Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Tha thu a’ cleachdadh dreach brobhsair le taic CSS cuibhrichte.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).A bharrachd air an sin, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bidh sinn a 'sealltainn an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
A’ taisbeanadh carousel de thrì sleamhnagan aig an aon àm.Cleachd na putanan Roimhe agus Air adhart gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm, no cleachd na putanan sleamhnag aig an deireadh gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm.
Tha endoscopy laser confocal na dhòigh ùr air biopsy optigeach fìor-ùine.Faodar ìomhaighean flùraiseach de chàileachd histological fhaighinn sa bhad bho epithelium organan lag.An-dràsta, thathas a’ dèanamh sganadh faisg air làimh le ionnstramaidean stèidhichte air probe a thathas a’ cleachdadh gu cumanta ann an cleachdadh clionaigeach, le sùbailteachd cuibhrichte ann an smachd fòcas.Bidh sinn a’ sealltainn mar a chleachdar sganair athshondach parametric air a chuir suas aig ceann distal endoscope gus slugadh fadalach àrd-astar a dhèanamh.Tha toll air a shnaidheadh ​​​​a-steach do mheadhan an sgàthan gus an t-slighe solais a roiligeadh suas.Bidh an dealbhadh seo a’ lughdachadh meud an ionnstramaid gu 2.4 mm ann an trast-thomhas agus 10 mm de dh’ fhaid, a ’leigeil leis a dhol air adhart tron ​​​​t-sianal obrach de endoscopes meidigeach àbhaisteach.Bidh an lionsa teann a’ toirt seachad rùintean taobhach is aiseach de 1.1 agus 13.6 µm, fa leth.Tha astar obrach 0 µm agus raon seallaidh 250 µm × 250 µm air an coileanadh aig ìrean frèam suas gu 20 Hz.Tha excitation aig 488 nm a’ togail air fluorescein, dath aontaichte FDA airson iomsgaradh àrd clò.Chaidh endoscopes ath-phròiseasadh airson 18 cearcallan gun fàilligeadh a’ cleachdadh dòighean sterilization a chaidh aontachadh gu clinigeach.Chaidh ìomhaighean flùraiseach fhaighinn bho mhucosa coloinidh àbhaisteach, adenomas tubular, polyps hyperplastic, colitis ulcerative, agus colitis Crohn rè colonoscopy àbhaisteach.Faodar ceallan singilte a chomharrachadh, a 'gabhail a-steach colonocytes, ceallan goblet, agus ceallan sèid.Faodar feartan mucosal leithid structaran crypt, uamhan cript, agus lamina propria a chomharrachadh.Faodar an inneal a chleachdadh mar cheangal ri endoscopy àbhaisteach.
Tha endoscopy laser confocal na mhodh ìomhaigh ùr a thathas a’ leasachadh airson cleachdadh clionaigeach mar cheangal ri endoscopy àbhaisteach1,2,3.Faodar na h-ionnstramaidean sùbailte seo a tha ceangailte ri fiber optic a chleachdadh gus galairean a lorg anns na ceallan epithelial a tha a’ ruith organan falamh, leithid an coloin.Tha an sreath tana seo de stuth gu math gnìomhach gu meitabileach agus tha e na thùs air mòran phròiseasan galair leithid aillse, gabhaltachd, agus sèid.Faodaidh endoscopy fuasgladh subcellular a choileanadh, a’ toirt seachad càileachd fìor-ùine, faisg air eachdraidheil ann an ìomhaighean vivo gus luchd-clionaigeach a chuideachadh gus co-dhùnaidhean clionaigeach a dhèanamh.Tha biopsy maothran corporra ann an cunnart sèididh agus perforation.Gu tric bidh cus no ro bheag de shamhlaichean biopsy air an cruinneachadh.Bidh gach sampall a thèid a thoirt air falbh a’ meudachadh cosgais obair-lannsa.Bheir e grunn làithean mus tèid an sampall a mheasadh le eòlaiche-eòlaiche.Rè na làithean de bhith a ‘feitheamh airson toraidhean pathology, bidh euslaintich gu tric a’ faighinn eòlas air iomagain.An coimeas ri sin, tha modhan ìomhaighean clionaigeach eile leithid MRI, CT, PET, SPECT, agus ultrasound a’ dìth an rùn spàsail agus an astar ùine a dh’ fheumar gus pròiseasan epithelial fhaicinn ann am vivo le rùn fìor-ùine, subcellular.
Tha ionnstramaid stèidhichte air probe (Cellvizio) air a chleachdadh gu cumanta an-dràsta ann an clionaigean gus “biopsy optigeach” a dhèanamh.Tha an dealbhadh stèidhichte air pasgan snàithleach optic4 a tha ciallach a thaobh farsaingeachd a bhios a’ cruinneachadh agus a’ sgaoileadh ìomhaighean flùraiseach.Tha an cridhe snàithleach singilte ag obair mar “tholl” gus solas mì-chuimseach a shìoladh airson fuasgladh subcellular.Bithear a’ sganadh faisg air làimh a’ cleachdadh galvanometer mòr, mòr.Tha an solar seo a 'cuingealachadh comas an inneal smachd fòcas.Feumaidh suidheachadh ceart carcinoma epithelial tràth a bhith air fhaicinn fon uachdar clò gus ionnsaigh a mheasadh agus leigheas iomchaidh a dhearbhadh.Tha Fluorescein, àidseant eadar-dhealaichte a chaidh aontachadh le FDA, air a rianachd gu h-inntinneach gus feartan structarail an epithelium a shoilleireachadh. Tha tomhasan <2.4 mm ann an trast-thomhas aig na endomicroscopes sin, agus faodar an toirt air adhart gu furasta tron ​​​​t-sianal biopsy de endoscopes meidigeach àbhaisteach. Tha tomhasan <2.4 mm ann an trast-thomhas aig na endomicroscopes sin, agus faodar an toirt air adhart gu furasta tron ​​​​t-sianal biopsy de endoscopes meidigeach àbhaisteach. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм sa диаметре agus могут быть легко проведены через биопалиди ishinskih endoscopov. Tha na endomicroscopes sin <2.4 mm ann an trast-thomhas agus faodar an toirt seachad gu furasta tron ​​​​t-sianal biopsy de endoscopes meidigeach àbhaisteach.Tha na borescopes sin nas lugha na 2.4 mm ann an trast-thomhas agus bidh iad gu furasta a’ dol tron ​​​​t-sianal biopsy de borescopes meidigeach àbhaisteach.Tha an sùbailteachd seo a’ ceadachadh raon farsaing de thagraidhean clionaigeach agus tha e neo-eisimeileach bho luchd-saothrachaidh endoscope.Chaidh grunn sgrùdaidhean clionaigeach a dhèanamh a’ cleachdadh an inneal ìomhaighean seo, a’ toirt a-steach lorg tràth air cansearan an esophagus, stamag, coloin, agus cuas beòil.Chaidh protocolaidhean ìomhaighean a leasachadh agus chaidh sàbhailteachd a’ mhodh-obrach a stèidheachadh.
Tha siostaman microelectromechanical (MEMS) na theicneòlas cumhachdach airson a bhith a’ dealbhadh agus a ’saothrachadh uidheamachdan sganaidh beaga bìodach a thathas a’ cleachdadh aig deireadh endoscopes.Tha an suidheachadh seo (an coimeas ri proximal) a’ ceadachadh barrachd sùbailteachd ann a bhith a’ cumail smachd air suidheachadh fòcas5,6.A bharrachd air sraonadh taobhach, faodaidh an uidheamachd distal cuideachd sganaidhean axial, sganaidhean iar-amas, agus sganaidhean ruigsinneachd air thuaiream a dhèanamh.Tha na comasan sin a’ comasachadh ceasnachadh cealla epithelial nas coileanta, a’ toirt a-steach ìomhaighean tar-roinneil dìreach7, raon seallaidh mòr (FOV) 8 sganadh gun aberration, agus coileanadh nas fheàrr ann am fo-roinnean a tha air an sònrachadh leis an neach-cleachdaidh9.Bidh MEMS a’ fuasgladh na fìor dhuilgheadas a thaobh pacadh an einnsean sganaidh leis an àite cuibhrichte a tha ri fhaighinn aig ceann thall an ionnstramaid.An coimeas ri galvanometers tomadach, tha MEMS a’ toirt seachad coileanadh nas fheàrr aig meud beag, astar àrd, agus caitheamh cumhachd ìosal.Faodar pròiseas saothrachaidh sìmplidh a mheudachadh airson mòr-chinneasachadh aig cosgais ìosal.Chaidh aithris a dhèanamh air mòran de dhealbhaidhean MEMS roimhe seo10,11,12.Chan eil gin de na teicneòlasan air an leasachadh gu leòr fhathast gus cleachdadh clionaigeach farsaing de ìomhaighean in vivo fìor-ùine a chleachdadh tro shianal obrach endoscope meidigeach.An seo, tha sinn ag amas air cleachdadh sganair MEMS a thaisbeanadh aig ceann astar endoscope airson togail ìomhaigh daonna in vivo aig àm endoscopy clionaigeach àbhaisteach.
