ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.comคุณกำลังใช้เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่มีการรองรับ CSS แบบจำกัดเพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดต (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer)นอกจากนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
แสดงภาพหมุนสามสไลด์พร้อมกันใช้ปุ่มก่อนหน้าและถัดไปเพื่อเลื่อนผ่านสามสไลด์ในแต่ละครั้ง หรือใช้ปุ่มแถบเลื่อนที่ส่วนท้ายเพื่อเลื่อนผ่านสามสไลด์ในแต่ละครั้ง
การส่องกล้องด้วยเลเซอร์ Confocal เป็นวิธีใหม่ในการตรวจชิ้นเนื้อด้วยแสงแบบเรียลไทม์ภาพฟลูออเรสเซนต์ที่มีคุณภาพทางเนื้อเยื่อสามารถรับได้ทันทีจากเยื่อบุผิวของอวัยวะกลวงในปัจจุบัน การสแกนจะดำเนินการในบริเวณใกล้เคียงกับเครื่องมือที่ใช้โพรบซึ่งมักใช้ในการปฏิบัติงานทางคลินิก โดยมีความยืดหยุ่นจำกัดในการควบคุมโฟกัสเราสาธิตการใช้เครื่องสแกนเรโซแนนซ์แบบพาราเมตริกที่ติดตั้งที่ปลายสุดของกล้องเอนโดสโคปเพื่อทำการโก่งตัวด้านข้างด้วยความเร็วสูงเจาะรูตรงกลางแผ่นสะท้อนแสงเพื่อม้วนขึ้นไปตามเส้นทางแสงการออกแบบนี้ลดขนาดของเครื่องมือลงเหลือเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 มม. และความยาว 10 มม. ทำให้สามารถส่งต่อผ่านช่องทางการทำงานของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์มาตรฐานได้เลนส์ขนาดกะทัดรัดให้ความละเอียดด้านข้างและแนวแกน 1.1 และ 13.6 µm ตามลำดับระยะการทำงาน 0 µm และขอบเขตการมองเห็น 250 µm × 250 µm ทำได้ที่อัตราเฟรมสูงถึง 20 Hzการกระตุ้นที่ 488 นาโนเมตรจะกระตุ้นฟลูออเรสซีน ซึ่งเป็นสีย้อมที่ FDA อนุมัติสำหรับคอนทราสต์ของเนื้อเยื่อสูงกล้องเอนโดสโคปได้รับการประมวลผลซ้ำเป็นเวลา 18 รอบโดยไม่เกิดข้อผิดพลาดโดยใช้วิธีการฆ่าเชื้อที่ได้รับการรับรองทางการแพทย์ภาพเรืองแสงได้มาจากเยื่อเมือกในลำไส้ใหญ่ปกติ, adenomas แบบท่อ, ติ่งเนื้อพลาสติกมากเกินไป, ลำไส้ใหญ่บวมเป็นแผล และลำไส้ใหญ่อักเสบของ Crohn ในระหว่างการส่องกล้องตรวจลำไส้ใหญ่เป็นประจำเซลล์เดี่ยวสามารถระบุได้ รวมถึงโคโลไซต์ เซลล์กุณโฑ และเซลล์ที่มีการอักเสบคุณสมบัติเยื่อเมือก เช่น โครงสร้างห้องใต้ดิน โพรงห้องใต้ดิน และแผ่นลามินาโพรเพียสามารถแยกแยะได้เครื่องมือนี้สามารถใช้เป็นส่วนเสริมของการส่องกล้องแบบปกติได้
การส่องกล้องด้วยเลเซอร์ Confocal เป็นวิธีการถ่ายภาพแบบใหม่ที่พัฒนาขึ้นสำหรับการใช้งานทางคลินิกโดยเป็นส่วนเสริมของการส่องกล้องตามปกติ1,2,3เครื่องมือที่เชื่อมต่อด้วยไฟเบอร์ออปติกที่ยืดหยุ่นเหล่านี้สามารถใช้เพื่อตรวจจับโรคในเซลล์เยื่อบุผิวที่เป็นแนวอวัยวะกลวง เช่น ลำไส้ใหญ่เนื้อเยื่อชั้นบางนี้มีฤทธิ์ในการเผาผลาญสูงและเป็นที่มาของกระบวนการของโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง การติดเชื้อ และการอักเสบการส่องกล้องสามารถบรรลุความละเอียดระดับเซลล์ โดยให้ภาพแบบเรียลไทม์ที่มีคุณภาพใกล้เคียงเนื้อเยื่อวิทยา ในร่างกาย เพื่อช่วยแพทย์ในการตัดสินใจทางคลินิกการตรวจชิ้นเนื้อเนื้อเยื่อทางกายภาพมีความเสี่ยงต่อการตกเลือดและการเจาะทะลุมักเก็บตัวอย่างชิ้นเนื้อมากเกินไปหรือน้อยเกินไปแต่ละตัวอย่างที่ถูกลบออกจะทำให้ต้นทุนการผ่าตัดเพิ่มขึ้นจะใช้เวลาหลายวันในการประเมินตัวอย่างโดยนักพยาธิวิทยาในช่วงวันที่รอผลพยาธิวิทยา ผู้ป่วยมักมีความวิตกกังวลในทางตรงกันข้าม วิธีการถ่ายภาพทางคลินิกอื่น ๆ เช่น MRI, CT, PET, SPECT และอัลตราซาวนด์ขาดความละเอียดเชิงพื้นที่และความเร็วชั่วคราวที่จำเป็นในการมองเห็นกระบวนการเยื่อบุผิว ในร่างกาย ด้วยความละเอียดแบบเรียลไทม์และเซลล์ย่อย
ปัจจุบันเครื่องมือที่ใช้โพรบ (Cellvizio) มักใช้ในคลินิกเพื่อทำ "การตรวจชิ้นเนื้อด้วยแสง"การออกแบบนี้อิงตามชุดไฟเบอร์ออปติกที่มีความเชื่อมโยงเชิงพื้นที่4 ซึ่งรวบรวมและส่งภาพฟลูออเรสเซนต์แกนไฟเบอร์เดี่ยวทำหน้าที่เป็น "รู" เพื่อกรองแสงที่อยู่นอกโฟกัสเชิงพื้นที่สำหรับความละเอียดระดับเซลล์ย่อยการสแกนจะดำเนินการในบริเวณใกล้เคียงโดยใช้กัลวาโนมิเตอร์ขนาดใหญ่เทอะทะข้อกำหนดนี้จำกัดความสามารถของเครื่องมือควบคุมโฟกัสการแบ่งระยะที่เหมาะสมของมะเร็งเยื่อบุผิวในระยะเริ่มแรกจำเป็นต้องอาศัยการมองเห็นใต้พื้นผิวเนื้อเยื่อเพื่อประเมินการบุกรุกและพิจารณาการรักษาที่เหมาะสมFluorescein ซึ่งเป็นสารทึบแสงที่ได้รับการรับรองจาก FDA ได้รับการฉีดเข้าเส้นเลือดดำเพื่อเน้นลักษณะโครงสร้างของเยื่อบุผิว กล้องเอนโดไมโครสโคปเหล่านี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง <2.4 มม. และสามารถเคลื่อนไปข้างหน้าได้อย่างง่ายดายผ่านช่องตรวจชิ้นเนื้อของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์มาตรฐาน กล้องเอนโดไมโครสโคปเหล่านี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง <2.4 มม. และสามารถเคลื่อนไปข้างหน้าได้อย่างง่ายดายผ่านช่องตรวจชิ้นเนื้อของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์มาตรฐาน Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены через биопсийный канал стандартных медиц инских эндоскопов. กล้องเอนโดไมโครสโคปเหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง <2.4 มม. และสามารถผ่านช่องตรวจชิ้นเนื้อของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์มาตรฐานได้อย่างง่ายดายบอร์สโคปเหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 2.4 มม. และผ่านช่องตรวจชิ้นเนื้อของบอร์สโคปทางการแพทย์มาตรฐานได้อย่างง่ายดายความยืดหยุ่นนี้ทำให้สามารถนำไปใช้ทางคลินิกได้หลากหลาย และไม่ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตกล้องเอนโดสโคปมีการศึกษาทางคลินิกจำนวนมากโดยใช้อุปกรณ์ถ่ายภาพนี้ รวมถึงการตรวจหามะเร็งหลอดอาหาร กระเพาะอาหาร ลำไส้ใหญ่ และช่องปากในระยะเริ่มแรกโปรโตคอลการถ่ายภาพได้รับการพัฒนาและมีการกำหนดความปลอดภัยของขั้นตอนแล้ว
ระบบเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาค (MEMS) เป็นเทคโนโลยีอันทรงพลังสำหรับการออกแบบและผลิตกลไกการสแกนขนาดเล็กที่ใช้ในปลายสุดของกล้องเอนโดสโคปตำแหน่งนี้ (สัมพันธ์กับตำแหน่งใกล้เคียง) ช่วยให้ควบคุมตำแหน่งโฟกัสได้อย่างยืดหยุ่นมากขึ้น5,6นอกเหนือจากการโก่งตัวด้านข้างแล้ว กลไกส่วนปลายยังสามารถทำการสแกนตามแนวแกน การสแกนหลังวัตถุประสงค์ และการสแกนการเข้าถึงแบบสุ่มความสามารถเหล่านี้ช่วยให้สามารถซักถามเซลล์เยื่อบุผิวได้ครอบคลุมมากขึ้น รวมถึงการถ่ายภาพตัดขวางแนวตั้ง7 การสแกนด้วยขอบเขตการมองเห็นขนาดใหญ่ (FOV)8 โดยปราศจากความคลาดเคลื่อน และประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในภูมิภาคย่อยที่ผู้ใช้กำหนด9MEMS แก้ปัญหาร้ายแรงในการบรรจุเครื่องสแกนด้วยพื้นที่จำกัดที่ปลายสุดของเครื่องมือเมื่อเปรียบเทียบกับกัลวาโนมิเตอร์ขนาดใหญ่ MEMS ให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในขนาดที่เล็ก ความเร็วสูง และใช้พลังงานต่ำกระบวนการผลิตแบบง่ายสามารถขยายขนาดสำหรับการผลิตจำนวนมากด้วยต้นทุนที่ต่ำก่อนหน้านี้มีการรายงานการออกแบบ MEMS จำนวนมาก 10,11,12ยังไม่มีเทคโนโลยีใดที่ได้รับการพัฒนาอย่างเพียงพอเพื่อให้สามารถใช้งานทางคลินิกในวงกว้างของการถ่ายภาพแบบเรียลไทม์ ในสิ่งมีชีวิต ผ่านทางช่องทางการทำงานของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์ที่นี่ เรามุ่งหวังที่จะสาธิตการใช้เครื่องสแกน MEMS ที่ปลายสุดของกล้องเอนโดสโคป เพื่อการรับภาพของมนุษย์ ในร่างกาย ในระหว่างการส่องกล้องทางคลินิกตามปกติ
