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공초점 레이저 내시경은 실시간 광학 생검의 새로운 방법입니다.중공 기관의 상피에서 조직학적 품질의 형광 이미지를 즉시 얻을 수 있습니다.현재 스캐닝은 초점 제어의 유연성이 제한되어 임상 실습에서 일반적으로 사용되는 프로브 기반 기기를 사용하여 근위부에서 수행됩니다.우리는 고속 측면 편향을 수행하기 위해 내시경의 말단부에 장착된 파라메트릭 공진 스캐너의 사용을 보여줍니다.빛의 경로를 굴리기 위해 반사판 중앙에 구멍이 새겨져 있습니다.이 디자인은 기구의 크기를 직경 2.4mm, 길이 10mm로 줄여 표준 의료용 내시경의 작업 채널을 통해 앞으로 통과시킬 수 있습니다.소형 렌즈는 각각 1.1 및 13.6 µm의 측면 및 축 해상도를 제공합니다.최대 20Hz의 프레임 속도에서 0μm의 작동 거리와 250μm × 250μm의 시야가 달성됩니다.488nm의 여기는 높은 조직 대비를 위한 FDA 승인 염료인 플루오레세인을 자극합니다.내시경은 임상적으로 승인된 멸균 방법을 사용하여 18주기 동안 실패 없이 재처리되었습니다.일상적인 대장내시경 검사를 통해 정상 대장점막, 세뇨관 선종, 증식성 폴립, 궤양성 대장염, 크론병 대장염에서 형광 영상을 얻었습니다.결장세포, 술잔 세포, 염증 세포를 포함한 단일 세포를 식별할 수 있습니다.선와 구조, 선와 공동, 고유판과 같은 점막 특징을 구별할 수 있습니다.이 기구는 기존 내시경 검사의 보조 장치로 사용할 수 있습니다.
공초점 레이저 내시경은 일상적인 내시경1,2,3의 보조 수단으로 임상용으로 개발되고 있는 새로운 영상 기법입니다.이러한 유연하고 광섬유로 연결된 장비는 결장과 같이 속이 빈 기관을 둘러싸고 있는 상피 세포의 질병을 감지하는 데 사용할 수 있습니다.이 얇은 조직층은 대사 활동이 매우 활발하며 암, 감염, 염증과 같은 많은 질병 과정의 원인이 됩니다.내시경 검사는 세포하 해상도를 달성하여 임상의가 임상 결정을 내리는 데 도움이 되는 실시간, 조직학적 품질의 생체 내 이미지를 제공합니다.신체 조직 생검은 출혈과 천공의 위험이 있습니다.너무 많거나 너무 적은 생검 표본이 수집되는 경우가 많습니다.제거된 각 샘플은 수술 비용을 증가시킵니다.병리학자가 검체를 평가하는 데 며칠이 걸립니다.병리 결과를 기다리는 동안 환자들은 종종 불안을 경험합니다.대조적으로, MRI, CT, PET, SPECT 및 초음파와 같은 다른 임상 영상 기법은 실시간, 세포하 해상도로 생체 내 상피 과정을 시각화하는 데 필요한 공간 해상도 및 시간 속도가 부족합니다.
프로브 기반 기기(Cellvizio)는 현재 "광학 생검"을 수행하기 위해 클리닉에서 일반적으로 사용됩니다.이 디자인은 형광 이미지를 수집하고 전송하는 공간적으로 일관된 광섬유 번들4을 기반으로 합니다.단일 섬유 코어는 세포 이하 해상도를 위해 초점이 흐려진 빛을 공간적으로 필터링하는 "구멍" 역할을 합니다.스캔은 크고 부피가 큰 검류계를 사용하여 근위부에서 수행됩니다.이 조항은 초점 제어 도구의 기능을 제한합니다.초기 상피 암종의 적절한 병기 결정을 위해서는 침윤을 평가하고 적절한 치료법을 결정하기 위해 조직 표면 아래의 시각화가 필요합니다.FDA 승인 조영제인 플루오레세인(Fluorescein)은 상피의 구조적 특징을 강조하기 위해 정맥 내로 투여됩니다. 이 내시경은 직경이 2.4mm 미만이며 표준 의료용 내시경의 생검 채널을 통해 쉽게 앞으로 통과할 수 있습니다. 이 내시경은 직경이 2.4mm 미만이며 표준 의료용 내시경의 생검 채널을 통해 쉽게 앞으로 통과할 수 있습니다. Эти эндомикроскопы имеѕт размеры <2,4 мм в диаметре и могут быть легко проведены через биопсийный канал стандартных медиц инских эндоскопов. 이 내시경은 직경이 2.4mm 미만이며 표준 의료 내시경의 생검 채널을 쉽게 통과할 수 있습니다.이 내시경은 직경이 2.4mm 미만이며 표준 의료용 내시경의 생검 채널을 쉽게 통과합니다.이러한 유연성 덕분에 광범위한 임상 적용이 가능하며 내시경 제조업체와는 독립적입니다.식도암, 위암, 대장암, 구강암의 조기 발견을 포함하여 이 영상 장치를 사용하여 수많은 임상 연구가 수행되었습니다.이미징 프로토콜이 개발되었으며 절차의 안전성이 확립되었습니다.
MEMS(Microelectromechanical Systems)는 내시경의 말단부에 사용되는 작은 스캐닝 메커니즘을 설계하고 제조하기 위한 강력한 기술입니다.이 위치(근위부에 상대적)는 초점 위치5,6를 제어하는 ​​데 더 큰 유연성을 허용합니다.측면 편향 외에도 말단 메커니즘은 축 스캔, 대물렌즈 후 스캔 및 무작위 액세스 스캔을 수행할 수도 있습니다.이러한 기능을 통해 수직 단면 이미징7, 넓은 시야(FOV)8 무수차 스캐닝, 사용자 정의 하위 영역9의 향상된 성능 등 보다 포괄적인 상피 세포 조사가 가능합니다.MEMS는 장비 맨 끝에서 사용할 수 있는 제한된 공간으로 스캐닝 엔진을 패키징하는 심각한 문제를 해결합니다.부피가 큰 검류계에 비해 MEMS는 작은 크기, 빠른 속도 및 낮은 전력 소비로 우수한 성능을 제공합니다.간단한 제조 공정을 확장하여 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능합니다.많은 MEMS 설계가 이전에 보고되었습니다10,11,12.의료용 내시경의 작업 채널을 통해 실시간 생체 내 영상을 광범위하게 임상적으로 사용할 수 있을 만큼 충분히 개발된 기술은 아직 없습니다.여기서 우리는 일상적인 임상 내시경 검사 중 생체 내 인간 이미지 획득을 위해 내시경의 말단부에 MEMS 스캐너를 사용하는 방법을 시연하는 것을 목표로 합니다.
