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L'endoscopia laser confocale è un nuovo metodo di biopsia ottica in tempo reale.Immagini fluorescenti di qualità istologica possono essere ottenute istantaneamente dall'epitelio degli organi cavi.Attualmente, la scansione viene eseguita prossimalmente con strumenti basati su sonde comunemente utilizzati nella pratica clinica, con una flessibilità limitata nel controllo della messa a fuoco.Dimostriamo l'uso di uno scanner risonante parametrico montato all'estremità distale di un endoscopio per eseguire una deflessione laterale ad alta velocità.Al centro del riflettore è stato praticato un foro per arrotolare il percorso luminoso.Questo design riduce le dimensioni dello strumento a 2,4 mm di diametro e 10 mm di lunghezza, consentendone il passaggio attraverso il canale operativo degli endoscopi medici standard.L'obiettivo compatto fornisce risoluzioni laterali e assiali rispettivamente di 1,1 e 13,6 µm.Una distanza di lavoro di 0 µm e un campo visivo di 250 µm × 250 µm vengono raggiunti con frame rate fino a 20 Hz.L'eccitazione a 488 nm eccita la fluoresceina, un colorante approvato dalla FDA per un elevato contrasto tissutale.Gli endoscopi sono stati ricondizionati per 18 cicli senza guasti utilizzando metodi di sterilizzazione clinicamente approvati.Immagini fluorescenti sono state ottenute da mucosa del colon normale, adenomi tubulari, polipi iperplastici, colite ulcerosa e colite di Crohn durante la colonscopia di routine.È possibile identificare singole cellule, inclusi colonciti, cellule caliciformi e cellule infiammatorie.Si possono distinguere caratteristiche della mucosa come strutture della cripta, cavità della cripta e lamina propria.Lo strumento può essere utilizzato in aggiunta all'endoscopia convenzionale.
L'endoscopia laser confocale è una nuova modalità di imaging sviluppata per uso clinico in aggiunta all'endoscopia di routine1,2,3.Questi strumenti flessibili, collegati in fibra ottica, possono essere utilizzati per rilevare malattie nelle cellule epiteliali che rivestono gli organi cavi, come il colon.Questo sottile strato di tessuto è altamente metabolicamente attivo ed è la fonte di molti processi patologici come cancro, infezioni e infiammazioni.L'endoscopia può raggiungere una risoluzione subcellulare, fornendo immagini in vivo di qualità quasi istologica in tempo reale per aiutare i medici a prendere decisioni cliniche.La biopsia fisica dei tessuti comporta il rischio di sanguinamento e perforazione.Spesso vengono raccolti troppi o troppo pochi campioni bioptici.Ogni campione rimosso aumenta il costo chirurgico.Sono necessari diversi giorni affinché il campione venga valutato da un patologo.Durante i giorni di attesa dei risultati della patologia, i pazienti spesso sperimentano ansia.Al contrario, altre modalità di imaging clinico come MRI, TC, PET, SPECT e ultrasuoni non hanno la risoluzione spaziale e la velocità temporale necessarie per visualizzare i processi epiteliali in vivo con una risoluzione subcellulare in tempo reale.
Uno strumento basato su sonda (Cellvizio) è attualmente comunemente utilizzato nelle cliniche per eseguire la “biopsia ottica”.Il progetto si basa su un fascio di fibre ottiche4 spazialmente coerente che raccoglie e trasmette immagini fluorescenti.Il nucleo a fibra singola funge da “buco” per filtrare spazialmente la luce sfocata per la risoluzione subcellulare.La scansione viene eseguita prossimalmente utilizzando un galvanometro grande e ingombrante.Questa disposizione limita la capacità dello strumento di controllo della messa a fuoco.La corretta stadiazione del carcinoma epiteliale precoce richiede la visualizzazione sotto la superficie del tessuto per valutare l'invasione e determinare la terapia appropriata.La fluoresceina, un agente di contrasto approvato dalla FDA, viene somministrata per via endovenosa per evidenziare le caratteristiche strutturali dell'epitelio. Questi endomicroscopi hanno dimensioni <2,4 mm di diametro e possono essere fatti passare facilmente attraverso il canale bioptico degli endoscopi medici standard. Questi endomicroscopi hanno dimensioni <2,4 mm di diametro e possono essere fatti passare facilmente attraverso il canale bioptico degli endoscopi medici standard. Questi elettroscopi hanno dimensioni <2,4 mm di diametro e possono essere facilmente verificati secondo gli standard dei canali bioptici i medici endoscopi. Questi endomicroscopi hanno un diametro <2,4 mm e possono essere facilmente fatti passare attraverso il canale bioptico degli endoscopi medici standard.Questi boroscopi hanno un diametro inferiore a 2,4 mm e passano facilmente attraverso il canale bioptico dei boroscopi medici standard.Questa flessibilità consente un'ampia gamma di applicazioni cliniche ed è indipendente dai produttori di endoscopi.Sono stati condotti numerosi studi clinici utilizzando questo dispositivo di imaging, inclusa la diagnosi precoce di tumori dell'esofago, dello stomaco, del colon e della cavità orale.Sono stati sviluppati protocolli di imaging ed è stata stabilita la sicurezza della procedura.
I sistemi microelettromeccanici (MEMS) sono una potente tecnologia per la progettazione e la produzione di minuscoli meccanismi di scansione utilizzati nell'estremità distale degli endoscopi.Questa posizione (rispetto a quella prossimale) consente una maggiore flessibilità nel controllo della posizione di messa a fuoco5,6.Oltre alla deflessione laterale, il meccanismo distale può anche eseguire scansioni assiali, scansioni post-obiettivo e scansioni ad accesso casuale.Queste funzionalità consentono un'interrogazione più completa delle cellule epiteliali, compreso l'imaging della sezione trasversale verticale7, una scansione priva di aberrazioni con ampio campo visivo (FOV)8 e prestazioni migliorate nelle sottoregioni definite dall'utente9.MEMS risolve il grave problema dell'impacchettamento del motore di scansione con lo spazio limitato disponibile all'estremità dello strumento.Rispetto ai galvanometri ingombranti, i MEMS forniscono prestazioni superiori con dimensioni ridotte, alta velocità e basso consumo energetico.Un semplice processo di produzione può essere ampliato per la produzione di massa a basso costo.Molti progetti MEMS sono stati precedentemente riportati10,11,12.Nessuna delle tecnologie è stata ancora sufficientemente sviluppata per consentire l’uso clinico diffuso dell’imaging in vivo in tempo reale attraverso il canale operativo di un endoscopio medico.Qui, miriamo a dimostrare l'uso di uno scanner MEMS all'estremità distale di un endoscopio per l'acquisizione di immagini umane in vivo durante l'endoscopia clinica di routine.