เครื่องมือใยแก้วนำแสงได้รับการพัฒนาโดยใช้เครื่องสแกน MEMS ที่ปลายสุดเพื่อรวบรวมภาพเรืองแสงในสิ่งมีชีวิตแบบเรียลไทม์ที่มีลักษณะทางเนื้อเยื่อวิทยาที่คล้ายกันไฟเบอร์โหมดเดี่ยว (SMF) ถูกห่อหุ้มไว้ในท่อโพลีเมอร์ที่ยืดหยุ่นและตื่นเต้นที่ แลม = 488 นาโนเมตรการกำหนดค่านี้ทำให้ความยาวของปลายส่วนปลายสั้นลง และช่วยให้สามารถส่งต่อผ่านช่องทางการทำงานของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์มาตรฐานได้ใช้ปลายเพื่อจัดกึ่งกลางออปติกเลนส์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ได้ความละเอียดตามแนวแกนที่เกือบจะเกิดการเลี้ยวเบนด้วยรูรับแสงตัวเลข (NA) = 0.41 และระยะการทำงาน = 0 µm13แผ่นชิมที่มีความแม่นยำถูกสร้างขึ้นมาเพื่อจัดแนวเลนส์อย่างแม่นยำ 14 เครื่องสแกนถูกบรรจุในกล้องเอนโดสโคปโดยมีปลายปลายแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 มม. และยาว 10 มม. (รูปที่ 1a)มิติเหล่านี้อนุญาตให้ใช้ในการฝึกปฏิบัติทางคลินิกเป็นอุปกรณ์เสริมระหว่างการส่องกล้อง (รูปที่ 1b)กำลังสูงสุดของแสงเลเซอร์ที่ตกกระทบบนเนื้อเยื่อคือ 2 mW
Confocal laser endoscopy (CLE) และเครื่องสแกน MEMSภาพถ่ายแสดง (a) เครื่องมือในบรรจุภัณฑ์ที่มีส่วนปลายแข็งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 มม. และความยาว 10 มม. และ (b) ทางเดินตรงผ่านช่องทางการทำงานของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์มาตรฐาน (Olympus CF-HQ190L)(c) มุมมองด้านหน้าของเครื่องสแกนแสดงตัวสะท้อนแสงที่มีรูรับแสงตรงกลาง 50 µm ซึ่งลำแสงกระตุ้นจะผ่านไปเครื่องสแกนถูกติดตั้งบน gimbal ที่ขับเคลื่อนด้วยชุดไดรฟ์ไดรฟ์แบบหวีสี่เหลี่ยมจัตุรัสความถี่เรโซแนนซ์ของอุปกรณ์ถูกกำหนดโดยขนาดของสปริงทอร์ชัน(ง) มุมมองด้านข้างของเครื่องสแกนซึ่งแสดงเครื่องสแกนที่ติดตั้งอยู่บนขาตั้งโดยมีสายไฟเชื่อมต่อกับพุกอิเล็กโทรดซึ่งมีจุดเชื่อมต่อสำหรับตัวขับเคลื่อนและสัญญาณกำลัง
กลไกการสแกนประกอบด้วยตัวสะท้อนแสงที่ติดตั้ง gimbal ซึ่งขับเคลื่อนโดยชุดแอคชูเอเตอร์การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่ขับเคลื่อนด้วยหวีเพื่อหันเหลำแสงไปทางด้านข้าง (ระนาบ XY) ในรูปแบบ Lissajous (รูปที่ 1c)เจาะรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 µm ไว้ตรงกลางซึ่งมีลำแสงกระตุ้นผ่านไปเครื่องสแกนถูกขับเคลื่อนด้วยความถี่เรโซแนนซ์ของการออกแบบ ซึ่งสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนขนาดของสปริงทอร์ชั่นพุกอิเล็กโทรดถูกสลักไว้ที่ขอบของอุปกรณ์เพื่อให้มีจุดเชื่อมต่อสำหรับสัญญาณกำลังและสัญญาณควบคุม (รูปที่ 1d)
ระบบสร้างภาพติดตั้งอยู่บนรถเข็นแบบพกพาที่สามารถม้วนเข้าไปในห้องผ่าตัดได้ส่วนติดต่อผู้ใช้แบบกราฟิกได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับผู้ใช้ที่มีความรู้ด้านเทคนิคเพียงเล็กน้อย เช่น แพทย์และพยาบาลตรวจสอบความถี่ไดรฟ์สแกนเนอร์ โหมดบีมฟอร์ม และ FOV ของภาพด้วยตนเอง
ความยาวโดยรวมของกล้องเอนโดสโคปคือประมาณ 4 ม. เพื่อให้เครื่องมือผ่านช่องทางการทำงานของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์มาตรฐานได้เต็มที่ (1.68 ม.) โดยมีความยาวเพิ่มเติมเพื่อความคล่องตัวที่ปลายใกล้เคียงของกล้องเอนโดสโคป SMF และสายไฟจะสิ้นสุดในตัวเชื่อมต่อที่เชื่อมต่อกับพอร์ตไฟเบอร์ออปติกและแบบมีสายของสถานีฐานการติดตั้งประกอบด้วยเลเซอร์ หน่วยกรอง เครื่องขยายสัญญาณไฟฟ้าแรงสูง และเครื่องตรวจจับโฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT)เครื่องขยายเสียงจะจ่ายพลังงานและสัญญาณขับเคลื่อนให้กับสแกนเนอร์หน่วยกรองแสงจับคู่การกระตุ้นด้วยเลเซอร์กับ SMF และส่งผ่านแสงเรืองแสงไปยัง PMT
กล้องเอนโดสโคปจะได้รับการประมวลผลใหม่หลังจากแต่ละขั้นตอนทางคลินิกโดยใช้กระบวนการฆ่าเชื้อ STERRAD และสามารถทนทานได้ถึง 18 รอบโดยไม่เกิดข้อผิดพลาดสำหรับโซลูชัน OPA ไม่พบสัญญาณของความเสียหายหลังจากการฆ่าเชื้อมากกว่า 10 รอบผลลัพธ์ของ OPA เหนือกว่า STERRAD โดยแนะนำว่าอายุการใช้งานของกล้องเอนโดสโคปสามารถยืดออกไปได้ด้วยการฆ่าเชื้อในระดับสูง แทนที่จะฆ่าเชื้อซ้ำ
ความละเอียดของภาพถูกกำหนดจากฟังก์ชันการกระจายจุดโดยใช้เม็ดบีดฟลูออเรสเซนต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 ไมโครเมตรสำหรับความละเอียดด้านข้างและแนวแกน จะมีการวัดความกว้างเต็มที่ครึ่งหนึ่งสูงสุด (FWHM) ที่ 1.1 และ 13.6 µm ตามลำดับ (รูปที่ 2a, b)
ตัวเลือกรูปภาพความละเอียดด้านข้าง (a) และแนวแกน (b) ของเลนส์โฟกัสมีลักษณะเฉพาะโดยฟังก์ชันการกระจายจุด (PSF) ที่วัดโดยใช้ไมโครสเฟียร์ฟลูออเรสเซนต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 ไมโครเมตรความกว้างเต็มที่วัดได้ที่ครึ่งสูงสุด (FWHM) คือ 1.1 และ 13.6 µm ตามลำดับสิ่งที่ใส่เข้าไป: มุมมองที่ขยายของไมโครสเฟียร์เดี่ยวในทิศทางตามขวาง (XY) และแนวแกน (XZ) จะแสดงขึ้น(c) ภาพฟลูออเรสเซนต์ที่ได้มาจากแถบเป้าหมายมาตรฐาน (USAF 1951) (วงรีสีแดง) แสดงว่ากลุ่ม 7-6 สามารถแก้ไขได้อย่างชัดเจน(d) รูปภาพของไมโครสเฟียร์ฟลูออเรสเซนต์ที่กระจายเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 µm แสดงขอบเขตการมองเห็น 250 µm × 250 µmPSF ใน (a, b) ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ MATLAB R2019a (https://www.mathworks.com/)(c, d) รวบรวมภาพฟลูออเรสเซนต์โดยใช้ LabVIEW 2021 (https://www.ni.com/)
ภาพฟลูออเรสเซนต์จากเลนส์ความละเอียดมาตรฐานแยกแยะชุดของคอลัมน์ในกลุ่ม 7-6 ได้อย่างชัดเจน ซึ่งรักษาความละเอียดด้านข้างสูง (รูปที่ 2c)มุมมอง (FOV) ที่ 250 µm × 250 µm ถูกกำหนดจากภาพของเม็ดบีดฟลูออเรสเซนต์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 µm ที่กระจายอยู่บนแผ่นปิด (รูปที่ 2d)
วิธีการอัตโนมัติสำหรับการควบคุมอัตราขยายของ PMT และการแก้ไขเฟสถูกนำมาใช้ในระบบภาพทางคลินิก เพื่อลดความผิดปกติของการเคลื่อนไหวจากกล้องเอนโดสโคป การบีบตัวของลำไส้ และการหายใจของผู้ป่วยอัลกอริธึมการสร้างใหม่และการประมวลผลภาพได้รับการอธิบายไว้ก่อนหน้านี้อัตราขยายของ PMT ถูกควบคุมโดยตัวควบคุมสัดส่วนอินทิกรัล (PI) เพื่อป้องกันความอิ่มตัวของความเข้ม16ระบบจะอ่านความเข้มของพิกเซลสูงสุดสำหรับแต่ละเฟรม คำนวณการตอบสนองตามสัดส่วนและปริพันธ์ และกำหนดค่า PMT ที่ได้รับเพื่อให้แน่ใจว่าความเข้มของพิกเซลอยู่ภายในช่วงที่อนุญาต
ในระหว่างการถ่ายภาพในสิ่งมีชีวิต เฟสที่ไม่ตรงกันระหว่างการเคลื่อนไหวของเครื่องสแกนและสัญญาณควบคุมอาจทำให้ภาพเบลอได้ผลกระทบดังกล่าวอาจเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของอุปกรณ์ภายในร่างกายมนุษย์ภาพแสงสีขาวแสดงให้เห็นว่ากล้องเอนโดสโคปสัมผัสกับเยื่อบุลำไส้ปกติ ในร่างกาย (รูปที่ 3a)การเบลอของพิกเซลที่ไม่ตรงแนวสามารถเห็นได้ในภาพดิบของเยื่อบุลำไส้ปกติ (รูปที่ 3b)หลังการรักษาด้วยเฟสที่เหมาะสมและการปรับคอนทราสต์ สามารถแยกแยะลักษณะเซลล์ย่อยของเยื่อเมือกได้ (รูปที่ 3c)สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม รูปภาพคอนโฟคอลดิบและรูปภาพแบบเรียลไทม์ที่ประมวลผลจะแสดงในรูปที่ S1 และพารามิเตอร์การสร้างรูปภาพใหม่ที่ใช้สำหรับแบบเรียลไทม์และหลังการประมวลผลจะแสดงในตาราง S1 และตาราง S2