비슷한 조직학적 특성을 가진 생체 내 형광 이미지를 실시간으로 수집하기 위해 말단부에 MEMS 스캐너를 사용하여 광섬유 기기를 개발했습니다.단일 모드 광섬유(SMF)는 유연한 폴리머 튜브로 둘러싸여 있으며 λex = 488 nm에서 여기됩니다.이 구성은 말단 팁의 길이를 단축하고 표준 의료 내시경의 작업 채널을 통해 앞쪽으로 통과할 수 있도록 합니다.팁을 사용하여 옵틱의 중앙을 맞춥니다.이 렌즈는 NA(개구수) = 0.41 및 작동 거리 = 0 µm13에서 거의 회절 축 해상도를 달성하도록 설계되었습니다.광학 장치(14)를 정확하게 정렬하기 위해 정밀 심이 만들어졌습니다. 스캐너는 직경 2.4mm, 길이 10mm의 견고한 말단 팁이 있는 내시경에 포장되어 있습니다(그림 1a).이러한 크기를 통해 임상 실습에서 내시경 검사 중 액세서리로 사용할 수 있습니다(그림 1b).조직에 입사되는 레이저의 최대 출력은 2mW였습니다.
공초점 레이저 내시경(CLE) 및 MEMS 스캐너.(a) 직경 2.4mm, 길이 10mm의 견고한 말단 팁 치수를 갖춘 포장된 기구 및 (b) 표준 의료 내시경(Olympus CF-HQ190L)의 작업 채널을 통한 직선 통로를 보여주는 사진.(c) 여기 빔이 통과하는 중앙 조리개가 50 μm인 반사경을 보여주는 스캐너의 전면 모습입니다.스캐너는 직교 콤 드라이브 드라이브 세트로 구동되는 짐벌에 장착됩니다.장치의 공진 주파수는 토션 스프링의 크기에 따라 결정됩니다.(d) 구동 및 전원 신호에 대한 연결 지점을 제공하는 전극 앵커에 연결된 와이어가 있는 스탠드에 장착된 스캐너를 보여주는 스캐너의 측면 보기.
스캐닝 메커니즘은 Lissajous 패턴에서 빔을 측면(XY 평면)으로 편향시키기 위해 빗살 구동 직각 위상 액추에이터 세트로 구동되는 짐벌 장착 반사기로 구성됩니다(그림 1c).여기 빔이 통과하는 중앙에는 직경 50μm의 구멍이 에칭되었습니다.스캐너는 토션 스프링의 치수를 변경하여 조정할 수 있는 설계의 공진 주파수로 구동됩니다.전원 및 제어 신호에 대한 연결 지점을 제공하기 위해 장치 주변에 전극 앵커가 새겨 져 있습니다 (그림 1d).
이미징 시스템은 수술실로 이동할 수 있는 휴대용 카트에 장착됩니다.그래픽 사용자 인터페이스는 의사, 간호사 등 최소한의 기술 지식을 가진 사용자를 지원하도록 설계되었습니다.스캐너 구동 주파수, 빔폼 모드, 이미지 FOV를 수동으로 확인하세요.
내시경의 전체 길이는 표준 의료용 내시경(1.68m)의 작업 채널을 통해 기구가 완전히 통과할 수 있도록 약 4m이며, 조작성을 위해 추가 길이가 있습니다.내시경의 근위 말단에서 SMF와 와이어는 베이스 스테이션의 광섬유 및 유선 포트에 연결되는 커넥터에서 종료됩니다.설치에는 레이저, 필터 장치, 고전압 증폭기 및 광전자 증배관 감지기(PMT)가 포함되어 있습니다.증폭기는 스캐너에 전원과 구동 신호를 공급합니다.광학 필터 장치는 레이저 여기를 SMF에 연결하고 형광을 PMT로 전달합니다.
내시경은 STERRAD 멸균 공정을 사용하여 각 임상 시술 후 재처리되며 최대 18주기까지 고장 없이 견딜 수 있습니다.OPA 용액의 경우 10회 이상의 소독 후에도 손상 징후가 관찰되지 않았습니다.OPA의 결과는 STERRAD의 결과를 능가하여 재멸균이 아닌 높은 수준의 소독으로 내시경의 수명을 연장할 수 있음을 시사합니다.
이미지 해상도는 직경 0.1μm의 형광 비드를 사용하여 점 확산 기능으로 결정되었습니다.측면 및 축 해상도의 경우 각각 1.1 및 13.6μm의 반치폭(FWHM)이 측정되었습니다(그림 2a, b).
이미지 옵션.포커싱 광학 장치의 측면(a) 및 축(b) 해상도는 직경 0.1μm의 형광 미소구체를 사용하여 측정한 점 확산 함수(PSF)를 특징으로 합니다.측정된 반치폭(FWHM)은 각각 1.1 및 13.6μm였습니다.삽입: 가로(XY) 및 축(XZ) 방향으로 단일 미소구체의 확장된 보기가 표시됩니다.(c) 그룹 7-6이 명확하게 분해될 수 있음을 보여주는 표준(USAF 1951) 표적 스트립(빨간색 타원형)에서 얻은 형광 이미지.(d) 250μm×250μm의 이미지 시야를 보여주는 10μm 직경의 분산 형광 마이크로스피어 이미지.(a, b)의 PSF는 MATLAB R2019a(https://www.mathworks.com/)를 사용하여 구축되었습니다.(c, d) LabVIEW 2021(https://www.ni.com/)을 사용하여 형광 이미지를 수집했습니다.
표준 해상도 렌즈의 형광 이미지는 높은 측면 해상도를 유지하는 그룹 7-6의 열 세트를 명확하게 구별합니다(그림 2c).250 µm × 250 µm의 시야(FOV)는 커버슬립에 분산된 10 µm 직경의 형광 구슬 이미지에서 결정되었습니다(그림 2d).
PMT 게인 제어 및 위상 보정을 위한 자동화된 방법이 임상 영상 시스템에 구현되어 내시경, 결장 연동운동 및 환자 호흡으로 인한 운동 인공물을 줄입니다.이미지 재구성 및 처리 알고리즘은 이전에 설명되었습니다.PMT 이득은 강도 포화를 방지하기 위해 비례 적분(PI) 컨트롤러에 의해 제어됩니다.시스템은 각 프레임의 최대 픽셀 강도를 읽고 비례 및 적분 응답을 계산하며 PMT 게인 값을 결정하여 픽셀 강도가 허용 범위 내에 있는지 확인합니다.
생체 내 이미징 중에 스캐너 이동과 제어 신호 간의 위상 불일치로 인해 이미지 흐림이 발생할 수 있습니다.이러한 영향은 인체 내부의 장치 온도 변화로 인해 발생할 수 있습니다.백색광 이미지는 내시경이 생체 내 정상 결장 점막과 접촉되어 있음을 보여줍니다(그림 3a).잘못 정렬된 픽셀의 흐릿함은 정상 결장 점막의 원시 이미지에서 볼 수 있습니다(그림 3b).적절한 위상 및 대비 조정으로 치료한 후 점막의 세포하 특징을 구별할 수 있습니다(그림 3c).추가 정보를 위해 원시 공초점 이미지와 처리된 실시간 이미지가 그림 S1에 표시되어 있으며 실시간 및 후처리에 사용되는 이미지 재구성 매개 변수가 표 S1 및 표 S2에 나와 있습니다.
이미지 처리.(a) 플루오레세인 투여 후 생체 내 형광 이미지를 수집하기 위해 정상(N) 결장 점막과 접촉한 내시경(E)을 보여주는 광각 내시경 이미지.(b) 스캔하는 동안 X축과 Y축에서 이동하면 잘못 정렬된 픽셀이 흐려질 수 있습니다.데모를 위해 원본 이미지에 큰 위상 변화가 적용되었습니다.(c) 후처리 단계 보정 후, 고유판(lp)으로 둘러싸인 중앙 루멘(l)을 사용하여 선와 구조(화살표)를 포함하여 점막 세부 사항을 평가할 수 있습니다.결장세포(c), 술잔 세포(g), 염증 세포(화살표)를 포함하여 단일 세포를 구별할 수 있습니다.추가 동영상 1을 참조하세요. (b, c) LabVIEW 2021을 사용하여 처리된 이미지.
