Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Huonyesha jukwa la slaidi tatu kwa wakati mmoja.Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Confocal laser endoscopy ni njia mpya ya biopsy ya macho ya wakati halisi.Picha za fluorescent za ubora wa histological zinaweza kupatikana mara moja kutoka kwa epitheliamu ya viungo vya mashimo.Kwa sasa, uchanganuzi unafanywa kwa kukaribiana na vifaa vinavyotegemea uchunguzi ambavyo hutumika sana katika mazoezi ya kimatibabu, kukiwa na unyumbufu mdogo katika udhibiti wa umakini.Tunaonyesha matumizi ya kichanganuzi cha resonant parametric kilichowekwa kwenye ncha ya mbali ya endoskopu ili kufanya ukeketaji wa kando wa kasi ya juu.Shimo limechimbuliwa katikati ya kiakisi ili kukunja njia ya mwanga.Ubunifu huu hupunguza saizi ya kifaa hadi 2.4 mm kwa kipenyo na 10 mm kwa urefu, ikiruhusu kupitishwa mbele kupitia njia ya kufanya kazi ya endoscopes za kawaida za matibabu.Lenzi kompakt hutoa maazimio ya kando na axial ya 1.1 na 13.6 µm, mtawalia.Umbali wa kufanya kazi wa 0 µm na uga wa mwonekano wa 250 µm × 250 µm hupatikana kwa viwango vya fremu hadi 20 Hz.Msisimko wa nm 488 husisimua fluorescein, rangi iliyoidhinishwa na FDA kwa utofautishaji wa juu wa tishu.Endoskopu zimechakatwa upya kwa mizunguko 18 bila kushindwa kwa kutumia mbinu za kliniki za kudhibiti uzazi.Picha za fluorescent zilipatikana kutoka kwa mucosa ya kawaida ya koloni, adenomas ya tubular, polyps ya hyperplastic, colitis ya ulcerative, na colitis ya Crohn wakati wa colonoscopy ya kawaida.Seli moja zinaweza kutambuliwa, ikiwa ni pamoja na colonocytes, seli za goblet, na seli za uchochezi.Vipengele vya mucosal kama vile miundo ya siri, mashimo ya siri, na lamina propria vinaweza kutofautishwa.Chombo hicho kinaweza kutumika kama kiambatanisho cha endoscopy ya kawaida.
Confocal laser endoscopy ni mbinu ya riwaya ya upigaji picha inayotengenezwa kwa matumizi ya kimatibabu kama kiambatanisho cha endoscopy ya kawaida1,2,3.Vyombo hivi vinavyonyumbulika, vilivyounganishwa na nyuzi-optic vinaweza kutumiwa kugundua magonjwa katika seli za epithelial zinazoweka viungo vyenye mashimo, kama vile koloni.Tabaka hili jembamba la tishu lina kazi nyingi za kimetaboliki na ni chanzo cha michakato mingi ya magonjwa kama vile saratani, maambukizi na uvimbe.Endoscopy inaweza kufikia azimio la seli ndogo, kutoa ubora wa wakati halisi, karibu wa kihistoria katika picha za vivo kusaidia matabibu kufanya maamuzi ya kimatibabu.Biopsy ya tishu za mwili hubeba hatari ya kutokwa na damu na kutoboka.Vielelezo vingi sana au vichache vya biopsy mara nyingi hukusanywa.Kila sampuli inayoondolewa huongeza gharama ya upasuaji.Inachukua siku kadhaa kwa sampuli kutathminiwa na mtaalamu wa magonjwa.Wakati wa siku za kusubiri matokeo ya patholojia, wagonjwa mara nyingi hupata wasiwasi.Kinyume chake, mbinu nyingine za upigaji picha za kimatibabu kama vile MRI, CT, PET, SPECT, na ultrasound hazina azimio la anga na kasi ya muda inayohitajika ili kuibua michakato ya epithelial katika vivo na azimio la muda halisi, la subcellular.
Chombo chenye msingi wa uchunguzi (Cellvizio) kwa sasa hutumiwa sana katika kliniki kufanya "biopsy ya macho".Muundo huu unatokana na kifurushi cha 4 kinachoshikamana na ambacho hukusanya na kupitisha picha za umeme.Kiini cha nyuzinyuzi kimoja hufanya kazi kama "shimo" la kuchuja mwanga usiozingatia anga kwa mwonekano wa seli ndogo.Uchanganuzi unafanywa kwa karibu kwa kutumia galvanometer kubwa, kubwa.Kipengele hiki kinapunguza uwezo wa zana ya kudhibiti umakini.Uwekaji sahihi wa saratani ya mapema ya epithelial inahitaji taswira chini ya uso wa tishu ili kutathmini uvamizi na kuamua tiba inayofaa.Fluorescein, wakala wa utofautishaji ulioidhinishwa na FDA, husimamiwa kwa njia ya mshipa ili kuangazia vipengele vya kimuundo vya epitheliamu. Endomicroscope hizi zina vipimo vya <2.4 mm kwa kipenyo, na zinaweza kupitishwa mbele kwa urahisi kupitia chaneli ya biopsy ya endoskopu za kawaida za matibabu. Endomicroscope hizi zina vipimo vya <2.4 mm kwa kipenyo, na zinaweza kupitishwa mbele kwa urahisi kupitia chaneli ya biopsy ya endoskopu za kawaida za matibabu. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены через биопсийный канал стандартных медицински. Endomicroscopes hizi zina kipenyo cha chini ya mm 2.4 na zinaweza kupitishwa kwa urahisi kupitia njia ya biopsy ya endoskopu za kawaida za matibabu.Vibomba hivi vina kipenyo cha chini ya 2.4 mm na hupita kwa urahisi kupitia chaneli ya biopsy ya borescope za kawaida za matibabu.Unyumbulifu huu huruhusu anuwai ya maombi ya kimatibabu na haitegemei watengenezaji wa endoscope.Tafiti nyingi za kimatibabu zimefanywa kwa kutumia kifaa hiki cha kupiga picha, ikijumuisha utambuzi wa mapema wa saratani ya umio, tumbo, utumbo mpana na mdomo.Itifaki za kupiga picha zimetengenezwa na usalama wa utaratibu umeanzishwa.
Mifumo mikroelectromechanical (MEMS) ni teknolojia yenye nguvu ya kubuni na kutengeneza mitambo midogo ya kuchanganua inayotumika kwenye ncha za mbali za endoskopu.Nafasi hii (inayohusiana na karibu) inaruhusu kubadilika zaidi katika kudhibiti nafasi ya kuzingatia5,6.Kando na ukengeushaji wa kando, utaratibu wa mbali unaweza pia kufanya uchanganuzi wa axial, uchanganuzi wa baada ya lengo, na uchanganuzi wa ufikiaji bila mpangilio.Uwezo huu huwezesha uhoji wa kina zaidi wa seli za epithelial, ikijumuisha upigaji picha wima wa sehemu 7, sehemu kubwa ya mwonekano (FOV)8 utambazaji usio na mkanganyiko, na utendakazi ulioboreshwa katika maeneo madogo yaliyobainishwa na mtumiaji9.MEMS hutatua tatizo kubwa la kufunga injini ya kuchanganua kwa nafasi ndogo inayopatikana mwisho wa kifaa.Ikilinganishwa na galvanometers kubwa, MEMS hutoa utendakazi wa hali ya juu kwa ukubwa mdogo, kasi ya juu na matumizi ya chini ya nishati.Mchakato rahisi wa utengenezaji unaweza kuongezwa kwa uzalishaji wa wingi kwa gharama ya chini.Miundo mingi ya MEMS imeripotiwa hapo awali10,11,12.Hakuna teknolojia ambayo bado imetengenezwa vya kutosha ili kuwezesha kuenea kwa matumizi ya kimatibabu ya upigaji picha wa wakati halisi kupitia njia ya kufanya kazi ya endoskopu ya matibabu.Hapa, tunalenga kuonyesha matumizi ya kichanganuzi cha MEMS kwenye mwisho wa mwisho wa endoskopu kwa ajili ya kupata picha za binadamu katika hali halisi wakati wa endoskopi ya kimatibabu ya kawaida.