การประมวลผลภาพ( a ) ภาพส่องกล้องมุมกว้างแสดงกล้องเอนโดสโคป ( E ) ที่วางสัมผัสกับเยื่อบุลำไส้ใหญ่ปกติ ( N ) เพื่อรวบรวมภาพเรืองแสง ในร่างกาย หลังจากการบริหารฟลูออเรสซีน(b) การเคลื่อนที่ในแกน X และ Y ระหว่างการสแกนอาจทำให้พิกเซลที่ไม่ตรงแนวเบลอได้เพื่อวัตถุประสงค์ในการสาธิต จะมีการใช้ Phase Shift ขนาดใหญ่กับภาพต้นฉบับ(c) หลังจากการแก้ไขเฟสหลังการประมวลผล สามารถประเมินรายละเอียดของเยื่อเมือกได้ รวมถึงโครงสร้างห้องใต้ดิน (ลูกศร) โดยมีรูกลาง (l) ล้อมรอบด้วยแผ่นโพรเพีย (lp)เซลล์เดี่ยวสามารถจำแนกได้ รวมถึงโคโลไซต์ (c), เซลล์กุณโฑ (g) และเซลล์อักเสบ (ลูกศร)ดูวิดีโอเพิ่มเติม 1. (b, c) รูปภาพที่ประมวลผลโดยใช้ LabVIEW 2021
ภาพเรืองแสงคอนโฟคอลได้รับ ในร่างกาย ในโรคลำไส้ใหญ่หลายชนิดเพื่อแสดงให้เห็นถึงการใช้งานทางคลินิกในวงกว้างของเครื่องมือการถ่ายภาพมุมกว้างจะดำเนินการครั้งแรกโดยใช้แสงสีขาวเพื่อตรวจจับเยื่อเมือกที่ผิดปกติอย่างร้ายแรงจากนั้นกล้องเอนโดสโคปจะถูกเคลื่อนผ่านช่องทางการทำงานของกล้องโคลอนสโคปและสัมผัสกับเยื่อเมือก
ภาพการส่องกล้องแบบมุมกว้าง การส่องกล้องเอนโดไมโครสโคปแบบคอนโฟคอล และมิญชวิทยา (H&E) จะแสดงสำหรับเนื้องอกในลำไส้ใหญ่ รวมถึงเนื้องอกในท่อและติ่งเนื้อชนิดไฮเปอร์พลาสติก ภาพการส่องกล้องแบบมุมกว้าง การส่องกล้องเอนโดไมโครสโคปแบบคอนโฟคอล และมิญชวิทยา (H&E) จะแสดงสำหรับเนื้องอกในลำไส้ใหญ่ รวมถึงเนื้องอกในท่อและติ่งเนื้อชนิดไฮเปอร์พลาสติก Широкопольная эндоскопия, конфокальная эндомикроскопия и гистологические (H&E) изображения показаны для неоплази толсто й кишки, включая тубулярную аденому и гиперпластический полип. การส่องกล้องตรวจลำไส้ใหญ่ การส่องกล้องด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอล และการถ่ายภาพเนื้อเยื่อวิทยา (H&E) ได้รับการระบุสำหรับเนื้องอกในลำไส้ใหญ่ รวมถึงเนื้องอกในท่อและติ่งเนื้อโพลีพ显示结肠肿瘤（包括管状腺瘤和增生性息肉）的广角内窥镜检查、共聚焦显微内窥镜检查和组织学(H &E) รูปภาพ。共设计脚肠化(霱录共共共光在微微全在圕别具和结果学(H&E) image. Широкопольная эндоскопия, конфокальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изображения, показывающие опухоли... й кишки, включая тубулярные аденомы и гиперпластические полипы. การส่องกล้องในวงกว้าง การส่องกล้องไมโครเอนโดสโคปแบบคอนโฟคอล และภาพเนื้อเยื่อวิทยา (H&E) แสดงเนื้องอกในลำไส้ใหญ่ รวมถึงเนื้องอกในท่อและติ่งเนื้อที่มีภาวะพลาสติกมากTubular adenomas แสดงการสูญเสียสถาปัตยกรรมของห้องใต้ดินตามปกติ ขนาดของเซลล์กุณโฑลดลง การบิดเบี้ยวของรูของห้องใต้ดิน และความหนาของแผ่นโพรเพีย (รูปที่ 4a-c)ติ่งเนื้อไฮเปอร์พลาสติกแสดงสถาปัตยกรรมรูปดาวของห้องใต้ดิน เซลล์กุณโฑไม่กี่เซลล์ ช่องที่มีลักษณะคล้ายกรีดของห้องใต้ดิน และห้องใต้ดินแบบลาเมลลาร์ที่ไม่ปกติ (รูปที่ 4d-f)
รูปภาพของผิวหนังหนาของเยื่อเมือก ในร่างกาย ภาพการส่องกล้องด้วยแสงสีขาวที่เป็นตัวแทน กล้องเอนโดสโคปแบบคอนโฟคอล และภาพเนื้อเยื่อวิทยา (H&E) จะแสดงสำหรับ (ac) อะดีโนมา (df) ติ่งเนื้อชนิดไฮเปอร์พลาสติก (gi) ลำไส้ใหญ่อักเสบเป็นแผล และ (jl) ลำไส้ใหญ่อักเสบของโครห์น ภาพการส่องกล้องด้วยแสงสีขาวที่เป็นตัวแทน กล้องเอนโดสโคปแบบคอนโฟคอล และภาพเนื้อเยื่อวิทยา (H&E) จะแสดงสำหรับ (ac) อะดีโนมา (df) ติ่งเนื้อชนิดไฮเปอร์พลาสติก (gi) ลำไส้ใหญ่อักเสบเป็นแผล และ (jl) ลำไส้ใหญ่อักเสบของโครห์น Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конфокального эндомикроскопа и гистологии (H&E) показаны для (ac) аденомы, (d f) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита KRона. ภาพการส่องกล้องด้วยแสงสีขาวทั่วไป กล้องเอนโดไมโครสโคปแบบคอนโฟคอล และเนื้อเยื่อวิทยา (H&E) จะแสดงสำหรับ (ac) อะดีโนมา (df) ติ่งเนื้อชนิดไฮเปอร์พลาสติก (gi) ลำไส้ใหญ่อักเสบเป็นแผล และ (jl) ลำไส้ใหญ่อักเสบของโครห์น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) รูปภาพ。 มันแสดงให้เห็น(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、共公司内肠肠炎性和电视学(H&E) ) ภาพ. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистология (ac) аденомы, (df) гиперпласти ческого полипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита KRона (H&E) การส่องกล้องด้วยแสงสีขาวที่เป็นตัวแทน การส่องกล้องแบบคอนโฟคอล และมิญชวิทยาของ (ac) adenoma, (df) hyperplastic polyposis, (gi) อาการลำไส้ใหญ่บวมเป็นแผล และ (jl) อาการลำไส้ใหญ่บวมของ Crohn (H&E)(B) แสดงภาพคอนโฟคอลที่ได้รับ ในวิฟ จาก tubular adenoma (TA) โดยใช้กล้องเอนโดสโคป (E)รอยโรคก่อนมะเร็งนี้แสดงการสูญเสียสถาปัตยกรรมของห้องใต้ดินตามปกติ (ลูกศร) การบิดเบี้ยวของช่องใต้ดินของห้องใต้ดิน (l) และความแออัดของชั้นใต้ดินของห้องใต้ดิน propria (lp)โคโลไซต์ (c), เซลล์กุณโฑ (g) และเซลล์อักเสบ (ลูกศร) ยังสามารถระบุได้เอสเอ็มทีวิดีโอเสริม 2 (e) แสดงภาพคอนโฟคอลที่ได้จากไฮเปอร์พลาสติกโพลิป (HP) ในวิฟรอยโรคที่ไม่ร้ายแรงนี้แสดงให้เห็นสถาปัตยกรรมห้องใต้ดินแบบสเตเลท (ลูกศร) ห้องใต้ดินที่มีลักษณะคล้ายกรีด (l) และแผ่นลามินาโพรเพียที่มีรูปร่างไม่ปกติ (lp)Colonocytes (c), เซลล์กุณโฑหลายเซลล์ (g) และเซลล์อักเสบ (ลูกศร) ยังสามารถระบุได้เอสเอ็มทีวิดีโอเสริม 3 (h) แสดงภาพคอนโฟคอลที่ได้มาจากอาการลำไส้ใหญ่บวมเป็นแผล (UC) ในร่างกายภาวะการอักเสบนี้แสดงสถาปัตยกรรมห้องใต้ดินที่บิดเบี้ยว (ลูกศร) และเซลล์กุณโฑที่โดดเด่น (g)ขนของฟลูออเรสซิน (f) ถูกดึงออกมาจากเซลล์เยื่อบุผิว ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถในการซึมผ่านของหลอดเลือดที่เพิ่มขึ้นพบเซลล์อักเสบจำนวนมาก (ลูกศร) ในแผ่นโพรเพีย (lp)เอสเอ็มทีวิดีโอเสริม 4. (k) แสดงภาพคอนโฟคอลที่ได้รับ ในร่างกาย จากบริเวณลำไส้ใหญ่ของ Crohn (CC)ภาวะการอักเสบนี้แสดงสถาปัตยกรรมห้องใต้ดินที่บิดเบี้ยว (ลูกศร) และเซลล์กุณโฑที่โดดเด่น (g)ขนของฟลูออเรสซิน (f) ถูกดึงออกมาจากเซลล์เยื่อบุผิว ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถในการซึมผ่านของหลอดเลือดที่เพิ่มขึ้นพบเซลล์อักเสบจำนวนมาก (ลูกศร) ในแผ่นโพรเพีย (lp)เอสเอ็มทีวิดีโอเสริม 5. (b, d, h, l) รูปภาพที่ประมวลผลโดยใช้ LabVIEW 2021
ชุดรูปภาพที่คล้ายกันของการอักเสบของลำไส้ใหญ่แสดงขึ้น รวมถึงลำไส้ใหญ่อักเสบเป็นแผล (UC) (รูปที่ 4g-i) และลำไส้ใหญ่อักเสบของโครห์น (รูปที่ 4j-l)คิดว่าการตอบสนองต่อการอักเสบมีลักษณะเฉพาะคือโครงสร้างห้องใต้ดินที่บิดเบี้ยวและมีเซลล์กุณโฑยื่นออกมาFluorescein ถูกบีบออกจากเซลล์เยื่อบุผิว ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถในการซึมผ่านของหลอดเลือดที่เพิ่มขึ้นเซลล์อักเสบจำนวนมากสามารถเห็นได้ใน lamina propria