È stato sviluppato uno strumento a fibra ottica utilizzando uno scanner MEMS all'estremità distale per raccogliere immagini fluorescenti in vivo in tempo reale con caratteristiche istologiche simili.Una fibra monomodale (SMF) è racchiusa in un tubo polimerico flessibile ed eccitata a λex = 488 nm.Questa configurazione accorcia la lunghezza della punta distale e ne consente il passaggio in avanti attraverso il canale operativo degli endoscopi medici standard.Utilizzare la punta per centrare l'ottica.Queste lenti sono progettate per ottenere una risoluzione assiale quasi diffrattiva con un'apertura numerica (NA) = 0,41 e una distanza di lavoro = 0 µm13.Gli spessori di precisione sono realizzati per allineare con precisione l'ottica 14. Lo scanner è confezionato in un endoscopio con una punta distale rigida di 2,4 mm di diametro e lunga 10 mm (Fig. 1a).Queste dimensioni ne consentono l'utilizzo nella pratica clinica come accessorio durante l'endoscopia (Fig. 1b).La potenza massima del laser incidente sul tessuto è stata di 2 mW.
Endoscopia laser confocale (CLE) e scanner MEMS.Fotografia che mostra (a) uno strumento confezionato con punta distale rigida di 2,4 mm di diametro e 10 mm di lunghezza e (b) un passaggio diretto attraverso il canale operativo di un endoscopio medico standard (Olympus CF-HQ190L).(c) Vista frontale dello scanner che mostra un riflettore con un'apertura centrale di 50 µm attraverso la quale passa il fascio di eccitazione.Lo scanner è montato su un gimbal azionato da una serie di azionamenti a pettine in quadratura.La frequenza di risonanza del dispositivo è determinata dalla dimensione della molla di torsione.(d) Vista laterale dello scanner che mostra lo scanner montato su un supporto con fili collegati agli ancoraggi degli elettrodi che forniscono punti di connessione per segnali di azionamento e alimentazione.
Il meccanismo di scansione è costituito da un riflettore montato su gimbal azionato da una serie di attuatori in quadratura azionati da pettine per deviare il raggio lateralmente (piano XY) in uno schema di Lissajous (Fig. 1c).Al centro è stato praticato un foro di 50 µm di diametro attraverso il quale passa il fascio di eccitazione.Lo scanner funziona alla frequenza di risonanza del progetto, che può essere regolata modificando le dimensioni della molla di torsione.Gli ancoraggi degli elettrodi sono stati incisi sulla periferia del dispositivo per fornire punti di connessione per segnali di alimentazione e controllo (Fig. 1d).
Il sistema di imaging è montato su un carrello portatile che può essere portato in sala operatoria.L'interfaccia utente grafica è stata progettata per supportare gli utenti con conoscenze tecniche minime, come medici e infermieri.Controllare manualmente la frequenza di azionamento dello scanner, la modalità beamform e il FOV dell'immagine.
La lunghezza complessiva dell'endoscopio è di circa 4 m per consentire il passaggio completo degli strumenti attraverso il canale di lavoro di un endoscopio medico standard (1,68 m), con una lunghezza extra per la manovrabilità.All'estremità prossimale dell'endoscopio, l'SMF e i fili terminano in connettori che si collegano alle porte in fibra ottica e cablate della stazione base.L'installazione contiene un laser, un'unità filtro, un amplificatore ad alta tensione e un rilevatore fotomoltiplicatore (PMT).L'amplificatore fornisce alimentazione e segnali di pilotaggio allo scanner.L'unità filtro ottico accoppia l'eccitazione del laser all'SMF e trasmette la fluorescenza al PMT.
Gli endoscopi vengono ricondizionati dopo ogni procedura clinica utilizzando il processo di sterilizzazione STERRAD e possono resistere fino a 18 cicli senza guasti.Per la soluzione OPA non sono stati osservati segni di danno dopo più di 10 cicli di disinfezione.I risultati dell'OPA hanno sovraperformato quelli dello STERRAD, suggerendo che la durata degli endoscopi potrebbe essere prolungata mediante una disinfezione di alto livello anziché tramite una risterilizzazione.
La risoluzione dell'immagine è stata determinata dalla funzione di diffusione del punto utilizzando perline fluorescenti con un diametro di 0,1 μm.Per la risoluzione laterale e assiale, è stata misurata una larghezza completa a metà massimo (FWHM) rispettivamente di 1,1 e 13,6 µm (Fig. 2a, b).
Opzioni immagine.La risoluzione laterale (a) e assiale (b) dell'ottica di focalizzazione è caratterizzata dalla funzione di diffusione del punto (PSF) misurata utilizzando microsfere fluorescenti con un diametro di 0,1 μm.La larghezza totale misurata a metà massimo (FWHM) era rispettivamente di 1,1 e 13,6 µm.Riquadro: vengono mostrate viste espanse di una singola microsfera nelle direzioni trasversale (XY) e assiale (XZ).(c) Immagine fluorescente ottenuta da una striscia target standard (USAF 1951) (ovale rosso) che mostra che i gruppi 7-6 possono essere chiaramente risolti.(d) Immagine di microsfere fluorescenti disperse con diametro di 10 µm che mostrano un campo visivo dell'immagine di 250 µm × 250 µm.Le PSF in (a, b) sono state costruite utilizzando MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/).(c, d) Le immagini fluorescenti sono state raccolte utilizzando LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/).
Le immagini fluorescenti provenienti da obiettivi a risoluzione standard distinguono chiaramente l'insieme di colonne nei gruppi 7-6, che mantiene un'elevata risoluzione laterale (Fig. 2c).Il campo visivo (FOV) di 250 µm × 250 µm è stato determinato da immagini di perline fluorescenti di 10 µm di diametro disperse su vetrini coprioggetto (Fig. 2d).
Un metodo automatizzato per il controllo del guadagno PMT e la correzione di fase è implementato in un sistema di imaging clinico per ridurre gli artefatti da movimento derivanti da endoscopi, peristalsi del colon e respirazione del paziente.Gli algoritmi di ricostruzione ed elaborazione delle immagini sono stati descritti in precedenza14,15.Il guadagno PMT è controllato da un controller proporzionale-integrale (PI) per prevenire la saturazione dell'intensità16.Il sistema legge l'intensità massima dei pixel per ciascun fotogramma, calcola le risposte proporzionale e integrale e determina i valori di guadagno PMT per garantire che l'intensità dei pixel rientri nell'intervallo consentito.
Durante l'imaging in vivo, la mancata corrispondenza di fase tra il movimento dello scanner e il segnale di controllo può causare immagini sfocate.Tali effetti possono verificarsi a causa dei cambiamenti della temperatura del dispositivo all'interno del corpo umano.Le immagini a luce bianca hanno mostrato che l'endoscopio era in contatto con la normale mucosa del colon in vivo (Figura 3a).La sfocatura dei pixel disallineati può essere vista nelle immagini grezze della normale mucosa del colon (Figura 3b).Dopo il trattamento con un adeguato aggiustamento di fase e contrasto, è stato possibile distinguere le caratteristiche subcellulari della mucosa (Fig. 3c).Per ulteriori informazioni, le immagini confocali grezze e le immagini elaborate in tempo reale sono mostrate nella Figura S1, mentre i parametri di ricostruzione dell'immagine utilizzati per il tempo reale e la post-elaborazione sono presentati nella Tabella S1 e nella Tabella S2.
