Сканирующий волоконный эндоскоп

В этой статье есть несколько проблем. Помогите улучшить ее или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти сообщения ) Эта статья является сиротой , поскольку на нее не ссылаются другие статьи . Пожалуйста, введите ссылки на эту страницу из связанных статей ; попробуйте найти инструмент ссылок для предложений. ( март 2017 г. ) В этой статье нечеткий стиль цитирования .Используемые ссылки можно сделать более понятными, используя другой или единый стиль цитирования и сносок . ( март 2017 г. )( Узнайте, как и когда удалить это сообщение ) В статье содержится список общих ссылок , но в ней отсутствуют соответствующие встроенные цитаты .Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Июнь 2024 г. )( Узнайте, как и когда удалить это сообщение ) Данная статья содержит рекламный контент .Пожалуйста, помогите улучшить его, удалив рекламный язык и неуместные внешние ссылки , а также добавив энциклопедический текст, написанный с нейтральной точки зрения . ( Декабрь 2022 )( Узнайте, как и когда удалить это сообщение ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение )

Сканирующий волоконный эндоскоп — это технология, которая использует гибкий, небольшой (< 6Fr) периферический или коронарный катетер для обеспечения широкоугольной, высококачественной, полноцветной лазерной видеовизуализации. Эти различия отличают приложения SFE от современных подходов к визуализации, таких как IVUS и интракоронарная ОКТ . Ожидается, что приложения для устройства (которое ожидало рассмотрения и одобрения FDA по состоянию на 2017 год ^{[ требуется обновление ]} ) будут включать медицинскую диагностику и поддержку при определении интервенционных методов лечения, таких как хирургия или биопсия . Предоставление как полноцветных изображений, так и широкоугольного хирургического обзора в реальном времени во внутренние глубины артерий позволяет врачам обходить труднодоступные внутренние ткани для оценки потенциального заболевания.

Технология SFE была разработана в Вашингтонском университете с целью обеспечения высококачественной лазерной визуализации в сверхтонком и гибком эндоскопе . Считается ^{[ кем? ]} , что концепция перемещения оптического волокна для получения 2D -изображений с конфокальным секционированием и лазерным освещением была впервые предложена для эндоскопических приложений Джиниунасом и др. в 1993 году. Главным достижением SFE является быстрое сканирование и генерация высококачественных изображений с использованием амплитудно-модулированного резонирующего волокна.

Используя одномодовое волокно, которое вибрирует в резонансе, SFE сканирует ткань, выделенную сфокусированным лазерным пятном. Детектор регистрирует мультиплексированный по времени сигнал обратного рассеяния. Для доступа к труднодоступным артериальным областям волокно и трубка SFE чрезвычайно малы. Пьезоэлектрическая трубка имеет диаметр 400 микрон, и в ней размещается одномодовое оптическое волокно. Наконечник волокна приводится в действие трубкой и имеет текущую резонансную частоту 5 кГц, которая закручивается в расширяющуюся схему из 250 спиралей (изображение диаметром 500 пикселей) с частотой кадров 15 Гц. Дистальный наконечник диаметром 1,06 мм размещает систему линз, которая определяет параметры визуализации. Прототипные системы обеспечивают поле зрения 70 градусов и разрешение 10 микрон. Лазерные источники соединены в одно сканирующее волокно, и они используют красный, зеленый и синий лазеры для создания цветных изображений. Для сбора обратно рассеянного света по периферии микросканера размещены двенадцать многомодовых волокон диаметром 250 микрон, образуя дистальный наконечник диаметром 1,6 мм.

Большинство медицинских изображений внутренних органов делятся на две группы:

1. рентгеновская компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ) и ультразвук , которые используются для визуализации структур и, как правило, с низким пространственно-временным разрешением (миллиметры, секунды); а также
2. Технологии оптической эндоскопии, которые используются для получения изображений поверхностей с высоким пространственно-временным разрешением (микрометры, миллисекунды).

Эндоскопическая визуализация требует прямой визуализации внутренних поверхностей органов. Это означает, что и компоненты освещения, и компоненты обнаружения должны перемещаться по часто чрезвычайно сложной анатомии, чтобы увидеть определенную область. Как размер, так и гибкость эндоскопа определяют возможность доступа к этим областям. Эндоскопы, которые меньше в диаметре и очень гибкие, могут уменьшить травмирование тканей, седативные препараты, используемые для седации, и боль пациента. ^[1]

Возможность достижения четкого разрешения при значительном уменьшении диаметра устройства для улучшения артериальной навигации является преимуществом SFE. Современные технологии гибких эндоскопов, использующие технологии когерентного связывания волокон 1 мм, имеют толщину примерно такую ​​же, как человеческий палец. Когда эти устройства уменьшаются в размере, они испытывают серьезное ухудшение разрешения, что приводит к качеству изображения, которое равносильно юридической слепоте для врача, использующего их.

Все гибкие конструкции эндоскопов ограничены дифракцией света. Объективная линза и свойства освещения определяют пространственную функцию рассеяния точки (PSF), придаваемую изображению. PSF в эндоскопах оказывает наибольшее влияние внутри устройства в реальной фокальной плоскости. В приложении FOV ограниченная область внутри устройства и разрешаемое разделение между точками могут использоваться для расчета разрешения изображения.

В США ежегодно регистрируется 800 000 случаев хронической тотальной окклюзии (ХТО). Из-за сложности только 25% этих окклюзий получают терапию [100]. По данным CDC, в 2010 году было проведено 4,5 млн процедур для просмотра коронарной артерии, включая 454 000 замен стентов; 500 000 процедур баллонной ангиопластики / стентирования /коронарных процедур; 1 млн коронарных катетеризаций.