เราได้สาธิตการใช้งานทางคลินิกของกล้องเอนโดสโคปเลเซอร์คอนโฟคอลคู่ด้วยไฟเบอร์แบบยืดหยุ่น ซึ่งใช้เครื่องสแกน MEMS ในตำแหน่งระยะไกลสำหรับการรับภาพ ในสิ่งมีชีวิตที่ความถี่เรโซแนนซ์ อัตราเฟรมสูงถึง 20 Hz สามารถทำได้โดยใช้โหมดสแกน Lissajous ความหนาแน่นสูงเพื่อลดปัญหาการเคลื่อนไหวเส้นทางแสงถูกพับเพื่อให้มีการขยายลำแสงและรูรับแสงที่เป็นตัวเลขเพียงพอเพื่อให้ได้ความละเอียดด้านข้างที่ 1.1 µmภาพฟลูออเรสเซนต์ที่มีคุณภาพทางเนื้อเยื่อวิทยาได้รับในระหว่างการส่องกล้องตรวจลำไส้ใหญ่ปกติของเยื่อบุลำไส้ใหญ่ปกติ, อะดีโนมาของท่อ, ติ่งเนื้อที่มีพลาสติกมากเกินไป, ลำไส้ใหญ่อักเสบเป็นแผล และลำไส้ใหญ่อักเสบของโครห์นเซลล์เดี่ยวสามารถระบุได้ รวมถึงโคโลไซต์ เซลล์กุณโฑ และเซลล์ที่มีการอักเสบคุณสมบัติเยื่อเมือก เช่น โครงสร้างห้องใต้ดิน โพรงห้องใต้ดิน และแผ่นลามินาโพรเพียสามารถแยกแยะได้ฮาร์ดแวร์ที่มีความแม่นยำได้รับการกลึงระดับไมโครเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทางแสงและกลไกแต่ละชิ้นอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำภายในเครื่องมือที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 มม. x ความยาว 10 มม.การออกแบบด้านการมองเห็นจะช่วยลดความยาวของปลายส่วนปลายที่แข็งแรงเพียงพอเพื่อให้สามารถทะลุผ่านช่องทางการทำงานขนาดมาตรฐาน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3.2 มม.) ได้โดยตรงในกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์ดังนั้นไม่ว่าผู้ผลิตจะเป็นผู้ผลิตรายใด อุปกรณ์นี้จึงสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายโดยแพทย์ ณ สถานที่อยู่อาศัยทำการกระตุ้นที่ γex = 488 นาโนเมตร เพื่อกระตุ้นฟลูออเรสซิน ซึ่งเป็นสีย้อมที่ได้รับการรับรองจาก FDA เพื่อให้ได้คอนทราสต์สูงเครื่องมือได้รับการประมวลผลใหม่โดยไม่มีปัญหาเป็นเวลา 18 รอบโดยใช้วิธีการฆ่าเชื้อที่เป็นที่ยอมรับทางคลินิก
การออกแบบเครื่องมืออีกสองแบบได้รับการตรวจสอบทางการแพทย์แล้วCellvizio (Mauna Kea Technologies) เป็นกล้องเอนโดสโคปเลเซอร์คอนโฟคอล (pCLE) แบบใช้โพรบ ซึ่งใช้ชุดสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบ coherent แบบมัลติโหมดเพื่อรวบรวมและส่งภาพเรืองแสง1กระจก Galvo ที่อยู่บนสถานีฐานจะทำการสแกนด้านข้างที่ปลายใกล้เคียงส่วนแสงจะถูกรวบรวมในระนาบแนวนอน (XY) ที่มีความลึก 0 ถึง 70 µmชุดไมโครโพรบมีจำหน่ายตั้งแต่ 0.91 (เข็ม 19 G) ถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม.ได้ความละเอียดด้านข้างที่ 1 ถึง 3.5 µmรูปภาพถูกรวบรวมที่อัตราเฟรม 9 ถึง 12 Hz พร้อมขอบเขตการมองเห็นหนึ่งมิติตั้งแต่ 240 ถึง 600 µmแพลตฟอร์มดังกล่าวถูกนำมาใช้ทางคลินิกในหลายพื้นที่ รวมถึงท่อน้ำดี กระเพาะปัสสาวะ ลำไส้ใหญ่ หลอดอาหาร ปอด และตับอ่อนOptiscan Pty Ltd ได้พัฒนากล้องเอนโดสโคปแบบคอนโฟคอลเลเซอร์ (eCLE) ที่ใช้กล้องเอนโดสโคป พร้อมด้วยกลไกการสแกนที่ติดตั้งอยู่ในท่อสอด (ปลายส่วนปลาย) ของกล้องเอนโดสโคประดับมืออาชีพ (EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17ส่วนแสงดำเนินการโดยใช้ไฟเบอร์โหมดเดียว และการสแกนด้านข้างดำเนินการโดยใช้กลไกคานยื่นผ่านส้อมปรับเสียงสะท้อนแอคชูเอเตอร์ Shape Memory Alloy (Nitinol) ใช้เพื่อสร้างการกระจัดตามแนวแกนเส้นผ่านศูนย์กลางรวมของโมดูลคอนโฟคอลคือ 5 มม.สำหรับการโฟกัส จะใช้เลนส์ GRIN ที่มีรูรับแสงเป็นตัวเลข NA = 0.6ภาพแนวนอนได้มาด้วยความละเอียดด้านข้างและแนวแกน 0.7 และ 7 µm ตามลำดับที่อัตราเฟรม 0.8–1.6 Hz และขอบเขตการมองเห็น 500 µm × 500 µm
เราแสดงให้เห็นถึงความละเอียดระดับเซลล์ ในการถ่ายภาพเรืองแสงในร่างกาย จากร่างกายมนุษย์ผ่านกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์โดยใช้เครื่องสแกน MEMS ส่วนปลายการเรืองแสงให้ความเปรียบต่างของภาพในระดับสูง และลิแกนด์ที่จับกับเป้าหมายที่ผิวเซลล์สามารถติดฉลากด้วยฟลูออโรฟอร์เพื่อให้เอกลักษณ์ของโมเลกุลสำหรับการวินิจฉัยโรคที่ดีขึ้นเทคนิคการมองเห็นอื่นๆ สำหรับการตรวจไมโครเอนโดสโคป ในวิฟ ก็กำลังได้รับการพัฒนาเช่นกัน OCT ใช้ความยาวการเชื่อมโยงกันสั้นๆ จากแหล่งกำเนิดแสงบรอดแบนด์เพื่อรวบรวมภาพในระนาบแนวตั้งที่มีความลึก >1 มม.19 OCT ใช้ความยาวการเชื่อมโยงกันสั้นๆ จากแหล่งกำเนิดแสงบรอดแบนด์เพื่อรวบรวมภาพในระนาบแนวตั้งที่มีความลึก >1 มม.19 ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света длину когерентности вертикальной плоскости с глубиной >1 นาที19. OCT ใช้ความยาวการเชื่อมโยงกันที่สั้นของแหล่งกำเนิดแสงบรอดแบนด์เพื่อให้ได้ภาพในระนาบแนวตั้งที่มีความลึก >1 มม.19 OCT 使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平เลดี้中深度> 1 mm19 的使用平子中深度> 1 mm19 的使用宽带光源的短相干长度来收集垂直平 Face中深度>1 mm19 รูปภาพ。 ОКТ использует короткую длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений на глубине >1 мм19 верт икальной плоскости. OCT ใช้ความยาวการเชื่อมโยงกันที่สั้นของแหล่งกำเนิดแสงบรอดแบนด์เพื่อให้ได้ภาพ >1 มม.19 ในระนาบแนวตั้งอย่างไรก็ตาม วิธีการคอนทราสต์ต่ำนี้อาศัยการรวบรวมแสงที่กระเจิงกลับ และความละเอียดของภาพถูกจำกัดด้วยจุดรบกวนการส่องกล้องด้วยแสงด้วยแสงจะสร้างภาพในร่างกายโดยอาศัยการขยายตัวทางเทอร์โมอิลาสติกอย่างรวดเร็วในเนื้อเยื่อหลังจากการดูดซับของพัลส์เลเซอร์ที่สร้างคลื่นเสียง วิธีการนี้ได้แสดงให้เห็นถึงความลึกของการถ่ายภาพ> 1 ซม. ในลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ ในร่างกาย เพื่อติดตามการรักษา วิธีการนี้ได้แสดงให้เห็นถึงความลึกของการถ่ายภาพ> 1 ซม. ในลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ ในร่างกาย เพื่อติดตามการรักษา Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека ใน vivo для мониторинга терапии. วิธีการนี้ได้แสดงให้เห็นถึงความลึกของการถ่ายภาพ> 1 ซม. ในลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ ในร่างกาย เพื่อติดตามการรักษา这种方法已经证明在体内人结肠中成的深度> 1 厘米以监测治疗。这种方法已经证明在体内人结肠中成己度> 1 Этот подход был продемонстрирован на глубине изображения > 1 см в толстой кишке человека in vivo для мониторинга терапии. วิธีการนี้แสดงให้เห็นที่ความลึกของการถ่ายภาพ > 1 ซม. ในลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ ในร่างกาย เพื่อติดตามการรักษาความแตกต่างส่วนใหญ่เกิดจากฮีโมโกลบินในหลอดเลือดการส่องกล้องด้วยมัลติโฟตอนจะสร้างภาพเรืองแสงที่มีคอนทราสต์สูงเมื่อโฟตอน NIR สองตัวขึ้นไปชนกับชีวโมเลกุลของเนื้อเยื่อพร้อมกัน วิธีการนี้สามารถบรรลุความลึกของการถ่ายภาพ> 1 มม. โดยมีความเป็นพิษต่อแสงต่ำ วิธีการนี้สามารถบรรลุความลึกของการถ่ายภาพ> 1 มม. โดยมีความเป็นพิษต่อแสงต่ำ Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 นาที с низкой фототоксичностью. วิธีการนี้สามารถให้ความลึกของภาพ > 1 มม. โดยมีความเป็นพิษต่อแสงต่ำ这种方法可以实现>1 毫米的成ซีรี่ย์深度，光毒性低。这种方法可以实现>1 毫米的成ซีรี่ย์深度，光毒性低。 Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1 นาที с низкой фототоксичностью. วิธีการนี้สามารถให้ความลึกของภาพ > 1 มม. โดยมีความเป็นพิษต่อแสงต่ำต้องใช้พัลส์เลเซอร์ femtosecond ความเข้มสูง และวิธีการนี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ทางการแพทย์ในระหว่างการส่องกล้อง
