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Bioengineering

बहुविध इमेजिंग और गैर इनवेसिव के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी फाइबर बंडल Microendoscopy प्लेटफार्म, Published: October 17, 2016 doi: 10.3791/54564
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Biomedical Engineering, University of Arkansas

Abstract

हाल ही में फाइबर बंडल Microendoscopy तकनीक सक्षम विवो ऊतक या तो इमेजिंग तकनीक या स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक के संयोजन का उपयोग के गैर इनवेसिव विश्लेषण। एक ऑप्टिकल जांच में इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक का मेल ऊतक स्वास्थ्य की एक और पूरी विश्लेषण प्रदान कर सकता है। इस अनुच्छेद में, दो भिन्न तौर तरीकों संयुक्त रहे हैं, उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy इमेजिंग और फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी, एक ऑप्टिकल जांच में। उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति इमेजिंग Microendoscopy शिखर ऊतक सूक्ष्म वास्तुकला कल्पना करने के लिए प्रयोग किया जाता है एक तकनीक है, हालांकि ज्यादातर एक गुणात्मक तकनीक, नवोत्पादित और गैर-नवोत्पादित ऊतक के बीच प्रभावी वास्तविक समय भेदभाव का प्रदर्शन किया है और। फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी एक तकनीक है जो स्थानीय हीमोग्लोबिन एकाग्रता, मेलेनिन एकाग्रता, और ऑक्सीजन संतृप्ति सहित ऊतक शारीरिक मापदंड निकाल सकते हैं है। यह आलेख वर्णन विनिर्देशों rफाइबर ऑप्टिक जांच के निर्माण के लिए, उपकरण बनाने के लिए, और फिर इन विवो मानव त्वचा पर तकनीक को दर्शाता है equired। इस काम से पता चला है कि ऊतक सूक्ष्म वास्तुकला, विशेष शिखर त्वचा keratinocytes, उसके संबंधित शारीरिक मापदंड के साथ सह-पंजीकृत किया जा सकता है। यहाँ प्रस्तुत इंस्ट्रूमेंटेशन और फाइबर बंडल जांच अंग प्रणालियों की एक किस्म में इस्तेमाल के लिए या तो एक हाथ या endoscopically-संगत डिवाइस के रूप में अनुकूलित किया जा सकता। अतिरिक्त नैदानिक ​​अनुसंधान अलग उपकला रोग राज्यों के लिए इस तकनीक की व्यवहार्यता का परीक्षण करने की जरूरत है।

Introduction

फाइबर बंडल Microendoscopy तकनीक को आम तौर पर एक छोटी सी में या तो इमेजिंग तकनीक या स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक के संयोजन का उपयोग विवो ऊतक में विश्लेषण। 1-3 ऐसा ही एक इमेजिंग तकनीक, उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy, उप सेलुलर संकल्प के साथ कर सकते हैं छवि के शिखर ऊतक सूक्ष्म वास्तुकला , microscale क्षेत्र का दृश्य, ऐसे proflavine, fluorescein, या pyranine स्याही के रूप में एक सामयिक विपरीत एजेंट का उपयोग कर। 1,3-11 इस इमेजिंग साधन गुणात्मक कम के साथ वास्तविक समय में रोगग्रस्त और स्वस्थ उपकला ऊतक फर्क में नैदानिक प्रदर्शन का वादा दिखाया गया है अंतर-पर्यवेक्षक परिवर्तनशीलता। 8 कभी कभी, जांचकर्ताओं उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी डेटा का उपयोग करेगा इस तरह के सेल और परमाणु आकार या ग्रंथि क्षेत्र के रूप में मात्रात्मक सुविधाओं को निकालने के लिए, लेकिन यह एक मुख्य रूप से गुणात्मक तकनीक ऊतक आकृति विज्ञान visualizing की ओर लक्षित बनी हुई है। 1,3,8- 10 दूसरी ओर, स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक, ऐसेफैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी के रूप में, कार्यात्मक ऊतक जानकारी प्रदान करने और मात्रात्मक कई अंगों में कैंसर घावों की पहचान करने में नैदानिक प्रदर्शन का वादा पता चला है की ओर लक्षित कर रहे हैं। 2,12-15