Chaidh ionnstramaid fibre optic a leasachadh le bhith a’ cleachdadh sganair MEMS aig a’ cheann thall gus ìomhaighean fìor-ùine in vivo fluorescent a chruinneachadh le feartan eachdraidheil co-chosmhail.Tha snàithleach aon-mhodh (SMF) dùinte ann an tiùb sùbailte polymer agus air a bhrosnachadh aig λex = 488 nm.Bidh an rèiteachadh seo a’ giorrachadh fad an tip distal agus a’ leigeil leis a dhol air adhart tron ​​​​t-sianal obrach de endoscopes meidigeach àbhaisteach.Cleachd am tip gus an optic a mheadhanachadh.Tha na lionsan sin air an dealbhadh gus fuasgladh aiseach cha mhòr eadar-dhealaichte a choileanadh le fosgladh àireamhach (NA) = 0.41 agus astar obrach = 0 µm13.Thathas a’ dèanamh shims mionaideach gus na optics 14 a cho-thaobhadh gu mionaideach. Tha an sganair air a phacaigeadh ann an endoscope le tip teann distal 2.4 mm ann an trast-thomhas agus fad 10 mm (Fig. 1a).Tha na tomhasan sin a’ leigeil leis a bhith air a chleachdadh ann an cleachdadh clionaigeach mar accessory aig àm endoscopy (Fig. 1b).B' e 2 mW an cumhachd as àirde a bha aig tachartas laser air an stuth.
Endoscopy laser confocal (CLE) agus sganairean MEMS.Dealbh a’ sealltainn (a) ionnstramaid pacaichte le tomhasan tip teann teann de thrast-thomhas 2.4 mm agus fad 10 mm agus (b) slighe dhìreach tro shianal obrach endoscope meidigeach àbhaisteach (Olympus CF-HQ190L).(c) Sealladh aghaidh an sganair a’ sealltainn meòrachaidh le fosgladh sa mheadhan de 50 µm tro bheil an sail excitation a’ dol seachad.Tha an sganair air a chuir suas air gimbal air a stiùireadh le seata de dhràibhearan cìr ceithir-cheàrnach.Tha tricead athshondach an inneil air a dhearbhadh a rèir meud an earraich torsion.(d) Sealladh taobh den sganair a’ sealltainn an sganair air a chuir suas air seasamh le uèirichean ceangailte ri acraichean electrode a bheir seachad puingean ceangail airson comharran dràibhidh is cumhachd.
Tha an inneal sganaidh a’ toirt a-steach inneal-meòrachaidh air a chuir suas le gimbal air a stiùireadh le seata de actuators ceithir-cheàrnach air an stiùireadh le cìr gus an giùlan a thionndadh gu taobhach (plèana XY) ann am pàtran Lissajous (Fig. 1c).Chaidh toll le trast-thomhas de 50 µm a shnaidheadh ​​​​sa mheadhan tron ​​​​bheil an giùlan excitation a’ dol seachad.Tha an sganair air a stiùireadh aig tricead athshondach an dealbhaidh, a ghabhas gleusadh le bhith ag atharrachadh tomhasan an earraich torsion.Bha acraichean electrode air an gràbhaladh air iomall an inneil gus puingean ceangail a sholarachadh airson comharran cumhachd is smachd (Fig. 1d).
Tha an siostam ìomhaighean air a chuir suas air cairt so-ghiùlain a ghabhas a roiligeadh a-steach don t-seòmar obrachaidh.Chaidh an eadar-aghaidh cleachdaiche grafaigeach a dhealbhadh gus taic a thoirt do luchd-cleachdaidh le glè bheag de eòlas teignigeach, leithid dotairean agus banaltraman.Thoir sùil le làimh air tricead dràibhidh an sganair, modh cruth beam, agus ìomhaigh FOV.
Tha fad iomlan an endoscope timcheall air 4m gus leigeil le làn ionnstramaidean a dhol tro shianal obrach endoscope meidigeach àbhaisteach (1.68m), le fad a bharrachd airson gluasad.Aig ceann faisg air làimh an endoscope, bidh an SMF agus na uèirichean a 'tighinn gu crìch ann an luchd-ceangail a tha a' ceangal ri puirt fibre optic agus uèirleas an stèisein bhunaiteach.Anns an stàladh tha leusair, aonad sìoltachain, amplifier bholtaids àrd agus lorgaire photomultiplier (PMT).Bidh an amplifier a’ toirt seachad comharran cumhachd is dràibhidh don sganair.Bidh an aonad sìoltachain optigeach a ’ceangal an excitation laser ris an SMF agus a’ dol seachad air an fhlùr-fhuaim chun PMT.
Bidh endoscopes air an ath-phròiseasadh às deidh gach modh clionaigeach a’ cleachdadh pròiseas sterilization STERRAD agus faodaidh iad seasamh suas ri cearcallan 18 gun fàiligeadh.Airson fuasgladh OPA, cha deach comharran milleadh sam bith fhaicinn às deidh barrachd air 10 cuairtean dì-ghalarachaidh.Bha toraidhean OPA nas fheàrr na STERRAD's, a 'moladh gum faodadh beatha endoscopes a bhith air a leudachadh le dì-ghalarachadh àrd-ìre seach ath-sterilization.
Chaidh rùn ìomhaigh a dhearbhadh bhon ghnìomh sgaoilidh puing a’ cleachdadh grìogagan flùraiseach le trast-thomhas de 0.1 μm.Airson rèiteachadh taobhach agus aiseach, chaidh leud iomlan aig leth as àirde (FWHM) de 1.1 agus 13.6 µm, fa leth, a thomhas (Fig. 2a, b).
Roghainnean ìomhaigh.Tha an rùn taobhach (a) agus axial (b) de na optics fòcas air a chomharrachadh leis a’ ghnìomh sgaoilidh puing (PSF) air a thomhas a’ cleachdadh microspheres flùraiseach le trast-thomhas de 0.1 μm.B’ e 1.1 agus 13.6 µm an leud iomlan a chaidh a thomhas aig leth as àirde (FWHM), fa leth.Inset: Tha seallaidhean leudaichte de aon mhic-chruinne anns na treòrachadh transverse (XY) agus axial (XZ) air an sealltainn.(c) Ìomhaigh flùraiseach air fhaighinn bho stiall targaid àbhaisteach (USAF 1951) (ugh-uillt dhearg) a’ sealltainn gun gabh buidhnean 7-6 fhuasgladh gu soilleir.(d) Ìomhaigh de mhicrospheres flùraiseach sgaoilte le trast-thomhas de 10 µm a’ sealltainn raon seallaidh ìomhaigh 250 µm × 250 µm.Chaidh na PSFn ann an (a, b) a thogail a’ cleachdadh MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Chaidh ìomhaighean flùraiseach a chruinneachadh a’ cleachdadh LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Bidh ìomhaighean flùraiseach bho lionsan fuasglaidh àbhaisteach a 'dèanamh eadar-dhealachadh soilleir air an t-seata de cholbhan ann am buidhnean 7-6, a tha a' cumail suas rùn àrd taobhach (Fig. 2c).Chaidh an raon seallaidh (FOV) de 250 µm × 250 µm a dhearbhadh bho ìomhaighean de ghrìogagan flùraiseach le trast-thomhas de 10 µm air an sgapadh air bileagan còmhdaich (Fig. 2d).
Tha dòigh fèin-ghluasadach airson smachd fhaighinn PMT agus ceartachadh ìre air a chuir an gnìomh ann an siostam ìomhaighean clionaigeach gus artifacts gluasad bho endoscopes, peristalsis coloin, agus anail euslaintich a lughdachadh.Chaidh iomradh a thoirt air algorithms ath-thogail is giullachd ìomhaighean roimhe 14,15.Tha buannachd PMT air a smachdachadh le rianadair co-roinneil-aonaichte (PI) gus casg a chuir air sùghaidh dian16.Bidh an siostam a’ leughadh an dian piogsail as àirde airson gach frèam, a’ tomhas na freagairtean co-rèireach agus iomlan, agus a’ dearbhadh luachan buannachd PMT gus dèanamh cinnteach gu bheil an dian piogsail taobh a-staigh an raon ceadaichte.