ในต้นแบบนี้ เครื่องสแกนจะทำการโก่งตัวด้านข้างเท่านั้น ดังนั้นชิ้นส่วนเชิงแสงจึงอยู่ในระนาบแนวนอน (XY)อุปกรณ์สามารถทำงานได้ที่อัตราเฟรมที่สูงกว่า (20 Hz) มากกว่ากระจกกัลวานิก (12 Hz) ในระบบ Cellvizioเพิ่มอัตราเฟรมเพื่อลดความผิดปกติของการเคลื่อนไหว และลดอัตราเฟรมเพื่อเพิ่มสัญญาณจำเป็นต้องใช้อัลกอริธึมความเร็วสูงและอัตโนมัติเพื่อลดปัญหาการเคลื่อนไหวขนาดใหญ่ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวด้วยการส่องกล้อง การเคลื่อนไหวของระบบทางเดินหายใจ และการเคลื่อนไหวของลำไส้เครื่องสแกนเรโซแนนซ์แบบพาราเมตริกแสดงให้เห็นว่ามีการกระจัดในแนวแกนเกินกว่าหลายร้อยไมครอน22 สามารถเก็บภาพในระนาบแนวตั้ง (XZ) ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวเยื่อเมือก เพื่อให้มีมุมมองเดียวกันกับเนื้อเยื่อวิทยา (H&E) สามารถเก็บภาพในระนาบแนวตั้ง (XZ) ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวเยื่อเมือก เพื่อให้มีมุมมองเดียวกันกับเนื้อเยื่อวิทยา (H&E) Изображения быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обеспе чить такое же изображение, как при гистологии (H&E). สามารถถ่ายภาพในระนาบแนวตั้ง (XZ) ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวเยื่อเมือกเพื่อให้ได้ภาพเดียวกันกับในเนื้อเยื่อวิทยา (H&E)可以在垂直于粘膜表上的垂直平เลดี้(XZ) 中收集Images，以提供与组织学(H&E) 相同的视学。可以在垂直于粘膜表的垂直平เลดี้(XZ) 中收集Images，以提供与组织学(H&E) Изображения быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обеспе чить такое же изображение, как при гистологическом исследовании (H&E). สามารถถ่ายภาพในระนาบแนวตั้ง (XZ) ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวเยื่อเมือกเพื่อให้ได้ภาพเดียวกับการตรวจเนื้อเยื่อวิทยา (H&E)เครื่องสแกนสามารถวางในตำแหน่งหลังวัตถุประสงค์ได้ โดยที่ลำแสงตกไปตามแกนลำแสงหลักเพื่อลดความไวต่อความคลาดเคลื่อน8ปริมาตรโฟกัสที่เกือบจะจำกัดการเลี้ยวเบนสามารถเบี่ยงเบนไปจากขอบเขตการมองเห็นขนาดใหญ่โดยพลการได้การสแกนการเข้าถึงแบบสุ่มสามารถทำได้เพื่อหันเหตัวสะท้อนแสงไปยังตำแหน่งที่ผู้ใช้กำหนด9สามารถลดขอบเขตการมองเห็นเพื่อเน้นพื้นที่ต่างๆ ของภาพได้ ปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน คอนทราสต์ และอัตราเฟรมเครื่องสแกนสามารถผลิตได้จำนวนมากโดยใช้กระบวนการง่ายๆซิลิคอนเวเฟอร์แต่ละอันสามารถผลิตอุปกรณ์ได้หลายร้อยชิ้น เพื่อเพิ่มการผลิตเพื่อการผลิตจำนวนมากที่มีต้นทุนต่ำและการกระจายสินค้าในวงกว้าง
ทางเดินแสงแบบพับช่วยลดขนาดของปลายส่วนปลายที่แข็ง ทำให้ง่ายต่อการใช้กล้องเอนโดสโคปเป็นอุปกรณ์เสริมในระหว่างการส่องกล้องตรวจลำไส้ใหญ่ตามปกติในภาพฟลูออเรสเซนต์ที่แสดง สามารถมองเห็นลักษณะเซลล์ย่อยของเยื่อเมือกเพื่อแยกความแตกต่าง tubular adenomas (มะเร็งระยะลุกลาม) จากติ่งเนื้อชนิดไฮเปอร์พลาสติก (อ่อนโยน)ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการส่องกล้องสามารถลดจำนวนชิ้นเนื้อที่ไม่จำเป็นได้23ภาวะแทรกซ้อนทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการผ่าตัดสามารถลดลงได้ ปรับช่วงเวลาการติดตามให้เหมาะสม และลดการวิเคราะห์ทางเนื้อเยื่อวิทยาของรอยโรคเล็กน้อยได้นอกจากนี้เรายังแสดงภาพ ในร่างกาย ของผู้ป่วยโรคลำไส้อักเสบ รวมถึงอาการลำไส้ใหญ่บวมเป็นแผล (UC) และอาการลำไส้ใหญ่บวมของโครห์นการส่องกล้องตรวจลำไส้ใหญ่ด้วยแสงสีขาวแบบธรรมดาช่วยให้มองเห็นพื้นผิวเยื่อเมือกได้ในระดับมหภาค โดยมีความสามารถจำกัดในการประเมินการรักษาเยื่อเมือกได้อย่างแม่นยำสามารถใช้การส่องกล้องในร่างกาย เพื่อประเมินประสิทธิภาพของการรักษาทางชีวภาพ เช่น แอนติบอดีต่อต้าน TNF24การประเมินภายในร่างกายที่แม่นยำยังสามารถลดหรือป้องกันการเกิดซ้ำของโรคและภาวะแทรกซ้อน เช่น การผ่าตัด และปรับปรุงคุณภาพชีวิตได้ไม่มีรายงานอาการไม่พึงประสงค์ร้ายแรงในการศึกษาทางคลินิกที่เกี่ยวข้องกับการใช้กล้องเอนโดสโคปที่ประกอบด้วยฟลูออเรสซีนในสิ่งมีชีวิต 25 กำลังเลเซอร์บนพื้นผิวเยื่อเมือกถูกจำกัดไว้ที่ <2 mW เพื่อลดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บจากความร้อน และเป็นไปตามข้อกำหนดของ FDA สำหรับความเสี่ยงที่ไม่มีนัยสำคัญ26 ต่อ 21 CFR 812 กำลังเลเซอร์บนพื้นผิวเยื่อเมือกถูกจำกัดไว้ที่ <2 mW เพื่อลดความเสี่ยงในการบาดเจ็บจากความร้อน และเป็นไปตามข้อกำหนดของ FDA สำหรับความเสี่ยงที่ไม่มีนัยสำคัญ26 ต่อ 21 CFR 812 Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимуму риск термического реждения и соответствовать требованиям FDA относительно незначительного риска26 согласно 21 CFR 812. กำลังเลเซอร์ที่พื้นผิวเยื่อเมือกถูกจำกัดไว้ที่ <2 mW เพื่อลดความเสี่ยงของความเสียหายจากความร้อน และเป็นไปตามข้อกำหนดของ FDA สำหรับความเสี่ยงเล็กน้อย26 ภายใต้ 21 CFR 812粘膜表 Face的激光功率限制在<2 mW，以最大限度地降低热损伤风险，并满足足FDA 21 CFR 812 对非重大风险26 的要求。粘膜表的激光功率限制在<2 mW Мощность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимуму риск термического รับคำสั่งจาก FDA 21 CFR 812 относительно незначительного риска26. กำลังเลเซอร์ที่พื้นผิวเยื่อเมือกถูกจำกัดไว้ที่ <2 mW เพื่อลดความเสี่ยงของความเสียหายจากความร้อน และเป็นไปตามข้อกำหนดของ FDA 21 CFR 812 สำหรับความเสี่ยงเล็กน้อย26
การออกแบบเครื่องมือสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อปรับปรุงคุณภาพของภาพได้มีออพติคพิเศษเพื่อลดความคลาดเคลื่อนทรงกลม ปรับปรุงความละเอียดของภาพ และเพิ่มระยะการทำงานสามารถปรับ SIL เพื่อให้ตรงกับดัชนีการหักเหของเนื้อเยื่อ (~ 1.4) ได้ดีขึ้น เพื่อปรับปรุงการเชื่อมต่อของแสงความถี่ของไดรฟ์สามารถปรับได้เพื่อเพิ่มมุมด้านข้างของเครื่องสแกนและขยายขอบเขตการมองเห็นของภาพคุณสามารถใช้วิธีอัตโนมัติเพื่อลบเฟรมของรูปภาพที่มีการเคลื่อนไหวที่สำคัญเพื่อลดผลกระทบนี้อาร์เรย์เกทที่ตั้งโปรแกรมได้ (FPGA) ที่มีการเก็บข้อมูลความเร็วสูงจะถูกนำมาใช้เพื่อให้การแก้ไขฟูลเฟรมแบบเรียลไทม์ประสิทธิภาพสูงเพื่อประโยชน์ทางคลินิกที่มากขึ้น วิธีการอัตโนมัติจะต้องแก้ไขการเปลี่ยนเฟสและสิ่งประดิษฐ์ของการเคลื่อนไหวเพื่อการตีความภาพแบบเรียลไทม์สามารถใช้เครื่องสแกนเรโซแนนซ์พาราเมตริก 3 แกนเสาหินเพื่อแนะนำการสแกนตามแนวแกน 22 อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาเพื่อให้เกิดการกระจัดในแนวตั้งอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน >400 µm โดยการปรับความถี่ของไดรฟ์ในระบบที่มีไดนามิกแบบผสมที่ทำให้อ่อนลง/แข็งตัว อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาเพื่อให้เกิดการกระจัดในแนวตั้งอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน >400 µm โดยการปรับความถี่ของไดรฟ์ในระบบที่มีไดนามิกแบบผสมที่ทำให้อ่อนลง/แข็งตัว Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смещения > 400 นาที путем настройки частоты возбуждения в режиме, который характеризуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้เกิดการกระจัดในแนวตั้งอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนที่ >400 µm โดยการตั้งค่าความถี่ของไดรฟ์ในโหมดที่โดดเด่นด้วยไดนามิกแบบอ่อน/แข็งแบบผสม这些设备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.