Недавние успехи в лечении острого инсульта обусловливают необходимость проведения эндоваскулярных реперфузионных вмешательств в каждом инсультном центре. В США ежегодно проводится 500 000 эндоваскулярных реперфузионных вмешательств.

SFE предоставляет врачу возможность в режиме реального времени наблюдать за установкой стента, а также оценивать противодействие, симметрию стоек стента, взаимодействие боковых ветвей, диссекцию и образование тромба.

Ожидаемые диагностические приложения включают характеристику просвета бляшки для лучшего выбора устройства, эндотелизацию ранее установленных стентов.

SFE также может позволить врачу-интервенционисту реже прибегать к ангиографии — ангиография будет использоваться в качестве дорожной карты, а SFE — для помощи в прокладке проводов по сосудам, осмотре проксимальной поверхности полностью закупоренных сосудов и других уникальных сосудистых нюансов.

Использование SFE вместо существующих методов может помочь снизить следующие существующие профессиональные риски:

• Уменьшает боли в спине оператора за счет отказа от использования тяжелых свинцовых фартуков
• Снижает риск рентгеновского облучения для пациента и оператора за счет уменьшения необходимости в рентгеновских лучах
• Снижает риск для почек у пациентов за счет уменьшения использования йодсодержащего контраста

[2] Хиршовиц Б.И., Кертисс Л.Е., Питерс К.В., Поллард Х.М. Демонстрация нового гастроскопа, фиброскопа. Гастроэнтерология. 1958;35(1):50. обсуждение 51–3. [PubMed]

[3] Бейли Дж. Эндоскоп. Gastrointest Endosc. 2007;65(6):886–93. [PubMed]

[4] Фудзикура. FIA: Изображение Fiber. Фудзикура; 2009.

[5] Sumitomo 2009 http://www.sumitomoelectricusa.com.

[6] Funovics MA, Weissleder R, Mahmood U. Визуализация активности ферментов и экспрессии генов in vivo с помощью катетера: исследование осуществимости на мышах. Радиология. 2004;231(3):659–66. [PubMed]

[7] Muldoon TJ, Pierce MC, Nida DL, Williams MD, Gillenwater A, Richards-Kortum R. Молекулярная визуализация с субклеточным разрешением в живой ткани с помощью волоконной микроэндоскопии. Opt Express. 2007;15(25):16413–23. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

[8] Удович JA, Киркпатрик ND, Кано A, Танбакучи A, Утцингер U, Гмитро AF. Спектральный фон и характеристики передачи волоконно-оптических пучков изображений. Appl. Opt. 2008;47(25):4560–4568. [PubMed]

[9] Книттель Дж., Шнидер Л., Буесс Г., Мессершмидт Б., Посснер Т. Совместимый с эндоскопом конфокальный микроскоп с использованием системы градиентных индексных линз. Optics Communications. 2001;188(5-6):267–273.

[10] Sung KB, Liang C, Descour M, Collier T, Follen M, Richards-Kortum R. Волоконно-оптический конфокальный отражательный микроскоп с миниатюрным объективом для визуализации тканей человека in vivo. IEEE Trans Biomed Eng. 2002;49(10):1168–72. [PubMed]

[11] Рауз AR, Кано A, Удович JA, Крото SM, Гмитро AF. Разработка и демонстрация миниатюрного катетера для конфокального микроэндоскопа. Прикладная оптика. 2004;43(31):5763–5771. [PubMed]

[16] Seibel EJ, Smithwick QYJ. Уникальные особенности оптического сканирования, одноволоконная эндоскопия. Лазеры в хирургии и медицине. 2002;30(3):177–183. [PubMed]

[17] Seibel EJ, Smithwick QYJ, Brown CM, Reinhall PG. Одноволоконный гибкий эндоскоп: общая конструкция для небольших размеров, высокого разрешения и широкого поля зрения. Технологии биомониторинга и эндоскопии, Proc. SPIE. 2001; 4158:29–39.

[18] Seibel EJ, Johnston RS, Melville CD. Полноцветный сканирующий волоконный эндоскоп. Оптические волокна и датчики для медицинской диагностики и лечения VI, Proc. SPIE. 2006; 6083:608303–8.

[19] Seibel EJ, Brown CM, Dominitz JA, Kimmey MB. Сканирующая эндоскопия с одним волокном: новая технологическая платформа для интегрированной лазерной визуализации, диагностики и будущих методов лечения. Gastrointest Endosc Clin N Am. 2008;18(3):467–78. viii. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

[20] Гинюнас Л., Юскайтис Р., Шаталин СВ. Эндоскоп с возможностью оптического секционирования. Прикладная оптика. 1993;32(16):2888–2890. [PubMed]

[87] Смитвик К.Й.Дж., Вагнерс Дж., Рейнхолл ПГ., Сейбел Э.Дж. Контроллер пространства ошибок для резонирующего волоконного сканера: моделирование и реализация. Журнал измерений и управления динамическими системами — Труды ASME. 2006;128(4):899–913.

[88] Смитвик К.Й.Дж., Вагнерс Дж., Джонстон Р.С., Сейбел Э.Дж. Гибридный нелинейный адаптивный контроллер слежения для резонирующего волоконного микросканера. Журнал динамических систем измерения и управления-Труды ASME. 2010;132(1)

[100] Отчет об исследовании BCC, июль 2013 г.