Rè ìomhaighean in vivo, faodaidh mì-chothromachadh ìre eadar gluasad sganair agus comharra smachd blur ìomhaigh adhbhrachadh.Faodaidh buaidhean leithid seo tachairt mar thoradh air atharrachaidhean ann an teòthachd an inneil taobh a-staigh bodhaig an duine.Sheall ìomhaighean solais geal gu robh an endoscope ann an conaltradh le mucosa coloinidh àbhaisteach in vivo (Figear 3a).Chithear blur de piogsail mì-ainmichte ann an ìomhaighean amh den mhucosa coloinidh àbhaisteach (Figear 3b).Às deidh làimhseachadh le atharrachadh ceart ìre agus iomsgaradh, dh’ fhaodadh feartan subcellular den mhucosa a bhith air an comharrachadh (Fig. 3c).Airson fiosrachadh a bharrachd, tha ìomhaighean confocal amh agus ìomhaighean fìor-ùine air an giullachd air an sealltainn ann am Fig.
Giullachd dhealbhan.(a) Ìomhaigh endoscopic ceàrn farsaing a’ sealltainn endoscope (E) air a chuir an conaltradh ri mucosa coloinidh àbhaisteach (N) gus ìomhaighean flùraiseach in vivo a chruinneachadh às deidh rianachd fluorescein.(b) Faodaidh coiseachd anns na tuaghan X agus Y aig àm an sganaidh piogsail a tha ceàrr a bhith doilleir.Airson adhbharan taisbeanaidh, thèid gluasad ìre mòr a chuir an sàs anns an ìomhaigh thùsail.(c) Às deidh ceartachadh ìre post-giollachd, faodar mion-fhiosrachadh mucosal a mheasadh, a ‘gabhail a-steach structaran cript (saigheadan), le lumen meadhanach (l) air a chuairteachadh leis an lamina propria (lp).Faodar ceallan singilte a chomharrachadh, a 'gabhail a-steach colonocytes (c), ceallan goblet (g), agus ceallan sèid (saigheadan).Faic bhidio a bharrachd 1. (b, c) Ìomhaighean air an giullachd a’ cleachdadh LabVIEW 2021.
Chaidh ìomhaighean fluorescence confocal fhaighinn in vivo ann an grunn ghalaran coloinidh gus iomchaidheachd clionaigeach farsaing an ionnstramaid a nochdadh.Bithear a’ dèanamh ìomhaighean ceàrn farsaing an toiseach le bhith a’ cleachdadh solas geal gus mucosa uamhasach neo-àbhaisteach a lorg.Tha an endoscope an uairsin air a thoirt air adhart tro shianal obrach an colonoscope agus air a thoirt a-steach don mhucosa.
Tha ìomhaighean endoscopy farsaing, endomicroscopy confocal, agus histology (H&E) air an sealltainn airson neoplasia coloinidh, a’ toirt a-steach adenoma tubular agus polyp hyperplastic. Tha ìomhaighean endoscopy farsaing, endomicroscopy confocal, agus histology (H&E) air an sealltainn airson neoplasia coloinidh, a’ toirt a-steach adenoma tubular agus polyp hyperplastic. Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия agus гистологические (H&E) изображения показио cailc, cuach-mholaidh adenomу agus gille-puist. Tha endoscopy colonic, endomicroscopy confocal, agus ìomhaighean histological (H&E) air an comharrachadh airson neoplasia coloinidh, a’ toirt a-steach adenoma tubular agus polyp hyperplastic.显示结肠肿 瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉)组织学(H&E) 图 像.共设计脚肠化 (图像管状躰化和 增 生性息肉) Ìomhaigh 果学(H&E). Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия agus гистологические (H&E) изображения, покоюююо й кишки, включая тубулярные аденомы agus гиперпластические полипы. Endoscopy raon farsaing, microendoscopy confocal, agus ìomhaighean histological (H&E) a’ sealltainn tumhan a’ choloin, a’ toirt a-steach adenomas tubular agus polyps hyperplastic.Sheall adenomas tubular call ann an ailtireachd crypt àbhaisteach, lùghdachadh ann am meud cheallan goblet, saobhadh an lumen crypt, agus tiugh an lamina propria (Fig. 4a-c).Sheall polyps hyperplastic ailtireachd stellate de chriomagan, glè bheag de cheallan goblet, lumens coltach ri slit, agus crypts lamellar neo-riaghailteach (Fig. 4d-f).
Ìomhaigh de chraiceann tiugh mucosal in vivo. Tha endoscopy aotrom geal riochdachail, endomicroscope confocal, agus ìomhaighean histology (H&E) air an sealltainn airson (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastic, (gi) colitis ulcerative, agus (jl) colitis Crohn. Tha endoscopy aotrom geal riochdachail, endomicroscope confocal, agus ìomhaighean histology (H&E) air an sealltainn airson (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastic, (gi) colitis ulcerative, agus (jl) colitis Crohn. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа agus гистологиипа (H&E) df) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. Tha ìomhaighean àbhaisteach endoscopy solas geal, endomicroscope confocal, agus histology (H&E) air an sealltainn airson (ac) adenoma, (df) polyp hyperplastic, (gi) colitis ulcerative, agus (jl) colitis Crohn.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. Tha e a’ sealltainn (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 倠倠苏盖性红肠炎和(jl) (H&E) ) dealbh. Представлены репрезентативные эндоскопия in белом свете, конфокальная эндоскопия agus гистология (ac) ого полипоза, (gi) язвенного колита agus (jl) колита Крона (H&E). Tha endoscopy solas geal riochdachail, endoscopy confocal, agus histology de (ac) adenoma, (df) polyposis hyperplastic, (gi) colitis ulcerative, agus (jl) colitis Crohn (H&E).(B) a’ sealltainn ìomhaigh confocal a fhuaireadh in vivo bho adenoma tubular (TA) a’ cleachdadh endoscope (E).Tha an lesion ro-innseach seo a’ nochdadh call ailtireachd crypt àbhaisteach (saighead), saobhadh an lumen crypt (l), agus cruinneachadh den crypt lamina propria (lp).Faodar colonocytes (c), ceallan goblet (g), agus ceallan sèid (saigheadan) a chomharrachadh cuideachd.Smt.Bhidio Leasachail 2. (e) a’ sealltainn ìomhaigh cho-thaobhach a fhuaireadh bho polyp hyperplastic (HP) in vivo.Tha an dochann mì-rianail seo a’ nochdadh ailtireachd stellate crypt (saighead), lumen crypt coltach ri slit (l), agus lamina propria le cumadh neo-riaghailteach (lp).Faodar colonocytes (c), grunn cheallan goblet (g) agus ceallan sèid (saigheadan) a chomharrachadh cuideachd.Smt.Bhidio Leasachail 3. (h) a’ sealltainn ìomhaighean confocal a chaidh fhaighinn ann an colitis ulcerative (UC) in vivo.Tha an suidheachadh sèidteach seo a’ nochdadh ailtireachd crypt air a shaobhadh (saighead) agus ceallan goblet follaiseach (g).Tha itean de fluorescein (f) air an toirt a-mach à ceallan epithelial, a’ nochdadh barrachd permeability vascùrach.Tha grunn cheallan inflammatory (saigheadan) rim faicinn anns an lamina propria (lp).Smt.Bhideo Leasachail 4. (k) a' sealltainn ìomhaigh chòmhnardach a fhuaireadh in vivo bho sgìre de cholitis Crohn (CC).Tha an suidheachadh sèidteach seo a’ nochdadh ailtireachd crypt air a shaobhadh (saighead) agus ceallan goblet follaiseach (g).Tha itean de fluorescein (f) air an toirt a-mach à ceallan epithelial, a’ nochdadh barrachd permeability vascùrach.Tha grunn cheallan inflammatory (saigheadan) rim faicinn anns an lamina propria (lp).Smt.Bhidio Leasachail 5. (b, d, h, l) Ìomhaighean air an giullachd a’ cleachdadh LabVIEW 2021.
Tha seata de dhealbhan coltach ri sèid coloinidh air a shealltainn, a’ toirt a-steach colitis ulcerative (UC) (Figear 4g-i) agus colitis Crohn (Figear 4j-l).Thathas den bheachd gu bheil an fhreagairt sèid air a chomharrachadh le structaran crypt air an gluasad le ceallan goblet a tha a’ sruthadh a-mach.Tha fluorescein air a bhrùthadh a-mach à ceallan epithelial, a’ nochdadh barrachd permeability vascùrach.Chithear àireamh mhòr de cheallan inflammatory anns an lamina propria.
