir axial Verschiebung ze kreéieren.Den totalen Duerchmiesser vum konfokale Modul ass 5 mm.Fir ze fokusséieren gëtt eng GRIN Objektiv mat enger numerescher Apertur vun NA = 0,6 benotzt.Horizontal Biller goufen mat lateralen an axiale Resolutioune vun 0,7 a 7 µm respektiv bei enger Frame Rate vun 0,8-1,6 Hz an engem Gesiichtsfeld vun 500 µm × 500 µm opgeholl.
Mir weisen subcellulär Resolutioun in vivo Fluoreszenz Imaging Acquisitioun vum mënschleche Kierper duerch e medizinescht Endoskop mat engem distalen Enn MEMS Scanner.Fluoreszenz bitt héije Bildkontrast, a Liganden, déi un Zelloberflächeziler binden, kënne mat Fluorophoren gezeechent ginn fir molekulare Identitéit fir eng verbessert Krankheet Diagnos ze bidden18.Aner optesch Technike fir in vivo Mikroendoskopie ginn och entwéckelt. OCT benotzt déi kuerz Kohärenzlängt vun enger Breetbandliichtquell fir Biller am vertikale Plang mat Déiften> 1 mm19 ze sammelen. OCT benotzt déi kuerz Kohärenzlängt vun enger Breetbandliichtquell fir Biller am vertikale Plang mat Déiften> 1 mm19 ze sammelen. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений в вертиск в сбора изображений в верти mm19. OCT benotzt déi kuerz Kohärenzlängt vun enger Breetbandlichtquell fir Biller am vertikale Plang mat>1 mm Déift ze kréien19. OKT 使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平面中深度> 1 mm19 的图像。1 mm19 的图像. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений на глувий на 1п скости. OCT benotzt déi kuerz Kohärenzlängt vun enger Breetbandlichtquell fir Biller> 1 mm19 am vertikale Plang ze kréien.Wéi och ëmmer, dës Low-Contrast Approche hänkt op Réckverstreet Liichtkollektioun an d'Bildopléisung ass limitéiert duerch Speckle Artefakte.Photoakustesch Endoskopie generéiert in vivo Biller baséiert op enger schneller thermoelastescher Expansioun am Tissu no der Absorptioun vun engem Laserpuls, deen Tounwellen generéiert20. Dës Approche huet Imaging Déiften> 1 cm am mënschleche Colon in vivo bewisen fir Therapie ze iwwerwaachen. Dës Approche huet Imaging Déiften> 1 cm am mënschleche Colon in vivo bewisen fir Therapie ze iwwerwaachen. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo fir мониторинг. Dës Approche huet eng Imaging Déift vun> 1 cm am mënschleche Colon in vivo fir Therapie Iwwerwaachung bewisen.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 fir мониторин. Dës Approche gouf bei Imaging Déiften> 1 cm am mënschleche Colon in vivo bewisen fir Therapie ze iwwerwaachen.De Kontrast gëtt haaptsächlech duerch Hämoglobin an der Vaskulatur produzéiert.Multiphoton Endoskopie generéiert High-Contrast Fluoreszenz Biller wann zwee oder méi NIR Photonen Tissue Biomoleküle gläichzäiteg treffen21. Dës Approche kann Bildtiefe>1 mm mat gerénger Phototoxizitéit erreechen. Dës Approche kann Bildtiefe>1 mm mat gerénger Phototoxizitéit erreechen. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Dës Approche kann Bilddéift> 1 mm mat gerénger Phototoxizitéit ubidden.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. Dës Approche kann Bilddéift> 1 mm mat gerénger Phototoxizitéit ubidden.Héich Intensitéit Femtosecond Laser Impulser sinn erfuerderlech an dës Method ass während der Endoskopie net klinesch bewisen.