इसलिए, वहाँ एक डिवाइस के तौर तरीकों के दोनों प्रकार को शामिल करने के लिए संभावित इसके अलावा, अंतर-पर्यवेक्षक परिवर्तनशीलता को कम ऊतक सूक्ष्म वास्तुकला का वास्तविक समय दृश्य को बनाए रखने, और ऊतक स्वास्थ्य की एक और पूरी विश्लेषण उपलब्ध कराने के लिए एक की जरूरत है। इस लक्ष्य को पूरा करने के लिए, एक बहुविध जांच के आधार पर साधन का निर्माण किया गया है कि एक भी फाइबर ऑप्टिक जांच में दो तौर तरीकों को जोड़ती है:। उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy और उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी 11 इस विधि सह रजिस्टरों शिखर के गुणात्मक उच्च संकल्प छवियों ऊतक आकृति विज्ञान (संरचनात्मक गुणों) स्थानीय हीमोग्लोबिन एकाग्रता सहित मात्रात्मक वर्णक्रम जानकारी (कार्यात्मक गुण) दो अलग ऊतक गहराई से साथ ([एचबी]), मेलेनिन एकाग्रता (। [मेल]), और ऑक्सीजन संतृप्ति (साओ 2) 11,12,16 इस विशिष्ट उप-फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन दो स्रोत डिटेक्टर विभाजन (SDSS) का उपयोग करता दो अद्वितीय ऊतक गहराई नमूने के लिए प्रदान करने के लिए तहखाने झिल्ली और अंतर्निहित ऊतक स्ट्रोमा करने के लिए नीचे नमूने द्वारा ऊतक स्वास्थ्य के एक अधिक व्यापक तस्वीर। 11

फाइबर जांच लगभग 50,000 4.5 मीटर व्यास फाइबर तत्वों, 1.1 मिमी की एक आवरण व्यास और 1.2 मिमी की एक समग्र कोटिंग व्यास के साथ एक केंद्रीय 1 मिमी व्यास छवि फाइबर होते हैं। छवि फाइबर 220 माइक्रोन का आवरण व्यास के साथ पाँच 200 माइक्रोन व्यास तंतुओं से घिरा हुआ है। प्रत्येक 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर 864 माइक्रोन के एक केंद्र के लिए केन्द्र से दूरी छवि फाइबर के केंद्र से दूर स्थित है। 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर से प्रत्येक 25 डिग्री के अलावा हैं। "स्रोत" फाइबर के रूप में सबसे बाएँ 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर, और अतिरिक्त वीं का उपयोग"संग्रह" फाइबर के रूप में REE 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर, इस ज्यामिति जरूरी तीन केंद्र के लिए केंद्र 374 माइक्रोन की SDSS, 730 माइक्रोन, 1,051 मीटर है, और 1,323 माइक्रोन बनाता है। फाइबर सुझावों का एक बेलनाकार धातु आवरण है कि फाइबर निरंतर बीच दूरी रहता है में संलग्न हैं। बेलनाकार धातु आवरण का व्यास 3 मिमी है। बाहर का अंत फाइबर ऑप्टिक जांच के (फाइबर ऑप्टिक जांच टिप की ओर) 2 फीट लंबा है। जांच तो समीपस्थ अंत (इंस्ट्रूमेंटेशन की ओर) पर छह-अपने व्यक्तिगत फाइबर जो एक अतिरिक्त 2 फीट लंबा है, 4 फीट की कुल लंबाई के लिए में अलग करती है। चित्रा 1 फाइबर ऑप्टिक जांच का प्रतिनिधित्व दिखाता है।

आकृति 1
चित्रा 1:। फाइबर ऑप्टिक फाइबर ऑप्टिक जांच डिजाइन जांच एक 1 मिमी व्यास छवि फाइबर और चार 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर होते हैं। इसचित्रा के निरूपण पता चलता है (एक) धातु अंत टोपी जो जांच टिप में फाइबर की ज्यामिति constrains की SDSS 374, 730 उपज के लिए, और बाएँ तरफ 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर के संबंध में (स्केल बार ≈ 1 मिमी) के साथ 1,051 माइक्रोन, (ख) फाइबर धातु टोपी के भीतर विवश किया जा रहा है, फाइबर कोर, फाइबर आवरण, और फाइबर कोटिंग (स्केल बार ≈ 1 मिमी), (ग) फाइबर के आसपास सुरक्षा पॉलियामाइड म्यान (स्केल बार ≈ 1 मिमी) दिखा रहा है, (घ ) से जांच कराने के समाप्त बाहर का टिप, धातु उंगली पकड़ और एक काले केबल सभी फाइबर युक्त (स्केल बार ≈ 4 मिमी), और (ङ) जांच (स्केल बार ≈ 4 मिमी के बाहर का टिप की एक तस्वीर के साथ)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