Tha sinn air sealltainn gu bheil cleachdadh clionaigeach de endoscope laser sùbailte sùbailte ceangailte ri fiber a bhios a’ cleachdadh sganair MEMS air a shuidheachadh air astar airson togail ìomhaighean in vivo.Aig tricead athshondach, faodar ìrean frèam suas gu 20 Hz a choileanadh le bhith a ’cleachdadh modh scan Lissajous dùmhlachd àrd gus artifacts gluasad a lughdachadh.Tha an t-slighe optigeach air a phasgadh gus leudachadh beam a thoirt seachad agus fosgladh àireamhach gu leòr gus rùn taobhach de 1.1 µm a choileanadh.Chaidh ìomhaighean flùraiseach de chàileachd histological fhaighinn rè colonoscopy àbhaisteach de mhucosa coloinidh àbhaisteach, adenomas tubular, polyps hyperplastic, colitis ulcerative, agus colitis Crohn.Faodar ceallan singilte a chomharrachadh, a 'gabhail a-steach colonocytes, ceallan goblet, agus ceallan sèid.Faodar feartan mucosal leithid structaran crypt, uamhan cript, agus lamina propria a chomharrachadh.Tha am bathar-cruaidh mionaideach air a mhicro-inneal gus dèanamh cinnteach gu bheil na pàirtean optigeach agus meacanaigeach fa leth taobh a-staigh an ionnstramaid fad 2.4mm x 10mm.Bidh an dealbhadh optigeach a’ lughdachadh fad an tip teann teann gu leòr gus leigeil le gluasad dìreach tro shianal obrach meud àbhaisteach (trast-thomhas 3.2 mm) ann an endoscopes meidigeach.Mar sin, ge bith dè an neach-dèanamh, faodar an inneal a chleachdadh gu farsaing le dotairean aig an àite-còmhnaidh.Chaidh excitation a dhèanamh aig λex = 488 nm gus fluorescein, dath aontaichte FDA, a bhrosnachadh gus iomsgaradh àrd fhaighinn.Chaidh an ionnstramaid ath-phròiseasadh gun duilgheadasan airson 18 cearcallan a’ cleachdadh dòighean sterilization ris an deach gabhail gu clinigeach.
Chaidh dà dhealbhadh ionnstramaid eile a dhearbhadh gu clinigeach.Tha Cellvizio (Mauna Kea Technologies) na endoscope laser confocal stèidhichte air probe (pCLE) a bhios a’ cleachdadh pasgan de chàbaill fibre optic ciallach ioma-mhodh gus ìomhaighean flùraiseach a chruinneachadh agus a ghluasad1.Bidh sgàthan galvo a tha suidhichte air an stèisean bunaiteach a 'dèanamh sgrùdadh taobhach aig a' cheann faisg air làimh.Tha earrannan optigeach air an cruinneachadh anns a 'phlèana còmhnard (XY) le doimhneachd 0 gu 70 µm.Tha innealan microprobe rim faighinn bho 0.91 (snàthad 19 G) gu 5 mm ann an trast-thomhas.Chaidh fuasgladh taobhach de 1 gu 3.5 µm a choileanadh.Chaidh dealbhan a chruinneachadh aig ìre frèam de 9 gu 12 Hz le sealladh aon-thaobhach bho 240 gu 600 µm.Chaidh an àrd-ùrlar a chleachdadh gu clinigeach ann an grunn raointean a’ toirt a-steach an duct bile, bladder, coloin, esophagus, sgamhanan, agus pancreas.Tha Optiscan Pty Ltd air endoscope laser confocal stèidhichte air endoscope (eCLE) a leasachadh le einnsean sganaidh air a thogail a-steach don phìob cuir a-steach (deireadh distal) de endoscope proifeasanta (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .Chaidh an earrann optigeach a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh snàithleach aon-mhodh, agus chaidh sganadh taobh a dhèanamh a’ cleachdadh inneal cantilever tro forc gleusaidh athshondach.Thathas a’ cleachdadh actuator Shape Memory Alloy (Nitinol) gus gluasad axial a chruthachadh.Is e trast-thomhas iomlan a’ mhodal confocal 5 mm.Airson fòcas, thathas a’ cleachdadh lionsa GRIN le fosgladh àireamhach de NA = 0.6.Chaidh ìomhaighean còmhnard fhaighinn le rùintean taobhach is aiseach de 0.7 agus 7 µm, fa leth, aig ìre frèam 0.8–1.6 Hz agus raon seallaidh de 500 µm × 500 µm.
Bidh sinn a’ taisbeanadh rùn subcellular ann an togail ìomhaighean fluorescence vivo bho chorp an duine tro endoscope meidigeach a’ cleachdadh sganair MEMS deireadh distal.Tha fluorescence a’ toirt seachad iomsgaradh ìomhaigh àrd, agus faodar ligands a tha a’ ceangal ri targaidean uachdar cealla a bhith air an ainmeachadh le fluorophores gus dearbh-aithne moileciuil a thoirt seachad airson breithneachadh galair nas fheàrr18.Thathas cuideachd a’ leasachadh dhòighean optigeach eile airson microendoscopy in vivo. Bidh OCT a’ cleachdadh an fhad co-leanailteachd ghoirid bho stòr solais bann-leathann gus ìomhaighean a chruinneachadh anns a’ phlèana dhìreach le doimhneachd> 1 mm19. Bidh OCT a’ cleachdadh an fhad co-leanailteachd ghoirid bho stòr solais bann-leathann gus ìomhaighean a chruinneachadh anns a’ phlèana dhìreach le doimhneachd> 1 mm19. spiorad an t-suaicheantais cluich > 1 mm19. Bidh OCT a’ cleachdadh fad co-leanailteachd goirid stòr solais bann-leathann gus ìomhaighean fhaighinn anns a’ phlèana dhìreach le doimhneachd> 1 mm19. OCT 使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平面中深度> 1 mm19 的图像。1 mm 19 dealbhan. sionnaich an t-suipeir airson an t-siorraidh 1 an t-saoghail 1 an t-saoghail chan eil coltas. Bidh OCT a’ cleachdadh fad co-leanailteachd goirid stòr solais bann-leathann gus ìomhaighean> 1 mm19 fhaighinn anns a’ phlèana dhìreach.Ach, tha an dòigh-obrach coimeasach ìosal seo an urra ri cruinneachadh solais backscattered agus tha fuasgladh ìomhaighean air a chuingealachadh le artifacts breac.Bidh endoscopy photoacoustic a’ gineadh ìomhaighean in vivo stèidhichte air leudachadh thermoelastic luath ann an clò às deidh gabhail a-steach buille laser a ghineas tonnan fuaim20. Tha an dòigh-obrach seo air doimhneachd ìomhaighean> 1 cm a nochdadh ann an coloin daonna in vivo gus sùil a chumail air leigheas. Tha an dòigh-obrach seo air doimhneachd ìomhaighean> 1 cm a nochdadh ann an coloin daonna in vivo gus sùil a chumail air leigheas. Cuir a-steach an t-seòmar-bìdh airson an inneal-glanaidh > 1 sm anns an taigh-ionnlaid airson an inneal agad. Tha an dòigh-obrach seo air doimhneachd ìomhaigheachd de> 1 cm a nochdadh anns a’ choloin daonna in vivo airson sgrùdadh leigheis.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 Leigidh sinn le bhith a 'cleachdadh an t-seòmair-beò airson an t-seòmair-beò > 1 sm anns an t-seòmar-bìdh le bhith a' cleachdadh an taighe. Chaidh an dòigh-obrach seo a dhearbhadh aig doimhneachd ìomhaighean> 1 cm anns a’ choloin daonna in vivo gus sùil a chumail air leigheas.Tha an eadar-dhealachadh air a thoirt gu buil sa mhòr-chuid le hemoglobin anns an vasculature.Bidh endoscopy multiphoton a’ gineadh ìomhaighean fluorescence àrd-coimeas nuair a bhuaileas dà photon NIR no barrachd biomolecules clò aig an aon àm21. Faodaidh an dòigh-obrach seo doimhneachd ìomhaighean> 1 mm a choileanadh le fototoxicity ìosal. Faodaidh an dòigh-obrach seo doimhneachd ìomhaighean> 1 mm a choileanadh le fototoxicity ìosal. Faigh a-mach mu bhith ag ithe falt > 1 mmm le bhith a 'togail dhealbhan. Faodaidh an dòigh-obrach seo doimhneachd ìomhaigh> 1 mm a thoirt seachad le fototoxicity ìosal.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。 Faigh a-mach mu bhith ag ithe falt > 1 mmm le bhith a 'togail dhealbhan. Faodaidh an dòigh-obrach seo doimhneachd ìomhaigh> 1 mm a thoirt seachad le fototoxicity ìosal.Tha feum air buillean laser femtosecond àrd dian agus cha deach an dòigh seo a dhearbhadh gu clinigeach aig àm endoscopy.