Elaborazione delle immagini.(a) Immagine endoscopica grandangolare che mostra un endoscopio (E) posto a contatto con la mucosa del colon normale (N) per raccogliere immagini fluorescenti in vivo dopo la somministrazione di fluoresceina.(b) Le oscillazioni lungo gli assi X e Y durante la scansione possono causare la sfocatura dei pixel disallineati.A scopo dimostrativo, all'immagine originale viene applicato un ampio sfasamento.(c) Dopo la correzione della fase post-elaborazione, è possibile valutare i dettagli della mucosa, comprese le strutture della cripta (frecce), con un lume centrale (l) circondato dalla lamina propria (lp).Si possono distinguere singole cellule, inclusi colonociti (c), cellule caliciformi (g) e cellule infiammatorie (frecce).Guarda il video aggiuntivo 1. (b, c) Immagini elaborate utilizzando LabVIEW 2021.
Immagini di fluorescenza confocale sono state ottenute in vivo in diverse malattie del colon per dimostrare l'ampia applicabilità clinica dello strumento.L'imaging grandangolare viene prima eseguito utilizzando la luce bianca per rilevare la mucosa macroscopicamente anomala.L'endoscopio viene quindi fatto avanzare attraverso il canale operativo del colonscopio e portato a contatto con la mucosa.
Le immagini endoscopiche a campo ampio, endomicroscopiche confocali e istologiche (H&E) vengono mostrate per la neoplasia del colon, inclusi l'adenoma tubulare e il polipo iperplastico. Le immagini endoscopiche a campo ampio, endomicroscopiche confocali e istologiche (H&E) vengono mostrate per la neoplasia del colon, inclusi l'adenoma tubulare e il polipo iperplastico. L'indagine endoscopica, confocale e filosofica (H&E) è un'indagine per la neoplasia толстой кишки, включая тубулярную аденому e гиперпластический polipop. L'endoscopia del colon, l'endomicroscopia confocale e l'imaging istologico (H&E) sono indicati per la neoplasia del colon, inclusi l'adenoma tubulare e il polipo iperplastico.显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤e增生性息肉）的广角内窥镜检查、共聚焦显微内窥镜检查和组织学(H&E) 图像.共设计脚肠化(图像管状躰化和增生性息肉)的广角内刵霱录共共共光在微微全在圕别具和结Immagine 果学(H&E). Indografia scientifica, microscopia ottica e esposizione storica (H&E), tecniche di ricerca e troppi capelli, adenomi tubolari e polipi iperplastici. Endoscopia a campo ampio, microendoscopia confocale e immagini istologiche (H&E) che mostrano tumori del colon, inclusi adenomi tubulari e polipi iperplastici.Gli adenomi tubulari hanno mostrato perdita della normale architettura della cripta, riduzione delle dimensioni delle cellule caliciformi, distorsione del lume della cripta e ispessimento della lamina propria (Fig. 4a-c).I polipi iperplastici mostravano un'architettura stellata di cripte, poche cellule caliciformi, lume di cripte a fessura e cripte lamellari irregolari (Fig. 4d-f).
Immagine della pelle spessa della mucosa in vivo. Vengono mostrate immagini rappresentative di endoscopia a luce bianca, endomicroscopio confocale e istologia (H&E) per (ac) adenoma, (df) polipo iperplastico, (gi) colite ulcerosa e (jl) colite di Crohn. Vengono mostrate immagini rappresentative di endoscopia a luce bianca, endomicroscopio confocale e istologia (H&E) per (ac) adenoma, (df) polipo iperplastico, (gi) colite ulcerosa e (jl) colite di Crohn. Tipiche illustrazioni indoscopiche di bellezza, concentrazione indomicroscopica e letteratura (H&E) per la lettura (ac) аденомы, (df) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Kрона. Le tipiche immagini endoscopiche a luce bianca, endomicroscopio confocale e istologico (H&E) vengono mostrate per (ac) adenoma, (df) polipo iperplastico, (gi) colite ulcerosa e (jl) colite di Crohn.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎和(jl) 克罗恩结肠炎的代表性白光内窥镜检查、共聚焦内窥镜检查和组织学( H&E) 图像. Mostra(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内肠肠炎性、共公司内肠肠炎性e电视学(H&E ) Immagine. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная ндоскопия и гистология (ac) аденомы, (df) gyperп ластического полипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Krona (H&E). Vengono mostrate l'endoscopia rappresentativa a luce bianca, l'endoscopia confocale e l'istologia dell'adenoma (ac), della poliposi iperplastica (df), della colite ulcerosa (gi) e della colite di Crohn (H&E) (jl).(B) mostra un'immagine confocale ottenuta in vivo da un adenoma tubulare (TA) utilizzando un endoscopio (E).Questa lesione precancerosa mostra la perdita della normale architettura della cripta (freccia), la distorsione del lume della cripta (l) e l'affollamento della lamina propria della cripta (lp).Possono essere identificati anche colonciti (c), cellule caliciformi (g) e cellule infiammatorie (frecce).smt.Il video supplementare 2. (e) mostra un'immagine confocale ottenuta da un polipo iperplastico (HP) in vivo.Questa lesione benigna mostra un'architettura della cripta stellata (freccia), un lume della cripta a fessura (l) e una lamina propria di forma irregolare (lp).Possono essere identificati anche colonciti (c), diverse cellule caliciformi (g) e cellule infiammatorie (frecce).smt.Il video supplementare 3. (h) mostra le immagini confocali acquisite nella colite ulcerosa (UC) in vivo.Questa condizione infiammatoria mostra un'architettura della cripta distorta (freccia) e cellule caliciformi prominenti (g).Piume di fluoresceina (f) vengono estruse dalle cellule epiteliali, riflettendo una maggiore permeabilità vascolare.Nella lamina propria (lp) si osservano numerose cellule infiammatorie (frecce).smt.Il video supplementare 4. (k) mostra un'immagine confocale ottenuta in vivo da una regione della colite di Crohn (CC).Questa condizione infiammatoria mostra un'architettura della cripta distorta (freccia) e cellule caliciformi prominenti (g).Piume di fluoresceina (f) vengono estruse dalle cellule epiteliali, riflettendo una maggiore permeabilità vascolare.Nella lamina propria (lp) si osservano numerose cellule infiammatorie (frecce).smt.Video supplementare 5. (b, d, h, l) Immagini elaborate utilizzando LabVIEW 2021.
Viene mostrata una serie simile di immagini dell'infiammazione del colon, tra cui la colite ulcerosa (UC) (Figura 4g-i) e la colite di Crohn (Figura 4j-l).Si ritiene che la risposta infiammatoria sia caratterizzata da strutture distorte delle cripte con cellule caliciformi sporgenti.La fluoresceina viene espulsa dalle cellule epiteliali, riflettendo l'aumento della permeabilità vascolare.Nella lamina propria è possibile osservare un gran numero di cellule infiammatorie.