Chombo cha macho cha nyuzi kiliundwa kwa kutumia kichanganuzi cha MEMS kwenye mwisho wa mbali ili kukusanya picha za wakati halisi za umeme zenye sifa sawa za kihistoria.Fiber ya modi moja (SMF) imefungwa kwenye bomba la polima inayoweza kunyumbulika na kusisimka kwa λex = 488 nm.Usanidi huu unafupisha urefu wa ncha ya mbali na kuiruhusu kupitishwa mbele kupitia njia ya kufanya kazi ya endoskopu za kawaida za matibabu.Tumia ncha ili kuweka macho katikati.Lenzi hizi zimeundwa ili kufikia azimio la karibu mhimili wa kutofautisha na kipenyo cha nambari (NA) = 0.41 na umbali wa kufanya kazi = 0 µm13.Shimu za usahihi zinafanywa ili kuunganisha kwa usahihi optics 14. Scanner imefungwa kwenye endoscope yenye ncha kali ya distal 2.4 mm kwa kipenyo na urefu wa 10 mm (Mchoro 1a).Vipimo hivi vinaruhusu kutumika katika mazoezi ya kliniki kama nyongeza wakati wa endoscopy (Mchoro 1b).Nguvu ya juu ya tukio la laser kwenye tishu ilikuwa 2 mW.
Confocal laser endoscopy (CLE) na scanners MEMS.Picha inayoonyesha (a) kifaa kilichofungashwa chenye vipimo vya ncha ngumu za mbali za kipenyo cha mm 2.4 na urefu wa mm 10 na (b) kupita moja kwa moja kupitia njia ya kufanya kazi ya endoskopu ya kawaida ya matibabu (Olympus CF-HQ190L).(c) Mwonekano wa mbele wa kichanganuzi kinachoonyesha kiakisi chenye tundu la katikati la 50 µm ambamo boriti ya msisimko hupitia.Kitambazaji kimewekwa kwenye gimbal inayoendeshwa na seti ya viendeshi vya quadrature comb drive.Mzunguko wa resonant ya kifaa imedhamiriwa na ukubwa wa chemchemi ya torsion.(d) Mwonekano wa pembeni wa kichanganuzi kinachoonyesha skana iliyowekwa kwenye stendi yenye nyaya zilizounganishwa na nanga za elektrodi zinazotoa sehemu za kuunganisha kwa ishara za kiendeshi na za nguvu.
Utaratibu wa kuchanganua una kiakisi kilichowekwa kwenye gimbal inayoendeshwa na seti ya vitendaji vya quadrature vinavyoendeshwa na kuchana ili kugeuza boriti kando (ndege ya XY) katika muundo wa Lissajous (Mchoro 1c).Shimo la kipenyo cha 50 µm liliwekwa katikati ambayo boriti ya msisimko ilipitia.Scanner inaendeshwa kwa mzunguko wa resonant wa kubuni, ambayo inaweza kupangwa kwa kubadilisha vipimo vya spring ya torsion.Anchora za electrode zilichongwa kwenye pembezoni mwa kifaa ili kutoa pointi za uunganisho kwa ishara za nguvu na udhibiti (Mchoro 1d).
Mfumo wa kupiga picha umewekwa kwenye gari la kubebeka ambalo linaweza kuingizwa kwenye chumba cha uendeshaji.Kiolesura cha picha cha mtumiaji kimeundwa ili kusaidia watumiaji wenye ujuzi mdogo wa kiufundi, kama vile madaktari na wauguzi.Angalia mwenyewe masafa ya kiendeshi cha skana, modi ya umbo la boriti, na FOV ya picha.
Urefu wa jumla wa endoskopu ni takriban 4m ili kuruhusu upitishaji kamili wa ala kupitia njia ya kufanya kazi ya endoskopu ya kawaida ya matibabu (1.68m), yenye urefu wa ziada kwa ajili ya uendeshaji.Katika mwisho wa karibu wa endoskopu, SMF na waya hukoma katika viunganishi vinavyounganishwa na bandari za fiber optic na waya za kituo cha msingi.Ufungaji una leza, kitengo cha chujio, amplifier ya voltage ya juu na kigunduzi cha photomultiplier (PMT).Kikuza sauti hutoa ishara za nguvu na kiendeshi kwa skana.Kitengo cha kichujio cha macho huunganisha msisimko wa leza kwa SMF na kupitisha umeme kwa PMT.
Endoskopu huchakatwa upya baada ya kila utaratibu wa kimatibabu kwa kutumia mchakato wa kufunga kizazi wa STERRAD na inaweza kuhimili hadi mizunguko 18 bila kushindwa.Kwa suluhisho la OPA, hakuna dalili za uharibifu zilizozingatiwa baada ya mizunguko zaidi ya 10 ya disinfection.Matokeo ya OPA yalifanya kazi vizuri zaidi ya STERRAD, yakipendekeza kwamba maisha ya endoscopes yanaweza kurefushwa kwa kuua viini vya hali ya juu badala ya kufunga tena.
Azimio la picha liliamuliwa kutoka kwa kipengele cha kueneza kwa uhakika kwa kutumia shanga za fluorescent zenye kipenyo cha 0.1 μm.Kwa azimio la kando na la axial, upana kamili katika nusu ya juu (FWHM) ya 1.1 na 13.6 µm, kwa mtiririko huo, ulipimwa (Mchoro 2a, b).
Chaguzi za picha.Azimio la upande (a) na axial (b) la optics inayolenga lina sifa ya kazi ya kuenea kwa uhakika (PSF) iliyopimwa kwa kutumia microspheres za fluorescent yenye kipenyo cha 0.1 μm.Upana kamili uliopimwa katika nusu ya juu zaidi (FWHM) ulikuwa 1.1 na 13.6 µm, mtawalia.Kipengee kilichowekwa: Mionekano iliyopanuliwa ya mikrosphere moja katika mwelekeo wa kupita (XY) na axial (XZ) huonyeshwa.(c) Picha ya mwanga wa mwanga iliyopatikana kutoka kwa mstari lengwa wa kawaida (USAF 1951) (mviringo mwekundu) unaoonyesha kuwa vikundi 7-6 vinaweza kutatuliwa kwa uwazi.(d) Picha ya kipenyo cha 10 µm iliyotawanywa miduara ya umeme inayoonyesha uga wa taswira wa 250 µm×250 µm.PSF katika (a, b) zilijengwa kwa kutumia MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Picha za fluorescent zilikusanywa kwa kutumia LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Picha za fluorescent kutoka kwa lensi za azimio la kawaida hutofautisha wazi seti ya safu katika vikundi 7-6, ambayo hudumisha azimio la juu la upande (Mchoro 2c).Sehemu ya kutazama (FOV) ya 250 µm × 250 µm ilibainishwa kutokana na picha za shanga za umeme zenye kipenyo cha 10 µm zilizotawanywa kwenye mifuniko (Mchoro 2d).
Mbinu ya kiotomatiki ya udhibiti wa kupata PMT na urekebishaji wa awamu inatekelezwa katika mfumo wa upigaji picha wa kimatibabu ili kupunguza vizalia vya mwendo kutoka kwa endoskopu, peristalsis ya koloni, na kupumua kwa mgonjwa.Uundaji upya wa picha na algorithms za usindikaji zimeelezewa hapo awali14,15.Faida ya PMT inadhibitiwa na kidhibiti cha uwiano-jumla (PI) ili kuzuia kueneza kwa kiwango16.Mfumo husoma kiwango cha juu cha ukubwa wa pikseli kwa kila fremu, hukokotoa jibu sawia na shirikishi, na huamua thamani za faida za PMT ili kuhakikisha kuwa ukubwa wa pikseli uko ndani ya safu inayoruhusiwa.