这些 设备 的 硬化 学 学 状态 下 调整 驱动频率 来 实现 的> 40 0 ​​µm ของ 27。 Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентных вертикальных смещений >400 мкм путем настройки частоты сра батывания в режиме со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้เกิดการกระจัดในแนวตั้งอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน >400 µm โดยการปรับความถี่ทริกเกอร์ในโหมดจลนพลศาสตร์การทำให้อ่อนลง/แข็งตัวแบบผสมในอนาคต การถ่ายภาพตามขวางในแนวตั้งอาจช่วยในระยะเริ่มแรกของมะเร็ง (T1a)สามารถใช้วงจรการตรวจจับแบบคาปาซิทีฟเพื่อติดตามการเคลื่อนไหวของสแกนเนอร์และแก้ไขการเปลี่ยนเฟส 28การสอบเทียบเฟสอัตโนมัติโดยใช้วงจรเซ็นเซอร์สามารถแทนที่การสอบเทียบอุปกรณ์แบบแมนนวลก่อนใช้งานสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเครื่องมือได้โดยใช้เทคนิคการปิดผนึกเครื่องมือที่เชื่อถือได้มากขึ้น เพื่อเพิ่มจำนวนรอบการประมวลผลเทคโนโลยี MEMS สัญญาว่าจะเร่งการใช้กล้องเอนโดสโคปเพื่อแสดงภาพเยื่อบุของอวัยวะกลวง วินิจฉัยโรค และติดตามการรักษาในลักษณะที่มีการบุกรุกน้อยที่สุดด้วยการพัฒนาเพิ่มเติม รูปแบบการถ่ายภาพใหม่นี้อาจกลายเป็นโซลูชันราคาประหยัดเพื่อใช้เป็นอุปกรณ์เสริมสำหรับกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์สำหรับการตรวจเนื้อเยื่อวิทยาทันที และในที่สุดก็สามารถแทนที่การวิเคราะห์ทางพยาธิวิทยาแบบเดิมๆ ได้ในที่สุด
การจำลองการติดตามรังสีดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์การออกแบบออปติคอล ZEMAX (เวอร์ชัน 2013) เพื่อกำหนดพารามิเตอร์ของออปติกการโฟกัสเกณฑ์การออกแบบประกอบด้วยความละเอียดตามแนวแกนการหักเหแสงใกล้เคียง ระยะการทำงาน = 0 µm และขอบเขตการมองเห็น (FOV) มากกว่า 250 × 250 µm2สำหรับการกระตุ้นที่ความยาวคลื่น แล็กซ์ = 488 นาโนเมตร จะใช้ไฟเบอร์โหมดเดียว (SMF)มีการใช้ดับเบิ้ลแบบไม่มีสีเพื่อลดความแปรปรวนของการรวบรวมฟลูออเรสเซนซ์ (รูปที่ 5a)ลำแสงจะผ่าน SMF ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของโหมดโหมด 3.5 μm และไม่มีการตัดทอนผ่านศูนย์กลางของตัวสะท้อนแสงด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสง 50 μmใช้เลนส์แบบแช่แข็ง (ครึ่งทรงกลม) ที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูง (n = 2.03) เพื่อลดความคลาดเคลื่อนทรงกลมของลำแสงตกกระทบให้เหลือน้อยที่สุด และให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสกับพื้นผิวเยื่อเมือกอย่างสมบูรณ์เลนส์โฟกัสจะให้ค่า NA ทั้งหมด = 0.41 โดยที่ NA = nsinα, n คือดัชนีการหักเหของแสงของเนื้อเยื่อ, α คือมุมบรรจบกันของลำแสงสูงสุดความละเอียดด้านข้างและแนวแกนที่จำกัดการเลี้ยวเบนคือ 0.44 และ 6.65 µm ตามลำดับ โดยใช้ NA = 0.41, แลมบ์ดา = 488 นาโนเมตร และ n = 1.3313พิจารณาเฉพาะเลนส์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) ≤ 2 มม.ทางเดินแสงถูกพับ และลำแสงที่ออกจาก SMF จะผ่านรูรับแสงตรงกลางของเครื่องสแกน และสะท้อนกลับด้วยกระจกคงที่ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.29 มม.)การกำหนดค่านี้ทำให้ความยาวของปลายด้านปลายที่แข็งแรงสั้นลง เพื่อช่วยให้กล้องเอนโดสโคปเคลื่อนไปข้างหน้าผ่านช่องทางการทำงานมาตรฐาน (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3.2 มม.) ของกล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์ได้คุณสมบัตินี้ทำให้ง่ายต่อการใช้เป็นอุปกรณ์เสริมระหว่างการส่องกล้องตามปกติ
คู่มือแสงแบบพับและบรรจุภัณฑ์กล้องเอนโดสโคป(a) ลำแสงกระตุ้นจะออกจาก OBC และผ่านช่องรับแสงตรงกลางของเครื่องสแกนลำแสงจะถูกขยายและสะท้อนจากกระจกทรงกลมที่คงที่กลับเข้าไปในเครื่องสแกนเพื่อการโก่งตัวด้านข้างเลนส์โฟกัสประกอบด้วยเลนส์ดับเบิ้ลไม่มีสีและเลนส์ทึบ (ครึ่งทรงกลม) ที่ให้การสัมผัสกับพื้นผิวเยื่อเมือกZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/) สำหรับการออกแบบออพติคัลและการจำลอง Ray Tracing(b) แสดงตำแหน่งของส่วนประกอบต่างๆ ของอุปกรณ์ รวมถึงไฟเบอร์โหมดเดี่ยว (SMF) เครื่องสแกน กระจก และเลนส์Solidworks 2016 (https://www.solidworks.com/) ใช้สำหรับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติของบรรจุภัณฑ์เอนโดสโคป
SMF (#460HP, Thorlabs) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสนามของโหมด 3.5 µm ที่ความยาวคลื่น 488 nm ถูกใช้เป็น "รู" สำหรับการกรองเชิงพื้นที่ของแสงพร่ามัว (รูปที่ 5b)SMF ถูกห่อหุ้มไว้ในท่อโพลีเมอร์ที่ยืดหยุ่น (#Pebax 72D, Nordson MEDICAL)มีการใช้ความยาวประมาณ 4 เมตรเพื่อให้แน่ใจว่ามีระยะห่างที่เพียงพอระหว่างผู้ป่วยและระบบถ่ายภาพเลนส์ดับเบิ้ลไม่มีสีเคลือบ MgF2 ขนาด 2 มม. คู่หนึ่ง (#65568, #65567, Edmund Optics) และเลนส์ครึ่งทรงกลมที่ไม่เคลือบผิว 2 มม. (#90858, Edmund Optics) ถูกนำมาใช้เพื่อโฟกัสลำแสงและรวบรวมแสงเรืองแสงใส่ท่อปลายสแตนเลส (ยาว 4 มม., OD 2.0 มม., ID 1.6 มม.) ระหว่างเรซินและท่อด้านนอกเพื่อแยกการสั่นสะเทือนของเครื่องสแกนใช้กาวทางการแพทย์เพื่อปกป้องเครื่องมือจากของเหลวในร่างกายและขั้นตอนการจัดการใช้ท่อหดด้วยความร้อนเพื่อป้องกันขั้วต่อ
เครื่องสแกนขนาดกะทัดรัดผลิตขึ้นโดยใช้หลักการเรโซแนนซ์แบบพาราเมตริกสร้างรูรับแสงขนาด 50 µm ที่กึ่งกลางของตัวสะท้อนแสงเพื่อส่งลำแสงกระตุ้นการใช้ชุดขับเคลื่อนแบบหวีสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส ลำแสงที่ขยายจะถูกเบี่ยงเบนตามขวางในทิศทางตั้งฉาก (ระนาบ XY) ในโหมด Lissajousบอร์ดเก็บข้อมูล (#DAQ PCI-6115, NI) ถูกใช้เพื่อสร้างสัญญาณอะนาล็อกเพื่อควบคุมเครื่องสแกนกำลังจ่ายจากแอมพลิฟายเออร์ไฟฟ้าแรงสูง (#PDm200, PiezoDrive) ผ่านสายไฟเส้นเล็ก (#B4421241, MWS Wire Industries)ทำการเดินสายไฟบนกระดองอิเล็กโทรดเครื่องสแกนทำงานที่ความถี่ใกล้กับ 15 kHz (แกนเร็ว) และ 4 kHz (แกนช้า) เพื่อให้ได้ FOV สูงถึง 250 µm × 250 µmสามารถถ่ายวิดีโอที่อัตราเฟรม 10, 16 หรือ 20 Hzอัตราเฟรมเหล่านี้ใช้เพื่อจับคู่อัตราการทำซ้ำของรูปแบบการสแกน Lissajous ซึ่งขึ้นอยู่กับค่าของความถี่การกระตุ้น X และ Y ของเครื่องสแกนรายละเอียดการแลกเปลี่ยนระหว่างอัตราเฟรม ความละเอียดพิกเซล และความหนาแน่นของรูปแบบการสแกนแสดงอยู่ในงานก่อนหน้าของเรา14