An dësem Prototyp mécht de Scanner nëmme lateral Oflenkung, sou datt den opteschen Deel am horizontalen (XY) Plang ass.Den Apparat ass fäeg mat enger méi héijer Frame Rate (20 Hz) ze bedreiwen wéi déi galvanesch Spigelen (12 Hz) am Cellvizio System.Erhéije de Frame Taux fir Bewegungsartefakte ze reduzéieren an de Frame Taux ze reduzéieren fir d'Signal ze stäerken.Héichgeschwindeg an automatiséiert Algorithmen si gebraucht fir grouss Bewegungsartefakte ze reduzéieren, déi duerch endoskopesch Bewegung, Atmungsbewegung an Darmmotilitéit verursaacht ginn.Parametresch Resonanzscanner goufen gewisen fir axial Verschiebungen iwwer honnerte vu Mikron22 z'erreechen. Biller kënnen am vertikale Plang (XZ) gesammelt ginn, senkrecht op d'Schleimhaut Uewerfläch, fir déiselwecht Vue wéi déi vun der Histologie (H&E) ze bidden. Biller kënnen am vertikale Plang (XZ) gesammelt ginn, senkrecht op d'Schleimhaut Uewerfläch, fir déiselwecht Vue wéi déi vun der Histologie (H&E) ze bidden. Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой обоч же изображение, как при гистологии (H&E). Biller kënnen an engem vertikale Fliger (XZ) senkrecht op d'Schleimhaut Uewerfläch geholl ginn fir datselwecht Bild ze bidden wéi an der Histologie (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学瀄姆织学㛄姂可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой обоч же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Biller kënnen an engem vertikale Fliger (XZ) senkrecht op d'Schleimhaut Uewerfläch geholl ginn fir datselwecht Bild wéi eng histologesch Untersuchung (H&E) ze bidden.De Scanner kann an enger post-objektiver Positioun plazéiert ginn, wou d'Beliichtungsstrahl laanscht d'optesch Haaptachs fällt fir d'Sensibilitéit fir Aberratiounen ze reduzéieren8.Bal diffraktioun-limitéiert Brennwäit kënnen iwwer arbiträr grouss Gesiichtsfelder ofwäichen.Zoufälleg Zougang Scannen ka gemaach ginn fir Reflektoren op Benotzerdefinéiert Positiounen ofzeginn9.D'Sichtfeld kann reduzéiert ginn fir arbiträr Gebidder vum Bild ze markéieren, d'Signal-to-Geräusch Verhältnis, Kontrast a Framerate verbesseren.Scanner kënne mat einfache Prozesser masseproduzéiert ginn.Honnerte vun Apparater kënnen op all Siliziumwafer gemaach ginn fir d'Produktioun fir Low-Cost Masseproduktioun a breet Verdeelung ze erhéijen.
De geklappte Liichtwee reduzéiert d'Gréisst vum steife distalen Tipp, sou datt et einfach ass den Endoskop als Accessoire während der Routine Kolonoskopie ze benotzen.An der fluoreszenter Biller gewisen, subcellular Fonctiounen vun der mucosa gesinn kann tubulär adenomas (precancerous) vun hyperplastic polyps z'ënnerscheeden (benign).Dës Resultater hindeit datt endoscopy d'Zuel vun onnéideg biopsies reduzéieren kann23.Allgemeng Komplikatiounen, déi mat der Chirurgie verbonne sinn, kënne reduzéiert ginn, Iwwerwaachungsintervaller kënnen optimiséiert ginn, an histologesch Analyse vu klenge Läsionen kënne miniméiert ginn.Mir weisen och in vivo Biller vu Patienten mat entzündlechen Darmkrankheeten, dorënner ulcerative Kolitis (UC) a Crohns Kolitis.Konventionell wäiss Liicht colonoscopy stellt eng macroscopic Vue vun der mucosal Uewerfläch mat limitéiert Fähegkeet mucosal heelen präziist ze bewäerten.Endoskopie kann in vivo benotzt ginn fir d'Effizienz vu biologesche Therapien wéi Anti-TNF24 Antikörper ze evaluéieren.Genau in vivo Bewäertung kann och d'Krankheet Widderhuelung a Komplikatioune wéi Chirurgie reduzéieren oder verhënneren a Liewensqualitéit verbesseren.Keng sérieux Nebenwirkungen goufen a klineschen Studien gemellt, déi mat der Benotzung vu Fluorescein-enthaltende Endoskope in vivo25 verbonne sinn. D'Laserkraaft op der Schleimhaut Uewerfläch war limitéiert op <2 mW fir de Risiko fir thermesch Verletzung ze minimiséieren an d'FDA Ufuerderunge fir net-bedeitend Risiko26 pro 21 CFR 812 ze treffen. D'Laserkraaft op der Schleimhaut Uewerfläch war limitéiert op <2 mW fir de Risiko fir thermesch Verletzung ze minimiséieren an d'FDA Ufuerderunge fir net-bedeitend Risiko26 pro 21 CFR 812 z'erreechen. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимумиск соответствовать требованиям FDA относительно незначительного риска26 согласно 21 CFR 812. D'Laserkraaft op der Schleimhaut Uewerfläch war limitéiert op <2 mW fir de Risiko vum thermesche Schued ze minimiséieren an de FDA Ufuerderunge fir vernoléissegen Risiko26 ënner 21 CFR 812 z'erreechen.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风险鯇并滤险鯇并滤12足FR险26 的要求.粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимумиск соответствовать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначительного риска26. D'Laser Muecht op der mucosal Uewerfläch war limitéiert op <2 mW de Risiko vun thermesch Schued ze minimiséieren an FDA 21 CFR 812 Ufuerderunge fir negligible risk26 treffen.