공초점 형광 이미지는 기기의 광범위한 임상 적용 가능성을 입증하기 위해 여러 결장 질환에서 생체 내에서 획득되었습니다.광각 이미징은 먼저 백색광을 사용하여 수행되어 전체적으로 비정상적인 점막을 감지합니다.그런 다음 내시경은 결장경의 작업 채널을 통해 전진하여 점막과 접촉하게 됩니다.
세뇨관 선종 및 과형성 폴립을 포함한 결장 신생물에 대한 광시야 내시경, 공초점 내시경 및 조직학(H&E) 이미지가 표시됩니다. 세뇨관 선종 및 과형성 폴립을 포함한 결장 신생물에 대한 광시야 내시경, 공초점 내시경 및 조직학(H&E) 이미지가 표시됩니다. Широкопольная эндоскопия, konfoкальная эндомикроскопия 및 гистологические (H&E) изображения показаны для неоплазии й кишки, вклучая тубулярнуу аденому 및 гиперпластический полип. 대장 내시경, 공초점 내시경, 조직학적(H&E) 영상은 세뇨관 선종 및 과형성 폴립을 포함한 대장 종양에 사용됩니다.显示 显示 肿瘤 结肠 (包括 管状 管状 腺瘤 和 和 增生性息肉 增生性息肉) 的 广角 广角 内 内 窥镜 检查 共 共 聚 焦显微内 窥镜 检查 和 组织学 (h & e) 图像。。。H&E(모델링) 이미지. Широкопольная эндоскопия, конfoкальная микроэндоскопия и гистологические (H&E) изображения, показываучие опухоли кишки, вклучая тубулярные аденомы 및 гиперпластические полипы. 관형 선종 및 과형성 폴립을 포함한 결장 종양을 보여주는 광역 내시경, 공초점 미세 내시경 및 조직학적(H&E) 이미지.관상 선종은 정상적인 선와 구조의 상실, 잔 세포 크기의 감소, 선와 내강의 왜곡 및 고유판의 두꺼워짐을 보여주었습니다(그림 4a-c).과형성 폴립은 별 모양의 선와 구조, 소수의 잔 세포, 슬릿 모양의 선와 내강 및 불규칙한 층상 선와를 보여주었습니다 (그림 4d-f).
생체 내 점막의 두꺼운 피부 이미지. (ac) 선종, (df) 과형성 폴립, (gi) 궤양성 대장염 및 (jl) 크론 대장염에 대한 대표적인 백색광 내시경, 공초점 내시경 및 조직학(H&E) 이미지가 표시됩니다. (ac) 선종, (df) 과형성 폴립, (gi) 궤양성 대장염 및 (jl) 크론 대장염에 대한 대표적인 백색광 내시경, 공초점 내시경 및 조직학(H&E) 이미지가 표시됩니다. Типичные изображения эндоскопии в белом свете, конfoкального эндомикроскопа и гистологии (H&E) показаны для (ac) аденомы, (d f) гиперпластического полипа, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона. (ac) 선종, (df) 과형성 폴립, (gi) 궤양성 대장염 및 (jl) 크론 대장염에 대한 일반적인 백색광 내시경, 공초점 내시경 및 조직학(H&E) 이미지가 표시됩니다.显示了(ac) 腺瘤、(df) 增生性息肉、(gi) 溃疡性结肠炎와(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와组织학( H&E) 사진입니다. (ac) 躰真、(df) 增生性息肉、(gi) 克罗恩红肠炎性体育性白光内肠肠炎、共公主内肠肠炎性화电视학원(H&E ) 이미지. Представлены репрезентативные эндоскопия в белом свете, конфокальная эндоскопия и гистология (ac) аденомы, (df) гиперпласти ческого полипоза, (gi) язвенного колита и (jl) колита Крона (H&E). 대표적인 백색광 내시경, 공초점 내시경 및 (ac) 선종, (df) 과형성 폴립증, (gi) 궤양성 대장염 및 (jl) 크론병 대장염(H&E)의 조직학이 표시됩니다.(B)는 내시경(E)을 사용하여 관형 선종(TA)으로부터 생체 내에서 얻은 공초점 이미지를 보여줍니다.이 전암성 병변은 정상적인 선와 구조의 상실(화살표), 선와 내강의 왜곡(l) 및 선와 고유판(lp)의 밀집을 보여줍니다.결장세포(c), 잔세포(g), 염증세포(화살표)도 식별할 수 있습니다.SMT.보충 비디오 2. (e)는 생체 내 과형성 폴립(HP)에서 얻은 공초점 이미지를 보여줍니다.이 양성 병변은 별 모양의 선와 구조(화살표), 틈새 모양의 선와 내강(l) 및 불규칙한 모양의 고유판(lp)을 보여줍니다.Colonocytes(c), 여러 잔 세포(g) 및 염증 세포(화살표)도 식별할 수 있습니다.SMT.보충 비디오 3. (h)는 생체 내 궤양성 대장염(UC)에서 얻은 공초점 이미지를 보여줍니다.이 염증 상태는 왜곡된 선와 구조(화살표)와 눈에 띄는 잔 세포(g)를 보여줍니다.플루오레세인(f)의 깃털은 상피 세포에서 압출되어 증가된 혈관 투과성을 반영합니다.고유판(lp)에는 수많은 염증 세포(화살표)가 보입니다.SMT.보충 비디오 4. (k)는 크론병 대장염(CC) 영역에서 생체 내에서 얻은 공초점 이미지를 보여줍니다.이 염증 상태는 왜곡된 선와 구조(화살표)와 눈에 띄는 잔 세포(g)를 보여줍니다.플루오레세인(f)의 깃털은 상피 세포에서 압출되어 증가된 혈관 투과성을 반영합니다.고유판(lp)에는 수많은 염증 세포(화살표)가 보입니다.SMT.보충 비디오 5. (b, d, h, l) LabVIEW 2021을 사용하여 처리된 이미지.
궤양성 대장염(UC)(그림 4g-i) 및 크론병 대장염(그림 4j-l)을 포함하여 유사한 결장 염증 이미지 세트가 표시됩니다.염증 반응은 잔 세포가 튀어나온 뒤틀린 선와 구조가 특징인 것으로 생각됩니다.플루오레세인은 증가된 혈관 투과성을 반영하여 상피 세포에서 압착됩니다.고유판(lamina propria)에서는 다수의 염증 세포를 볼 수 있습니다.