यह बहुविध उपकरण और संबद्ध तकनीकहालांकि अन्य संयुक्त संरचनात्मक / कार्यात्मक तकनीक मौजूद है कि विभिन्न तौर तरीकों गठबंधन कर कुए, एक एकल जांच के भीतर इन तौर-तरीकों की पहली संयोजन है। उदाहरण के लिए, hyperspectral इमेजिंग मात्रात्मक हीमोग्लोबिन और मेलानिन गुण, 17,18 और अन्य तकनीकों का विकास किया गया है कि ऊतक प्रोटीन अभिव्यक्ति का विश्लेषण, 19 के साथ ऑप्टिकल जुटना टोमोग्राफी (अक्टूबर) गठबंधन के लिए कुछ नाम के साथ व्यापक क्षेत्र इमेजिंग जोड़ती है। एक सामान्य फाइबर ऑप्टिक जांच जो मौखिक गुहा में उपयोग के लिए कम जठरांत्र संबंधी मार्ग और घेघा में या एक हाथ में जांच के रूप में इंडोस्कोपिक उपयोग सहित विभिन्न प्रयोजनों के लिए अनुकूलित किया जा सकता का उपयोग करता है एक कॉम्पैक्ट और आसान करने के लिए लागू इंस्ट्रूमेंटेशन स्थापना पर यह लेख रिपोर्टों और बाहरी त्वचा नियुक्ति। 11,20

इस उपकरण के लिए हार्डवेयर फैलाना reflectance स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के लिए और फिर परिणामस्वरूप volum निकालने दोनों कस्टम डाटा अधिग्रहण और बाद के प्रसंस्करण के कोड की आवश्यकता हैई-औसतन ऊतक [एचबी], [मेल], और साओ 2 सहित शारीरिक मापदंड। कस्टम डाटा अधिग्रहण कोड एक साथ (उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी के लिए) एक कैमरे से अधिग्रहण और एक स्पेक्ट्रोमीटर (फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए) की अनुमति देने के लिए बनाया गया था। ड्राइवर अक्सर प्रोग्रामिंग भाषाओं की एक किस्म के साथ एकीकरण की अनुमति के लिए निर्माताओं की वेबसाइटों से उपलब्ध हैं। कस्टम पोस्ट प्रसंस्करण कोड में विवो [एचबी] और [मेल] 21 वर्ष की एक प्राथमिकताओं अवशोषण मूल्यों का आयात किया जाता है और फिर एक पहले से विकसित nonlinear अनुकूलन फिटिंग प्रक्रिया है कि स्पेक्ट्रा के एक फिट वक्र बनाता इस्तेमाल करता है। 22 फिट की अवस्था कम करके बनाया गया है χ 2 ही है और कच्चे स्पेक्ट्रा और बीच मूल्य फिट वक्र से और सबसे कम χ 2 मूल्य। 22 कोड के साथ ऊतक शारीरिक मापदंड ([एचबी], [मेल], और साओ 2) का निर्धारण शामिल करने के लिए संशोधित किया जा सकताइस तरह यहां इस्तेमाल बहिर्जात pyranine स्याही के रूप में के रूप में अच्छी तरह से अन्य chromophores से अवशोषण है, ताकि लक्ष्य शारीरिक मापदंड अप्रभावित रहे हैं।

ऐसे [एचबी], [मेल], और साओ 2, के रूप में ऊतक स्वास्थ्य के शारीरिक संकेतक, एक उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy साधन सहित उपचार के लिए ट्यूमर प्रतिक्रिया की रिपोर्ट के रूप में या स्थानीय vascularization और angiogenesis के संकेतक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। 14,23 गाइड जांच के प्लेसमेंट में मदद करता है और उपकला ऊतक संरचना और समारोह के बीच के रिश्ते की एक और पूरी तस्वीर के साथ जांचकर्ताओं प्रदान करता है। इस लेख, निर्माण और बहुविध microendoscope के आवेदन में वर्णित है। 11

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Protocol

संस्थागत समीक्षा बोर्ड की मंजूरी (आईआरबी # 15-09-149) इस अध्ययन के सभी पहलुओं के लिए अर्कांसस विश्वविद्यालय में मानव विषयों अनुसंधान कार्यक्रम से प्राप्त हुई थी। वर्णित विधियों अनुमोदित दिशा निर्देशों के अनुसार बाहर किया गया है, और सूचित सहमति सभी प्रतिभागियों से प्राप्त हुई थी।

1. उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy साधन के विधानसभा

नोट: उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy साधन की विधानसभा के लिए उल्लिखित चरणों चित्रा 2 में देखे जा सकते हैं।

  1. एक 470 एनएम Dichroic दर्पण एक 30 मिमी पिंजरे घन के अंदर रखें।
    1. एक 30 मिमी पिंजरे घन प्राप्त करें और dichroic फिल्टर माउंट हटा दें।
    2. एक 470 एनएम dichroic दर्पण dichroic फिल्टर में माउंट रखें।
    3. फिर से डालने और सुरक्षित dichroic फिल्टर वापस पिंजरे घन के अंदर माउंट।
  2. 30 मिमी पिंजरे घन करने के लिए पिंजरे विधानसभा छड़ संलग्न।
    1. सुरक्षितचार 1.5 इंच पिंजरे विधानसभा पिंजरे घन के सामने करने के लिए छड़।
    2. पिंजरे घन के दाईं ओर करने के लिए चार 3.0 इंच पिंजरे विधानसभा छड़ सुरक्षित।
    3. तिरछे पिंजरे घन के बाईं ओर सिक्योर दो 2.0 इंच पिंजरे विधानसभा छड़।
  3. एक पिंजरे प्लेट / लेंस ट्यूब विधानसभा बनाएँ।
    1. एक 1.0 इंच पिरोया 30 मिमी पिंजरे प्लेट प्राप्त करें और प्रदान की सूत्रण का उपयोग कर पिंजरे थाली के अंदर करने के लिए एक तनाव मुक्त बनाए रखने की अंगूठी देते हैं।
    2. तनाव मुक्त बनाए रखने की अंगूठी के लिए एक 1.0 इंच लेंस ट्यूब में भाड़ में।
    3. एक दूसरे 1.0 इंच 1.0 इंच लेंस ट्यूब को पिरोया 30 मिमी पिंजरे प्लेट संलग्न है और मानक बनाए रखने के छल्ले को समायोजित इतना है कि दो पिंजरे प्लेटों बहा रहे हैं।
  4. 30 मिमी पिंजरे घन के लेफ्ट साइड पर 1.0 इंच का पिंजरा प्लेट / लेंस ट्यूब विधानसभा स्लाइड।
  5. सही कोण दर्पण विधानसभा माउंट बनाएँ।
    1. एक सही कोण दर्पण माउंट और एक 1.0 इंच यूवी बढ़ाया एल्यूमीनियम दर्पण प्राप्त करते हैं।
    2. जगह 1.0 इंकज आईने में एल्यूमीनियम दर्पण यूवी बढ़ाया माउंट और कस लें।
    3. आईने के सामने करने के लिए चार 2.0 इंच पिंजरे विधानसभा छड़ को सुरक्षित माउंट
    4. तिरछे पिंजरे घन के दाईं ओर सिक्योर दो 2.0 इंच पिंजरे विधानसभा छड़।
  6. 30 मिमी पिंजरे प्लेट के संबंधित उद्घाटन के माध्यम से विरोध पिंजरे विधानसभा छड़ रखकर कनेक्ट सही कोण दर्पण 1.0 इंच पिंजरे प्लेट / लेंस ट्यूब विधानसभा के बाईं ओर पर विधानसभा माउंट।
  7. एक जेड अक्ष अनुवाद विधानसभा के दाईं ओर 3.0 इंच पिंजरे विधानसभा छड़ के माध्यम से माउंट थ्रेड।
  8. जेड अक्ष अनुवाद माउंट करने के लिए एक 10X अवर्णी उद्देश्य लेंस संलग्न।
  9. एक 1.0 इंच फाइबर अनुकूलक प्लेट / XY अक्ष अनुवाद लेंस विधानसभा माउंट बनाएँ।
    1. एक XY अक्ष अनुवाद माउंट और एक 1.0 इंच फाइबर अनुकूलक प्लेट प्राप्त करते हैं।
    2. XY अक्ष अनुवाद लेंस माउंट में 1.0 इंच फाइबर अनुकूलक प्लेट सुरक्षित।
  10. स्लाइड टीवह 1.0 इंच फाइबर एडाप्टर / XY अक्ष अनुवाद लेंस उद्देश्य लेंस के सामने विधानसभा माउंट।
  11. दो 0.5 इंच लंबा, 1.0 इंच व्यास लेंस ट्यूब, एक 440/40 एनएम bandpass फिल्टर (उत्तेजना फिल्टर) और एक 525/36 एनएम bandpass फिल्टर (उत्सर्जन फिल्टर) प्राप्त करते हैं।