Den Design vum Instrument kann geännert ginn fir d'Bildqualitéit ze verbesseren.Besonnesch Optik si verfügbar fir d'Sphär Aberratioun ze reduzéieren, d'Bildopléisung ze verbesseren an d'Aarbechtsdistanz ze erhéijen.De SIL kann ofgestëmmt ginn fir besser mam Brechungsindex vum Tissu (~ 1.4) ze passen fir d'Liichtkupplung ze verbesseren.D'Antriefrequenz kann ugepasst ginn fir de laterale Wénkel vum Scanner ze erhéijen an d'Bildsiichtfeld ze vergréisseren.Dir kënnt automatiséiert Methode benotze fir Frames vun engem Bild mat bedeitende Bewegung ze läschen fir dësen Effekt ze reduzéieren.Eng Feldprogramméierbar Gate-Array (FPGA) mat Héichgeschwindegkeet Datenacquisitioun gëtt benotzt fir héich performant Echtzäit Vollframe Korrektur ze bidden.Fir méi klinesch Déngschtleeschtungen, musse automatiséiert Methoden fir Phaseverschiebung a Bewegungsartefakte fir Echtzäit Bildinterpretatioun korrigéieren.E monolithesche 3-Achs parametresche Resonanzscanner ka implementéiert ginn fir axial Scannen 22 aféieren. Dës Geräter goufen entwéckelt fir eng onendlech vertikal Verschiebung> 400 µm z'erreechen andeems d'Antriefrequenz an engem Regime ofgestëmmt gëtt, deen eng gemëschte Erweichung / Verstäerkungsdynamik27 huet. Dës Geräter goufen entwéckelt fir eng onendlech vertikal Verschiebung> 400 µm z'erreechen andeems d'Antriefrequenz an engem Regime ofgestëmmt gëtt, deen eng gemëschte Erweichung / Verstäerkungsdynamik27 huet. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смещения > 400 мкм путем начения жиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. Dës Geräter goufen entwéckelt fir eng onendlech vertikal Verdrängung vun> 400 µm z'erreechen andeems d'Antriefrequenz an engem Modus gesat gëtt, deen duerch gemëschte mëll / haart Dynamik27 charakteriséiert ass.这些设备的开发是为了通过在具有混合软化/硬化动力学的状态下鰃整坰有鰃整驱媉鰃整坑有的>400 µm 的垂直位移27.这些 设备 的 开发 是 为了 在 具有 混合 软化 硬化 硬化 学 学 状 送 烝 客现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещений > 400 мкм путем наставы име со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. Dës Geräter goufen entwéckelt fir onendlech vertikal Verschiebungen> 400 µm z'erreechen andeems d'Ausléiserfrequenz am gemëschte Erweichung / Härten Kinetik Modus ugepasst gëtt27.An Zukunft kann vertikal transversal Imaging hëllefe bei der Inszenéierung vu fréie Kriibs (T1a).A capacitive sensing Circuit kann ëmgesat ginn Scanner Bewegung ze Streck a fir Phase Verréckelung korrekt 28.Automatesch Phase Eechung mat engem Sensor Circuit kann manuell Instrument Eechung virum Gebrauch ersetzen.D'Zouverlässegkeet vum Instrument kann verbessert ginn andeems Dir méi zouverlässeg Instrumentversiegelungstechniken benotzt fir d'Zuel vun de Veraarbechtungszyklen ze erhéijen.MEMS Technologie versprécht d'Benotzung vun Endoskopen ze beschleunegen fir d'Epithel vun huel Organer ze visualiséieren, d'Krankheet ze diagnostizéieren an d'Behandlung op eng minimal invasiv Manéier ze iwwerwaachen.Mat Weiderentwécklung, kéint dës nei Imaging Modalitéit eng bëlleg Léisung ginn als Zousaz zu medezinesch endoscopes fir direkt histological Ënnersichung benotzt ginn a kéint schlussendlech traditionell pathologesch Analyse ersetzen.