Wakati wa upigaji picha katika hali halisi, kutolingana kwa awamu kati ya harakati za kichanganuzi na mawimbi ya kudhibiti kunaweza kusababisha ukungu wa picha.Madhara hayo yanaweza kutokea kutokana na mabadiliko ya joto la kifaa ndani ya mwili wa binadamu.Picha nyeupe za mwanga zilionyesha kuwa endoscope ilikuwa imewasiliana na mucosa ya kawaida ya koloni katika vivo (Mchoro 3a).Ukungu wa pikseli zisizopangwa kunaweza kuonekana katika picha mbichi za mucosa ya kawaida ya koloni (Mchoro 3b).Baada ya matibabu na marekebisho sahihi ya awamu na tofauti, vipengele vya subcellular vya mucosa vinaweza kutofautishwa (Mchoro 3c).Kwa maelezo ya ziada, picha mbichi za mkanganyiko na picha za wakati halisi zilizochakatwa zinaonyeshwa kwenye Mtini.
Uchakataji wa picha.(a) Picha ya endoskopu ya pembe-pana inayoonyesha endoskopu (E) iliyoguswa na mucosa ya koloni ya kawaida (N) ili kukusanya picha za floranzi baada ya utawala wa fluoresceini.(b) Kutembea katika shoka za X na Y wakati wa kuchanganua kunaweza kusababisha pikseli zisizopangwa vizuri kutia ukungu.Kwa madhumuni ya maonyesho, mabadiliko makubwa ya awamu yanatumika kwa picha asili.(c) Baada ya marekebisho ya awamu ya baada ya usindikaji, maelezo ya mucosal yanaweza kutathminiwa, ikiwa ni pamoja na miundo ya siri (mishale), na lumen ya kati (l) iliyozungukwa na lamina propria (lp).Seli moja zinaweza kutofautishwa, ikiwa ni pamoja na colonocytes (c), seli za goblet (g), na seli za uchochezi (mishale).Tazama video ya ziada 1. (b, c) Picha zilizochakatwa kwa kutumia LabVIEW 2021.
Picha za fluorescence ya confocal zimepatikana katika vivo katika magonjwa kadhaa ya koloni ili kuonyesha utumiaji wa kliniki wa chombo.Upigaji picha wa pembe-pana kwanza unafanywa kwa kutumia mwanga mweupe ili kugundua utando wa mucous usio wa kawaida.Kisha endoscope inaendelezwa kupitia njia ya kufanya kazi ya colonoscope na kuguswa na mucosa.
Picha za endoscopy ya uwanja mpana, endomicroscopy ya confocal, na histology (H&E) huonyeshwa kwa neoplasia ya koloni, ikiwa ni pamoja na adenoma ya tubular na polyp hyperplastic. Picha za endoscopy ya uwanja mpana, endomicroscopy ya confocal, na histology (H&E) huonyeshwa kwa neoplasia ya koloni, ikiwa ni pamoja na adenoma ya tubular na polyp hyperplastic. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия na гистологические (H&E) изображения показаны для неоплазии токирублязия токирустоя кирублика, у и гиперпластический полип. Endoscopy ya koloni, endomicroscopy ya confocal, na picha ya histological (H&E) huonyeshwa kwa neoplasia ya koloni, ikiwa ni pamoja na adenoma ya tubular na polyp ya hyperplastic.显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉）的广角内窻镜检查、共聚焦显循和共聚焦显(H&E) 图像.共 设计 脚肠化 (图像 管状 躰化 和 增生性息肉) Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия na гистологические (H&E) изображения, конфокальная микроэндоскопия na гистологические (H&E) изображения, конфокальная микроэндоскопия na гистологические (H&E) изображения, конфокальная микроэндоскопия na гистологические (H&E) мы na гиперпластические полипы. Picha za endoscopy ya uwanja mpana, uchunguzi wa microendoscopy, na histological (H&E) unaoonyesha uvimbe wa koloni, ikijumuisha adenomas ya neli na polyps haipaplastiki.Adenomas ya tubular ilionyesha kupoteza kwa usanifu wa kawaida wa crypt, kupungua kwa ukubwa wa seli za goblet, kuvuruga kwa lumen ya crypt, na unene wa lamina propria (Mchoro 4a-c).Polipu za hyperplastic zilionyesha usanifu wa nyota wa siri, seli chache za goblet, lumen-kama ya siri ya siri, na siri za lamela zisizo za kawaida (Mchoro 4d-f).
Picha ya ngozi nene ya utando wa mucous katika vivo. Endoskopu wakilishi ya mwanga mweupe, picha za endomicroscope ya confocal, na histology (H&E) picha zinaonyeshwa kwa (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastic, (gi) ulcerative colitis, na (jl) Crohn's colitis. Endoskopu wakilishi ya mwanga mweupe, picha za endomicroscope ya confocal, na histology (H&E) picha zinaonyeshwa kwa (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastic, (gi) ulcerative colitis, na (jl) Crohn's colitis. Типичные изображения эндоскопии katika белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистологии для (ac) аденомы, конфокального эндомикроскопа и гистологии для (ac) аденомы, (df) (df). нного колита и (jl) колита Крона. Endoskopu ya kawaida yenye mwanga mweupe, endomicroscope ya confocal, na histology (H&E) picha zinaonyeshwa kwa (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastic, (gi) ulcerative colitis, na (jl) Crohn's colitis.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠炎、韣衽性克罗恩结肠炎、韣衽慨炎的代衽怅聚焦内窥镜检查 na组织学( H&E) 图像. Inaonyesha(ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 苏盖性红肠炎和(jl) 克罗恩红肠炎的体育性白光克罗恩红肠炎的体育性白光内肠肠炎性和电视学( H&E ) picha. Представлены репрезентативные эндоскопия katika белом свете, конфокальная эндоскопия na гистология (ac) аденомы, (df) гипезарплика, (df) гипезарплика l) колита Крона (H&E). Endoskopi inayowakilisha mwanga mweupe, endoscopy ya confocal, na histolojia ya (ac) adenoma, (df) hyperplastic polyposis, (gi) ulcerative colitis, na (jl) Crohn's colitis (H&E) zinaonyeshwa.(B) inaonyesha taswira ya mshikamano iliyopatikana katika vivo kutoka kwa adenoma ya neli (TA) kwa kutumia endoscope (E).Kidonda hiki cha precancerous kinaonyesha kupoteza kwa usanifu wa kawaida wa siri (mshale), upotoshaji wa lumen ya siri (l), na msongamano wa crypt lamina propria (lp).Colonocytes (c), seli za goblet (g), na seli za uchochezi (mishale) pia zinaweza kutambuliwa.Smt.Video ya Nyongeza ya 2. (e) inaonyesha picha ya kuunganishwa iliyopatikana kutoka kwa polyp ya hyperplastic (HP) katika vivo.Kidonda hiki kisicho na mvuto kinaonyesha usanifu wa siri wa nyota (mshale), lumeni inayofanana na mpasuko (l), na lamina propria yenye umbo lisilo la kawaida (lp).Colonocytes (c), seli kadhaa za goblet (g) na seli za uchochezi (mishale) pia zinaweza kutambuliwa.Smt.Video ya Nyongeza ya 3. (h) inaonyesha picha za mkanganyiko zilizopatikana katika koliti ya kidonda (UC) katika vivo.Hali hii ya uchochezi inaonyesha usanifu potofu wa siri (mshale) na seli maarufu za goblet (g).Manyoya ya fluoresceini (f) hutolewa kutoka kwa seli za epithelial, kuonyesha kuongezeka kwa upenyezaji wa mishipa.Seli nyingi za uchochezi (mishale) zinaonekana kwenye lamina propria (lp).Smt.Video ya Ziada 4. (k) inaonyesha taswira ya mkanganyiko iliyopatikana katika vivo kutoka eneo la Crohn's colitis (CC).Hali hii ya uchochezi inaonyesha usanifu potofu wa siri (mshale) na seli maarufu za goblet (g).Manyoya ya fluoresceini (f) hutolewa kutoka kwa seli za epithelial, kuonyesha kuongezeka kwa upenyezaji wa mishipa.Seli nyingi za uchochezi (mishale) zinaonekana kwenye lamina propria (lp).Smt.Video ya Ziada 5. (b, d, h, l) Picha zilizochakatwa kwa kutumia LabVIEW 2021.