우리는 생체 내 이미지 획득을 위해 원위에 위치한 MEMS 스캐너를 사용하는 유연한 섬유 결합 공초점 레이저 내시경의 임상 적용을 입증했습니다.공진 주파수에서는 고밀도 Lissajous 스캔 모드를 사용하여 최대 20Hz의 프레임 속도를 달성하여 모션 아티팩트를 줄일 수 있습니다.광학 경로는 1.1μm의 측면 분해능을 달성하기에 충분한 빔 확장과 개구수를 제공하도록 접혀 있습니다.정상 결장 점막, 관형 선종, 증식성 폴립, 궤양성 대장염 및 크론 대장염에 대한 일상적인 대장 내시경 검사를 통해 조직학적 품질의 형광 이미지를 얻었습니다.결장세포, 술잔 세포, 염증 세포를 포함한 단일 세포를 식별할 수 있습니다.선와 구조, 선와 공동, 고유판과 같은 점막 특징을 구별할 수 있습니다.정밀 하드웨어는 직경 2.4mm x 길이 10mm 기기 내에서 개별 광학 및 기계 구성 요소의 정밀한 정렬을 보장하기 위해 미세 가공되었습니다.광학 설계는 의료용 내시경의 표준 크기(직경 3.2mm) 작업 채널을 직접 통과할 수 있을 만큼 견고한 말단 팁의 길이를 줄입니다.따라서 제조사에 상관없이 거주지 의사들이 널리 사용할 수 있는 기기이다.높은 콘트라스트를 얻기 위해 FDA 승인 염료인 플루오레세인을 여기시키기 위해 λex = 488 nm에서 여기를 수행했습니다.기구는 임상적으로 허용되는 멸균 방법을 사용하여 18주기 동안 문제 없이 재처리되었습니다.
두 가지 다른 기기 디자인이 임상적으로 검증되었습니다.Cellvizio(Mauna Kea Technologies)는 다중 모드 간섭성 광섬유 케이블 묶음을 사용하여 형광 이미지를 수집하고 전송하는 프로브 기반 공초점 레이저 내시경(pCLE)입니다1.베이스 스테이션에 위치한 갈보 미러는 근위부 끝에서 측면 스캔을 수행합니다.광학 섹션은 0~70μm 깊이의 수평(XY) 평면에 수집됩니다.마이크로프로브 키트는 직경 0.91(19G 바늘)부터 5mm까지 제공됩니다.1~3.5μm의 측면 해상도가 달성되었습니다.이미지는 240~600μm의 1차원 시야로 9~12Hz의 프레임 속도로 수집되었습니다.이 플랫폼은 담관, 방광, 결장, 식도, 폐, 췌장 등 다양한 부위에서 임상적으로 사용되어 왔습니다.Optiscan Pty Ltd는 전문 내시경(EC-3870K, Pentax Precision Instruments) 17의 삽입 튜브(말단부)에 스캐닝 엔진이 내장된 내시경 기반 공초점 레이저 내시경(eCLE)을 개발했습니다.광학부는 단일 모드 광섬유를 사용하여 수행되었으며 측면 스캐닝은 공진 소리굽쇠를 통한 캔틸레버 메커니즘을 사용하여 수행되었습니다.형상 기억 합금(니티놀) 액츄에이터는 축 변위를 생성하는 데 사용됩니다.공초점 모듈의 전체 직경은 5mm입니다.초점을 맞추기 위해 NA = 0.6의 개구수를 갖는 GRIN 렌즈가 사용됩니다.수평 이미지는 0.8-1.6Hz의 프레임 속도와 500μm × 500μm의 시야에서 각각 0.7 및 7μm의 측면 및 축 해상도로 획득되었습니다.
우리는 말단 MEMS 스캐너를 사용하여 의료 내시경을 통해 인체에서 생체 내 형광 이미징 획득의 세포내 해상도를 보여줍니다.형광은 높은 이미지 대비를 제공하며, 세포 표면 표적에 결합하는 리간드는 형광단으로 표지되어 향상된 질병 진단을 위한 분자 동일성을 제공할 수 있습니다.생체 내 미세내시경을 위한 다른 광학 기술도 개발 중입니다. OCT는 광대역 광원의 짧은 일관성 길이를 사용하여 깊이가 1mm보다 큰 수직 평면에서 이미지를 수집합니다19. OCT는 광대역 광원의 짧은 일관성 길이를 사용하여 깊이가 1mm보다 큰 수직 평면에서 이미지를 수집합니다19. ОКТ использует короткуу длину когерентности широкополосного источника света для сбора изображений в ертикальной плоскости с глубиной >1 мм19. OCT는 광대역 광원의 짧은 일관성 길이를 사용하여 깊이가 1mm보다 큰 수직 평면에서 이미지를 획득합니다19. OCT는 1 mm19의 이미지를 사용합니다.1 mm19의 이미지. ОКТ использует короткуу длину когереntности широкополосного света для сбора изображений на глубине >1mm19 верт икальной плоскости. OCT는 광대역 광원의 짧은 일관성 길이를 사용하여 수직면에서 1mm19가 넘는 이미지를 획득합니다.그러나 이 저대비 접근 방식은 후방 산란된 빛 수집에 의존하며 이미지 해상도는 얼룩 아티팩트에 의해 제한됩니다.광음향 내시경은 음파를 생성하는 레이저 펄스를 흡수한 후 조직의 빠른 열탄성 팽창을 기반으로 생체 내 이미지를 생성합니다. 이 접근법은 치료를 모니터링하기 위해 생체 내 인간 결장에서 >1cm의 영상 깊이를 입증했습니다. 이 접근법은 치료를 모니터링하기 위해 생체 내 인간 결장에서 >1cm의 영상 깊이를 입증했습니다. Этот подход продемонстрировал глубину визуализации > 1 см в толстой кишке человека in vivo для мониторинга терапии. 이 접근법은 치료 모니터링을 위해 생체 내 인간 결장에서 >1 cm의 영상 깊이를 입증했습니다.这种方法已经证明深内人结肠中成image深島> 1 厘米以监测治疗。这种method 已经证明在体内人结肠中成image深島> 1 Этот подход был продемонстрирован на глубине изображения > 1 см в толстой кишке человека in vivo для мониторинга терапии. 이 접근법은 치료를 모니터링하기 위해 생체 내 인간 결장에서 >1 cm의 영상 깊이에서 입증되었습니다.조영제는 주로 혈관계의 헤모글로빈에 의해 생성됩니다.다광자 내시경 검사는 2개 이상의 NIR 광자가 조직 생체분자에 동시에 충돌할 때 고대비 형광 이미지를 생성합니다21. 이 접근법은 낮은 광독성으로 1mm 이상의 이미징 깊이를 달성할 수 있습니다. 이 접근법은 낮은 광독성으로 1mm 이상의 이미징 깊이를 달성할 수 있습니다. Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1mm с низкой фототоксичностьу. 이 접근법은 낮은 광독성으로 > 1mm의 이미지 깊이를 제공할 수 있습니다.这种法可以实现>1 毫米的成实深titude，光毒性低。这种法可以实现>1 毫米的成实深titude，光毒性低。 Этот подход может обеспечить глубину изображения > 1mm с низкой фототоксичностьу. 이 접근법은 낮은 광독성으로 > 1mm의 이미지 깊이를 제공할 수 있습니다.고강도 펨토초 레이저 펄스가 필요하며 이 방법은 내시경 검사 중에 임상적으로 입증되지 않았습니다.