Ray Tracing Simulatioune goufen mat ZEMAX opteschen Design Software (Versioun 2013) gemaach fir d'Parameter vun der Fokusoptik ze bestëmmen.Design Critèrë enthalen no-diffraktiv axial Opléisung, Aarbechtsdistanz = 0 µm, a Gesiichtsfeld (FOV) méi wéi 250 × 250 µm2.Fir Excitatioun bei enger Wellelängt λex = 488 nm, gouf eng Single-Modus Faser (SMF) benotzt.Achromatesch Doublets gi benotzt fir d'Varianz vun der Fluoreszenzsammlung ze reduzéieren (Dorënner 5a).De Strahl passéiert duerch den SMF mat engem Modusfeld Duerchmiesser vun 3,5 μm an ouni Ofkierzung geet duerch d'Mëtt vum Reflektor mat engem Ouverture Duerchmiesser vu 50 μm.Benotzt eng haart immersion (hemispherical) Lens mat engem héije refractive Index (n = 2,03) Tëschefall Strahl sphäresch Aberratioun ze minimiséieren a voll Kontakt mat der mucosal Uewerfläch ze garantéieren.Focusing Optik bitt en Total NA = 0,41, wou NA = nsinα, n ass de Brechungsindex vum Tissu, α ass de maximale Strahlkonvergenzwinkel.Déi Diffraktioun-limitéiert lateral an axial Resolutioune sinn 0,44 a 6,65 µm respektiv, mat NA = 0,41, λ = 488 nm, an n = 1,3313.Nëmme kommerziell verfügbar Lënse mat baussenzegen Duerchmiesser (OD) ≤ 2 mm goufen berücksichtegt.Den opteschen Wee ass geklappt, an de Strahl, deen de SMF verléisst, passéiert duerch d'Mëtt Ouverture vum Scanner a gëtt vun engem fixe Spigel (0,29 mm Duerchmiesser) zréck reflektéiert.Dës Konfiguratioun verkürzt d'Längt vum steife distalen Enn fir de Forward Passage vum Endoskop duerch de Standard (3,2 mm Duerchmiesser) Aarbechtskanal vu medizineschen Endoskopen ze erliichteren.Dës Feature mécht et einfach ze benotzen als Accessoire wärend der Routine Endoskopie.
Geklappt Liichtguide an Endoskopverpackung.(a) Den Excitationsstrahl geet aus dem OBC eraus a geet duerch d'Zentral Ouverture vum Scanner.De Strahl gëtt erweidert a reflektéiert vun engem fixen kreesfërmege Spigel zréck an de Scanner fir lateral Oflenkung.D'Fokussiounsoptik besteet aus engem Paar achromatesch Doubletlënsen an enger zolitter Tauche (hemisphäresch) Lens déi Kontakt mat der Schleimhaut Uewerfläch bitt.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) fir opteschen Design a Ray Tracing Simulatioun.(b) Weist de Standuert vun verschiddenen Instrument Komponente, dorënner Single Modus Faser (SMF), Scanner, Spigelen, a Lënsen.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) gouf fir 3D Modelléierung vun der Endoskopverpackung benotzt.
En SMF (#460HP, Thorlabs) mat engem Modusfeld Duerchmiesser vun 3,5 µm bei enger Wellelängt vu 488 nm gouf als "Lach" fir raimlech Filterung vum defokusséierte Liicht benotzt (Fig. 5b).D'SMFs sinn a flexibel Polymerröhren zougemaach (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Eng Längt vu ronn 4 Meter gëtt benotzt fir genuch Distanz tëscht dem Patient an dem Bildsystem ze garantéieren.E Paar vun 2 mm MgF2 Beschichtete achromatesch Doubletlënsen (#65568, #65567, Edmund Optics) an eng 2 mm onbeschichtet hemisphäresch Lens (#90858, Edmund Optics) goufen benotzt fir de Strahl ze fokusséieren an d'Fluoreszenz ze sammelen.Füügt en Edelstahl-Ennröhre (4 mm laang, 2,0 mm OD, 1,6 mm ID) tëscht dem Harz an dem baussenzege Rouer fir d'Scannervibratioun ze isoléieren.Benotzt medizinesch Klebstoffe fir d'Instrument vu Kierperflëssegkeeten an Handhabungsprozeduren ze schützen.Benotzt Hëtzt-Schrumpfleitung fir d'Verbindungen ze schützen.