Seti sawa ya picha za uvimbe wa koloni huonyeshwa, ikiwa ni pamoja na kolitis ya kidonda (UC) (Kielelezo 4g-i) na Crohn's colitis (Mchoro 4j-l).Mwitikio wa uchochezi unadhaniwa kuwa na muundo wa siri uliopotoshwa na seli za goblet zinazojitokeza.Fluorescein inatolewa nje ya seli za epithelial, kuonyesha kuongezeka kwa upenyezaji wa mishipa.Idadi kubwa ya seli za uchochezi zinaweza kuonekana katika lamina propria.
Tumeonyesha utumizi wa kimatibabu wa endoskopu ya leza ya kuunganishwa kwa nyuzinyuzi inayonyumbulika ambayo hutumia kichanganuzi cha MEMS kilicho na nafasi ya mbali kwa ajili ya kupata picha katika hali halisi.Kwa marudio ya sauti, viwango vya fremu hadi 20 Hz vinaweza kupatikana kwa kutumia hali ya utambazaji ya Lissajous yenye msongamano wa juu ili kupunguza vizalia vya mwendo.Njia ya macho hukunjwa ili kutoa upanuzi wa boriti na kipenyo cha nambari cha kutosha kufikia azimio la kando la 1.1 µm.Picha za fluorescent za ubora wa histolojia zilipatikana wakati wa colonoscopy ya kawaida ya mucosa ya kawaida ya koloni, adenomas ya tubular, polyps ya hyperplastic, colitis ya vidonda, na colitis ya Crohn.Seli moja zinaweza kutambuliwa, ikiwa ni pamoja na colonocytes, seli za goblet, na seli za uchochezi.Vipengele vya mucosal kama vile miundo ya siri, mashimo ya siri, na lamina propria vinaweza kutofautishwa.Maunzi ya usahihi yameundwa kwa mashine ndogo ili kuhakikisha upatanishi sahihi wa vipengele vya mtu binafsi vya macho na mitambo ndani ya chombo cha urefu wa 2.4mm x 10mm.Muundo wa macho hupunguza urefu wa ncha ngumu ya mbali vya kutosha ili kuruhusu kupita moja kwa moja kupitia saizi ya kawaida (kipenyo cha milimita 3.2) njia ya kufanya kazi katika endoskopu za matibabu.Kwa hiyo, bila kujali mtengenezaji, kifaa kinaweza kutumika sana na madaktari mahali pa kuishi.Msisimko ulifanywa kwa λex = 488 nm ili kusisimua fluorescein, rangi iliyoidhinishwa na FDA, kupata utofautishaji wa juu.Chombo kilichakatwa tena bila matatizo kwa mizunguko 18 kwa kutumia mbinu za kliniki za kudhibiti uzazi.
Miundo mingine miwili ya zana imethibitishwa kimatibabu.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) ni endoskopu ya leza iliyosongamana (pCLE) yenye msingi wa uchunguzi ambayo hutumia kifurushi cha nyaya za macho zenye uunganisho wa multimode kukusanya na kusambaza picha za fluorescence1.Kioo cha galvo kilicho kwenye kituo cha msingi hufanya uchunguzi wa upande kwenye mwisho wa karibu.Sehemu za macho hukusanywa katika ndege ya mlalo (XY) yenye kina cha 0 hadi 70 µm.Seti za microprobe zinapatikana kutoka 0.91 (sindano ya G 19) hadi 5 mm kwa kipenyo.Azimio la upande wa 1 hadi 3.5 µm lilipatikana.Picha zilikusanywa kwa kasi ya fremu ya 9 hadi 12 Hz na uga wa mtazamo mmoja kutoka 240 hadi 600 µm.Jukwaa limetumika kimatibabu katika maeneo mbalimbali ikiwa ni pamoja na njia ya nyongo, kibofu cha mkojo, utumbo mpana, umio, mapafu na kongosho.Optiscan Pty Ltd imeunda endoskopu ya leza ya confocal ya endoskopu (eCLE) yenye injini ya kuchanganua iliyojengwa ndani ya bomba la kuwekea (mwisho wa mbali) wa endoskopu ya kitaalamu (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Sehemu ya macho ilifanyika kwa kutumia nyuzi za mode moja, na skanning ya upande ilifanyika kwa kutumia utaratibu wa cantilever kupitia uma wa kurekebisha resonant.Kitendaji cha Aloi ya Kumbukumbu ya Umbo (Nitinol) hutumiwa kuunda uhamishaji wa axial.Kipenyo cha jumla cha moduli ya confocal ni 5 mm.Kwa kuzingatia, lens ya GRIN yenye aperture ya nambari ya NA = 0.6 hutumiwa.Picha za mlalo zilipatikana kwa maazimio ya kando na axial ya 0.7 na 7 µm, mtawalia, kwa kasi ya fremu ya 0.8–1.6 Hz na uga wa mwonekano wa 500 µm × 500 µm.
Tunaonyesha azimio la subcellular katika upataji wa picha za vivo fluorescence kutoka kwa mwili wa binadamu kupitia endoskopu ya matibabu kwa kutumia kichanganuzi cha mwisho cha MEMS.Fluorescence hutoa utofautishaji wa picha wa juu, na kano zinazofungamana na shabaha za uso wa seli zinaweza kuwekewa lebo ya fluorophores ili kutoa utambulisho wa molekuli kwa utambuzi bora wa ugonjwa18.Mbinu zingine za macho za in vivo microendoscopy pia zinatengenezwa. OCT hutumia urefu mfupi wa upatanishi kutoka chanzo cha mwanga wa bendi pana ili kukusanya picha katika ndege wima yenye kina > 1 mm19. OCT hutumia urefu mfupi wa upatanishi kutoka chanzo cha mwanga wa bendi pana ili kukusanya picha katika ndege wima yenye kina > 1 mm19. ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений katika вертикальной плоскости с 19 >. OCT hutumia urefu mfupi wa upatanishi wa chanzo cha mwanga wa bendi pana kupata picha katika ndege wima yenye kina cha > 1 mm19. OCT 使用宽带光源的短相干长度來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 глубине >1 мном19 вькополосного. OCT hutumia urefu mfupi wa upatanishi wa chanzo cha mwanga wa broadband kupata picha > 1 mm19 katika ndege wima.Hata hivyo, mbinu hii ya utofautishaji wa chini inategemea mkusanyiko wa mwanga uliotawanyika nyuma na utatuzi wa picha unazuiliwa na vizalia vya madoadoa.Photoacoustic endoscopy huzalisha katika vivo picha kulingana na upanuzi wa haraka wa thermoelastic katika tishu baada ya kufyonzwa kwa mpigo wa leza ambao hutoa mawimbi ya sauti20. Mbinu hii imeonyesha kina cha upigaji picha zaidi ya sentimita 1 kwenye koloni ya binadamu ili kufuatilia tiba. Mbinu hii imeonyesha kina cha upigaji picha zaidi ya sentimita 1 kwenye koloni ya binadamu ili kufuatilia tiba. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo для мониторинга терапии. Mbinu hii imeonyesha kina cha upigaji picha cha > 1 cm kwenye koloni ya binadamu kwa ufuatiliaji wa matibabu.這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.這种方法已经证明在体内人结肠中成像深度> 1 Этот подход был продемонстрирован на глубине изображения > 1 см в толстой кишке человека in vivo для мониторинга терапии. Mbinu hii imeonyeshwa kwenye kina cha kupiga picha> 1 cm kwenye koloni ya binadamu ili kufuatilia tiba.Tofauti hutolewa hasa na hemoglobin katika vasculature.Multiphoton endoscopy hutengeneza picha za utofauti wa hali ya juu za fluorescence wakati fotoni mbili au zaidi za NIR zinagonga biomolecules za tishu kwa wakati mmoja21. Mbinu hii inaweza kufikia kina cha kupiga picha > mm 1 na sumu ya chini ya picha. Mbinu hii inaweza kufikia kina cha kupiga picha > mm 1 na sumu ya chini ya picha. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Mbinu hii inaweza kutoa kina cha picha > 1 mm na sumu ya chini ya picha.這种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低.這种方法可以实现>1 毫米的成像深度，光毒性低. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 мм с низкой фототоксичностью. Mbinu hii inaweza kutoa kina cha picha > 1 mm na sumu ya chini ya picha.Nguvu ya juu ya mapigo ya laser ya femtosecond inahitajika na njia hii haijathibitishwa kitabibu wakati wa endoscopy.