Anns a 'phròtacal seo, chan eil an sganair a' coileanadh ach sreap taobhach, agus mar sin tha am pàirt optigeach anns a 'phlèana chòmhnard (XY).Tha an inneal comasach air obrachadh aig ìre frèam nas àirde (20 Hz) na na sgàthanan galvanic (12 Hz) ann an siostam Cellvizio.Meudaich an ìre frèam gus artifacts gluasad a lughdachadh agus lughdaich an ìre frèam gus an comharra àrdachadh.Tha feum air algorithms àrd-astar agus fèin-ghluasadach gus artifacts gluasad mòr a lughdachadh air adhbhrachadh le gluasad endoscopic, gluasad analach, agus motility intestinal.Thathas air sealltainn gu bheil sganaran athshondach parametric a’ coileanadh gluasadan aiseach nas motha na ceudan de mhicronan22. Faodar dealbhan a chruinneachadh ann am plèana dìreach (XZ), ceart-cheàrnach ris an uachdar mucosal, gus an aon shealladh a thoirt seachad ri sealladh histology (H&E). Faodar dealbhan a chruinneachadh ann am plèana dìreach (XZ), ceart-cheàrnach ris an uachdar mucosal, gus an aon shealladh a thoirt seachad ri sealladh histology (H&E). Изображения могут быть получены вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизобичех ечить такое же изображение, как при гистологии (H&E). Faodar dealbhan a thogail ann am plèana dìreach (XZ) ceart-cheàrnach ris an uachdar mucosal gus an aon ìomhaigh a thoirt seachad agus a tha ann an histology (H&E).可以在垂直于粘膜表面 的垂直平面(XZ) 中收 集图像, 以提供与 组 织学(H&E) 盾 学(H&E)可以在垂直于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收 集图像, 以提供与组织学(H&E) Изображения могут быть получены вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизобичех ечить такое же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). Faodar dealbhan a thogail ann am plèana dìreach (XZ) ceart-cheàrnach ris an uachdar mucosal gus an aon ìomhaigh a thoirt seachad ri sgrùdadh eachdraidheil (H&E).Faodar an sganair a chuir ann an suidheachadh iar-amas far a bheil an giùlan soillseachaidh a’ tuiteam air a’ phrìomh axis optigeach gus cugallachd ri gluasadan8 a lughdachadh.Faodaidh meudan fòcas a tha cha mhòr gun sgàineadh gluasad thairis air raointean seallaidh mòr gu neo-riaghailteach.Faodar sganadh ruigsinneachd air thuaiream a dhèanamh gus luchd-meòrachaidh a thionndadh gu dreuchdan a tha air an sònrachadh leis an neach-cleachdaidh9.Faodar an raon seallaidh a lughdachadh gus raointean neo-riaghailteach den ìomhaigh a shoilleireachadh, ag adhartachadh a’ cho-mheas comharra-gu-fuaim, iomsgaradh, agus ìre frèam.Faodar sganairean a thoirt gu buil le bhith a’ cleachdadh phròiseasan sìmplidh.Faodar na ceudan de dh ’innealan a dhèanamh air gach wafer silicon gus cinneasachadh àrdachadh airson mòr-chinneasachadh cosgais ìosal agus cuairteachadh farsaing.
Bidh an t-slighe solais fillte a’ lughdachadh meud an tip astar teann, ga dhèanamh furasta an endoscope a chleachdadh mar accessory rè colonoscopy àbhaisteach.Anns na h-ìomhaighean flùraiseach a tha air an sealltainn, chithear feartan subcellular den mhucosa gus eadar-dhealachadh a dhèanamh air adenomas tubular (precancerous) bho polyps hyperplastic (mì-chinnteach).Tha na co-dhùnaidhean sin a’ moladh gum faod endoscopy an àireamh de bhiopsies neo-riatanach a lughdachadh23.Faodar duilgheadasan coitcheann co-cheangailte ri obair-lannsa a lughdachadh, faodar amannan sgrùdaidh a mheudachadh, agus faodar mion-sgrùdadh histological air lotan beaga a lughdachadh.Bidh sinn cuideachd a’ sealltainn ìomhaighean in vivo de dh’ euslaintich le galair innidh inflammatory, a’ toirt a-steach colitis ulcerative (UC) agus colitis Crohn.Tha colonoscopy solais geal àbhaisteach a’ toirt sealladh macroscopic den uachdar mucosal le comas cuibhrichte air slànachadh mucosal a mheasadh gu ceart.Faodar endoscopy a chleachdadh ann am vivo gus measadh a dhèanamh air èifeachd leigheasan bith-eòlasach leithid antibodies anti-TNF24.Faodaidh measadh ceart in vivo cuideachd lughdachadh no casg a chuir air galairean agus duilgheadasan leithid obair-lannsa agus càileachd beatha adhartachadh.Cha deach droch bhuaidh sam bith aithris ann an sgrùdaidhean clionaigeach co-cheangailte ri cleachdadh endoscopes anns a bheil fluorescein ann am vivo25. Bha an cumhachd laser air an uachdar mucosal air a chuingealachadh gu <2 mW gus cunnart bho leòn teirmeach a lughdachadh agus coinneachadh ri riatanasan FDA airson cunnart neo-chudromach26 gach 21 CFR 812. Bha an cumhachd laser air an uachdar mucosal air a chuingealachadh gu <2 mW gus an cunnart bho leòn teirmeach a lughdachadh agus gus coinneachadh ri riatanasan FDA airson cunnart neo-chudromach26 gach 21 CFR 812. Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести кусрими жDENия agus соответствовать требованиям FDA относительно незначительного рискаа26 согласно 21 CFR 812. Bha an cumhachd laser aig an uachdar mucosal air a chuingealachadh gu <2 mW gus an cunnart bho mhilleadh teirmeach a lughdachadh agus gus coinneachadh ri riatanasan FDA airson cunnart beag26 fo 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 险, 并满足FDA 8 21 C a-mach.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 кусрими жDENия agus соответствовать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначительного риска26. Bha an cumhachd laser aig an uachdar mucosal air a chuingealachadh gu <2 mW gus an cunnart bho mhilleadh teirmeach a lughdachadh agus gus coinneachadh ri riatanasan FDA 21 CFR 812 airson glè bheag de chunnart26.
Faodar dealbhadh an ionnstramaid atharrachadh gus càileachd ìomhaigh a leasachadh.Tha optics sònraichte rim faighinn gus lughdachadh spherical a lughdachadh, fuasgladh ìomhaighean adhartachadh agus astar obrach àrdachadh.Faodar an SIL a ghleusadh gus a bhith a’ maidseadh clàr-amais ath-tharraing an inneal (~ 1.4) nas fheàrr gus ceangal solais a leasachadh.Faodar tricead an draibhidh atharrachadh gus ceàrn taobhach an sganair àrdachadh agus raon sealladh ìomhaigh a leudachadh.Faodaidh tu dòighean fèin-ghluasadach a chleachdadh gus frèamaichean ìomhaigh a thoirt air falbh le gluasad mòr gus a’ bhuaidh seo a lasachadh.Thèid raon geata prògramaichte achaidh (FPGA) le togail dàta àrd-astar a chleachdadh gus ceartachadh làn-ùine fìor-ùine làn-ùine a thoirt seachad.Airson barrachd goireas clionaigeach, feumaidh modhan fèin-ghluasadach ceartachadh airson gluasad ìre agus stuthan gluasad airson mìneachadh ìomhaigh fìor-ùine.Faodar sganair athshondach parametric monolithic 3-axis a chuir an gnìomh gus sganadh aiseach 22 a thoirt a-steach. Chaidh na h-innealan sin a leasachadh gus gluasad dìreach nach fhacas a-riamh roimhe> 400 µm a choileanadh le bhith a’ gleusadh tricead an draibhidh ann an rèim anns a bheil daineamaigs measgaichte bogaidh / teannachaidh27. Chaidh na h-innealan sin a leasachadh gus gluasad dìreach nach fhacas a-riamh roimhe> 400 µm a choileanadh le bhith a’ gleusadh tricead an draibhidh ann an rèim anns a bheil daineamaigs measgaichte bogaidh / teannachaidh27. Mar a gheibh thu grèim air an t-seòmar-ionnlaid airson an t-seòmar-cadail airson an latha дения в режиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. Chaidh na h-innealan sin a dhealbhadh gus gluasad dìreach nach fhacas riamh roimhe de> 400 µm a choileanadh le bhith a’ suidheachadh tricead an dràibhidh ann am modh a tha air a chomharrachadh le daineamaigs bog / cruaidh measgaichte27.这些设 备的开发是为了通过在具有混合软化/硬化动力学的状态下调整驱圀的>400 µm 的垂直位移27.这些 设备 的开发是为了在具有混合软化硬化 硬化学学状态下状态下状态下状态下状态期现 的> 400 µm 的垂直位移 27. Mar a gheibh thu grèim air an t-seòmar-ionnlaid airson an t-seòmair-cadail airson an t-seòmair-cadail silidh anns an rèisimeid airson an taigh-dhealbh smeshannoй размягчения/затвердевания27. Chaidh na h-innealan sin a dhealbhadh gus gluasad dìreach nach fhacas a-riamh roimhe> 400 µm le bhith ag atharrachadh tricead brosnachaidh ann am modh cinéiteach bogaidh / cruadhachaidh measgaichte27.Anns an àm ri teachd, dh’ fhaodadh ìomhaighean transverse dìreach cuideachadh le bhith a’ cumail aillse tràth (T1a).Faodar cuairt mothachaidh capacitive a chuir an gnìomh gus sùil a chumail air gluasad sganair agus ceartachadh airson gluasad ìre 28 .Faodaidh calibration ìre fèin-ghluasadach a’ cleachdadh cuairt mothachaidh a dhol an àite calibration ionnstramaidean làimhe mus tèid a chleachdadh.Faodar earbsachd ionnstramaid a leasachadh le bhith a’ cleachdadh dhòighean seulachaidh ionnstramaidean nas earbsaiche gus an àireamh de chuairtean giullachd àrdachadh.Tha teicneòlas MEMS a’ gealltainn luathachadh cleachdadh endoscopes airson a bhith a’ faicinn an epithelium de bhuill-bodhaig falamh, a’ lorg ghalaran, agus a’ cumail sùil air làimhseachadh ann an dòigh nach eil cho iongantach.Le tuilleadh leasachaidh, dh’ fhaodadh am modh ìomhaigheachd ùr seo a thighinn gu bhith na fhuasgladh cosgais ìseal airson a chleachdadh mar thaic ri endoscopes meidigeach airson sgrùdadh eachdraidheil sa bhad agus mu dheireadh dh’ fhaodadh e a dhol an àite mion-sgrùdadh pathological traidiseanta.