De kompakte Scanner gëtt nom Prinzip vun der parametrescher Resonanz gemaach.Etch eng 50 µm Ouverture am Zentrum vum Reflektor fir den Excitatiounsstrahl ze vermëttelen.Mat Hëllef vun engem Set vu Quadraturkamm-Undriff gëtt den erweiderten Strahl transversal an der orthogonaler Richtung (XY-Fläch) am Lissajous-Modus ofgeleet.En Datenacquisitiounsplat (#DAQ PCI-6115, NI) gouf benotzt fir analog Signaler ze generéieren fir de Scanner ze kontrolléieren.D'Kraaft gouf vun engem Héichspannungsverstärker geliwwert (# PDm200, PiezoDrive) iwwer dënnem Drot (# B4421241, MWS Wire Industries).Maachen wiring op der Elektroden Armature.De Scanner funktionnéiert bei Frequenzen no bei 15 kHz (schnell Achs) a 4 kHz (lues Achs) fir FOV bis zu 250 µm × 250 µm z'erreechen.Video ka mat enger Frame Rate vun 10, 16 oder 20 Hz erschoss ginn.Dës Frame Tariffer gi benotzt der Widderhuelung Taux vun der Lissajous Scanner Muster ze Match, déi hänkt op de Wäert vun der X an Y excitation Frequenzen vun der Scanner29.Detailer vun den Ofwiesselungen tëscht Frame Taux, Pixel Resolutioun, a Scan Muster Dicht ginn an eiser viregter Aarbecht presentéiert14.
E feste Staat Laser (#OBIS 488 LS, kohärent) stellt λex = 488 nm fir Fluorescein fir Bildkontrast ze begeeschteren (Fig. 6a).Optesch Pigtails gi mat der Filtereenheet iwwer FC / APC Stecker verbonne (Verloscht 1,82 dB) (Fig. 6b).De Strahl gëtt vun engem dichroesche Spigel (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optik) am SMF duerch en aneren FC / APC Connector ofgeleent.Am Aklang mat 21 CFR 812 ass Tëschefall Kraaft op Tissue limitéiert op maximal 2 mW fir FDA Ufuerderunge fir vernoléissegt Risiko z'erreechen.Fluoreszenz gouf duerch en dichroesche Spigel an e laangen Iwwerdroungsfilter (#BLP01-488R, Semrock) passéiert.D'Fluoreszenz gouf op e Photomultiplikatorröhre (PMT) Detektor (# H7422-40, Hamamatsu) iwwer en FC / PC Connector iwwerdroen mat enger ~1 m laanger Multimode Faser mat engem 50 µm Kär Duerchmiesser.Fluoreszent Signaler goufen mat engem Héichgeschwindeg Stroumverstärker verstäerkt (#59-179, Edmund Optics).Speziell Software (LabVIEW 2021, NI) gouf entwéckelt fir Echtzäit Datenacquisitioun a Bildveraarbechtung.D'Laserkraaft a PMT Gewënn Astellunge ginn vum Mikrokontroller (#Arduino UNO, Arduino) mat engem spezielle gedréckte Circuit Board bestëmmt.D'SMF an d'Drähten schléissen a Stecker of a verbannen mat de Glasfaser (F) a verkabelte (W) Ports op der Basisstatioun (Figur 6c).De Imaging System ass op engem portable Weenchen enthale (Figur 6d). En Isolatiounstransformator gouf benotzt fir de Leckstroum op <500 μA ze limitéieren. En Isolatiounstransformator gouf benotzt fir de Leckstroum op <500 μA ze limitéieren. Для ограничения тока утечки zu <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. En Isolatiounstransformator gouf benotzt fir de Leckstroum op <500 µA ze limitéieren.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. Benotzt en Isolatiounstransformator fir de Leckstroum op <500µA ze limitéieren.