Katika mfano huu, skana hufanya ugeuzi wa upande tu, kwa hivyo sehemu ya macho iko kwenye ndege ya mlalo (XY).Kifaa kina uwezo wa kufanya kazi kwa kiwango cha juu cha fremu (20 Hz) kuliko vioo vya galvanic (12 Hz) kwenye mfumo wa Cellvizio.Ongeza kasi ya fremu ili kupunguza vizalia vya programu vya mwendo na kupunguza kasi ya fremu ili kuongeza mawimbi.Algorithms za kasi ya juu na otomatiki zinahitajika ili kupunguza mabaki makubwa ya mwendo yanayosababishwa na mwendo wa endoscopic, mwendo wa upumuaji, na motility ya matumbo.Vichanganuzi vya resonant parametric vimeonyeshwa kufikia uhamishaji wa axial zaidi ya mamia ya microns22. Picha inaweza kukusanywa katika ndege wima (XZ), perpendicular uso mucosal, kutoa mtazamo sawa na ile ya histolojia (H&E). Picha inaweza kukusanywa katika ndege wima (XZ), perpendicular uso mucosal, kutoa mtazamo sawa na ile ya histolojia (H&E). Изображения могут быть получены katika вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обезеспе гистологии (H&E). Picha zinaweza kupigwa kwa ndege ya wima (XZ) inayoelekea kwenye uso wa utando wa mucous ili kutoa picha sawa na katika histolojia (H&E).可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) 相同的视图.可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图像，以提供与组织学(H&E) Изображения могут быть получены katika вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обезеспе гистологическом исследовании (H&E). Picha zinaweza kupigwa kwa ndege ya wima (XZ) inayoelekea kwenye uso wa utando wa mucous ili kutoa picha sawa na uchunguzi wa kihistoria (H&E).Kichanganuzi kinaweza kuwekwa katika nafasi ya baada ya lengo ambapo boriti ya mwangaza huangukia kwenye mhimili mkuu wa macho ili kupunguza unyeti wa upotofu8.Takriban ujazo-upungufu wa mgawanyiko unaweza kupotoka juu ya sehemu kubwa za mwonekano kiholela.Uchanganuzi wa ufikiaji bila mpangilio unaweza kufanywa ili kugeuza viakisi hadi nafasi zilizobainishwa na mtumiaji9.Sehemu ya kutazama inaweza kupunguzwa ili kuangazia maeneo holela ya picha, kuboresha uwiano wa mawimbi hadi kelele, utofautishaji na kasi ya fremu.Scanners zinaweza kuzalishwa kwa wingi kwa kutumia michakato rahisi.Mamia ya vifaa vinaweza kutengenezwa kwenye kila kaki ya silicon ili kuongeza uzalishaji kwa ajili ya uzalishaji wa wingi wa gharama nafuu na usambazaji mpana.
Njia ya mwanga iliyokunjwa hupunguza saizi ya ncha ngumu ya mbali, na kuifanya iwe rahisi kutumia endoskopu kama nyongeza wakati wa colonoscopy ya kawaida.Katika picha za fluorescent zilizoonyeshwa, vipengele vya subcellular vya mucosa vinaweza kuonekana kutofautisha adenomas ya tubular (precancerous) kutoka kwa polyps ya hyperplastic (benign).Matokeo haya yanapendekeza kwamba endoskopi inaweza kupunguza idadi ya biopsies zisizo za lazima23.Matatizo ya jumla yanayohusiana na upasuaji yanaweza kupunguzwa, vipindi vya ufuatiliaji vinaweza kuboreshwa, na uchanganuzi wa histolojia wa vidonda vidogo unaweza kupunguzwa.Pia tunaonyesha picha halisi za wagonjwa walio na ugonjwa wa matumbo ya kuvimba, ikiwa ni pamoja na kolitis ya kidonda (UC) na Crohn's colitis.Colonoscopy ya kawaida ya mwanga mweupe hutoa mtazamo wa jumla wa uso wa mucosal na uwezo mdogo wa kutathmini kwa usahihi uponyaji wa mucosal.Endoscopy inaweza kutumika katika vivo kutathmini ufanisi wa matibabu ya kibiolojia kama vile kingamwili za TNF24.Tathmini sahihi ya vivo pia inaweza kupunguza au kuzuia kujirudia kwa magonjwa na matatizo kama vile upasuaji na kuboresha ubora wa maisha.Hakuna athari mbaya mbaya zilizoripotiwa katika tafiti za kliniki zinazohusiana na utumiaji wa endoscopes zilizo na fluorescein katika vivo25. Nguvu ya leza kwenye uso wa utando wa mucous ilipunguzwa hadi chini ya mW 2 ili kupunguza hatari ya majeraha ya joto na kukidhi mahitaji ya FDA kwa hatari isiyo ya maana26 kwa kila CFR 21 812. Nguvu ya leza kwenye uso wa utando wa mucous ilipunguzwa hadi chini ya mW 2 ili kupunguza hatari ya majeraha ya joto na kukidhi mahitaji ya FDA kwa hatari isiyo kubwa26 kwa kila 21 CFR 812. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимуму риск термического термического повреждениятоватьения FDA но незначительного риска26 согласно 21 CFR 812. Nguvu ya leza kwenye uso wa utando wa mucous ilipunguzwa hadi chini ya mW 2 ili kupunguza hatari ya uharibifu wa joto na kukidhi mahitaji ya FDA kwa hatari isiyo na maana26 chini ya 21 CFR 812.粘膜表面的激光功率限制在<2 mW，以最大限度地降低热损伤风险，并满足FDA 21 CFR 812 釱2靎 .粘膜表面的激光功率限制在<2 mW Maelezo ya лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимуму риск термического термического термического поврежденият 10 FDA 2 относительно незначительного риска26. Nguvu ya leza kwenye uso wa utando wa mucous ilipunguzwa hadi chini ya mW 2 ili kupunguza hatari ya uharibifu wa joto na kukidhi mahitaji ya FDA 21 CFR 812 kwa hatari kidogo26.
Muundo wa chombo unaweza kubadilishwa ili kuboresha ubora wa picha.Optics maalum zinapatikana ili kupunguza hali ya duara, kuboresha azimio la picha na kuongeza umbali wa kufanya kazi.SIL inaweza kusawazishwa ili ilingane vyema na faharasa ya kuakisi ya tishu (~1.4) ili kuboresha uunganishaji wa mwanga.Mzunguko wa kiendeshi unaweza kubadilishwa ili kuongeza pembe ya kando ya skana na kupanua uga wa taswira.Unaweza kutumia mbinu za kiotomatiki ili kuondoa fremu za picha zenye harakati kubwa ili kupunguza athari hii.Safu ya lango linaloweza kuratibiwa shambani (FPGA) iliyo na upataji wa data ya kasi ya juu itatumika kutoa urekebishaji wa fremu nzima wa utendakazi wa hali ya juu.Kwa manufaa makubwa zaidi ya kimatibabu, mbinu za kiotomatiki lazima zirekebishe kwa mabadiliko ya awamu na vizalia vya programu vinavyosonga kwa tafsiri ya picha katika wakati halisi.Kitambazaji cha resonant cha mhimili 3 cha monolithic kinaweza kutekelezwa ili kuanzisha utambazaji wa axial 22 . Vifaa hivi vimeundwa ili kufikia uhamishaji wima usio na kifani >400 µm kwa kurekebisha marudio ya kiendeshi katika mfumo unaoangazia mienendo mchanganyiko ya kulainisha/kukaza27. Vifaa hivi vimeundwa ili kufikia uhamishaji wima usio na kifani >400 µm kwa kurekebisha marudio ya kiendeshi katika mfumo unaoangazia mienendo mchanganyiko ya kulainisha/kukaza27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смещения > 400 мкм путем настройки частоты возбраке возбражение уется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. Vifaa hivi vimeundwa ili kufikia uhamishaji wima usio na kifani wa >400 µm kwa kuweka marudio ya kiendeshi katika hali ambayo ina sifa ya mchanganyiko wa mienendo laini/ngumu27.7 27.這些 許备 的开发 是為了 在 具有 混合 软化 硬化 学 状态 下 调整 驱动 驱动 0 驱动 0垂直 位移 27. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещений >400 мкм путем настройки частотийдентных вертикальных смещений >400 мкм путем настройки частототыва смещений й размягчения/затвердевания27. Vifaa hivi vimeundwa ili kufikia uhamishaji wima usio na kifani >400 µm kwa kurekebisha marudio ya kichochezi katika modi ya kulainisha/ugumu wa kinetiki27.Katika siku zijazo, upigaji picha wa kiwima unaweza kusaidia kugundua saratani ya mapema (T1a).Mzunguko wa kuhisi uwezo unaweza kutekelezwa ili kufuatilia harakati za kichanganuzi na kusahihisha mabadiliko ya awamu ya 28 .Urekebishaji wa awamu kiotomatiki kwa kutumia saketi ya kihisi inaweza kuchukua nafasi ya urekebishaji wa kifaa kabla ya matumizi.Kuegemea kwa chombo kunaweza kuboreshwa kwa kutumia mbinu za kuaminika zaidi za kuziba chombo ili kuongeza idadi ya mizunguko ya usindikaji.Teknolojia ya MEMS inaahidi kuharakisha matumizi ya endoscopes kwa kuibua epitheliamu ya viungo vya mashimo, kutambua ugonjwa, na kufuatilia matibabu kwa njia ya uvamizi mdogo.Pamoja na maendeleo zaidi, mbinu hii mpya ya upigaji picha inaweza kuwa suluhu la gharama ya chini kutumika kama kiambatanisho cha endoskopu za matibabu kwa uchunguzi wa haraka wa histolojia na hatimaye inaweza kuchukua nafasi ya uchanganuzi wa kitamaduni wa kiafya.