이 프로토타입에서는 스캐너가 측면 편향만 수행하므로 광학 부품이 수평(XY) 평면에 있습니다.이 장치는 Cellvizio 시스템의 갈바닉 거울(12Hz)보다 더 높은 프레임 속도(20Hz)에서 작동할 수 있습니다.모션 아티팩트를 줄이려면 프레임 속도를 높이고, 신호를 높이려면 프레임 속도를 낮추십시오.내시경 운동, 호흡 운동, 장 운동성으로 인해 발생하는 큰 운동 인공물을 완화하려면 고속의 자동화된 알고리즘이 필요합니다.파라메트릭 공진 스캐너는 수백 마이크론을 초과하는 축 변위를 달성하는 것으로 나타났습니다. 영상은 점막 표면에 수직인 수직면(XZ)에서 수집되어 조직학(H&E)과 동일한 보기를 제공할 수 있습니다. 영상은 점막 표면에 수직인 수직면(XZ)에서 수집되어 조직학(H&E)과 동일한 보기를 제공할 수 있습니다. Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обесп ечить такое же изображение, как при гистологии (H&E). 조직학(H&E)에서와 동일한 이미지를 제공하기 위해 점막 표면에 수직인 수직 평면(XZ)에서 이미지를 촬영할 수 있습니다.可以以以以于粘膜表面的垂直平面(XZ) 中收集图image，以提供与组织school(H&E) 以提与组织视图。可以에서 垂直于粘膜表면의 垂直平面(XZ) 中收集图 Image ，以提供与组织school(H&E) Изображения могут быть получены в вертикальной плоскости (XZ), перпендикулярной поверхности слизистой оболочки, чтобы обесп ечить такое же изображение, как при гистологическом исследовании(H&E). 조직학적 검사(H&E)와 동일한 이미지를 제공하기 위해 점막 표면에 수직인 수직면(XZ)에서 이미지를 촬영할 수 있습니다.스캐너는 수차에 대한 민감도를 줄이기 위해 조명 빔이 주 광학 축을 따라 떨어지는 사후 대물렌즈 위치에 배치될 수 있습니다8.회절이 거의 제한된 초점 볼륨은 임의로 넓은 시야에서 벗어날 수 있습니다.무작위 액세스 스캐닝을 수행하여 반사판을 사용자 정의 위치9로 편향시킬 수 있습니다.시야를 줄여 이미지의 임의 영역을 강조 표시하여 신호 대 잡음비, 대비 및 프레임 속도를 향상시킬 수 있습니다.스캐너는 간단한 공정으로 대량 생산이 가능합니다.각 실리콘 웨이퍼에 수백 개의 장치를 만들어 생산량을 늘려 저비용 대량 생산과 폭넓은 유통이 가능합니다.
접힌 광선 경로는 단단한 말단 팁의 크기를 줄여 일상적인 대장 내시경 검사 중에 내시경을 액세서리로 쉽게 사용할 수 있습니다.표시된 형광 이미지에서 점막의 세포하 특징을 볼 수 있어 관상 선종(전암성)과 증식성 폴립(양성)을 구별할 수 있습니다.이러한 결과는 내시경 검사가 불필요한 생검 횟수를 줄일 수 있음을 시사합니다23.수술과 관련된 일반적인 합병증을 줄이고, 모니터링 간격을 최적화할 수 있으며, 경미한 병변에 대한 조직학적 분석을 최소화할 수 있습니다.또한 궤양성 대장염(UC)과 크론병 대장염을 포함한 염증성 장 질환 환자의 생체 내 이미지도 보여줍니다.기존의 백색광 대장내시경 검사는 점막 치유를 정확하게 평가하는 능력이 제한되어 있지만 점막 표면의 육안 보기를 제공합니다.내시경검사는 항-TNF24 항체와 같은 생물학적 치료법의 효능을 평가하기 위해 생체 내에서 사용될 수 있습니다.정확한 생체 내 평가는 질병 재발 및 수술과 같은 합병증을 줄이거나 예방하고 삶의 질을 향상시킬 수도 있습니다.생체 내에서 플루오레세인 함유 내시경 사용과 관련된 임상 연구에서 심각한 부작용은 보고되지 않았습니다25. 점막 표면의 레이저 출력은 열 손상 위험을 최소화하고 21 CFR 812에 따라 중요하지 않은 위험26에 대한 FDA 요구 사항을 충족하기 위해 <2mW로 제한되었습니다. 점막 표면의 레이저 출력은 열 손상 위험을 최소화하고 21 CFR 812에 따라 중요하지 않은 위험26에 대한 FDA 요구 사항을 충족하기 위해 <2mW로 제한되었습니다. Мочность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимуму риск термиского еждения и соответствовать trебованиям FDA относительно незначительного риска26 согласно 21 CFR 812. 열 손상 위험을 최소화하고 21 CFR 812에 따라 무시할 수 있는 위험26에 대한 FDA 요구 사항을 충족하기 위해 점막 표면의 레이저 출력은 2mW 미만으로 제한되었습니다.粘膜表면의 광광 차단 장치는 2mW 미만, 매우 큰 속도의 지역, 并满足FDA 21 CFR 812 对不重大风险26 的要求.2mW 미만의 레이저 표면 레이저 제조 Мочность лазера на поверхности слизистой оболочки была ограничена до <2 мВт, чтобы свести к минимуму риск термиского еждения и соответствовать требованиям FDA 21 CFR 812 относительно незначительного RISKа26. 점막 표면의 레이저 출력은 열 손상 위험을 최소화하고 무시할 수 있는 위험에 대한 FDA 21 CFR 812 요구 사항을 충족하기 위해 <2mW로 제한되었습니다26.
이미지 품질을 향상시키기 위해 장비의 디자인을 수정할 수 있습니다.구면 수차를 줄이고, 이미지 해상도를 향상시키며, 작동 거리를 늘리기 위해 특수 광학 장치를 사용할 수 있습니다.SIL은 조직의 굴절률(~1.4)과 더 잘 일치하도록 조정되어 광 결합을 향상시킬 수 있습니다.구동 주파수를 조정하여 스캐너의 측면 각도를 높이고 이미지 시야를 넓힐 수 있습니다.자동화된 방법을 사용하여 움직임이 많은 이미지의 프레임을 제거하면 이 효과를 완화할 수 있습니다.고속 데이터 수집 기능을 갖춘 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하여 고성능 실시간 풀프레임 보정을 제공합니다.임상적 유용성을 높이기 위해 자동화된 방법은 실시간 이미지 해석을 위한 위상 변이 및 모션 아티팩트를 수정해야 합니다.축 스캐닝(22)을 도입하기 위해 모놀리식 3축 파라메트릭 공진 스캐너가 구현될 수 있습니다. 이러한 장치는 혼합된 연화/강화 역학27을 특징으로 하는 체제에서 구동 주파수를 조정하여 전례 없는 수직 변위 >400 μm를 달성하도록 개발되었습니다. 이러한 장치는 혼합된 연화/강화 역학27을 특징으로 하는 체제에서 구동 주파수를 조정하여 전례 없는 수직 변위 >400 μm를 달성하도록 개발되었습니다. Эти устройства были разработаны для достижения беспрецедентного вертикального смечения > 400 мкм путем настройки частоты в озбуждения в режиме, который харакterизуется смешанной динамикой смягчения/жесткости27. 이러한 장치는 혼합된 소프트/하드 역학이 특징인 모드에서 드라이브 주파수를 설정하여 >400 μm의 전례 없는 수직 변위를 달성하도록 설계되었습니다.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。这些 设备 的 开发 是 为了 에서 具有 混合 软化 硬化 硬化 학 状态 下 调整 驱动频率 来 实现 的> 400 µm 垂直位移 27。 Эти устройства были разраbotотаны для достижения беспрецедентных вертикальных смеений >400 мкм путем настройки частоты чсаб атывания в режиме со смешанной кинетикой размягчения/затвердевания27. 이러한 장치는 혼합된 연화/경화 동역학 모드에서 트리거 주파수를 조정하여 400μm를 초과하는 전례 없는 수직 변위를 달성하도록 설계되었습니다.미래에는 수직 횡단 영상이 조기 암(T1a)의 병기를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.스캐너 이동을 추적하고 위상 변이(28)를 보정하기 위해 용량성 감지 회로가 구현될 수 있다.센서 회로를 사용한 자동 위상 교정은 사용 전 수동 장비 교정을 대체할 수 있습니다.보다 안정적인 기구 밀봉 기술을 사용하여 처리 주기 수를 늘리면 기구 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.MEMS 기술은 중공 장기의 상피를 시각화하고, 질병을 진단하고, 최소 침습 방식으로 치료를 모니터링하기 위한 내시경의 사용을 가속화할 것을 약속합니다.추가 개발을 통해 이 새로운 영상 방식은 즉각적인 조직학적 검사를 위해 의료용 내시경의 보조 장치로 사용할 수 있는 저렴한 솔루션이 될 수 있으며 결국 기존의 병리학적 분석을 대체할 수 있습니다.
