Endomicroscopio laser confocale con scanner MEMS distale reale

May 24, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 20155 (2022) Citare questo articolo

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L'endomicroscopia laser confocale è una metodologia emergente per eseguire la biopsia ottica in tempo reale. Immagini in fluorescenza con qualità simile all'istologia possono essere raccolte istantaneamente dall'epitelio degli organi cavi. Attualmente, la scansione viene eseguita all'estremità prossimale degli strumenti basati su sonda utilizzati abitualmente in clinica e la flessibilità per controllare la messa a fuoco è limitata. Dimostriamo l'uso di uno scanner a risonanza parametrica confezionato nell'estremità distale dell'endomicroscopio per eseguire deflessioni laterali ad alta velocità. Al centro del riflettore è stata incisa un'apertura per piegare il percorso ottico. Questo design ha ridotto le dimensioni dello strumento a 2,4 mm di diametro e 10 mm di lunghezza, consentendo il passaggio in avanti attraverso il canale operativo di un endoscopio medico standard. Un gruppo ottico compatto fornisce una risoluzione laterale e assiale rispettivamente di 1,1 e 13,6 μm. Con frame rate fino a 20 Hz è stata raggiunta una distanza di lavoro di 0 μm e un campo visivo di 250 μm × 250 μm. L'eccitazione a 488 nm è stata erogata per eccitare la fluoresceina, un colorante approvato dalla FDA, per generare un elevato contrasto tissutale. L'endomicroscopio è stato ricondizionato utilizzando un metodo di sterilizzazione clinicamente approvato per 18 cicli senza guasti. Immagini in fluorescenza sono state raccolte durante la colonscopia di routine da mucosa del colon normale, adenomi tubulari, polipi iperplastici, colite ulcerosa e colite di Crohn. Potrebbero essere identificate singole cellule, inclusi colonciti, cellule caliciformi e cellule infiammatorie. Potrebbero essere distinte le caratteristiche della mucosa, come le strutture della cripta, i lumi della cripta e la lamina propria. Questo strumento può essere utilizzato come accessorio durante l'endoscopia medica di routine.

L'endomicroscopia laser confocale è una modalità di imaging emergente sviluppata per uso clinico come accessorio all'endoscopia medica di routine1,2,3. Questi strumenti flessibili accoppiati a fibre possono essere utilizzati per identificare le malattie nell’epitelio che riveste gli organi cavi, come il colon. Questo sottile strato di tessuto è altamente metabolicamente attivo ed è all’origine di molti processi patologici, come cancro, infezioni e infiammazioni. L'endomicroscopia può raggiungere una risoluzione subcellulare per fornire immagini in vivo con qualità "simile all'istologia" in tempo reale per guidare i medici nel prendere decisioni cliniche. La biopsia fisica del tessuto comporta il rischio di sanguinamento e perforazione. Spesso vengono raccolte troppe o troppo poche biopsie. Ogni campione asportato aumenta il costo della procedura. Sono necessari diversi giorni per elaborare il campione per la valutazione da parte di un patologo. I pazienti spesso provano ansia mentre aspettano diversi giorni prima che i risultati della patologia siano disponibili. In confronto, altri metodi di imaging clinico, come MRI, TC, PET, SPECT e ultrasuoni, mancano della risoluzione spaziale e delle velocità temporali necessarie per visualizzare i processi epiteliali con risoluzione subcellulare in vivo in tempo reale.

Uno strumento basato su sonda (Cellvizio) è attualmente utilizzato di routine in clinica per eseguire la "biopsia ottica". Il design si basa su un fascio di fibre spazialmente coerente che raccoglie e trasmette immagini di fluorescenza4. I nuclei delle singole fibre fungono da "fori di spillo" per filtrare spazialmente la luce fuori fuoco per ottenere una risoluzione subcellulare. La scansione viene eseguita all'estremità prossimale utilizzando galvoni grandi e voluminosi. Questa posizione limita la capacità dello strumento di controllare la messa a fuoco. Una stadiazione adeguata dei tumori epiteliali precoci richiede la visualizzazione sotto la superficie del tessuto per valutare l'invasione e determinare la terapia appropriata. La fluoresceina, un agente di contrasto approvato dalla FDA, viene iniettata per via endovenosa per evidenziare le caratteristiche strutturali dell'epitelio. Questi endomicroscopi hanno dimensioni <2,4 mm di diametro e possono essere fatti passare facilmente attraverso il canale bioptico degli endoscopi medici standard. Questa flessibilità consente un ampio utilizzo clinico ed è indipendente dal produttore dell'endoscopio. Sono stati condotti numerosi studi clinici utilizzando questo strumento di imaging, anche nell'esofago, nello stomaco, nel colon e nella cavità orale, per la diagnosi precoce del cancro. Sono stati stabiliti protocolli di imaging ed è stata determinata la sicurezza di questa procedura.