เลเซอร์โซลิดสเตต (#OBIS 488 LS, coherent) ให้ λex = 488 nm เพื่อกระตุ้นฟลูออเรสซีนสำหรับคอนทราสต์ของภาพ (รูปที่ 6a)ผมเปียแบบออปติคัลเชื่อมต่อกับชุดตัวกรองผ่านตัวเชื่อมต่อ FC/APC (สูญเสีย 1.82 dB) (รูปที่ 6b)ลำแสงถูกหักเหโดยกระจกไดโครอิก (#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics) ใน SMF ผ่านทางขั้วต่อ FC/APC อื่นตามข้อกำหนด 21 CFR 812 พลังตกกระทบต่อเนื้อเยื่อถูกจำกัดไว้ที่สูงสุด 2 mW เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ FDA สำหรับความเสี่ยงเล็กน้อยแสงเรืองแสงถูกส่งผ่านกระจกไดโครอิกและตัวกรองการส่งผ่านแบบยาว (#BLP01-488R, Semrock)แสงฟลูออเรสเซนต์ถูกส่งไปยังเครื่องตรวจจับหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT) (#H7422-40, ฮามามัตสึ) ผ่านทางตัวเชื่อมต่อ FC/PC โดยใช้ไฟเบอร์มัลติโหมดยาว ~1 ม. ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกน 50 µmสัญญาณฟลูออเรสเซนต์ถูกขยายด้วยเครื่องขยายกระแสความเร็วสูง (#59-179, Edmund Optics)ซอฟต์แวร์พิเศษ (LabVIEW 2021, NI) ได้รับการพัฒนาสำหรับการเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์และการประมวลผลภาพการตั้งค่ากำลังเลเซอร์และอัตราขยาย PMT ถูกกำหนดโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ (#Arduino UNO, Arduino) โดยใช้แผงวงจรพิมพ์พิเศษSMF และสายไฟสิ้นสุดในตัวเชื่อมต่อและเชื่อมต่อกับพอร์ตไฟเบอร์ออปติก (F) และพอร์ตแบบใช้สาย (W) บนสถานีฐาน (รูปที่ 6c)ระบบสร้างภาพมีอยู่บนรถเข็นแบบพกพา (รูปที่ 6d) มีการใช้หม้อแปลงแยกเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้ารั่วที่ <500 μA มีการใช้หม้อแปลงแยกเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้ารั่วที่ <500 μA Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирующий трансформатор. มีการใช้หม้อแปลงแยกเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้ารั่วที่ <500 µA使用隔离变压器将泄漏电流限制在<500 μA。 <500 ไมโครเอเอ Используйте изолирующий трансформатор, чтобы ограничить ток утечки до <500 мкА. ใช้หม้อแปลงแยกเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้ารั่วที่ <500µA
ระบบการแสดงภาพ(ก) PMT เลเซอร์ และเครื่องขยายเสียงอยู่ในสถานีฐาน(b) ในธนาคารตัวกรอง เลเซอร์ (สีน้ำเงิน) กำลังขับผ่านสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกผ่านขั้วต่อ FC/APCลำแสงถูกหักเหโดยกระจกไดโครอิก (DM) ให้เป็นไฟเบอร์โหมดเดี่ยว (SMF) ผ่านทางขั้วต่อ FC/APC ตัวที่สองแสงฟลูออเรสเซนต์ (สีเขียว) เดินทางผ่าน DM และตัวกรองผ่านยาว (LPF) ไปยัง PMT ผ่านมัลติโหมดไฟเบอร์ (MMF)(c) ปลายใกล้เคียงของกล้องเอนโดสโคปเชื่อมต่อกับพอร์ตไฟเบอร์ออปติก (F) และพอร์ตแบบมีสาย (W) ของสถานีฐาน(d) กล้องเอนโดสโคป จอภาพ สถานีฐาน คอมพิวเตอร์ และหม้อแปลงแยกบนรถเข็นแบบพกพา(a, c) Solidworks 2016 ใช้สำหรับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติของระบบภาพและส่วนประกอบของกล้องเอนโดสโคป
ความละเอียดด้านข้างและแนวแกนของเลนส์โฟกัสถูกวัดจากฟังก์ชันการกระจายจุดของไมโครสเฟียร์ฟลูออเรสเซนต์ (#F8803, Thermo Fisher Scientific) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 µmรวบรวมภาพโดยการแปลไมโครสเฟียร์ในแนวนอนและแนวตั้งในขั้นละ 1 µm โดยใช้สเตจเชิงเส้น (# M-562-XYZ, DM-13, Newport)สแต็คภาพโดยใช้ ImageJ2 เพื่อรับภาพตัดขวางของไมโครสเฟียร์
ซอฟต์แวร์พิเศษ (LabVIEW 2021, NI) ได้รับการพัฒนาสำหรับการเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์และการประมวลผลภาพบนรูปเลข 7 แสดงภาพรวมของรูทีนที่ใช้ควบคุมระบบอินเทอร์เฟซผู้ใช้ประกอบด้วยการเก็บข้อมูล (DAQ) แผงหลัก และแผงควบคุมแผงรวบรวมข้อมูลจะโต้ตอบกับแผงหลักเพื่อรวบรวมและจัดเก็บข้อมูลดิบ ป้อนข้อมูลสำหรับการตั้งค่าการรวบรวมข้อมูลแบบกำหนดเอง และจัดการการตั้งค่าไดรเวอร์เครื่องสแกนเนอร์แผงควบคุมหลักช่วยให้ผู้ใช้สามารถเลือกการกำหนดค่าที่ต้องการสำหรับการใช้กล้องเอนโดสโคป รวมถึงสัญญาณควบคุมเครื่องสแกน อัตราเฟรมของวิดีโอ และพารามิเตอร์การรับข้อมูลแผงนี้ยังช่วยให้ผู้ใช้สามารถแสดงและควบคุมความสว่างและความคมชัดของภาพได้การใช้ข้อมูลดิบเป็นอินพุต อัลกอริธึมจะคำนวณการตั้งค่าอัตราขยายที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ PMT และปรับพารามิเตอร์นี้โดยอัตโนมัติโดยใช้ระบบควบคุมป้อนกลับสัดส่วนอินทิกรัล (PI)16บอร์ดควบคุมจะโต้ตอบกับบอร์ดหลักและบอร์ดเก็บข้อมูลเพื่อควบคุมกำลังเลเซอร์และเกน PMT
สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ระบบอินเทอร์เฟซผู้ใช้ประกอบด้วยโมดูล (1) การเก็บข้อมูล (DAQ) (2) แผงหลัก และ (3) แผงควบคุมโปรแกรมเหล่านี้ทำงานพร้อมกันและสื่อสารกันผ่านคิวข้อความสิ่งสำคัญคือ MEMS: ระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก, TDMS: โฟลว์การควบคุมข้อมูลทางเทคนิค, PI: อินทิกรัลตามสัดส่วน, PMT: มัลติพลายเออร์ด้วยแสงไฟล์รูปภาพและวิดีโอจะถูกบันทึกในรูปแบบ BMP และ AVI ตามลำดับ
อัลกอริธึมการแก้ไขเฟสใช้ในการคำนวณการกระจายของความเข้มของพิกเซลภาพที่ค่าเฟสต่างๆ เพื่อกำหนดค่าสูงสุดที่ใช้ในการทำให้ภาพคมชัดขึ้นสำหรับการแก้ไขแบบเรียลไทม์ ช่วงการสแกนเฟสคือ ±2.86° โดยมีขั้นตอนค่อนข้างมากที่ 0.286° เพื่อลดเวลาในการคำนวณนอกจากนี้ การใช้บางส่วนของภาพที่มีตัวอย่างน้อยลงจะช่วยลดเวลาในการคำนวณเฟรมภาพจาก 7.5 วินาที (1 Msample) เหลือ 1.88 วินาที (250 Ksample) ที่ 10 Hzพารามิเตอร์อินพุตเหล่านี้ได้รับเลือกเพื่อให้คุณภาพของภาพที่เพียงพอโดยมีเวลาแฝงน้อยที่สุดในระหว่างการถ่ายภาพ ในสิ่งมีชีวิตภาพและวิดีโอสดจะถูกบันทึกในรูปแบบ BMP และ AVI ตามลำดับข้อมูลดิบจะถูกจัดเก็บไว้ในรูปแบบโฟลว์การจัดการข้อมูลทางเทคนิค (TMDS)
หลังการประมวลผลภาพ in vivo เพื่อปรับปรุงคุณภาพด้วย LabVIEW 2021 ความแม่นยำถูกจำกัดเมื่อใช้อัลกอริธึมการแก้ไขเฟสระหว่างการถ่ายภาพ in vivo เนื่องจากต้องใช้เวลาในการคำนวณนานมีการใช้พื้นที่รูปภาพและจำนวนตัวอย่างที่จำกัดเท่านั้นนอกจากนี้ อัลกอริธึมยังทำงานได้ไม่ดีกับรูปภาพที่มีส่วนทำให้เกิดการเคลื่อนไหวหรือมีคอนทราสต์ต่ำ และทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณเฟส30แต่ละเฟรมที่มีความเปรียบต่างสูงและไม่มีส่วนการเคลื่อนไหวถูกเลือกด้วยตนเองสำหรับการปรับเฟสแบบละเอียดด้วยช่วงสแกนเฟสที่ ±0.75° ในสเต็ป 0.01°มีการใช้พื้นที่ภาพทั้งหมด (เช่น 1 Msample ของภาพที่บันทึกที่ 10 Hz)ตาราง S2 ให้รายละเอียดพารามิเตอร์รูปภาพที่ใช้แบบเรียลไทม์และหลังการประมวลผลหลังจากการแก้ไขเฟส ตัวกรองค่ามัธยฐานจะถูกใช้เพื่อลดสัญญาณรบกวนในภาพเพิ่มเติมความสว่างและความเปรียบต่างได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยการยืดฮิสโตแกรมและการแก้ไขแกมมา31
การทดลองทางคลินิกได้รับการอนุมัติจากคณะกรรมการพิจารณาสถาบันการแพทย์มิชิแกน และดำเนินการในแผนกขั้นตอนการแพทย์การศึกษานี้ลงทะเบียนออนไลน์กับ ClinicalTrials.gov (NCT03220711 วันที่ลงทะเบียน: 18/07/2017)เกณฑ์การคัดเลือกรวมผู้ป่วย (อายุ 18 ถึง 100 ปี) ที่มีการส่องกล้องลำไส้ใหญ่แบบเลือกที่วางแผนไว้ก่อนหน้านี้ ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของมะเร็งลำไส้ใหญ่ และประวัติของโรคลำไส้อักเสบได้รับความยินยอมจากแต่ละวิชาที่ตกลงที่จะเข้าร่วมเกณฑ์การยกเว้นคือผู้ป่วยที่กำลังตั้งครรภ์ มีภาวะภูมิไวเกินต่อฟลูออเรสซินที่ทราบ หรือกำลังได้รับเคมีบำบัดหรือการฉายรังสีการศึกษานี้รวมผู้ป่วยติดต่อกันที่กำหนดไว้สำหรับการตรวจลำไส้ใหญ่เป็นประจำและเป็นตัวแทนของประชากร Michigan Medical Centerการศึกษาดำเนินการตามปฏิญญาเฮลซิงกิ