Abbiamo dimostrato l'applicazione clinica di un endoscopio laser confocale flessibile accoppiato a fibra che utilizza uno scanner MEMS posizionato distalmente per l'acquisizione di immagini in vivo.Alla frequenza di risonanza, è possibile ottenere frame rate fino a 20 Hz utilizzando una modalità di scansione Lissajous ad alta densità per ridurre gli artefatti da movimento.Il percorso ottico è piegato per fornire l'espansione del fascio e un'apertura numerica sufficiente per ottenere una risoluzione laterale di 1,1 µm.Immagini fluorescenti di qualità istologica sono state ottenute durante la colonscopia di routine della mucosa del colon normale, degli adenomi tubulari, dei polipi iperplastici, della colite ulcerosa e della colite di Crohn.È possibile identificare singole cellule, inclusi colonciti, cellule caliciformi e cellule infiammatorie.Si possono distinguere caratteristiche della mucosa come strutture della cripta, cavità della cripta e lamina propria.L'hardware di precisione è microlavorato per garantire l'allineamento preciso dei singoli componenti ottici e meccanici all'interno dello strumento da 2,4 mm di diametro x 10 mm di lunghezza.Il design ottico riduce la lunghezza della punta distale rigida in modo sufficiente da consentire il passaggio diretto attraverso un canale operativo di dimensioni standard (3,2 mm di diametro) negli endoscopi medici.Pertanto, indipendentemente dal produttore, il dispositivo può essere ampiamente utilizzato dai medici del luogo di residenza.L'eccitazione è stata eseguita a λex = 488 nm per eccitare la fluoresceina, un colorante approvato dalla FDA, per ottenere un contrasto elevato.Lo strumento è stato ricondizionato senza problemi per 18 cicli utilizzando metodi di sterilizzazione clinicamente accettati.
Altri due modelli di strumenti sono stati validati clinicamente.Cellvizio (Mauna Kea Technologies) è un endoscopio laser confocale (pCLE) basato su sonda che utilizza un fascio di cavi in ​​fibra ottica coerenti multimodali per raccogliere e trasmettere immagini di fluorescenza1.Uno specchio galvanometrico situato sulla stazione base esegue una scansione laterale all'estremità prossimale.Le sezioni ottiche vengono raccolte nel piano orizzontale (XY) con una profondità compresa tra 0 e 70 µm.I kit di microsonda sono disponibili con diametro da 0,91 (ago da 19 G) a 5 mm.È stata ottenuta una risoluzione laterale compresa tra 1 e 3,5 µm.Le immagini sono state raccolte con un frame rate compreso tra 9 e 12 Hz con un campo visivo unidimensionale compreso tra 240 e 600 µm.La piattaforma è stata utilizzata clinicamente in una varietà di aree tra cui il dotto biliare, la vescica, il colon, l'esofago, i polmoni e il pancreas.Optiscan Pty Ltd ha sviluppato un endoscopio laser confocale (eCLE) basato su endoscopio con un motore di scansione integrato nel tubo di inserimento (estremità distale) di un endoscopio professionale (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17 .La sezione ottica è stata realizzata utilizzando una fibra monomodale e la scansione laterale è stata effettuata utilizzando un meccanismo a sbalzo attraverso un diapason risonante.Per creare uno spostamento assiale viene utilizzato un attuatore in lega a memoria di forma (Nitinol).Il diametro totale del modulo confocale è di 5 mm.Per la messa a fuoco viene utilizzata una lente GRIN con un'apertura numerica di NA = 0,6.Le immagini orizzontali sono state acquisite con risoluzioni laterali e assiali rispettivamente di 0,7 e 7 µm, con un frame rate di 0,8–1,6 Hz e un campo visivo di 500 µm × 500 µm.
Dimostriamo l'acquisizione di imaging in fluorescenza in vivo con risoluzione subcellulare dal corpo umano attraverso un endoscopio medico utilizzando uno scanner MEMS dell'estremità distale.La fluorescenza fornisce un elevato contrasto dell'immagine e i ligandi che si legano ai bersagli della superficie cellulare possono essere marcati con fluorofori per fornire un'identità molecolare per una migliore diagnosi della malattia18.Sono in fase di sviluppo anche altre tecniche ottiche per la microendoscopia in vivo. L'OCT utilizza la breve lunghezza di coerenza di una sorgente luminosa a banda larga per raccogliere immagini sul piano verticale con profondità >1 mm19. L'OCT utilizza la breve lunghezza di coerenza di una sorgente luminosa a banda larga per raccogliere immagini sul piano verticale con profondità >1 mm19. ÞКТ использует короткую длину когерентности широкополосного света для сбора изображений вертикально e la plastica con il liquido >1 mm19. L'OCT utilizza la breve lunghezza di coerenza di una sorgente luminosa a banda larga per acquisire immagini sul piano verticale con una profondità >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 mm19 mm. ÞÚТ ÞÚÚþÚþþþþþþþÌÌÌÌÌÌ quella che è stata utilizzata la crosta di cotone per l'isolamento della gelatina >1 MM19 nella posizione verticale. L'OCT utilizza la breve lunghezza di coerenza di una sorgente luminosa a banda larga per acquisire immagini >1 mm19 sul piano verticale.Tuttavia, questo approccio a basso contrasto si basa sulla raccolta della luce retrodiffusa e la risoluzione dell'immagine è limitata da artefatti maculati.L'endoscopia fotoacustica genera immagini in vivo basate sulla rapida espansione termoelastica nel tessuto dopo l'assorbimento di un impulso laser che genera onde sonore20. Questo approccio ha dimostrato profondità di imaging >1 cm nel colon umano in vivo per monitorare la terapia. Questo approccio ha dimostrato profondità di imaging >1 cm nel colon umano in vivo per monitorare la terapia. Questo livello di visualizzazione ha mostrato una concentrazione di glucosio > 1 cm in un solo bambino in vivo per le terapie di monitoraggio. Questo approccio ha dimostrato una profondità di imaging >1 cm nel colon umano in vivo per il monitoraggio della terapia.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 Questo livello è stato fornito da un campione di globuli bianchi > 1 cm in un solo bambino in vivo per le terapie di monitoraggio. Questo approccio è stato dimostrato a profondità di imaging >1 cm nel colon umano in vivo per monitorare la terapia.Il contrasto è prodotto principalmente dall'emoglobina nel sistema vascolare.L'endoscopia multifotone genera immagini di fluorescenza ad alto contrasto quando due o più fotoni NIR colpiscono simultaneamente le biomolecole tissutali21. Questo approccio può raggiungere profondità di imaging > 1 mm con bassa fototossicità. Questo approccio può raggiungere profondità di imaging > 1 mm con bassa fototossicità. Questo supporto potrebbe richiedere un'immagine di galleggiamento > 1 mm con una piccola foto. Questo approccio può fornire una profondità dell'immagine > 1 mm con bassa fototossicità.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. Questo supporto potrebbe richiedere un'immagine di galleggiamento > 1 mm con una piccola foto. Questo approccio può fornire una profondità dell'immagine > 1 mm con bassa fototossicità.Sono necessari impulsi laser a femtosecondi ad alta intensità e questo metodo non è stato clinicamente testato durante l'endoscopia.