Visualiséierungssystem.(a) De PMT, de Laser an de Verstärker sinn an der Basisstatioun.(b) An der Filterbank fiert de Laser (blo) iwwer de Glasfaserkabel duerch den FC / APC Connector.De Strahl gëtt vun engem dichroesche Spigel (DM) an eng eenzeg Modusfaser (SMF) iwwer en zweeten FC / APC Connector ofgeleet.Fluoreszenz (gréng) reest duerch den DM a laange Passfilter (LPF) op de PMT iwwer Multimode Faser (MMF).(c) D'proximal Enn vum Endoskop ass mat der Glasfaser (F) a verkabelte (W) Ports vun der Basisstatioun verbonnen.(d) Endoskop, Monitor, Basisstatioun, Computer, an Isolatiounstransformator op engem portable Weenchen.(a, c) Solidworks 2016 gouf fir 3D Modeller vum Imaging System an Endoskop Komponenten benotzt.
Déi lateral an axial Resolutioun vun der Fokusoptik gouf aus der Punktverbreedungsfunktioun vu fluoreszenter Mikrosphären (#F8803, Thermo Fisher Scientific) 0,1 µm Duerchmiesser gemooss.Sammelt Biller andeems Dir d'Mikrosphären horizontal a vertikal an 1 µm Schrëtt iwwersetzt mat enger linearer Bühn (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Image Stack benotzt ImageJ2 fir Querschnittsbilder vu Mikrosphären ze kréien.
Speziell Software (LabVIEW 2021, NI) gouf entwéckelt fir Echtzäit Datenacquisitioun a Bildveraarbechtung.Op Fig.7 weist en Iwwerbléck iwwer d'Routinen déi benotzt gi fir de System ze bedreiwen.D'Benotzerinterface besteet aus Datenacquisitioun (DAQ), Haaptpanel a Controllerpanel.D'Datesammlungspanel interagéiert mat der Haaptpanel fir Rohdaten ze sammelen an ze späicheren, Input fir personaliséiert Datesammlungsastellungen ubidden, a Scanner Chauffer Astellunge verwalten.D'Haaptrei Panel erlaabt de Benotzer déi gewënschte Konfiguratioun fir den Endoskop ze benotzen, inklusiv Scanner Kontrollsignal, Video Frame Taux an Acquisitiounsparameter.Dëse Panel erlaabt de Benotzer och d'Hellegkeet an de Kontrast vum Bild ze weisen an ze kontrolléieren.Mat der Matière Daten als Input berechent den Algorithmus déi optimal Gewënn-Astellung fir de PMT an passt automatesch dëse Parameter mat engem proportional-integralen (PI) 16 Feedback Kontrollsystem un.D'Controller Board interagéiert mat der Haaptplat an dem Data Acquisitioun Board fir d'Laserkraaft a PMT Gewënn ze kontrolléieren.
System Software Architektur.D'Benotzerinterface besteet aus Moduler (1) Datenacquisitioun (DAQ), (2) Haaptpanel an (3) Controllerpanel.Dës Programmer lafen gläichzäiteg a kommunizéieren mateneen duerch Messageschlaangen.De Schlëssel ass MEMS: Microelectromechanical System, TDMS: Technical Data Control Flow, PI: Proportional Integral, PMT: Photomultiplier.Bild- a Videodateien ginn an BMP- an AVI-Formater gespäichert, respektiv.
E Phasekorrekturalgorithmus gëtt benotzt fir d'Dispersioun vu Bildpixelintensitéiten bei verschiddene Phasewäerter ze berechnen fir de maximale Wäert ze bestëmmen deen benotzt gëtt fir d'Bild ze schärfen.Fir Echtzäitkorrektur ass d'Phasescannerberäich ± 2,86 ° mat engem relativ grousse Schrëtt vun 0,286 ° fir d'Rechnungszäit ze reduzéieren.Zousätzlech reduzéiert d'Benotzung vun Deeler vum Bild mat manner Proben d'Berechnungszäit vum Bildframe vu 7,5 Sekonnen (1 Msample) op 1,88 Sekonnen (250 Ksample) bei 10 Hz.Dës Inputparameter goufen gewielt fir adäquat Bildqualitéit mat minimaler latency während der in vivo Imaging ze bidden.Live Biller a Videoe ginn an BMP an AVI Formater opgeholl, respektiv.Déi Matière Daten ginn am Technical Data Management Flow Format (TMDS) gespäichert.