Uigaji wa ufuatiliaji wa ray ulifanywa kwa kutumia programu ya usanifu wa macho ya ZEMAX (toleo la 2013) ili kubainisha vigezo vya macho yanayolenga.Vigezo vya muundo ni pamoja na azimio la axial la karibu-diffractive, umbali wa kufanya kazi = 0 µm, na sehemu ya mwonekano (FOV) zaidi ya 250 × 250 µm2.Kwa msisimko kwa urefu wa wimbi λex = 488 nm, fiber ya mode moja (SMF) ilitumiwa.Vipimo viwili vya Achromatic hutumiwa kupunguza tofauti ya mkusanyiko wa fluorescence (Mchoro 5a).Boriti hupitia SMF na kipenyo cha shamba la mode ya 3.5 μm na bila truncation hupitia katikati ya kutafakari na kipenyo cha kufungua cha 50 μm.Tumia lenzi ngumu ya kuzamisha (hemispherical) iliyo na kielezo cha juu cha kuakisi (n = 2.03) ili kupunguza mgawanyiko wa tukio la mduara na kuhakikisha mguso kamili wa uso wa mucosa.Optics inayolenga hutoa jumla ya NA = 0.41, ambapo NA = nsinα, n ni index ya refractive ya tishu, α ni angle ya juu ya muunganisho wa boriti.Maazimio ya kando na axial yaliyo na kikomo cha kikomo ni 0.44 na 6.65 µm, mtawalia, kwa kutumia NA = 0.41, λ = 488 nm, na n = 1.3313.Lenses zinazopatikana kibiashara tu na kipenyo cha nje (OD) ≤ 2 mm zilizingatiwa.Njia ya macho imefungwa, na boriti inayoondoka kwenye SMF inapita kupitia aperture ya kati ya scanner na inaonyeshwa nyuma na kioo kilichowekwa (0.29 mm kwa kipenyo).Mipangilio hii inafupisha urefu wa ncha ngumu ya mwisho ili kuwezesha kifungu cha mbele cha endoskopu kupitia kiwango (kipenyo cha milimita 3.2) chaneli ya kufanya kazi ya endoskopu za matibabu.Kipengele hiki hurahisisha kutumia kama nyongeza wakati wa endoscopy ya kawaida.
Mwongozo wa mwanga uliokunjwa na ufungaji wa endoscope.(a) Boriti ya msisimko hutoka kwenye OBC na kupita kwenye tundu la katikati la kichanganuzi.Boriti hupanuliwa na kuakisiwa kutoka kwenye kioo kisichobadilika cha duara kurudi kwenye kichanganuzi kwa mkengeuko wa kando.Optics inayolenga inajumuisha jozi ya lenzi mbili za achromatic na lenzi thabiti ya kuzamishwa (hemispherical) inayogusa uso wa mucosal.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) kwa muundo wa macho na uigaji wa ufuatiliaji wa miale.(b) Huonyesha eneo la vipengee mbalimbali vya ala, ikiwa ni pamoja na nyuzi za modi moja (SMF), kichanganuzi, vioo na lenzi.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) ilitumika kwa uundaji wa 3D wa kifungashio cha endoscope.
SMF (#460HP, Thorlabs) yenye kipenyo cha uga wa modi ya 3.5 µm kwa urefu wa mawimbi wa nm 488 ilitumika kama "shimo" kwa uchujaji wa anga wa mwanga usio na mwelekeo (Mchoro 5b).SMF zimefungwa katika mirija ya polima inayonyumbulika (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Urefu wa takriban mita 4 hutumiwa kuhakikisha umbali wa kutosha kati ya mgonjwa na mfumo wa picha.Jozi ya lenzi za achromatic doublet zenye milimita 2 za MgF2 (#65568, #65567, Edmund Optics) na lenzi ya hemispherical isiyofunikwa ya mm 2 (#90858, Edmund Optics) zilitumika kulenga boriti na kukusanya mwanga wa umeme.Weka bomba la mwisho la chuma cha pua (urefu wa mm 4, 2.0 mm OD, 1.6 mm ID) kati ya resini na bomba la nje ili kutenga mtetemo wa skana.Tumia adhesives za matibabu ili kulinda chombo kutoka kwa maji ya mwili na taratibu za utunzaji.Tumia neli za kupunguza joto ili kulinda viunganishi.
Scanner ya compact inafanywa kwa kanuni ya resonance parametric.Weka kipenyo cha 50 µm katikati ya kiakisi ili kupitisha boriti ya msisimko.Kwa kutumia seti ya viendeshi vya quadrature vinavyoendeshwa na kuchana, boriti iliyopanuliwa inageuzwa kinyume chake katika mwelekeo wa othogonal (ndege ya XY) katika hali ya Lissajous.Bodi ya kupata data (#DAQ PCI-6115, NI) ilitumiwa kutoa mawimbi ya analogi ili kudhibiti kichanganuzi.Umeme ulitolewa na amplifaya ya volteji ya juu (#PDm200, PiezoDrive) kupitia nyaya nyembamba (#B4421241, MWS Wire Industries).Fanya wiring kwenye armature ya electrode.Kichanganuzi hufanya kazi kwa masafa karibu na 15 kHz (mhimili wa kasi) na 4 kHz (mhimili wa polepole) kufikia FOV hadi 250 µm × 250 µm.Video inaweza kupigwa kwa kasi ya fremu ya 10, 16, au 20 Hz.Viwango hivi vya fremu hutumika kulingana na kasi ya marudio ya muundo wa kuchanganua Lissajous, ambayo inategemea thamani ya masafa ya msisimko ya X na Y ya kichanganuzi29.Maelezo ya ubadilishanaji kati ya kasi ya fremu, ubora wa pikseli, na msongamano wa muundo wa skanisho yanawasilishwa katika kazi yetu ya awali14.