In questo prototipo, lo scanner esegue solo la deflessione laterale, quindi la parte ottica si trova sul piano orizzontale (XY).Il dispositivo è in grado di funzionare a un frame rate più elevato (20 Hz) rispetto agli specchi galvanici (12 Hz) del sistema Cellvizio.Aumentare la frequenza dei fotogrammi per ridurre gli artefatti dovuti al movimento e diminuire la frequenza dei fotogrammi per potenziare il segnale.Sono necessari algoritmi automatizzati e ad alta velocità per mitigare gli artefatti da movimento di grandi dimensioni causati dal movimento endoscopico, dal movimento respiratorio e dalla motilità intestinale.È stato dimostrato che gli scanner risonanti parametrici raggiungono spostamenti assiali superiori a centinaia di micron22. Le immagini possono essere raccolte sul piano verticale (XZ), perpendicolare alla superficie della mucosa, per fornire la stessa visualizzazione dell'istologia (H&E). Le immagini possono essere raccolte sul piano verticale (XZ), perpendicolare alla superficie della mucosa, per fornire la stessa visualizzazione dell'istologia (H&E). L'isolamento può essere effettuato in posizione verticale (XZ), in posizione verticale oбы спечить такое же изображение, come prи гистологии (H&E). Le immagini possono essere scattate su un piano verticale (XZ) perpendicolare alla superficie della mucosa per fornire la stessa immagine dell'istologia (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) L'isolamento può essere effettuato in posizione verticale (XZ), in posizione verticale oбы controllare anche l'immagine, come l'istruzione filosofica (H&E). Le immagini possono essere scattate su un piano verticale (XZ) perpendicolare alla superficie della mucosa per fornire la stessa immagine di un esame istologico (H&E).Lo scanner può essere posizionato in una posizione post-obiettivo in cui il raggio di illuminazione cade lungo l'asse ottico principale per ridurre la sensibilità alle aberrazioni8.Volumi focali quasi limitati dalla diffrazione possono deviare su campi visivi arbitrariamente ampi.È possibile eseguire la scansione ad accesso casuale per deviare i riflettori in posizioni definite dall'utente9.Il campo visivo può essere ridotto per evidenziare aree arbitrarie dell'immagine, migliorando il rapporto segnale/rumore, il contrasto e la frequenza dei fotogrammi.Gli scanner possono essere prodotti in serie utilizzando processi semplici.È possibile realizzare centinaia di dispositivi su ciascun wafer di silicio per aumentare la produzione per una produzione di massa a basso costo e un'ampia distribuzione.
Il percorso ottico ripiegato riduce le dimensioni della punta distale rigida, facilitando l'uso dell'endoscopio come accessorio durante la colonscopia di routine.Nelle immagini fluorescenti mostrate, si possono osservare le caratteristiche subcellulari della mucosa per distinguere gli adenomi tubulari (precancerosi) dai polipi iperplastici (benigni).Questi risultati suggeriscono che l’endoscopia può ridurre il numero di biopsie non necessarie23.È possibile ridurre le complicazioni generali associate all'intervento chirurgico, ottimizzare gli intervalli di monitoraggio e ridurre al minimo l'analisi istologica delle lesioni minori.Mostriamo anche immagini in vivo di pazienti con malattie infiammatorie intestinali, tra cui la colite ulcerosa (CU) e la colite di Crohn.La colonscopia convenzionale a luce bianca fornisce una visione macroscopica della superficie della mucosa con una capacità limitata di valutare accuratamente la guarigione della mucosa.L'endoscopia può essere utilizzata in vivo per valutare l'efficacia delle terapie biologiche come gli anticorpi anti-TNF24.Una valutazione accurata in vivo può anche ridurre o prevenire la recidiva della malattia e complicazioni come la chirurgia e migliorare la qualità della vita.Negli studi clinici associati all'uso di endoscopi contenenti fluoresceina in vivo25 non sono state segnalate reazioni avverse gravi. La potenza del laser sulla superficie della mucosa era limitata a <2 mW per ridurre al minimo il rischio di lesioni termiche e soddisfare i requisiti FDA per il rischio non significativo26 per 21 CFR 812. La potenza del laser sulla superficie della mucosa è stata limitata a <2 mW per ridurre al minimo il rischio di lesioni termiche e soddisfare i requisiti FDA per il rischio non significativo26 per 21 CFR 812. La massima potenza del laser sugli occhiali è stata impostata per meno di 2 mesi, con un rischio termico minimo sono protetti e sottoposti a controlli da parte della FDA contro i rischi negativi26, in base alla norma 21 CFR 812. La potenza del laser sulla superficie della mucosa è stata limitata a <2 mW per ridurre al minimo il rischio di danno termico e soddisfare i requisiti FDA per il rischio trascurabile26 secondo 21 CFR 812.并满足FDA 21 CFR 812 对非重大风险的要求.elettricità <2 mW La massima potenza del laser sugli occhiali è stata impostata per meno di 2 mesi, con un rischio termico minimo la conformità e la conformità alla norma FDA 21 CFR 812 non comportano rischi negativi26. La potenza del laser sulla superficie della mucosa è stata limitata a <2 mW per ridurre al minimo il rischio di danno termico e soddisfare i requisiti FDA 21 CFR 812 per il rischio trascurabile26.
Il design dello strumento può essere modificato per migliorare la qualità dell'immagine.Sono disponibili ottiche speciali per ridurre l'aberrazione sferica, migliorare la risoluzione dell'immagine e aumentare la distanza di lavoro.Il SIL può essere regolato per adattarsi meglio all'indice di rifrazione del tessuto (~1,4) per migliorare l'accoppiamento della luce.La frequenza di azionamento può essere regolata per aumentare l'angolo laterale dello scanner e ampliare il campo visivo dell'immagine.È possibile utilizzare metodi automatizzati per rimuovere i fotogrammi di un'immagine con movimento significativo per mitigare questo effetto.Verrà utilizzato un gate array programmabile sul campo (FPGA) con acquisizione dati ad alta velocità per fornire correzione full-frame in tempo reale ad alte prestazioni.Per una maggiore utilità clinica, i metodi automatizzati devono correggere lo sfasamento e gli artefatti da movimento per l'interpretazione delle immagini in tempo reale.Uno scanner risonante parametrico monolitico a 3 assi può essere implementato per introdurre la scansione assiale 22. Questi dispositivi sono stati sviluppati per ottenere uno spostamento verticale senza precedenti >400 µm sintonizzando la frequenza di azionamento in un regime che presenta dinamiche miste di ammorbidimento/irrigidimento27. Questi dispositivi sono stati sviluppati per ottenere uno spostamento verticale senza precedenti >400 µm sintonizzando la frequenza di azionamento in un regime che presenta dinamiche miste di ammorbidimento/irrigidimento27. Questa apparecchiatura ha una capacità di carico verticale superiore a 400 mm ы возбуждения в режиме, which торый характеризуется мешанной мягчения/жесткости27. Questi dispositivi sono stati progettati per ottenere uno spostamento verticale senza precedenti di >400 µm impostando la frequenza di azionamento in una modalità caratterizzata da una dinamica mista morbida/dura27.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动频率来实现前所未有的>400 µm 的垂直位移27.来 实现 的> 400 µm 的 垂直 位移 27。 Questa apparecchiatura è stata progettata per un dosaggio verticale superiore a 400 mm lavoro in un regime di regolazione/programmazione cinetica mista27. Questi dispositivi sono stati progettati per ottenere spostamenti verticali senza precedenti >400 µm regolando la frequenza di trigger in modalità cinetica mista di rammollimento/indurimento27.In futuro, l’imaging trasversale verticale potrebbe aiutare nella stadiazione precoce del cancro (T1a).È possibile implementare un circuito di rilevamento capacitivo per tracciare il movimento dello scanner e correggere lo sfasamento 28 .La calibrazione di fase automatica utilizzando un circuito del sensore può sostituire la calibrazione manuale dello strumento prima dell'uso.L'affidabilità dello strumento può essere migliorata utilizzando tecniche di sigillatura dello strumento più affidabili per aumentare il numero di cicli di elaborazione.La tecnologia MEMS promette di accelerare l’uso degli endoscopi per visualizzare l’epitelio degli organi cavi, diagnosticare malattie e monitorare il trattamento in modo minimamente invasivo.Con un ulteriore sviluppo, questa nuova modalità di imaging potrebbe diventare una soluzione a basso costo da utilizzare in aggiunta agli endoscopi medici per l’esame istologico immediato e potrebbe eventualmente sostituire l’analisi patologica tradizionale.