초점 광학 장치의 매개변수를 결정하기 위해 ZEMAX 광학 설계 소프트웨어(버전 2013)를 사용하여 광선 추적 시뮬레이션을 수행했습니다.설계 기준에는 근회절 축 해상도, 작동 거리 = 0 µm, 250 × 250 µm2 이상의 시야(FOV)가 포함됩니다.파장 λex = 488nm에서의 여기를 위해 단일 모드 광섬유(SMF)가 사용되었습니다.무색성 이중선은 형광 수집의 분산을 줄이기 위해 사용됩니다(그림 5a).빔은 모드 필드 직경이 3.5μm인 SMF를 통과하고 절단 없이 조리개 직경이 50μm인 반사경의 중심을 통과합니다.입사 빔 구면 수차를 최소화하고 점막 표면과의 완전한 접촉을 보장하려면 굴절률(n = 2.03)이 높은 하드 침지(반구형) 렌즈를 사용하십시오.포커싱 광학은 총 NA = 0.41을 제공합니다. 여기서 NA = nsinα, n은 조직의 굴절률, α는 최대 빔 수렴 각도입니다.회절 제한 측면 및 축 해상도는 각각 0.44 및 6.65μm이며 NA = 0.41, λ = 488nm 및 n = 1.3313을 사용합니다.외경(OD)이 2mm 이하인 시중에서 판매되는 렌즈만 고려되었습니다.광학 경로가 접혀지고 SMF를 떠나는 빔이 스캐너의 중앙 구멍을 통과한 후 고정 거울(직경 0.29mm)에 의해 다시 반사됩니다.이 구성은 의료용 내시경의 표준(직경 3.2mm) 작업 채널을 통해 내시경이 전방으로 통과하는 것을 용이하게 하기 위해 강성 원위 단부의 길이를 단축합니다.이 기능을 사용하면 일상적인 내시경 검사 중에 액세서리로 쉽게 사용할 수 있습니다.
접이식 도광판 및 내시경 포장.(a) 여기 빔은 OBC를 종료하고 스캐너의 중앙 조리개를 통과합니다.빔은 확장되어 측면 편향을 위해 고정된 원형 거울에서 다시 스캐너로 반사됩니다.초점 광학 장치는 한 쌍의 무색 이중 렌즈와 점막 표면과의 접촉을 제공하는 고체 침지(반구형) 렌즈로 구성됩니다.광학 설계 및 광선 추적 시뮬레이션을 위한 ZEMAX 2013 (https://www.zemax.com/).(b) 단일 모드 광섬유(SMF), 스캐너, 거울 및 렌즈를 포함한 다양한 기기 구성 요소의 위치를 ​​표시합니다.내시경 포장의 3D 모델링에는 Solidworks 2016(https://www.solidworks.com/)이 사용되었습니다.
488nm의 파장에서 3.5μm의 모드 필드 직경을 갖는 SMF(#460HP, Thorlabs)가 초점이 흐려진 빛의 공간 필터링을 위한 "홀"로 사용되었습니다(그림 5b).SMF는 유연한 폴리머 튜브(#Pebax 72D, Nordson MEDICAL)로 둘러싸여 있습니다.환자와 영상 시스템 사이의 충분한 거리를 보장하기 위해 약 4미터의 길이가 사용됩니다.한 쌍의 2mm MgF2 코팅 무색 이중 렌즈(#65568, #65567, Edmund Optics)와 2mm 코팅되지 않은 반구형 렌즈(#90858, Edmund Optics)를 사용하여 빔의 초점을 맞추고 형광을 수집했습니다.스캐너 진동을 차단하기 위해 수지와 외부 튜브 사이에 스테인레스 스틸 엔드 튜브(길이 4mm, OD 2.0mm, ID 1.6mm)를 삽입합니다.체액 및 취급 절차로부터 기기를 보호하려면 의료용 접착제를 사용하십시오.열수축 튜브를 사용하여 커넥터를 보호하십시오.
소형 스캐너는 파라메트릭 공진 원리를 바탕으로 제작되었습니다.여기 빔을 전송하기 위해 반사경 중앙에 50 μm 조리개를 에칭합니다.직교형 빗 구동 드라이브 세트를 사용하여 확장된 빔은 Lissajous 모드에서 직교 방향(XY 평면)으로 가로 방향으로 편향됩니다.스캐너를 제어하기 위한 아날로그 신호를 생성하는 데 데이터 수집 보드(#DAQ PCI-6115, NI)가 사용되었습니다.얇은 전선(#B4421241, MWS Wire Industries)을 통해 고전압 증폭기(#PDm200, PiezoDrive)에 의해 전력이 공급되었습니다.전극 뼈대에 배선을 하십시오.스캐너는 15kHz(빠른 축) 및 4kHz(느린 축)에 가까운 주파수에서 작동하여 최대 250μm × 250μm의 FOV를 달성합니다.비디오는 10, 16 또는 20Hz의 프레임 속도로 촬영할 수 있습니다.이러한 프레임 속도는 스캐너의 X 및 Y 여기 주파수 값에 따라 달라지는 Lissajous 스캔 패턴의 반복 속도를 일치시키는 데 사용됩니다.프레임 속도, 픽셀 해상도 및 스캔 패턴 밀도 간의 균형에 대한 자세한 내용은 이전 작업14제시되었습니다.
