Конфокальный лазерный эндомикроскоп с дистальным МЭМС-сканером по-настоящему

May 24, 2023

Том 12 научных докладов, Номер статьи: 20155 (2022) Цитировать эту статью

1460 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Конфокальная лазерная эндомикроскопия — это новая методика выполнения оптической биопсии в реальном времени. Флуоресцентные изображения гистологического качества можно мгновенно получить из эпителия полых органов. В настоящее время сканирование выполняется на проксимальном конце инструментов на основе датчиков, которые обычно используются в клинике, и гибкость управления фокусом ограничена. Мы демонстрируем использование параметрического резонансного сканера, установленного на дистальном конце эндомикроскопа для выполнения высокоскоростных боковых отклонений. В центре отражателя была выгравирована апертура для сгиба оптического пути. Такая конструкция уменьшила размеры инструмента до 2,4 мм в диаметре и 10 мм в длину, что позволило пройти вперед через рабочий канал стандартного медицинского эндоскопа. Компактный блок линз обеспечивает поперечное и осевое разрешение 1,1 и 13,6 мкм соответственно. Рабочее расстояние 0 мкм и поле зрения 250×250 мкм были достигнуты при частоте кадров до 20 Гц. Возбуждение длиной волны 488 нм подавалось для возбуждения флуоресцеина, одобренного FDA красителя, для создания высокого контраста тканей. Эндомикроскоп подвергался повторной обработке с использованием клинически одобренного метода стерилизации в течение 18 безотказных циклов. Флуоресцентные изображения были собраны во время обычной колоноскопии нормальной слизистой оболочки толстой кишки, тубулярных аденом, гиперпластических полипов, язвенного колита и колита Крона. Могут быть идентифицированы отдельные клетки, включая колоноциты, бокаловидные клетки и воспалительные клетки. Можно выделить особенности слизистой оболочки, такие как структуры крипт, просветы крипт и собственная пластинка слизистой оболочки. Этот инструмент потенциально может использоваться в качестве аксессуара во время рутинной медицинской эндоскопии.

Конфокальная лазерная эндомикроскопия — это новый метод визуализации, который разрабатывается для клинического использования в качестве дополнения к обычной медицинской эндоскопии1,2,3. Эти гибкие инструменты с оптоволокном можно использовать для выявления заболеваний в эпителии, выстилающем полые органы, например, толстую кишку. Этот тонкий слой ткани обладает высокой метаболической активностью и является источником многих болезненных процессов, таких как рак, инфекции и воспаления. Эндомикроскопия позволяет достичь субклеточного разрешения и получать изображения in vivo с «гистологическим» качеством в режиме реального времени, что помогает врачам принимать клинические решения. Физическая биопсия ткани сопряжена с риском кровотечения и перфорации. Часто собирают слишком много или слишком мало биопсий. Каждый удаленный образец увеличивает стоимость процедуры. Несколько дней требуется для обработки образца для оценки патологом. Пациенты часто испытывают тревогу, ожидая несколько дней получения результатов патологии. Для сравнения, другие методы клинической визуализации, такие как МРТ, КТ, ПЭТ, ОФЭКТ и ультразвук, не имеют пространственного разрешения и временной скорости, необходимых для визуализации эпителиальных процессов с субклеточным разрешением in vivo в реальном времени.

Инструмент на основе зонда (Cellvizio) в настоящее время регулярно используется в клиниках для выполнения «оптической биопсии». В основе конструкции лежит пространственно когерентный пучок волокон, который собирает и передает флуоресцентные изображения4. Сердечники отдельных волокон служат «отверстиями» для пространственной фильтрации расфокусированного света для достижения субклеточного разрешения. Сканирование выполняется на проксимальном конце с использованием больших, громоздких гальво. Такое расположение ограничивает возможность инструмента контролировать фокус. Адекватная стадия раннего эпителиального рака требует визуализации под поверхностью ткани для оценки инвазии и определения соответствующей терапии. Флуоресцеин, контрастное вещество, одобренное FDA, вводится внутривенно, чтобы подчеркнуть структурные особенности эпителия. Эти эндомикроскопы имеют размеры <2,4 мм в диаметре и могут легко проходить через биопсийный канал стандартных медицинских эндоскопов. Такая гибкость обеспечивает широкое клиническое применение и не зависит от производителя эндоскопа. С использованием этого прибора визуализации были проведены многочисленные клинические исследования, в том числе в пищеводе, желудке, толстой кишке и полости рта, для раннего выявления рака. Были установлены протоколы визуализации и определена безопасность этой процедуры.