Le simulazioni di ray tracing sono state eseguite utilizzando il software di progettazione ottica ZEMAX (versione 2013) per determinare i parametri dell'ottica di focalizzazione.I criteri di progettazione includono risoluzione assiale quasi diffrattiva, distanza di lavoro = 0 µm e campo visivo (FOV) maggiore di 250 × 250 µm2.Per l'eccitazione ad una lunghezza d'onda λex = 488 nm è stata utilizzata una fibra monomodale (SMF).I doppietti acromatici vengono utilizzati per ridurre la varianza della raccolta della fluorescenza (Figura 5a).Il raggio attraversa l'SMF con un diametro del campo modale di 3,5 μm e senza troncamento attraversa il centro del riflettore con un diametro di apertura di 50 μm.Utilizzare una lente a immersione dura (emisferica) con un indice di rifrazione elevato (n = 2,03) per ridurre al minimo l'aberrazione sferica del fascio incidente e garantire il pieno contatto con la superficie della mucosa.L'ottica di focalizzazione fornisce un totale NA = 0,41, dove NA = nsinα, n è l'indice di rifrazione del tessuto, α è l'angolo massimo di convergenza del fascio.Le risoluzioni laterali e assiali limitate dalla diffrazione sono rispettivamente 0,44 e 6,65 µm, utilizzando NA = 0,41, λ = 488 nm e n = 1,3313.Sono state prese in considerazione solo le lenti disponibili in commercio con diametro esterno (OD) ≤ 2 mm.Il percorso ottico viene piegato e il raggio in uscita dall'SMF passa attraverso l'apertura centrale dello scanner e viene riflesso da uno specchio fisso (0,29 mm di diametro).Questa configurazione riduce la lunghezza dell'estremità distale rigida per facilitare il passaggio in avanti dell'endoscopio attraverso il canale operativo standard (3,2 mm di diametro) degli endoscopi medici.Questa caratteristica lo rende facile da usare come accessorio durante l'endoscopia di routine.
Guida luminosa e confezione endoscopio piegate.(a) Il raggio di eccitazione esce dall'OBC e passa attraverso l'apertura centrale dello scanner.Il raggio viene espanso e riflesso da uno specchio circolare fisso nello scanner per la deflessione laterale.L'ottica di focalizzazione è costituita da una coppia di doppietti acromatici e da una lente solida ad immersione (emisferica) che fornisce il contatto con la superficie della mucosa.ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) per la progettazione ottica e la simulazione del ray tracing.(b) Mostra la posizione dei vari componenti dello strumento, tra cui fibra monomodale (SMF), scanner, specchi e lenti.Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) è stato utilizzato per la modellazione 3D della confezione dell'endoscopio.
Un SMF (#460HP, Thorlabs) con un diametro del campo modale di 3,5 µm ad una lunghezza d'onda di 488 nm è stato utilizzato come "foro" per il filtraggio spaziale della luce sfocata (Fig. 5b).Gli SMF sono racchiusi in tubi polimerici flessibili (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL).Per garantire una distanza sufficiente tra il paziente e il sistema di imaging viene utilizzata una lunghezza di circa 4 metri.Per focalizzare il raggio e raccogliere la fluorescenza sono state utilizzate una coppia di lenti doppiette acromatiche rivestite in MgF2 da 2 mm (#65568, #65567, Edmund Optics) e una lente emisferica non rivestita da 2 mm (#90858, Edmund Optics).Inserire un tubo terminale in acciaio inossidabile (lungo 4 mm, diametro esterno 2,0 mm, diametro interno 1,6 mm) tra la resina e il tubo esterno per isolare le vibrazioni dello scanner.Utilizzare adesivi medici per proteggere lo strumento dai fluidi corporei e dalle procedure di manipolazione.Utilizzare una guaina termorestringente per proteggere i connettori.
Lo scanner compatto è realizzato secondo il principio della risonanza parametrica.Incidere un'apertura di 50 µm al centro del riflettore per trasmettere il fascio di eccitazione.Utilizzando una serie di azionamenti a pettine in quadratura, il raggio espanso viene deflesso trasversalmente nella direzione ortogonale (piano XY) in modalità Lissajous.Una scheda di acquisizione dati (#DAQ PCI-6115, NI) è stata utilizzata per generare segnali analogici per controllare lo scanner.L'alimentazione era fornita da un amplificatore ad alta tensione (#PDm200, PiezoDrive) tramite fili sottili (#B4421241, MWS Wire Industries).Effettuare il cablaggio sull'armatura dell'elettrodo.Lo scanner funziona a frequenze vicine a 15 kHz (asse veloce) e 4 kHz (asse lento) per ottenere un FOV fino a 250 µm × 250 µm.Il video può essere girato con un frame rate di 10, 16 o 20 Hz.Questi frame rate vengono utilizzati per corrispondere al tasso di ripetizione del modello di scansione di Lissajous, che dipende dal valore delle frequenze di eccitazione X e Y dello scanner29.I dettagli dei compromessi tra frame rate, risoluzione dei pixel e densità del pattern di scansione sono presentati nel nostro lavoro precedente14.