고체 레이저(#OBIS 488 LS, 응집성)는 이미지 대비를 위해 플루오레세인을 여기시키기 위해 λex = 488 nm를 제공합니다(그림 6a).광학 피그테일은 FC/APC 커넥터(손실 1.82dB)를 통해 필터 장치에 연결됩니다(그림 6b).빔은 다른 FC/APC 커넥터를 통해 SMF의 이색성 거울(#WDM-12P-111-488/500:600, Oz Optics)에 의해 편향됩니다.21 CFR 812에 따라 조직에 대한 입사 전력은 미미한 위험에 대한 FDA 요구 사항을 충족하기 위해 최대 2mW로 제한됩니다.형광은 이색성 거울과 긴 투과 필터(#BLP01-488R, Semrock)를 통과했습니다.형광은 코어 직경이 50μm인 ~1m 길이의 다중 모드 광섬유를 사용하여 FC/PC 커넥터를 통해 광전자 증배관(PMT) 검출기(#H7422-40, Hamamatsu)로 전송되었습니다.형광 신호는 고속 전류 증폭기(#59-179, Edmund Optics)를 사용하여 증폭되었습니다.실시간 데이터 수집 및 이미지 처리를 위해 특수 소프트웨어(LabVIEW 2021, NI)가 개발되었습니다.레이저 출력 및 PMT 이득 설정은 특수 인쇄 회로 기판을 사용하는 마이크로 컨트롤러(#Arduino UNO, Arduino)에 의해 결정됩니다.SMF와 전선은 커넥터에서 끝나고 베이스 스테이션의 광섬유(F) 및 유선(W) 포트에 연결됩니다(그림 6c).이미징 시스템은 휴대용 카트에 포함되어 있습니다(그림 6d). 누설 전류를 500μA 미만으로 제한하기 위해 절연 변압기가 사용되었습니다. 누설 전류를 500μA 미만으로 제한하기 위해 절연 변압기가 사용되었습니다. Для ограничения тока утечки до <500 мкА использовался изолирукий трансформатор. 누설 전류를 500μA 미만으로 제한하기 위해 절연 변압기가 사용되었습니다.을 사용하는 경우 500μA 미만의 전류를 사용합니다. <500μA. Используйте изолирукий трансформатор, чтобы ограничить ток утечки до <500 мкА. 누설 전류를 500μA 미만으로 제한하려면 절연 변압기를 사용하십시오.
시각화 시스템.(a) PMT, 레이저 및 증폭기가 기지국에 있습니다.(b) 필터 뱅크에서 레이저(파란색)는 FC/APC 커넥터를 통해 광섬유 케이블을 통해 구동됩니다.빔은 DM(이색성 거울)에 의해 두 번째 FC/APC 커넥터를 통해 SMF(단일 모드 광섬유)로 편향됩니다.형광(녹색)은 DM과 LPF(장대 통과 필터)를 거쳐 MMF(다중 모드 광섬유)를 통해 PMT로 이동합니다.(c) 내시경의 근위 끝은 베이스 스테이션의 광섬유(F) 및 유선(W) 포트에 연결됩니다.(d) 휴대용 카트에 있는 내시경, 모니터, 기지국, 컴퓨터 및 절연 변압기.(a, c) 이미징 시스템 및 내시경 구성 요소의 3D 모델링에는 SolidWorks 2016이 사용되었습니다.
초점 광학 장치의 측면 및 축 해상도는 직경 0.1μm의 형광 미소구체(#F8803, Thermo Fisher Scientific)의 점 확산 함수로부터 측정되었습니다.선형 스테이지(# M-562-XYZ, DM-13, Newport)를 사용하여 마이크로스피어를 1 μm 단계로 수평 및 수직으로 변환하여 이미지를 수집합니다.ImageJ2를 사용하여 미소구체의 단면 이미지를 획득하는 이미지 스택.
실시간 데이터 수집 및 이미지 처리를 위해 특수 소프트웨어(LabVIEW 2021, NI)가 개발되었습니다.그림에.그림 7은 시스템을 작동하는 데 사용되는 루틴의 개요를 보여줍니다.사용자 인터페이스는 데이터 수집(DAQ), 메인 패널 및 컨트롤러 패널로 구성됩니다.데이터 수집 패널은 기본 패널과 상호 작용하여 원시 데이터를 수집 및 저장하고, 사용자 정의 데이터 수집 설정에 대한 입력을 제공하고, 스캐너 드라이버 설정을 관리합니다.메인 패널을 통해 사용자는 스캐너 제어 신호, 비디오 프레임 속도 및 획득 매개변수를 포함하여 내시경 사용에 대해 원하는 구성을 선택할 수 있습니다.또한 이 패널을 통해 사용자는 이미지의 밝기와 대비를 표시하고 제어할 수 있습니다.원시 데이터를 입력으로 사용하여 알고리즘은 PMT에 대한 최적의 이득 설정을 계산하고 비례 적분(PI)16 피드백 제어 시스템을 사용하여 이 매개변수를 자동으로 조정합니다.컨트롤러 보드는 메인 보드 및 데이터 수집 보드와 상호 작용하여 레이저 출력 및 PMT 이득을 제어합니다.
시스템 소프트웨어 아키텍처.사용자 인터페이스는 모듈 (1) 데이터 수집(DAQ), (2) 메인 패널 및 (3) 컨트롤러 패널로 구성됩니다.이러한 프로그램은 동시에 실행되며 메시지 대기열을 통해 서로 통신합니다.핵심은 MEMS: Microelectromechanical System, TDMS: Technical Data Control Flow, PI: Proportional Integral, PMT: Photomultiplier 입니다.이미지 및 비디오 파일은 각각 BMP 및 AVI 형식으로 저장됩니다.
위상 보정 알고리즘은 이미지를 선명하게 하는 데 사용되는 최대값을 결정하기 위해 다양한 위상 값에서 이미지 픽셀 강도의 분산을 계산하는 데 사용됩니다.실시간 보정의 경우 위상 스캔 범위는 계산 시간을 줄이기 위해 0.286°의 상대적으로 큰 간격으로 ±2.86°입니다.또한 더 적은 수의 샘플이 포함된 이미지 부분을 사용하면 이미지 프레임 계산 시간이 10Hz에서 7.5초(1Msample)에서 1.88초(250Ksample)로 더욱 단축됩니다.이러한 입력 매개변수는 생체 내 이미징 동안 대기 시간을 최소화하면서 적절한 이미지 품질을 제공하기 위해 선택되었습니다.라이브 이미지와 비디오는 각각 BMP 및 AVI 형식으로 녹화됩니다.원시 데이터는 기술 데이터 관리 흐름 형식(TMDS)으로 저장됩니다.
LabVIEW 2021을 사용하여 품질 개선을 위한 생체 내 이미지 후처리. 생체 내 이미징 중에 위상 보정 알고리즘을 사용할 경우 필요한 계산 시간이 길어 정확도가 제한됩니다.제한된 이미지 영역과 샘플 수만 사용됩니다.또한 이 알고리즘은 모션 아티팩트가 있거나 대비가 낮은 이미지에는 제대로 작동하지 않으며 위상 계산 오류가 발생합니다.0.01° 단계에서 ±0.75°의 위상 스캔 범위를 사용하여 위상 미세 조정을 위해 대비가 높고 모션 아티팩트가 없는 개별 프레임을 수동으로 선택했습니다.전체 이미지 영역이 사용되었습니다(예: 10Hz에서 기록된 이미지의 1M샘플).표 S2는 실시간 및 후처리에 사용되는 이미지 매개변수를 자세히 설명합니다.위상 보정 후에는 중앙값 필터를 사용하여 이미지 노이즈를 더욱 줄입니다.히스토그램 스트레칭과 감마 보정31을 통해 밝기와 대비가 더욱 향상되었습니다.