Chaidh samhlaidhean lorg Ray a dhèanamh a ’cleachdadh bathar-bog dealbhaidh optigeach ZEMAX (dreach 2013) gus crìochan nan optics fòcas a dhearbhadh.Tha slatan-tomhais dealbhaidh a’ toirt a-steach rùn axial faisg air eadar-dhealaichte, astar obrach = 0 µm, agus raon seallaidh (FOV) nas motha na 250 × 250 µm2.Airson excitation aig tonn-tonn λex = 488 nm, chaidh snàithleach aon-mhodh (SMF) a chleachdadh.Bithear a’ cleachdadh dùblaidhean achromatic gus an eadar-dhealachadh ann an cruinneachadh fluorescence a lughdachadh (Figear 5a).Bidh an giùlan a’ dol tron ​​​​SMF le trast-thomhas achadh modh de 3.5 μm agus às aonais truncation a ’dol tro mheadhan an sgàthan le trast-thomhas an fhosglaidh de 50 μm.Cleachd lionsa bogaidh cruaidh (hemispherical) le clàr-amais àrd ath-tharraingeach (n = 2.03) gus casg a chuir air giùlan spherical beam tachartais agus dèanamh cinnteach à làn cheangal ris an uachdar mucosal.Tha optics fòcasach a’ toirt seachad NA = 0.41 gu h-iomlan, far a bheil NA = nsinα, n mar chlàr-amais ath-tharraingeach den stuth, is e α an ceàrn co-chruinneachaidh beam as àirde.Is e na rèiteachaidhean taobhach is aiseach cuibhrichte le sgaradh 0.44 agus 6.65 µm, fa leth, a’ cleachdadh NA = 0.41, λ = 488 nm, agus n = 1.3313.Cha deach beachdachadh ach air lionsan malairteach le trast-thomhas a-muigh (OD) ≤ 2 mm.Tha an t-slighe optigeach air a phasgadh, agus bidh an beam a tha a’ fàgail an SMF a’ dol tro fhosgladh meadhanach an sganair agus air a nochdadh air ais le sgàthan stèidhichte (0.29 mm ann an trast-thomhas).Bidh an rèiteachadh seo a’ giorrachadh fad a’ chinn astar teann gus gluasad air adhart an endoscope tron ​​​​t-sianal obrach àbhaisteach (trast-thomhas 3.2 mm) de endoscopes meidigeach.Tha am feart seo ga dhèanamh furasta a chleachdadh mar accessory aig àm endoscopy àbhaisteach.
Stiùireadh solais fillte agus pacadh endoscope.(a) Bidh an giùlan excitation a’ dol a-mach às an OBC agus a’ dol tro fhosgladh meadhanach an sganair.Tha an giùlan air a leudachadh agus air a nochdadh bho sgàthan cruinn stèidhichte air ais a-steach don sganair airson dealachadh taobhach.Tha na optics fòcasach a’ toirt a-steach paidhir de lionsan dùbailte achromatic agus lionsa bogaidh cruaidh (hemispherical) a bheir conaltradh ris an uachdar mucosal.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) airson dealbhadh optigeach agus atharrais lorg ghathan.(b) A’ sealltainn far a bheil diofar phàirtean ionnstramaid, a’ gabhail a-steach snàithleach modh singilte (SMF), sganair, sgàthan, agus lionsan.Chaidh Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) a chleachdadh airson modaladh 3D de phacaid endoscope.
Chaidh SMF (# 460HP, Thorlabs) le trast-thomhas raon modh de 3.5 µm aig tonn-tonn de 488 nm a chleachdadh mar “toll” airson sìoladh spàsail de sholas dì-chuimseach (Fig. 5b).Tha na SMFn dùinte ann an pìoban sùbailte polymer (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Tha fad timcheall air 4 meatairean air a chleachdadh gus dèanamh cinnteach gu bheil astar gu leòr eadar an euslainteach agus an siostam ìomhaighean.Chaidh paidhir de lionsan dùbailte achromatic còmhdaichte le 2 mm MgF2 (# 65568, # 65567, Edmund Optics) agus lionsa hemispherical neo-chòmhdach 2 mm (# 90858, Edmund Optics) a chleachdadh gus an giùlan a chuimseachadh agus gus fluorescence a chruinneachadh.Cuir a-steach tiùb crìochnachaidh stàilinn gun staoin (4 mm a dh’ fhaid, 2.0 mm OD, 1.6 mm ID) eadar an roisinn agus an tiùb a-muigh gus crathadh an sganair a sgaradh.Cleachd adhesives meidigeach gus an ionnstramaid a dhìon bho lionntan bodhaig agus modhan làimhseachaidh.Cleachd tubing crìonadh teas gus na ceanglaichean a dhìon.
Tha an sganair teann air a dhèanamh a rèir prionnsapal ath-shuidheachadh parametric.Etch fosgladh 50 µm ann am meadhan an sgàthan gus an giùlan excitation a tharraing.A’ cleachdadh seata de dhràibhearan ceithir-cheàrnach air an stiùireadh le cìr, tha an beam leudaichte air a shìneadh gu transverse anns an stiùireadh orthogonal (plèana XY) ann am modh Lissajous.Chaidh bòrd togail dàta (#DAQ PCI-6115, NI) a chleachdadh gus comharran analog a ghineadh gus smachd a chumail air an sganair.Chaidh cumhachd a thoirt seachad le amplifier bholtachd àrd (# PDm200, PiezoDrive) tro uèirichean tana (# B4421241, MWS Wire Industries).Dèan uèirichean air an armature electrode.Bidh an sganair ag obair aig triceadan faisg air 15 kHz (axis luath) agus 4 kHz (axis slaodach) gus FOV a choileanadh suas gu 250 µm × 250 µm.Faodar bhidio a losgadh aig ìre frèam de 10, 16, no 20 Hz.Tha na h-ìrean frèam sin air an cleachdadh gus a bhith a rèir ìre ath-aithris pàtran scan Lissajous, a tha an urra ri luach tricead excitation X agus Y an sganair29.Tha mion-fhiosrachadh mun mhalairt eadar ìre frèam, fuasgladh piogsail, agus dùmhlachd pàtrain scan air a thaisbeanadh anns an obair a rinn sinn roimhe14.