Leza ya hali thabiti (#OBIS 488 LS, iliyoshikamana) hutoa λex = 488 nm ili kusisimua fluorescein kwa utofautishaji wa picha (Mchoro 6a).Nguruwe za macho zimeunganishwa kwenye kitengo cha chujio kupitia viunganisho vya FC / APC (kupoteza 1.82 dB) (Mchoro 6b).Boriti imegeuzwa kwa kioo cha dichroic (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) katika SMF kupitia kiunganishi kingine cha FC/APC.Kwa mujibu wa 21 CFR 812, nguvu ya tukio kwa tishu ina kikomo cha upeo wa 2 mW ili kukidhi mahitaji ya FDA kwa hatari kidogo.Fluorescence ilipitishwa kupitia kioo cha dichroic na kichujio kirefu cha maambukizi (#BLP01-488R, Semrock).Fluorescence ilitumwa kwa kigunduzi cha bomba la photomultiplier (PMT) (#H7422-40, Hamamatsu) kupitia kiunganishi cha FC/PC kwa kutumia nyuzinyuzi zenye urefu wa ~ 1 m yenye kipenyo cha msingi cha 50 µm.Ishara za fluorescent ziliimarishwa kwa amplifier ya sasa ya kasi ya juu (#59-179, Edmund Optics).Programu maalum (LabVIEW 2021, NI) imeundwa kwa ajili ya kupata data katika wakati halisi na kuchakata picha.Mipangilio ya nguvu ya leza na faida ya PMT hubainishwa na kidhibiti kidogo (#Arduino UNO, Arduino) kwa kutumia ubao maalum wa saketi uliochapishwa.SMF na nyaya hukoma katika viunganishi na kuunganishwa kwenye bandari za nyuzi macho (F) na zenye waya (W) kwenye kituo cha msingi (Mchoro 6c).Mfumo wa kupiga picha umewekwa kwenye gari la kubebeka (Kielelezo 6d). Transfoma ya kutengwa ilitumiwa kupunguza uvujaji wa sasa hadi <500 μA. Transfoma ya kutengwa ilitumiwa kupunguza uvujaji wa sasa hadi <500 μA. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. Transfoma ya kujitenga ilitumiwa kupunguza uvujaji wa sasa hadi <500 µA.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA. <500 μA. Используйте изолирующий трансформатор, чтобы ограничить ток утечки до <500 мкА. Tumia kibadilishaji tenga ili kupunguza uvujaji wa sasa hadi <500µA.
mfumo wa kuona.(a) PMT, leza na amplifier ziko kwenye kituo cha msingi.(b) Katika benki ya kichujio, leza (bluu) inaendesha juu ya kebo ya fiber optic kupitia kiunganishi cha FC/APC.Boriti inageuzwa na kioo cha dichroic (DM) hadi nyuzi ya modi moja (SMF) kupitia kiunganishi cha pili cha FC/APC.Fluorescence (kijani) husafiri kupitia DM na kichujio cha kupita kwa muda mrefu (LPF) hadi PMT kupitia nyuzi za aina nyingi (MMF).(c) Mwisho wa karibu wa endoskopu umeunganishwa na bandari za nyuzi (F) na zenye waya (W) za kituo cha msingi.(d) Endoskopu, monita, kituo cha msingi, kompyuta, na transfoma ya kujitenga kwenye toroli inayobebeka.(a, c) Solidworks 2016 ilitumika kwa uundaji wa 3D wa mfumo wa kupiga picha na vipengee vya endoscope.
Azimio la kando na la axial la optics zingatia lilipimwa kutokana na utendaji kazi wa utandazaji wa uhakika wa miduara ya umeme (#F8803, Thermo Fisher Scientific) kipenyo cha 0.1 µm.Kusanya picha kwa kutafsiri miduara kwa usawa na wima katika hatua 1 µm kwa kutumia hatua ya mstari (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Rafu ya picha kwa kutumia ImageJ2 kupata picha za sehemu mbalimbali za maikrosphere.
Programu maalum (LabVIEW 2021, NI) imeundwa kwa ajili ya kupata data katika wakati halisi na kuchakata picha.Kwenye mtini.7 inaonyesha muhtasari wa taratibu zinazotumika kuendesha mfumo.Kiolesura cha mtumiaji kina upataji wa data (DAQ), paneli kuu na paneli ya kidhibiti.Paneli ya kukusanya data hutangamana na paneli kuu ili kukusanya na kuhifadhi data ghafi, kutoa ingizo kwa ajili ya mipangilio maalum ya ukusanyaji wa data, na kudhibiti mipangilio ya viendesha skana.Paneli kuu humruhusu mtumiaji kuchagua usanidi anaotaka wa kutumia endoskopu, ikijumuisha ishara ya udhibiti wa skana, kasi ya fremu ya video na vigezo vya upataji.Paneli hii pia huruhusu mtumiaji kuonyesha na kudhibiti mwangaza na utofautishaji wa picha.Kwa kutumia data ghafi kama ingizo, kanuni hukokotoa mpangilio bora zaidi wa faida kwa PMT na kurekebisha kiotomatiki kigezo hiki kwa kutumia mfumo wa udhibiti wa maoni ya sawia-muhimu (PI)16.Bodi ya kidhibiti hutangamana na bodi kuu na bodi ya kupata data ili kudhibiti nishati ya leza na faida ya PMT.
Usanifu wa programu ya mfumo.Kiolesura cha mtumiaji kina moduli (1) kupata data (DAQ), (2) paneli kuu na (3) paneli ya kidhibiti.Programu hizi huendeshwa kwa wakati mmoja na huwasiliana kupitia foleni za ujumbe.Ufunguo ni MEMS: Mfumo wa Mikroelectromechanical, TDMS: Mtiririko wa Udhibiti wa Data wa Kiufundi, PI: Muunganisho wa Uwiano, PMT: Photomultiplier.Faili za picha na video zimehifadhiwa katika umbizo la BMP na AVI, mtawalia.
Algorithm ya kurekebisha awamu hutumika kukokotoa mtawanyiko wa ukubwa wa pikseli ya picha kwa thamani tofauti za awamu ili kubaini thamani ya juu zaidi inayotumiwa kunoa picha.Kwa urekebishaji wa wakati halisi, masafa ya uchanganuzi wa awamu ni ±2.86° na hatua kubwa kiasi ya 0.286° ili kupunguza muda wa kukokotoa.Zaidi ya hayo, kutumia sehemu za picha zilizo na sampuli chache hupunguza zaidi muda wa kukokotoa fremu ya picha kutoka sekunde 7.5 (Msample 1) hadi sekunde 1.88 (250 Ksample) katika 10 Hz.Vigezo hivi vya ingizo vilichaguliwa ili kutoa ubora wa picha wa kutosha na utulivu mdogo wakati wa upigaji picha wa vivo.Picha na video za moja kwa moja hurekodiwa katika umbizo la BMP na AVI, mtawalia.Data ghafi huhifadhiwa katika Umbizo la Mtiririko wa Usimamizi wa Data ya Kiufundi (TMDS).
Baada ya kuchakata picha za vivo kwa ajili ya kuboresha ubora kwa kutumia LabVIEW 2021. Usahihi ni mdogo unapotumia kanuni za urekebishaji wa awamu wakati wa upigaji picha wa vivo kutokana na muda mrefu wa kukokotoa unaohitajika.Maeneo machache ya picha na nambari za sampuli pekee ndizo zinazotumika.Kwa kuongeza, algoriti haifanyi kazi vizuri kwa picha zilizo na vizalia vya mwendo au utofautishaji wa chini na husababisha makosa ya hesabu ya awamu30.Fremu mahususi zenye utofautishaji wa hali ya juu na zisizo na vizalia vya programu vinavyosonga zilichaguliwa kwa mikono kwa urekebishaji wa awamu na safu ya uchanganuzi ya awamu ya ±0.75° katika hatua za 0.01°.Eneo lote la picha lilitumika (kwa mfano, sampuli 1 ya picha iliyorekodiwa kwa 10 Hz).Jedwali S2 hufafanua vigezo vya picha vilivyotumika kwa wakati halisi na baada ya kuchakata.Baada ya urekebishaji wa awamu, kichujio cha wastani kinatumika kupunguza zaidi kelele ya picha.Mwangaza na utofautishaji huboreshwa zaidi kwa kunyoosha histogram na urekebishaji wa gamma31.