Post-Veraarbechtung vun in vivo Biller fir Qualitéit Verbesserung mat LabVIEW 2021. Genauegkeet ass limitéiert wann Phase Korrektur Algorithmen während in vivo Imaging benotzt wéinst der laanger Berechnung Zäit néideg.Nëmme limitéiert Bildberäicher a Proufnummere gi benotzt.Zousätzlech funktionnéiert den Algorithmus net gutt fir Biller mat Bewegungsartefakter oder nidderegen Kontrast a féiert zu Phaseberechnungsfehler30.Individuell Frames mat héije Kontrast a keng Bewegungsartefakte goufen manuell fir Phase-Feintuning ausgewielt mat engem Phase Scan-Bereich vun ± 0,75 ° an 0,01 ° Schrëtt.De ganze Bildgebitt gouf benotzt (zB 1 Msample vun engem Bild op 10 Hz opgeholl).Table S2 Detailer d'Bildparameter benotzt fir Echtzäit a Postveraarbechtung.No der Phasekorrektur gëtt e Medianfilter benotzt fir Bildrauschen weider ze reduzéieren.Hellegkeet a Kontrast gi weider verbessert duerch Histogrammstrecken a Gammakorrektur31.
Déi klinesch Studien goufen vum Michigan Medical Institutions Review Board guttgeheescht a goufen am Department of Medical Procedures duerchgefouert.Dës Etude ass online mat ClinicalTrials.gov registréiert (NCT03220711, Umeldungsdatum: 07/18/2017).Inklusiounskriterien abegraff Patienten (am Alter vun 18 bis 100 Joer) mat enger virdru geplangter elektiver Kolonoskopie, e erhéicht Risiko vu Kolorektalkriibs an eng Geschicht vun entzündlechen Darmkrankheeten.Informéiert Zoustëmmung gouf vun all Thema kritt deen ausgemaach huet fir matzemaachen.Exklusioun Critèren waren Patienten, déi schwanger waren, eng bekannt hypersensitivity zu fluorescein haten, oder sech aktiv Chimiotherapie goen oder Stralung Therapie.Dës Etude abegraff pafolgende Patienten fir Routine colonoscopy geplangt a war Vertrieder vun der Michigan Medical Center Bevëlkerung.D'Etude gouf am Aklang mat der Deklaratioun vun Helsinki gemaach.
Virun der Operatioun, kalibréiert den Endoskop mat 10 µm fluoreszent Perlen (#F8836, Thermo Fisher Scientific) a Silikonformen montéiert.En duerchscheinend Silikondichtstoff (# RTV108, Momentive) gouf an eng 3D gedréckt 8 cm3 Plastikschimmel gegoss.Drop d'Waasser fluoreszent Perlen iwwer de Silikon a lass bis d'Waassermedium dréchent.
De ganze Colon war mat engem Standard medezinesch colonoscope (Olympus, CF-HQ190L) mat wäiss Liichtjoer Beliichtung iwwerpréift.Nodeems den Endoskopist d'Gebitt vun der angeblecher Krankheet festgestallt huet, gëtt d'Géigend mat 5-10 ml 5% Essigsäure gewascht, an dann mat sterilem Waasser fir Schleim a Schutt ze entfernen.Eng 5 ml Dosis vu 5 mg /ml Fluorescein (Alcon, Fluorescite) gouf intravenös injizéiert oder topesch op d'Schleimhaut gesprëtzt mat enger Standardkanule (M00530860, Boston Scientific), déi duerch den Aarbechtskanal passéiert gouf.
Benotzt en Irrigator fir iwwerschësseg Faarf oder Schutt aus der Schleimhaut Uewerfläch ze spülen.Ewechzehuelen der nebulizing catheter a passéiert den Endoskop duerch den Aarbechtskanal fir ante-mortem Biller ze kréien.Benotzt breetfeld endoskopesch Leedung fir den distale Tipp am Zilgebitt ze positionéieren. D'total Zäit benotzt fir konfokal Biller ze sammelen war <10 min. D'total Zäit benotzt fir konfokal Biller ze sammelen war <10 min. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 min. Déi total Zäit fir konfokal Biller ze sammelen war <10 min.D'total Acquisitiounszäit fir konfokal Biller war manner wéi 10 Minutten.Endoskopesch wäiss Liichtvideo gouf mam Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) Imaging System veraarbecht an opgeholl mat engem Elgato HD Videorecorder.Benotzt LabVIEW 2021 fir Endoskopievideoen opzehuelen an ze späicheren.Nodeems d'Imaging fäerdeg ass, gëtt den Endoskop ofgeschaaft an den Tissu, deen ze visualiséieren, gëtt mat Hëllef vun enger Biopsie Pincet oder enger Schnéi ausgeschnidden. D'Tissue goufen fir Routine Histologie (H&E) veraarbecht a vun engem Expert GI Pathologe (HDA) bewäert. D'Tissue goufen fir Routine Histologie (H&E) veraarbecht a vun engem Expert GI Pathologe (HDA) bewäert. Ткани были обработаны fir обычной гистологии (H&E) an оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного (Héich). Tissue goufen fir Routine Histologie (H&E) veraarbecht a vun engem Expert gastrointestinal Pathologist (HDA) bewäert.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 fir обычной гистологии (H&E) an оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного (Héich). Tissue goufen fir Routine Histologie (H&E) veraarbecht a vun engem Expert gastrointestinal Pathologist (HDA) bewäert.D'Spektraleigenschaften vu Fluorescein goufen mat engem Spektrometer (USB2000+, Ocean Optik) bestätegt wéi an der Figur S2 gewisen.
