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Feb 28, 2024

유연한

Nature Communications 13권, 기사 번호: 4469(2022) 이 기사 인용 5548 액세스 5 인용 58 Altmetric Metrics 세부 정보 초박형 무렌즈 섬유 내시경은 최소 침습을 제공합니다.

Nature Communications 13권, 기사 번호: 4469(2022) 이 기사 인용

5548 액세스

5 인용

58 알트메트릭

측정항목 세부정보

초박형 무렌즈 광섬유 내시경은 최소 침습 검사를 제공하지만 광섬유 프로브의 사전 보정이 필요하기 때문에 대부분 견고한 유형으로 작동합니다. 또한 대부분의 구현은 라벨 없는 이미징 모드가 아닌 형광 모드에서 작동하므로 일반 의료 진단에 적합하지 않습니다. 여기에서 우리는 0.85μm 공간 해상도로 염색되지 않은 조직의 3D 홀로그램 이미지를 촬영하는 완전히 유연한 초박형 섬유 내시경을 보고합니다. 200μm 직경의 얇은 섬유 다발을 사용하여 우리는 무렌즈 내시경 반사 이미징을 위한 중요한 단계인 생물학적 조직의 약한 반사를 선택적으로 감지하는 무렌즈 푸리에 홀로그램 이미징 구성을 설계했습니다. 교정이 필요 없는 홀로그램 이미지 재구성을 위한 고유한 알고리즘이 개발되어 섬유 굽힘에 관계없이 좁고 구부러진 통로를 통해 이미지를 생성할 수 있습니다. 우리는 기존 내시경으로는 완전히 보이지 않는 염색되지 않은 쥐 장 조직의 내시경 반사 이미징을 보여줍니다. 제안된 내시경은 합병증을 최소화하면서 이전보다 더 정확하고 조기 진단을 촉진할 것입니다.

광학현미경은 높은 공간 분해능, 분자 특이성 및 최소 침습성1으로 인해 살아있는 조직의 생리학을 이해하는 데 필수적인 도구입니다. 그러나 대상 물체가 곡선 통로 내부나 광산란 조직 아래에 있는 경우에는 이러한 이점을 얻을 수 없습니다. 내시경은 접근하기 어려운 영역을 시각화함으로써 조기 질병 진단을 위한 의료 관행에 혁명을 일으켰습니다. 지난 10년 동안 보다 정확하고 조기 진단을 위해 미세한 해상도를 갖춘 내시경이 개발되었습니다2,3. 또한, 내시경 프로브 삽입에 따른 불편함과 합병증을 최소화하기 위해 프로브 직경이 1mm 미만인 초박형 내시경에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다3,4,5,6,7.

내시경 현미경 검사는 일반적으로 얇고 유연한 도광 채널로 다양한 광섬유를 사용합니다. 예를 들어, 시료를 향하는 섬유의 말단측에 다양한 종류의 스캐닝 장치와 광학 요소를 부착하여 단일 광섬유를 사용했습니다4,8,9,10. 다광자 이미징4,9,11,12,13 및 광학 간섭 단층 촬영(OCT)14,15,16이 이 구성에서 구현되었습니다. 그러나 광섬유에 부착된 스캐너는 광섬유 자체의 직경이 작음에도 불구하고 너무 얇아지기에는 부피가 너무 큰 경우가 많습니다. 응집성 섬유 다발과 같은 영상 유도 매체를 사용하면 말단 스캐너가 필요하지 않으므로 내시경 프로브가 더 얇고 견고해집니다. 번들의 개별 섬유 코어는 이미징 광학을 섬유 번들의 끝에 부착하거나 섬유 팁을 샘플 표면에 직접 접촉시켜 이미지 픽셀로 사용됩니다. 이 구성에서는 신속한 의료 진단을 위해 광시야 형광 이미징 방식이 구현되었습니다. 그리고 공초점 형광 이미징은 원위 렌즈를 사용하거나 사용하지 않고 피사체 외부의 섬유 근위부에서 초점을 고속 스캐닝하여 실현되었습니다. 이 구성의 한 가지 중요한 단점은 생물학적 조직의 라벨 없는 반사 이미지를 획득할 수 없다는 것입니다. 섬유 코어에서 발생하는 조명의 강한 역반사는 생물학적 조직의 훨씬 약한 반사 신호와 정확히 일치합니다. 이것이 형광 이미징 모드가 널리 사용되는 주요 이유 중 하나이며, 컬러 필터를 사용하여 형광 방출을 역반사 노이즈와 분리할 수 있습니다. 대부분의 형광영상은 염색이 필요하므로 일반적인 임상진단에 사용하는 것은 제한적이다. 고유 반사 이미징을 위한 간단한 솔루션은 조명용으로 별도의 광섬유를 도입하는 것입니다. 그러나 이는 별도의 조명에 필요한 섬유 샘플 거리로 인해 제한된 프로브 직경과 낮은 공간 분해능으로 인해 거시적 이미징에만 적용 가능했습니다.