Tha leusair stàite cruaidh (#OBIS 488 LS, ciallach) a 'toirt seachad λex = 488 nm gus fluorescein a bhrosnachadh airson iomsgaradh ìomhaigh (Fig. 6a).Tha pigtails optigeach ceangailte ris an aonad sìoltachain tro luchd-ceangail FC/APC (call 1.82 dB) (Fig. 6b).Tha an giùlan air a shlaodadh le sgàthan dichroic (#WDM-12P-111-488 / 500: 600, Oz Optics) anns an SMF tro cheangal FC / APC eile.A rèir 21 CFR 812, tha cumhachd tachartais gu clò air a chuingealachadh gu 2 mW aig a’ char as àirde gus coinneachadh ri riatanasan FDA airson glè bheag de chunnart.Chaidh fluorescence a chuir tro sgàthan dichroic agus sìoltachan tar-chuir fada (# BLP01-488R, Semrock).Chaidh fluorescence a ghluasad gu lorgaire tiùb photomultiplier (PMT) (# H7422-40, Hamamatsu) tro cheangal FC / PC a’ cleachdadh snàithleach multimode ~ 1 m fada le trast-thomhas cridhe 50 µm.Chaidh comharran flùraiseach àrdachadh le amplifier sruth àrd-astar (#59-179, Edmund Optics).Chaidh bathar-bog sònraichte (LabVIEW 2021, NI) a leasachadh airson togail dàta fìor-ùine agus giullachd ìomhaighean.Tha na roghainnean cumhachd laser agus buannachd PMT air an co-dhùnadh leis a’ mhicro-riaghladair (#Arduino UNO, Arduino) a’ cleachdadh bòrd cuairteachaidh clò-bhuailte sònraichte.Bidh an SMF agus na uèirichean a ’tighinn gu crìch ann an luchd-ceangail agus a’ ceangal ris na puirt fiber optic (F) agus uèir (W) air an stèisean bunaiteach (Figear 6c).Tha an siostam ìomhaighean air cairt so-ghiùlain (Figear 6d). Chaidh cruth-atharrachaidh aonaranachd a chleachdadh gus an sruth aoidionachd a chuingealachadh gu <500 μA. Chaidh cruth-atharrachaidh aonaranachd a chleachdadh gus an sruth aoidionachd a chuingealachadh gu <500 μA. Mar a chleachdas tu inneal-atharrachaidh airson <500 meatair ceàrnagach agus inneal-atharrachaidh. Chaidh cruth-atharrachaidh aonaranachd a chleachdadh gus an sruth aoidionachd a chuingealachadh gu <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. Cleachd cruth-atharrachaidh aonaranachd gus an sruth aoidionachd a chuingealachadh gu <500µA.
siostam lèirsinn.(a) Tha am PMT, an leusair agus an amplifier anns an stèisean bhunaiteach.(b) Anns a ’bhanca sìoltachain, tha an leusair (gorm) a’ draibheadh ​​​​thairis air a ’chàball fiber optic tron ​​​​cheangal FC / APC.Tha an giùlan air a shlaodadh le sgàthan dichroic (DM) a-steach do aon snàithleach modh (SMF) tro dhàrna ceanglaiche FC / APC.Bidh fluorescence (uaine) a’ siubhal tron ​​​​DM agus sìoltachan pas fada (LPF) chun PMT tro fiber multimode (MMF).(c) Tha ceann faisg air làimh an endoscope ceangailte ri puirt fibre optic (F) agus uèir (W) den stèisean bunaiteach.(d) Endoscope, monitor, stèisean bunaiteach, coimpiutair, agus inneal-atharrachaidh aonaranachd air cairt so-ghiùlain.(a, c) Chaidh Solidworks 2016 a chleachdadh airson modaladh 3D den t-siostam ìomhaighean agus co-phàirtean endoscope.
Chaidh rùn taobhach is aiseach nan optics fòcas a thomhas bho ghnìomhachd sgaoileadh puing microspheres flùraiseach (# F8803, Thermo Fisher Scientific) 0.1 µm ann an trast-thomhas.Cruinnich ìomhaighean le bhith ag eadar-theangachadh na microspheres gu còmhnard agus gu dìreach ann an ceumannan 1 µm a’ cleachdadh ìre sreathach (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Stack ìomhaighean a’ cleachdadh ImageJ2 gus ìomhaighean tar-roinneil de mhicrospheres fhaighinn.
Chaidh bathar-bog sònraichte (LabVIEW 2021, NI) a leasachadh airson togail dàta fìor-ùine agus giullachd ìomhaighean.Air fige.Tha 7 a’ sealltainn sealladh farsaing air na cleachdaidhean a thathas a’ cleachdadh airson an siostam obrachadh.Tha an eadar-aghaidh cleachdaiche air a dhèanamh suas de thogail dàta (DAQ), prìomh phannal agus pannal smachd.Bidh am pannal cruinneachadh dàta ag eadar-obrachadh leis a’ phrìomh phannal gus dàta amh a chruinneachadh agus a stòradh, cuir a-steach airson suidheachaidhean cruinneachaidh dàta àbhaisteach, agus riaghladh roghainnean draibhear sganair.Leigidh am prìomh phannal leis an neach-cleachdaidh an rèiteachadh a tha thu ag iarraidh a thaghadh airson an endoscope a chleachdadh, a’ toirt a-steach comharra smachd an sganair, ìre frèam bhidio, agus paramadairean togail.Tha am pannal seo cuideachd a’ leigeil leis an neach-cleachdaidh soilleireachd agus iomsgaradh na h-ìomhaigh a thaisbeanadh agus a smachdachadh.A’ cleachdadh an dàta amh mar chur-a-steach, bidh an algairim a’ tomhas an t-suidheachadh buannachd as fheàrr airson am PMT agus ag atharrachadh a’ pharamadair seo gu fèin-obrachail a’ cleachdadh siostam smachd fios-air-ais co-roinneil-neo-chuimseach (PI)16.Bidh am bòrd smachd ag eadar-obrachadh leis a’ phrìomh bhòrd agus am bòrd togail dàta gus smachd a chumail air cumhachd laser agus buannachd PMT.
Siostam bathar-bog ailtireachd.Tha an eadar-aghaidh cleachdaiche air a dhèanamh suas de mhodalan (1) togail dàta (DAQ), (2) prìomh phannal agus (3) pannal smachd.Bidh na prògraman sin a’ ruith aig an aon àm agus a’ conaltradh ri chèile tro ciudha teachdaireachd.Is e an iuchair MEMS: Siostam Microelectromechanical, TDMS: Sruth Smachd Dàta Teicnigeach, PI: Co-roinneil Integral, PMT: Photomultiplier.Thèid faidhlichean ìomhaigh is bhidio a shàbhaladh ann an cruthan BMP agus AVI, fa leth.
Bithear a’ cleachdadh algairim ceartachaidh ìre gus obrachadh a-mach dè cho mòr ‘s a tha dùmhlachd picteil ìomhaigh aig diofar luachan ìre gus faighinn a-mach an luach as àirde a thathas a’ cleachdadh gus an ìomhaigh a gheurachadh.Airson ceartachadh fìor-ùine, is e an raon scan ìre ± 2.86 ° le ceum an ìre mhath mòr de 0.286 ° gus ùine àireamhachaidh a lughdachadh.A bharrachd air an sin, le bhith a’ cleachdadh pàirtean den ìomhaigh le nas lugha de shamhlaichean lughdaichidh sin an ùine àireamhachaidh frèam ìomhaigh bho 7.5 diogan (1 Msample) gu 1.88 diogan (250 Ksample) aig 10 Hz.Chaidh na paramadairean cuir a-steach sin a thaghadh gus càileachd ìomhaigh iomchaidh a thoirt seachad le glè bheag de dh’ ùine fhad ‘s a bha iad a’ dèanamh ìomhaighean in vivo.Tha ìomhaighean beò agus bhideothan air an clàradh ann an cruthan BMP agus AVI, fa leth.Tha an dàta amh air a stòradh ann an cruth sruthadh riaghlaidh dàta teicnigeach (TMDS).
Post-giollachd de dh’ ìomhaighean in vivo airson leasachadh càileachd le LabVIEW 2021. Tha cruinneas cuibhrichte nuair a thathar a’ cleachdadh algoirmean ceartachaidh ìre rè ìomhaighean in vivo air sgàth na h-ùine cunntais fhada a tha a dhìth.Chan eilear a’ cleachdadh ach raointean ìomhaigh cuibhrichte agus àireamhan sampall.A bharrachd air an sin, chan eil an algairim ag obair gu math airson ìomhaighean le artifacts gluasad no iomsgaradh ìosal agus a’ leantainn gu mearachdan àireamhachaidh ìre30.Chaidh frèamaichean fa leth le iomsgaradh àrd agus stuthan gun ghluasad a thaghadh le làimh airson gleusadh ìre le raon scan ìre de ± 0.75 ° ann an ceumannan 0.01 °.Chaidh an raon ìomhaigh gu lèir a chleachdadh (me, 1 Msample de ìomhaigh air a chlàradh aig 10 Hz).Tha Clàr S2 a’ toirt mion-fhiosrachadh air na crìochan ìomhaigh a thathas a’ cleachdadh airson fìor-ùine agus iar-ghiollachd.Às deidh ceartachadh ìre, thèid sìoltachan meadhanach a chleachdadh gus fuaim ìomhaigh a lughdachadh tuilleadh.Tha soilleireachd agus iomsgaradh air an leasachadh nas motha le bhith a’ sìneadh histogram agus ceartachadh gamma31.