Endoskope ginn no all Gebrauch vu Mënschen steriliséiert (Fig. 8).Botzprozeduren goufen ënner der Direktioun an der Genehmegung vum Departement vun der Infektiounskontroll an der Epidemiologie vum Michigan Medical Center an der Zentralsterile Veraarbechtungseenheet gemaach. Virun der Studie goufen d'Instrumenter getest a validéiert fir Steriliséierung vun Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), eng kommerziell Entitéit déi Infektiounspréventioun a Steriliséierungsvalidatiounsservicer ubitt. Virun der Studie goufen d'Instrumenter getest a validéiert fir Steriliséierung vun Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), eng kommerziell Entitéit déi Infektiounspréventioun a Steriliséierungsvalidatiounsservicer ubitt. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson). авляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. Virun der Studie goufen d'Instrumenter getest an guttgeheescht fir Steriliséierung vun Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), eng kommerziell Organisatioun déi Infektiounspréventioun an Steriliséierungsverifizéierungsservicer ubitt. Перед исследованием инструменты были стерилизованы и проверены Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой организацизацией, копверены рофилактике инфекций a проверке стерилизации. Instrumenter goufen steriliséiert an iwwerpréift virum Studium vun Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), eng kommerziell Organisatioun déi Infektiounspréventioun an Steriliséierungsverifizéierungsservicer ubitt.
Tool Recycling.(a) Endoskope ginn no all Steriliséierung a Schacht plazéiert mam STERRAD Veraarbechtungsprozess.(b) D'SMF an d'Drähte gi mat Glasfaser- an elektresche Stecker ofgeschloss, respektiv, déi virun der Veraarbechtung zougemaach ginn.
Botzen d'Endoskope andeems Dir déi folgend mécht: (1) Wëschen d'Endoskop mat engem futtfräien Tuch, deen an engem enzymatesche Botzmëttel vu proximal bis distal getäuscht ass;(2) Taucht d'Instrument an der enzymatesch Detergent Léisung fir 3 Minutten mat Waasser.flauscheg Stoff.Elektresch a Glasfaserverbindunge ginn ofgedeckt an aus der Léisung geläscht;(3) Den Endoskop gëtt gewéckelt an an d'Instrumentschacht plazéiert fir Steriliséierung mat STERRAD 100NX, Waasserstoffperoxidgasplasma.relativ niddreg Temperatur an niddreg Fiichtegkeet Ëmfeld.
D'Datesätz, déi an der aktueller Etude benotzt an / oder analyséiert ginn, sinn op raisonnabel Ufro vun de jeweilegen Autoren verfügbar.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokal Laser-Endomikroskopie an der Magen-Darm-Endoskopie: Technesch Aspekter a klinesch Uwendungen. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Konfokal Laser-Endomikroskopie an der Magen-Darm-Endoskopie: Technesch Aspekter a klinesch Uwendungen.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal Laser Endomicroscopy an gastrointestinal endoscopy: technesch Aspekter a klinesch Applikatioun. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Technesch Aspekter a klinesch Uwendungen.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Konfokal Laser-Endoskopie an der Magen-Darm-Endoskopie: technesch Aspekter a klinesch Uwendungen.Iwwersetzung gastrointestinal Heparin.Eng. 7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Sécherheet an Effizienz Analyse vu SAGES TAVAC Konfokal Laser Endomikroskopie.Operatioun.Endoskopie 35, 2091-2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Konfokal Laser-Endoskopie bei Magen-Darm- a Pankreatobiliärerkrankungen: eng systematesch Iwwerpréiwung a Meta-Analyse.Biomedizinesch Wëssenschaft.Stockage Tank.intern 2016, 4638683 (2016).