Un laser a stato solido (#OBIS 488 LS, coerente) fornisce λex = 488 nm per eccitare la fluoresceina per il contrasto dell'immagine (Fig. 6a).I pigtail ottici sono collegati all'unità filtro tramite connettori FC/APC (perdita 1,82 dB) (Fig. 6b).Il raggio viene deviato da uno specchio dicroico (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) nell'SMF attraverso un altro connettore FC/APC.In conformità con 21 CFR 812, la potenza incidente sui tessuti è limitata a un massimo di 2 mW per soddisfare i requisiti FDA per il rischio trascurabile.La fluorescenza è stata fatta passare attraverso uno specchio dicroico e un lungo filtro di trasmissione (#BLP01-488R, Semrock).La fluorescenza è stata trasmessa a un rilevatore di tubi fotomoltiplicatori (PMT) (#H7422-40, Hamamatsu) tramite un connettore FC/PC utilizzando una fibra multimodale lunga circa 1 m con un diametro del nucleo di 50 µm.I segnali fluorescenti sono stati amplificati con un amplificatore di corrente ad alta velocità (#59-179, Edmund Optics).È stato sviluppato un software speciale (LabVIEW 2021, NI) per l'acquisizione dei dati in tempo reale e l'elaborazione delle immagini.Le impostazioni della potenza del laser e del guadagno PMT sono determinate dal microcontrollore (#Arduino UNO, Arduino) utilizzando uno speciale circuito stampato.L'SMF e i cavi terminano con connettori e si collegano alle porte in fibra ottica (F) e cablate (W) sulla stazione base (Figura 6c).Il sistema di imaging è contenuto su un carrello portatile (Figura 6d). È stato utilizzato un trasformatore di isolamento per limitare la corrente di dispersione a <500 μA. È stato utilizzato un trasformatore di isolamento per limitare la corrente di dispersione a <500 μA. Per l'organizzazione, è necessario utilizzare un trasformatore isolato per <500 mкА. È stato utilizzato un trasformatore di isolamento per limitare la corrente di dispersione a <500 µA.使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA. <500 μA. Utilizzare un trasformatore isolato in modo che sia possibile organizzare un'attrezzatura inferiore a 500 mкА. Utilizzare un trasformatore di isolamento per limitare la corrente di dispersione a <500μA.
sistema di visualizzazione.(a) Il PMT, il laser e l'amplificatore si trovano nella stazione base.(b) Nel banco di filtri, il laser (blu) attraversa il cavo in fibra ottica attraverso il connettore FC/APC.Il raggio viene deviato da uno specchio dicroico (DM) in una fibra monomodale (SMF) tramite un secondo connettore FC/APC.La fluorescenza (verde) viaggia attraverso il DM e il filtro passa lungo (LPF) fino al PMT tramite fibra multimodale (MMF).(c) L'estremità prossimale dell'endoscopio è collegata alle porte in fibra ottica (F) e cablate (W) della stazione base.(d) Endoscopio, monitor, stazione base, computer e trasformatore di isolamento su un carrello portatile.(a, c) Solidworks 2016 è stato utilizzato per la modellazione 3D del sistema di imaging e dei componenti dell'endoscopio.
La risoluzione laterale e assiale dell'ottica di focalizzazione è stata misurata dalla funzione di diffusione del punto di microsfere fluorescenti (#F8803, Thermo Fisher Scientific) di 0,1 µm di diametro.Raccogliere le immagini traducendo le microsfere orizzontalmente e verticalmente in incrementi di 1 µm utilizzando uno stadio lineare (# M-562-XYZ, DM-13, Newport).Stack di immagini che utilizza ImageJ2 per acquisire immagini in sezione trasversale di microsfere.
È stato sviluppato un software speciale (LabVIEW 2021, NI) per l'acquisizione dei dati in tempo reale e l'elaborazione delle immagini.Nella fig.7 mostra una panoramica delle routine utilizzate per far funzionare il sistema.L'interfaccia utente è composta da acquisizione dati (DAQ), pannello principale e pannello controller.Il pannello di raccolta dati interagisce con il pannello principale per raccogliere e archiviare dati grezzi, fornire input per impostazioni personalizzate di raccolta dati e gestire le impostazioni del driver dello scanner.Il pannello principale consente all'utente di selezionare la configurazione desiderata per l'utilizzo dell'endoscopio, incluso il segnale di controllo dello scanner, la frequenza dei fotogrammi video e i parametri di acquisizione.Questo pannello consente inoltre all'utente di visualizzare e controllare la luminosità e il contrasto dell'immagine.Utilizzando i dati grezzi come input, l'algoritmo calcola l'impostazione ottimale del guadagno per il PMT e regola automaticamente questo parametro utilizzando un sistema di controllo feedback proporzionale-integrale (PI)16.La scheda controller interagisce con la scheda principale e la scheda di acquisizione dati per controllare la potenza del laser e il guadagno PMT.
Architettura del software di sistema.L'interfaccia utente è composta da moduli (1) acquisizione dati (DAQ), (2) pannello principale e (3) pannello controller.Questi programmi vengono eseguiti contemporaneamente e comunicano tra loro tramite code di messaggi.La chiave è MEMS: sistema microelettromeccanico, TDMS: flusso di controllo dei dati tecnici, PI: integrale proporzionale, PMT: fotomoltiplicatore.I file immagine e video vengono salvati rispettivamente nei formati BMP e AVI.
Un algoritmo di correzione di fase viene utilizzato per calcolare la dispersione delle intensità dei pixel dell'immagine a diversi valori di fase per determinare il valore massimo utilizzato per rendere più nitida l'immagine.Per la correzione in tempo reale, l'intervallo di scansione di fase è ±2,86° con un passo relativamente ampio di 0,286° per ridurre il tempo di calcolo.Inoltre, l'utilizzo di parti dell'immagine con meno campioni riduce ulteriormente il tempo di calcolo del fotogramma dell'immagine da 7,5 secondi (1 Msample) a 1,88 secondi (250 Ksample) a 10 Hz.Questi parametri di input sono stati scelti per fornire un'adeguata qualità dell'immagine con una latenza minima durante l'imaging in vivo.Le immagini e i video dal vivo vengono registrati rispettivamente nei formati BMP e AVI.I dati grezzi vengono archiviati nel formato del flusso di gestione dei dati tecnici (TMDS).
Post-elaborazione delle immagini in vivo per il miglioramento della qualità con LabVIEW 2021. La precisione è limitata quando si utilizzano algoritmi di correzione di fase durante l'imaging in vivo a causa del lungo tempo di calcolo richiesto.Vengono utilizzati solo aree di immagine e numeri di campioni limitati.Inoltre, l'algoritmo non funziona bene per immagini con artefatti da movimento o basso contrasto e porta a errori di calcolo della fase30.I singoli fotogrammi con contrasto elevato e senza artefatti da movimento sono stati selezionati manualmente per la regolazione fine della fase con un intervallo di scansione di fase di ±0,75° in incrementi di 0,01°.È stata utilizzata l'intera area dell'immagine (ad esempio, 1 Mcampione di un'immagine registrata a 10 Hz).La tabella S2 descrive in dettaglio i parametri dell'immagine utilizzati per il tempo reale e la post-elaborazione.Dopo la correzione di fase, viene utilizzato un filtro mediano per ridurre ulteriormente il rumore dell'immagine.Luminosità e contrasto vengono ulteriormente migliorati dall'estensione dell'istogramma e dalla correzione gamma31.
Gli studi clinici sono stati approvati dal Michigan Medical Institutions Review Board e sono stati condotti presso il Dipartimento di Procedure Mediche.Questo studio è registrato online su ClinicalTrials.gov (NCT03220711, data di registrazione: 18/07/2017).I criteri di inclusione includevano pazienti (di età compresa tra 18 e 100 anni) con una colonscopia elettiva precedentemente pianificata, un aumentato rischio di cancro del colon-retto e una storia di malattia infiammatoria intestinale.Il consenso informato è stato ottenuto da ciascun soggetto che ha accettato di partecipare.I criteri di esclusione erano pazienti in gravidanza, con ipersensibilità nota alla fluoresceina o sottoposti a chemioterapia o radioterapia attiva.Questo studio ha incluso pazienti consecutivi programmati per una colonscopia di routine ed era rappresentativo della popolazione del Michigan Medical Center.Lo studio è stato condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki.