Chaidh na deuchainnean clionaigeach aontachadh le Bòrd Ath-bhreithneachaidh Institiudan Meidigeach Michigan agus chaidh an cumail ann an Roinn Modhan Meidigeach.Tha an sgrùdadh seo clàraichte air-loidhne le ClinicalTrials.gov (NCT03220711, ceann-latha clàraidh: 07/18/2017).Bha slatan-tomhais in-ghabhail a’ toirt a-steach euslaintich (aois 18 gu 100 bliadhna) le colonoscopy roghnach a chaidh a dhealbhadh roimhe, cunnart nas motha airson aillse colorectal, agus eachdraidh de ghalar innidh inflammatory.Chaidh cead fiosraichte fhaighinn bho gach cuspair a dh’ aontaich pàirt a ghabhail.B’ e slatan-tomhais às-dùnadh euslaintich a bha trom, aig an robh fios gu robh hypersensitivity gu fluorescein, no a bha a’ faighinn chemotherapy gnìomhach no leigheas rèididheachd.Bha an sgrùdadh seo a’ toirt a-steach euslaintich leantainneach a bha clàraichte airson colonoscopy àbhaisteach agus a bha a’ riochdachadh sluagh Ionad Meidigeach Michigan.Chaidh an sgrùdadh a dhèanamh a rèir Dearbhadh Helsinki.
Ron obair-lannsa, calibrate an endoscope a’ cleachdadh grìogagan flùraiseach 10 µm (# F8836, Thermo Fisher Scientific) air an cur suas ann am molltairean silicone.Chaidh sealant silicone gluasaid (#RTV108, Momentive) a dhòrtadh a-steach do mholltair plastaig 3D clò-bhuailte 8 cm3.Leig na grìogagan flùraiseach uisge thairis air an silicone agus fàg gus am bi am meadhan uisge a 'tiormachadh.
Chaidh an coloin gu lèir a sgrùdadh le bhith a’ cleachdadh colonoscope meidigeach àbhaisteach (Olympus, CF-HQ190L) le soillseachadh solais geal.Às deidh don endoscopist sgìre a ‘ghalair a tha fo chasaid a dhearbhadh, tha an sgìre air a nighe le 5-10 ml de dh’ searbhag acetic 5%, agus an uairsin le uisge teann gus mucus agus sprùilleach a thoirt air falbh.Chaidh dòs 5 ml de fluorescein 5 mg / ml (Alcon, Fluorescite) a chuir a-steach gu intravenously no a spraeadh gu uachdarach air a ’mhucosa a’ cleachdadh cannula àbhaisteach (M00530860, Boston Scientific) a chaidh tron ​​​​t-sianal obrach.
Cleachd inneal-uisge gus cus dath no sprùilleach a shruthladh bhon uachdar mucosal.Thoir air falbh an catheter nebulizing agus cuir seachad an endoscope tron ​​​​t-sianal obrach gus ìomhaighean ante-mortem fhaighinn.Cleachd stiùireadh endoscopic raon farsaing gus am bàrr astar a shuidheachadh anns an raon targaid. B’ e an ùine iomlan a chaidh a chleachdadh airson dealbhan confocal a chruinneachadh <10 min. B’ e an ùine iomlan a chaidh a chleachdadh airson dealbhan confocal a chruinneachadh <10 min. Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 mionaidean. B’ e an ùine iomlan a chaidh a ghabhail airson dealbhan confocal a chruinneachadh <10 min.Bha an ùine togail iomlan airson ìomhaighean confocal nas lugha na 10 mionaidean.Chaidh bhidio solais geal endoscopic a phròiseasadh a ’cleachdadh siostam ìomhaighean Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) agus air a chlàradh le bhith a’ cleachdadh inneal-clàraidh bhidio Elgato HD.Cleachd LabVIEW 2021 gus bhideothan endoscopy a chlàradh agus a shàbhaladh.Às deidh an ìomhaigh a chrìochnachadh, thèid an endoscope a thoirt air falbh agus thèid an stuth a tha ri fhaicinn a chuir às le bhith a’ cleachdadh biopsy forceps no ribe. Chaidh na stuthan a ghiullachd airson histology àbhaisteach (H&E), agus chaidh am measadh le eòlaiche eòlaiche eòlaiche GI (HDA). Chaidh na stuthan a ghiullachd airson histology àbhaisteach (H&E), agus chaidh am measadh le eòlaiche eòlaiche eòlaiche GI (HDA). Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) agus оцены экспертом-патологом (HD) Chaidh stuthan a ghiullachd airson histology àbhaisteach (H&E) agus chaidh am measadh le eòlaiche eòlaiche gastrointestinal (HDA).对组织进行常规组织学(H&E) 处理, 并由专家GI 病理学家 (HDA) 进行评估。对组织进行常规组织学(H&E) 处理, 并由专家GI 病理学家 (HDA) 进行评估。 Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) agus оцены экспертом-патологом (HD) Chaidh stuthan a ghiullachd airson histology àbhaisteach (H&E) agus chaidh am measadh le eòlaiche eòlaiche gastrointestinal (HDA).Chaidh feartan speactram fluorescein a dhearbhadh le bhith a’ cleachdadh spectrometer (USB2000+, Ocean Optics) mar a chithear ann am Figear S2.
Bidh endoscopes air an sterilachadh às deidh gach cleachdadh le daoine (Fig. 8).Chaidh modhan glanaidh a dhèanamh fo stiùireadh agus aonta Roinn Smachd Galar agus Epidemio-eòlas Ionad Meidigeach Michigan agus an Aonad Giullachd Sterile Meadhanach. Ron sgrùdadh, chaidh na h-ionnstramaidean a dhearbhadh agus a dhearbhadh airson sterilization le Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), buidheann malairteach a bheir seachad seirbheisean casg ghalaran agus dearbhadh sterilization. Ron sgrùdadh, chaidh na h-ionnstramaidean a dhearbhadh agus a dhearbhadh airson sterilization le Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), buidheann malairteach a bheir seachad seirbheisean casg ghalaran agus dearbhadh sterilization. Перед исследованием инструменты были протестированы agus одобрены для стерилизации компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson aidh, bidh thu a’ cleachdadh an ionnsramaid airson an ionnsramaid agus an t-iasgair. Mus deach an sgrùdadh, chaidh ionnstramaidean a dhearbhadh agus aontachadh airson sterilization le Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), buidheann malairteach a tha a’ toirt seachad seirbheisean casg ghalaran agus dearbhadh sterilization. Перед исследованием инструменты были стерилизованы agus проверены Toraidhean Sterilization Adhartach (ASP, Johnson & Johnson), комерческой организацкой uighean a 'phrofilactice infeksiy agus a' tionndadh sterilizazации. Chaidh ionnstramaidean a sterilachadh agus a sgrùdadh mus deach an sgrùdadh le Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), buidheann malairteach a bheir seachad seirbheisean casg ghalaran agus dearbhadh sterilization.
Ath-chuairteachadh innealan.(a) Bithear a’ cur endoscopes ann am treallaich às deidh gach sterilization a’ cleachdadh pròiseas giollachd STERRAD.(b) Tha an SMF agus na uèirichean air an toirt gu crìch le luchd-ceangail fibre optic agus dealain, fa leth, a tha dùinte mus tèid an ath-ghiollachdachadh.
Glan na endoscopes le bhith a’ dèanamh na leanas: (1) sguab an endoscope le clò gun lint air a bogadh ann an inneal-glanaidh enzymatic bho proximal gu distal;(2) Bog an ionnstramaid anns an fhuasgladh glanaidh enzymatic airson 3 mionaidean le uisge.aodach gun lint.Tha luchd-ceangail dealain agus fibre optic air an còmhdach agus air an toirt air falbh bhon fhuasgladh;(3) Tha an endoscope air a phasgadh agus air a chuir anns an treidhe ionnstramaid airson sterilization a’ cleachdadh STERRAD 100NX, plasma gas hydrogen peroxide.teòthachd coimeasach ìosal agus àrainneachd taiseachd ìosal.
Gheibhear na stòran-dàta a chaidh a chleachdadh agus/no air an sgrùdadh san sgrùdadh làithreach bho na h-ùghdaran fa-leth ma thèid iarraidh reusanta.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. endomicroscopy laser confocal ann an endoscopy gastrointestinal: Taobhan teicnigeach agus tagraidhean clionaigeach. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. endomicroscopy laser confocal ann an endoscopy gastrointestinal: Taobhan teicnigeach agus tagraidhean clionaigeach.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal endomicroscopy laser ann an endoscopy gastrointestinal: taobhan teicnigeach agus cleachdadh clionaigeach. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 共载肠分别 在 在 在 共公司 设计 在 机机 ： Taobhan teignigeach agus cleachdaidhean clionaigeach.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal leusair endoscopy ann an endoscopy gastrointestinal: taobhan teicnigeach agus cleachdaidhean clionaigeach.eadar-theangachadh gastrointestinal heparin.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Mion-sgrùdadh Sàbhailteachd is Èifeachdas air Endomicroscopy Laser Confocal SAGES TAVAC.Obrachaidh.Endoscopy 35, 2091-2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Endoscopy laser confocal ann an galairean gastrointestinal agus pancreatobiliary: ath-sgrùdadh eagarach agus meta-anailis.Saidheans Bith-mheidigeach.tanca stòraidh.taobh a-staigh 2016, 4638683 (2016).