ก่อนการผ่าตัด ให้ปรับเทียบกล้องเอนโดสโคปโดยใช้เม็ดบีดเรืองแสง 10 µm (#F8836, Thermo Fisher Scientific) ที่ติดตั้งในแม่พิมพ์ซิลิโคนเทน้ำยาซีลซิลิโคนโปร่งแสง (#RTV108, Momentive) ลงในแม่พิมพ์พลาสติกขนาด 8 ซม.3 ที่พิมพ์แบบ 3 มิติวางเม็ดบีดเรืองแสงน้ำลงบนซิลิโคนแล้วปล่อยทิ้งไว้จนกว่าตัวกลางของน้ำจะแห้ง
ตรวจลำไส้ใหญ่ทั้งหมดโดยใช้กล้องส่องลำไส้ใหญ่ทางการแพทย์มาตรฐาน (Olympus, CF-HQ190L) พร้อมแสงสีขาวหลังจากที่แพทย์ส่องกล้องได้ระบุบริเวณของโรคที่ถูกกล่าวหาแล้วให้ล้างบริเวณนั้นด้วยกรดอะซิติก 5% 5-10 มล. จากนั้นด้วยน้ำฆ่าเชื้อเพื่อกำจัดเมือกและเศษซากฟลูออเรสซีนขนาด 5 มก./มล. (อัลคอน, ฟลูออเรสไซต์) ขนาด 5 มล. ถูกฉีดเข้าเส้นเลือดดำหรือฉีดพ่นเฉพาะที่บนเยื่อเมือกโดยใช้ cannula มาตรฐาน (M00530860, Boston Scientific) ที่ถูกส่งผ่านช่องทางการทำงาน
ใช้เครื่องชลประทานเพื่อล้างสีย้อมหรือเศษส่วนเกินออกจากพื้นผิวเยื่อเมือกถอดสายสวนออกและส่องกล้องเอนโดสโคปผ่านช่องทางการทำงานเพื่อให้ได้ภาพก่อนชันสูตรใช้คำแนะนำในการส่องกล้องมุมกว้างเพื่อวางตำแหน่งส่วนปลายในพื้นที่เป้าหมาย เวลาทั้งหมดที่ใช้ในการรวบรวมภาพคอนโฟคอลคือ <10 นาที เวลาทั้งหมดที่ใช้ในการรวบรวมภาพคอนโฟคอลคือ <10 นาที Общее время, затраченное на сбор конфокальных изображений, составило <10 мин. เวลาทั้งหมดที่ใช้ในการรวบรวมภาพคอนโฟคอลคือ <10 นาทีเวลารวมการรับภาพคอนโฟคอลน้อยกว่า 10 นาทีวิดีโอแสงสีขาวส่องกล้องได้รับการประมวลผลโดยใช้ระบบภาพ Olympus EVIS EXERA III (CLV-190) และบันทึกโดยใช้เครื่องบันทึกวิดีโอ Elgato HDใช้ LabVIEW 2021 เพื่อบันทึกและบันทึกวิดีโอการส่องกล้องหลังจากการถ่ายภาพเสร็จสิ้น กล้องเอนโดสโคปจะถูกเอาออก และเนื้อเยื่อที่จะมองเห็นจะถูกตัดออกโดยใช้คีมตัดชิ้นเนื้อหรือบ่วง เนื้อเยื่อได้รับการประมวลผลสำหรับการตรวจเนื้อเยื่อวิทยาตามปกติ (H&E) และประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญด้านพยาธิวิทยาทางเดินอาหาร (HDA) เนื้อเยื่อได้รับการประมวลผลสำหรับการตรวจเนื้อเยื่อวิทยาตามปกติ (H&E) และประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญด้านพยาธิวิทยาทางเดินอาหาร (HDA) Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) и оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). เนื้อเยื่อได้รับการประมวลผลสำหรับการตรวจเนื้อเยื่อวิทยาตามปกติ (H&E) และประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญด้านพยาธิวิทยาระบบทางเดินอาหาร (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) и оценены экспертом-патологом желудочно-кишечного тракта (HDA). เนื้อเยื่อได้รับการประมวลผลสำหรับการตรวจเนื้อเยื่อวิทยาตามปกติ (H&E) และประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญด้านพยาธิวิทยาระบบทางเดินอาหาร (HDA)คุณสมบัติทางสเปกตรัมของฟลูออเรสซีนได้รับการยืนยันโดยใช้สเปกโตรมิเตอร์ (USB2000+, Ocean Optics) ดังแสดงในรูปที่ S2
กล้องเอนโดสโคปจะถูกฆ่าเชื้อหลังการใช้งานแต่ละครั้งโดยมนุษย์ (รูปที่ 8)ขั้นตอนการทำความสะอาดดำเนินการภายใต้การดูแลและการอนุมัติของกรมควบคุมการติดเชื้อและระบาดวิทยาของศูนย์การแพทย์มิชิแกนและหน่วยประมวลผลกลางปลอดเชื้อ ก่อนการศึกษา เครื่องมือต่างๆ ได้รับการทดสอบและตรวจสอบความถูกต้องสำหรับการฆ่าเชื้อโดย Advanced Stereoization Products (ASP, Johnson & Johnson) ซึ่งเป็นองค์กรเชิงพาณิชย์ที่ให้บริการตรวจสอบการป้องกันการติดเชื้อและการทำหมัน ก่อนการศึกษา เครื่องมือต่างๆ ได้รับการทดสอบและตรวจสอบความถูกต้องสำหรับการฆ่าเชื้อโดย Advanced Stereoization Products (ASP, Johnson & Johnson) ซึ่งเป็นองค์กรเชิงพาณิชย์ที่ให้บริการตรวจสอบการป้องกันการติดเชื้อและการทำหมัน มีตัวเลือกมากมายสำหรับผลิตภัณฑ์ฆ่าเชื้อขั้นสูง (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой организ ацией, предоставляющей услуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. ก่อนการศึกษา เครื่องมือได้รับการทดสอบและรับรองสำหรับการฆ่าเชื้อโดย Advanced Stereoization Products (ASP, Johnson & Johnson) ซึ่งเป็นองค์กรเชิงพาณิชย์ที่ให้บริการป้องกันการติดเชื้อและบริการตรวจสอบการฆ่าเชื้อ นำเสนอผลิตภัณฑ์ฆ่าเชื้อขั้นสูง (ASP, Johnson & Johnson), коммерческой организацией, которая предоставляе туслуги по профилактике инфекций и проверке стерилизации. เครื่องมือได้รับการฆ่าเชื้อและตรวจสอบก่อนการศึกษาโดย Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson) ซึ่งเป็นองค์กรเชิงพาณิชย์ที่ให้บริการป้องกันการติดเชื้อและการตรวจสอบการฆ่าเชื้อ
การรีไซเคิลเครื่องมือ(a) กล้องเอนโดสโคปจะถูกวางในถาดหลังการฆ่าเชื้อแต่ละครั้งโดยใช้กระบวนการประมวลผล STERRAD(b) SMF และสายไฟสิ้นสุดด้วยขั้วต่อไฟเบอร์ออปติกและไฟฟ้า ตามลำดับ ซึ่งปิดก่อนนำไปแปรรูปใหม่
ทำความสะอาดกล้องเอนโดสโคปโดยทำตามขั้นตอนต่อไปนี้: (1) เช็ดกล้องเอนโดสโคปด้วยผ้าไม่มีขนชุบน้ำยาทำความสะอาดด้วยเอนไซม์จากใกล้เคียงถึงปลาย;(2) จุ่มเครื่องมือลงในสารละลายผงซักฟอกด้วยเอนไซม์เป็นเวลา 3 นาทีด้วยน้ำผ้าไม่เป็นขุยขั้วต่อไฟฟ้าและไฟเบอร์ออปติกถูกปิดและถอดออกจากโซลูชัน(3) กล้องเอนโดสโคปถูกห่อและวางไว้ในถาดเครื่องมือสำหรับการฆ่าเชื้อโดยใช้ STERRAD 100NX ซึ่งเป็นพลาสมาก๊าซไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อุณหภูมิค่อนข้างต่ำและสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นต่ำ
ชุดข้อมูลที่ใช้และ/หรือวิเคราะห์ในการศึกษาปัจจุบันสามารถหาได้จากผู้เขียนตามลำดับเมื่อมีการร้องขอที่สมเหตุสมผล
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy ในการส่องกล้องในทางเดินอาหาร: แง่มุมทางเทคนิคและการใช้งานทางคลินิก Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy ในการส่องกล้องในทางเดินอาหาร: แง่มุมทางเทคนิคและการใช้งานทางคลินิกPilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal laser endomicroscopy ในการส่องกล้องทางเดินอาหาร: ด้านเทคนิคและการประยุกต์ใช้ทางคลินิก Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 胃肠内窥镜检查中的共聚焦激光内窥镜检查：技术方的和临床应用。 Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. ผู้เชี่ยวชาญ: ด้านเทคนิคและการประยุกต์ทางคลินิกPilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. Confocal laser endoscopy ในการส่องกล้องทางเดินอาหาร: ด้านเทคนิคและการใช้งานทางคลินิกคำแปล เฮปารินในทางเดินอาหาร7, 7 (2022)
อัล-มันซูร์, MR และคณะการวิเคราะห์ความปลอดภัยและประสิทธิภาพของกล้องส่องกล้องด้วยเลเซอร์ Confocal ของ SAGES TAVACการดำเนินการ.การส่องกล้อง 35, 2091–2103 (2021)
Fugazza, A. และคณะการส่องกล้องด้วยเลเซอร์คอนโฟคอลในโรคทางเดินอาหารและตับอ่อน: การทบทวนอย่างเป็นระบบและการวิเคราะห์เมตาดาต้าวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์.ถังเก็บภายใน 2016, 4638683 (2016)