Majaribio ya kimatibabu yaliidhinishwa na Bodi ya Mapitio ya Taasisi za Matibabu ya Michigan na yalifanyika katika Idara ya Taratibu za Matibabu.Utafiti huu umesajiliwa mtandaoni na ClinicalTrials.gov (NCT03220711, tarehe ya usajili: 07/18/2017).Vigezo vya kujumuishwa vilijumuisha wagonjwa (wenye umri wa miaka 18 hadi 100) walio na colonoscopy iliyopangwa hapo awali, hatari kubwa ya saratani ya utumbo mpana, na historia ya ugonjwa wa uchochezi wa matumbo.Idhini ya ufahamu ilipatikana kutoka kwa kila somo ambalo lilikubali kushiriki.Vigezo vya kutengwa vilikuwa wagonjwa ambao walikuwa wajawazito, walikuwa na hypersensitivity inayojulikana kwa fluorescein, au walikuwa wakipata matibabu ya kidini au matibabu ya mionzi.Utafiti huu ulijumuisha wagonjwa waliofuatana waliopangwa kwa colonoscopy ya kawaida na ulikuwa mwakilishi wa idadi ya watu wa Kituo cha Matibabu cha Michigan.Utafiti huo ulifanyika kwa mujibu wa Azimio la Helsinki.
Kabla ya upasuaji, rekebisha endoskopu kwa kutumia shanga za fluorescent 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) zilizopachikwa kwenye ukungu za silikoni.Lanti ya silikoni inayong'aa (#RTV108, Momentive) ilimiminwa kwenye ukungu wa plastiki wa 3D uliochapishwa wa 8 cm3.Weka shanga za umeme juu ya silicone na uondoke hadi maji ya kati ikauke.
Tuni nzima ilichunguzwa kwa kutumia colonoscope ya kawaida ya matibabu (Olympus, CF-HQ190L) yenye mwanga mweupe.Baada ya endoscopist kuamua eneo la ugonjwa unaodaiwa, eneo hilo huoshwa na 5-10 ml ya asidi asetiki 5%, na kisha kwa maji safi ili kuondoa kamasi na uchafu.Dozi ya mililita 5 ya 5 mg/ml ya fluorescein (Alcon, Fluorescite) ilidungwa kwa njia ya mshipa au kunyunyiziwa kwenye utando wa mucous kwa kutumia kanula ya kawaida (M00530860, Boston Scientific) ambayo ilipitishwa kupitia njia ya kufanya kazi.
Tumia kimwagiliaji ili kusafisha rangi ya ziada au uchafu kutoka kwenye uso wa mucosal.Ondoa katheta ya nebulizing na upitishe endoscope kupitia njia ya kufanya kazi ili kupata picha za ante-mortem.Tumia mwongozo wa endoscopic wa uwanja mpana ili kuweka ncha ya mbali katika eneo lengwa. Jumla ya muda uliotumika kukusanya picha za mawasiliano ulikuwa chini ya dakika 10. Jumla ya muda uliotumika kukusanya picha za mawasiliano ulikuwa chini ya dakika 10. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. Jumla ya muda uliochukuliwa kukusanya picha zilizounganishwa ilikuwa chini ya dakika 10.Jumla ya muda wa upataji wa picha zilizounganishwa ulikuwa chini ya dakika 10.Video ya mwanga mweupe wa Endoscopic ilichakatwa kwa kutumia mfumo wa kupiga picha wa Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) na kurekodiwa kwa kutumia kinasa sauti cha Elgato HD.Tumia LabVIEW 2021 kurekodi na kuhifadhi video za endoscopy.Baada ya upigaji picha kukamilika, endoskopu huondolewa na tishu zitakazoonekana hukatwa kwa kutumia nguvu za biopsy au mtego. Tishu hizo zilichakatwa kwa ajili ya histolojia ya kawaida (H&E), na kutathminiwa na mtaalamu wa GI pathologist (HDA). Tishu hizo zilichakatwa kwa ajili ya histolojia ya kawaida (H&E), na kutathminiwa na mtaalamu wa GI pathologist (HDA). Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) na оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). Tishu zilichakatwa kwa ajili ya historia ya kawaida (H&E) na kutathminiwa na mtaalamu wa magonjwa ya njia ya utumbo (HDA).对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进评估.对组织进行常规组织学(H&E) 处理，并由专家GI 病理学家(HDA) 进评估. Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) na оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). Tishu zilichakatwa kwa ajili ya historia ya kawaida (H&E) na kutathminiwa na mtaalamu wa magonjwa ya njia ya utumbo (HDA).Sifa za spectral za fluorescein zilithibitishwa kwa kutumia spectrometer (USB2000+, Ocean Optics) kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro S2.
Endoscopes ni sterilized baada ya kila matumizi na binadamu (Mchoro 8).Taratibu za kusafisha zilifanywa chini ya uelekezi na idhini ya Idara ya Udhibiti wa Maambukizi na Epidemiolojia ya Kituo cha Matibabu cha Michigan na Kitengo Kikuu cha Usindikaji Tasa. Kabla ya utafiti, zana zilijaribiwa na kuthibitishwa kwa ajili ya kufunga uzazi na Bidhaa za Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), shirika la kibiashara ambalo hutoa huduma za kuzuia maambukizi na uthibitishaji wa kufunga kizazi. Kabla ya utafiti, zana zilijaribiwa na kuthibitishwa kwa ajili ya kufunga uzazi na Bidhaa za Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), shirika la kibiashara ambalo hutoa huduma za kuzuia maambukizi na uthibitishaji wa kufunga kizazi. Перед исследованием инструменты были протестированы и одобрены для стерилизации компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой ордцеской ордцеской, na kwa профилактике инфекций na проверке стерилизации. Kabla ya utafiti, zana zilijaribiwa na kuidhinishwa kwa ajili ya kufunga kizazi na Bidhaa za Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), shirika la kibiashara linalotoa huduma za kuzuia maambukizi na uthibitishaji wa kufunga kizazi. Перед исследованием инструменты были стерилизованы и проверены Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой организацией, которая предокестакестакестанский предоставляет й и проверке стерилизации. Vyombo vilidhibitiwa na kukaguliwa kabla ya kufanyiwa utafiti na Bidhaa za Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), shirika la kibiashara ambalo hutoa huduma za kuzuia maambukizi na uthibitishaji wa kufunga kizazi.
Uchakataji wa zana.(a) Endoskopu huwekwa kwenye trei baada ya kila utiaji kwa kutumia mchakato wa uchakataji wa STERRAD.(b) SMF na waya hukatizwa na viunganishi vya nyuzi macho na umeme, mtawalia, ambavyo hufungwa kabla ya kuchakatwa tena.
Safisha endoskopu kwa kufanya yafuatayo: (1) futa endoskopu kwa kitambaa kisicho na pamba kilicholowekwa kwenye kisafishaji cha enzymatic kutoka karibu hadi distali;(2) Ingiza chombo kwenye suluhisho la sabuni ya enzymatic kwa dakika 3 kwa maji.kitambaa kisicho na pamba.Viunganisho vya umeme na fiber optic vinafunikwa na kuondolewa kwenye suluhisho;(3) Endoskopu imefungwa na kuwekwa kwenye trei ya chombo kwa ajili ya kuvifunga kwa kutumia STERRAD 100NX, plazima ya gesi ya peroksidi hidrojeni.joto la chini na mazingira ya unyevu wa chini.
Seti za data zilizotumika na/au kuchambuliwa katika utafiti wa sasa zinapatikana kutoka kwa waandishi husika kwa ombi linalofaa.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy katika endoscopy ya utumbo wa tumbo: Vipengele vya kiufundi na matumizi ya kliniki. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy katika endoscopy ya utumbo wa tumbo: Vipengele vya kiufundi na matumizi ya kliniki.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy katika endoscopy ya utumbo: vipengele vya kiufundi na matumizi ya kliniki. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 胃肠内窥镜检查中的共聚焦激光内窥镜检查：技术方面和临床。 Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 共载肠分别在在共公司设计在机机：Mambo ya kiufundi na matumizi ya kimatibabu.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal laser endoscopy katika endoscopy ya utumbo: vipengele vya kiufundi na maombi ya kliniki.tafsiri ya heparini ya utumbo.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Uchambuzi wa Usalama na Ufanisi wa SAGES TAVAC Confocal Laser Endomicroscopy.Uendeshaji.Endoscopy 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Confocal laser endoscopy katika magonjwa ya utumbo na kongosho: mapitio ya utaratibu na uchambuzi wa meta.Sayansi ya Biomedical.tank ya kuhifadhi.ndani 2016, 4638683 (2016).