임상 시험은 미시간 의료 기관 검토 위원회(Michigan Medical Institutions Review Board)의 승인을 받았으며 의료 절차부에서 수행되었습니다.이 연구는 ClinicalTrials.gov(NCT03220711, 등록 날짜: 2017년 7월 18일)에 온라인으로 등록되었습니다.포함 기준에는 이전에 계획된 선택적 대장내시경 검사를 받은 환자(18~100세), 대장암 위험 증가, 염증성 장질환 병력이 포함되었습니다.참여에 동의한 각 대상자로부터 사전 동의를 얻었습니다.제외 기준은 임신 중이거나 플루오레세인에 과민증이 있는 것으로 알려진 환자, 활성 화학요법 또는 방사선 요법을 받고 있는 환자였습니다.이 연구에는 정기 대장내시경 검사가 예정된 연속 환자가 포함되었으며 미시간 의료 센터 인구를 대표했습니다.이 연구는 헬싱키 선언에 따라 수행되었습니다.
수술 전에 실리콘 몰드에 장착된 10μm 형광 비드(#F8836, Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 내시경을 보정합니다.반투명 실리콘 밀봉재(#RTV108, Momentive)를 3D 프린팅된 8 cm3 플라스틱 몰드에 부었습니다.물 형광 구슬을 실리콘 위에 떨어뜨리고 물 매체가 마를 때까지 둡니다.
백색광 조명을 사용하는 표준 의료용 대장내시경(Olympus, CF-HQ190L)을 사용하여 전체 결장을 검사했습니다.내시경 의사가 의심되는 질병의 부위를 확인한 후 해당 부위를 5% 아세트산 5-10ml로 세척한 다음 멸균수로 점액과 잔해물을 제거합니다.5mg/ml 플루오레세인(Alcon, Fluorescite) 5ml 용량을 정맥 주사하거나 작업 채널을 통과하는 표준 캐뉼라(M00530860, Boston Scientific)를 사용하여 점막에 국소 분무했습니다.
점막 표면에서 과도한 염료나 잔해물을 씻어내려면 세척기를 사용하십시오.분무 카테터를 제거하고 내시경을 작업 채널을 통해 통과시켜 사후 이미지를 얻습니다.광시야 내시경 안내를 사용하여 말단 팁을 대상 영역에 배치합니다. 공초점 이미지를 수집하는 데 사용된 총 시간은 10분 미만이었습니다. 공초점 이미지를 수집하는 데 사용된 총 시간은 10분 미만이었습니다. 10분 미만이면 모든 작업이 완료됩니다. 공초점 이미지를 수집하는 데 걸린 총 시간은 10분 미만이었습니다.공초점 이미지의 총 획득 시간은 10분 미만이었습니다.내시경 백색광 비디오는 Olympus EVIS EXERA III(CLV-190) 이미징 시스템을 사용하여 처리되었으며 Elgato HD 비디오 레코더를 사용하여 녹화되었습니다.LabVIEW 2021을 사용하여 내시경 영상을 녹화하고 저장하세요.영상 촬영이 완료된 후 내시경을 제거하고 생검 겸자나 올가미를 사용하여 시각화할 조직을 절제합니다. 조직은 일상적인 조직학(H&E)을 위해 처리되었으며 전문 GI 병리학자(HDA)에 의해 평가되었습니다. 조직은 일상적인 조직학(H&E)을 위해 처리되었으며 전문 GI 병리학자(HDA)에 의해 평가되었습니다. Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) 및 оценены экспертом-Pатологом желудочно-кишечного tracta (HDA). 조직은 일상적인 조직학(H&E)을 위해 처리되었으며 전문 위장 병리학자(HDA)에 의해 평가되었습니다.对组织进行常规组织school(H&E) 处理 ，并由专家GI 病理學家(HDA) 进行评估。对组织进行常规组织school(H&E) 处理 ，并由专家GI 病理學家(HDA) 进行评估。 Ткани были обработаны для обычной гистологии (H&E) 및 оценены экспертом-Pатологом желудочно-кишечного tracta (HDA). 조직은 일상적인 조직학(H&E)을 위해 처리되었으며 전문 위장 병리학자(HDA)에 의해 평가되었습니다.플루오레세인의 스펙트럼 특성은 그림 S2와 같이 분광계(USB2000+, Ocean Optics)를 사용하여 확인되었습니다.
내시경은 사람이 사용할 때마다 멸균됩니다(그림 8).청소 절차는 미시간 의료 센터 감염 통제 및 전염병학과와 중앙 멸균 처리 부서의 지시와 승인에 따라 수행되었습니다. 연구에 앞서, 감염 예방 및 멸균 검증 서비스를 제공하는 상업 기관인 Advanced Sterilization Products(ASP, Johnson & Johnson)에서 기구의 멸균 테스트 및 검증을 거쳤습니다. 연구에 앞서, 감염 예방 및 멸균 검증 서비스를 제공하는 상업 기관인 Advanced Sterilization Products(ASP, Johnson & Johnson)에서 기구의 멸균 테스트 및 검증을 거쳤습니다. Перед исследованием инструменты были протестированы 및 одобрены для стерилизации компанией Advanced Sterilization Products (ASP, Johnson & Johnson), коммереской чорган изацией, предоставлявляучей услуги по профилактике инфекций 및 проверке стерилизации. 연구에 앞서 감염 예방 및 멸균 검증 서비스를 제공하는 상업 조직인 Advanced Sterilization Products(ASP, Johnson & Johnson)에서 기구의 멸균 테스트를 거쳐 승인을 받았습니다. 고급 멸균 제품(ASP, Johnson & Johnson), коммерческой организацией, которая предоставл яет услуги по проилактике инфекций 및 проверке стерилизации. 감염 예방 및 멸균 검증 서비스를 제공하는 상업 조직인 Advanced Sterilization Products(ASP, Johnson & Johnson)에서 연구에 앞서 기구를 멸균하고 검사했습니다.
도구 재활용.(a) 내시경은 STERRAD 처리 프로세스를 사용하여 각 멸균 후 트레이에 배치됩니다.(b) SMF와 와이어는 각각 광섬유 및 전기 커넥터로 종료되며 재처리 전에 닫힙니다.
다음을 수행하여 내시경을 청소하십시오. (1) 보푸라기가 없는 천에 효소 세척제를 적셔 근위부에서 원위부까지 내시경을 닦습니다.(2) 장비를 효소세제 용액에 물과 함께 3분간 담가둡니다.보푸라기가 없는 직물.전기 및 광섬유 커넥터를 덮고 솔루션에서 제거합니다.(3) 과산화수소 가스 플라즈마인 STERRAD 100NX를 이용하여 멸균을 위해 내시경을 감싸서 기구 트레이에 넣는다.상대적으로 낮은 온도와 낮은 습도 환경.
현재 연구에서 사용 및/또는 분석된 데이터세트는 합당한 요청이 있을 경우 해당 저자에게 제공됩니다.
Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 위장 내시경 검사의 공초점 레이저 내시경 검사: 기술적 측면 및 임상 적용. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 위장 내시경 검사의 공초점 레이저 내시경 검사: 기술적 측면 및 임상 적용.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. 위장 내시경 검사의 공초점 레이저 내시경 검사: 기술적 측면 및 임상 적용. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. Pilonis, ND, Januszewicz, W. & di Pietro, M. 共载肠分别别 현재재재재共공주设计재재재机机：기술적 측면과 임상적 적용.Pilonis, ND, Januszewicz, V. i di Pietro, M. 위장 내시경의 공초점 레이저 내시경: 기술적 측면 및 임상 적용.번역 위장 헤파린.7, 7(2022).
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