Prima dell'intervento, calibrare l'endoscopio utilizzando perline fluorescenti da 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) montate in stampi in silicone.Un sigillante siliconico traslucido (#RTV108, Momentive) è stato versato in uno stampo di plastica da 8 cm3 stampato in 3D.Lascia cadere le perle fluorescenti dell'acqua sul silicone e lasciale finché l'acqua non si asciuga.
L'intero colon è stato esaminato utilizzando un colonscopio medico standard (Olympus, CF-HQ190L) con illuminazione a luce bianca.Dopo che l'endoscopista ha determinato l'area della presunta malattia, l'area viene lavata con 5-10 ml di acido acetico al 5%, quindi con acqua sterile per rimuovere muco e detriti.Una dose da 5 ml di fluoresceina 5 mg/ml (Alcon, Fluorescite) è stata iniettata per via endovenosa o spruzzata localmente sulla mucosa utilizzando una cannula standard (M00530860, Boston Scientific) che è stata fatta passare attraverso il canale di lavoro.
Utilizzare un irrigatore per eliminare il colorante o i detriti in eccesso dalla superficie della mucosa.Rimuovere il catetere di nebulizzazione e far passare l'endoscopio attraverso il canale di lavoro per ottenere immagini ante mortem.Utilizzare la guida endoscopica ad ampio campo per posizionare la punta distale nell'area target. Il tempo totale utilizzato per raccogliere le immagini confocali è stato <10 minuti. Il tempo totale utilizzato per raccogliere le immagini confocali è stato <10 minuti. Durante l'intervallo di tempo trascorso sul tavolo da esposizione, è rimasto <10 minuti. Il tempo totale impiegato per raccogliere le immagini confocali è stato <10 minuti.Il tempo totale di acquisizione per le immagini confocali è stato inferiore a 10 minuti.Il video endoscopico a luce bianca è stato elaborato utilizzando il sistema di imaging Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) e registrato utilizzando un videoregistratore Elgato HD.Utilizza LabVIEW 2021 per registrare e salvare video endoscopici.Una volta completata l'imaging, l'endoscopio viene rimosso e il tessuto da visualizzare viene asportato utilizzando una pinza da biopsia o un'ansa. I tessuti sono stati elaborati per l'istologia di routine (H&E) e valutati da un esperto patologo gastrointestinale (HDA). I tessuti sono stati elaborati per l'istologia di routine (H&E) e valutati da un esperto patologo gastrointestinale (HDA). I controlli sono stati eseguiti per la biologia specialistica (H&E) e per il trattato di esperti di chimica (HDA ). I tessuti sono stati elaborati per l'istologia di routine (H&E) e valutati da un esperto patologo gastrointestinale (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. I controlli sono stati eseguiti per la biologia specialistica (H&E) e per il trattato di esperti di chimica (HDA ). I tessuti sono stati elaborati per l'istologia di routine (H&E) e valutati da un esperto patologo gastrointestinale (HDA).Le proprietà spettrali della fluoresceina sono state confermate utilizzando uno spettrometro (USB2000+, Ocean Optics) come mostrato nella Figura S2.
Gli endoscopi vengono sterilizzati dopo ogni utilizzo da parte dell'uomo (Fig. 8).Le procedure di pulizia sono state eseguite sotto la direzione e l'approvazione del Dipartimento di controllo delle infezioni ed epidemiologia del Michigan Medical Center e dell'Unità centrale di trattamento sterile. Prima dello studio, gli strumenti sono stati testati e convalidati per la sterilizzazione da Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), un'entità commerciale che fornisce servizi di prevenzione delle infezioni e convalida della sterilizzazione. Prima dello studio, gli strumenti sono stati testati e convalidati per la sterilizzazione da Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), un'entità commerciale che fornisce servizi di prevenzione delle infezioni e convalida della sterilizzazione. Prima di utilizzare strumenti di protezione e di sterilizzazione per l'azienda Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), un'azienda commerciale o ганизацией, preinstallati gli strumenti per l'efficacia profilattica e la verifica della sterilizzazione. Prima dello studio, gli strumenti sono stati testati e approvati per la sterilizzazione da Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), un'organizzazione commerciale che fornisce servizi di prevenzione delle infezioni e verifica della sterilizzazione. Prima di utilizzare gli strumenti di sterilizzazione e verifica di Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), un'organizzazione commerciale del fornitore utilizzare gli strumenti di profilassi efficace e di sterilizzazione controllata. Gli strumenti sono stati sterilizzati e ispezionati prima dello studio da Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), un'organizzazione commerciale che fornisce servizi di prevenzione delle infezioni e verifica della sterilizzazione.
Riciclaggio degli strumenti.(a) Gli endoscopi vengono posizionati nei vassoi dopo ogni sterilizzazione utilizzando il processo di trattamento STERRAD.(b) L'SMF e i fili terminano rispettivamente con connettori elettrici e in fibra ottica, che vengono chiusi prima del ritrattamento.
Pulire gli endoscopi procedendo come segue: (1) pulire l'endoscopio con un panno privo di lanugine imbevuto di un detergente enzimatico da prossimale a distale;(2) Immergere lo strumento nella soluzione detergente enzimatica per 3 minuti con acqua.tessuto privo di lanugine.I connettori elettrici e in fibra ottica vengono coperti e rimossi dalla soluzione;(3) L'endoscopio viene avvolto e posizionato nel vassoio degli strumenti per la sterilizzazione utilizzando STERRAD 100NX, plasma gassoso al perossido di idrogeno.ambiente con temperatura relativamente bassa e bassa umidità.
I set di dati utilizzati e/o analizzati nel presente studio sono disponibili presso i rispettivi autori su ragionevole richiesta.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomicroscopia laser confocale nell'endoscopia gastrointestinale: aspetti tecnici e applicazioni cliniche. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Endomicroscopia laser confocale nell'endoscopia gastrointestinale: aspetti tecnici e applicazioni cliniche.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endomicroscopia laser confocale in endoscopia gastrointestinale: aspetti tecnici e applicazione clinica. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Aspetti tecnici e applicazioni cliniche.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Endoscopia laser confocale in endoscopia gastrointestinale: aspetti tecnici e applicazioni cliniche.traduzione gastrointestinale eparina.7, 7 (2022).
Al-Mansour, MR et al.Analisi di sicurezza ed efficacia dell'endomicroscopia laser confocale SAGES TAVAC.Operazione.Endoscopia 35, 2091–2103 (2021).
Fugazza, A. et al.Endoscopia laser confocale nelle malattie gastrointestinali e pancreatobiliari: una revisione sistematica e una meta-analisi.Scienze Biomediche.serbatoio di stoccaggio.interno 2016, 4638683 (2016).