  12. प्रत्येक फिल्टर एक 0.5 इंच लंबा, 1.0 इंच व्यास लेंस ट्यूब के अंदर रखें, कि इस तरह के फिल्टर के बाहर पर तीर बाहरी धागे के साथ लेंस ट्यूब के पक्ष का सामना करना पड़ रहा है।
  13. विधानसभा के लिए फिल्टर संलग्न।
    1. दो मानक बनाए रखने के छल्ले प्राप्त करते हैं।
    2. मानक बनाए रखने के छल्ले के साथ 0.5 इंच लंबा, 1.0 इंच व्यास लेंस ट्यूबों के अंदर फिल्टर सुरक्षित।
    3. 30 मिमी पिंजरे घन के सामने करने के लिए उत्तेजना फिल्टर के साथ लेंस ट्यूब में पेंच और सही कोण दर्पण माउंट करने के लिए उत्सर्जन फिल्टर के साथ लेंस ट्यूब में पेंच।
    4. सही कोण दर्पण माउंट के सामने करने के उत्सर्जन फिल्टर के साथ 0.5 इंच लेंस ट्यूब में भाड़ में।
  14. obtain दो 1.0 इंच 30 मिमी पिंजरे प्लेटों पिरोया और उन्हें 0.5 इंच लंबा, 1.0 इंच व्यास लेंस फिल्टर युक्त ट्यूबों के सामने जगह है।
  15. epoxy या मजबूत चिपकने का उपयोग, एक 455 एनएम पिंजरे उत्तेजना फिल्टर से जुड़े थाली करने के लिए एलईडी देते हैं।
  16. एक 0.5 इंच लंबा, 1.0 इंच व्यास लेंस ट्यूब और 50 मिमी की फोकल लंबाई के साथ एक 1.0 इंच अवर्णी नक़ल ट्यूब लेंस प्राप्त करते हैं।
  17. लेंस ट्यूब कि इस तरह के लेंस के बाहर पर तीर बाहरी धागे के साथ लेंस ट्यूब के पक्ष का सामना करना पड़ रहा है अंदर ट्यूब लेंस रखें।
  18. विधानसभा के लिए ट्यूब लेंस में भाड़ में।
    1. एक मानक बनाए रखने की अंगूठी प्राप्त करते हैं।
    2. मानक बनाए रखने की अंगूठी के साथ 0.5 इंच लंबा, 1.0 इंच व्यास लेंस ट्यूब के अंदर लेंस सुरक्षित।
    3. बाएं सबसे पिंजरे थाली करने के लिए ट्यूब लेंस के साथ लेंस ट्यूब संलग्न।
  19. 0.5 इंच लंबा, 1.0 इंच व्यास लेंस ट्यूब लेंस युक्त ट्यूब के सामने एक 30 मिमी पिंजरे की थाली रखें।
  20. संलग्न एक 30 मिमी पिंजरे थाली के अंदर करने के लिए तनाव मुक्त बनाए रखने की अंगूठी।
  21. तनाव मुक्त बनाए रखने की अंगूठी के साथ पिंजरे थाली करने के लिए एक यूएसबी मोनोक्रोम कैमरा संलग्न।
  22. ऑप्टिकल पद बढ़ते उपकरणों का निर्माण।
    1. चार 0.5 इंच पद धारकों, चार 0.5 इंच ऑप्टिकल पोस्ट, और चार बढ़ते ठिकानों प्राप्त करते हैं।
    2. 0.5 इंच पद धारकों के अंदर 0.5 इंच ऑप्टिकल पदों को सुरक्षित करो।
    3. बढ़ते ठिकानों पर 0.5 इंच पद धारकों को सुरक्षित करो।
  23. पेंच 30 मिमी पिंजरे घन के अंतर्गत स्थित छेद करने के लिए चार ऑप्टिकल पद बढ़ते उपकरणों में पेंच है, सही कोण दर्पण माउंट, पिंजरे एलईडी से जुड़े थाली, और पिंजरे कैमरे से जुड़ा थाली।
  24. चार में पेंच ऑप्टिकल पद या तो एक ऑप्टिकल breadboard या ऑप्टिकल तालिका करने के लिए उपकरणों के बढ़ते उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy साधन के निर्माण खत्म करने के लिए।

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चित्रा 2:। उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy साधन के विधानसभा उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy साधन विशेष देखभाल dichroic दर्पण से निपटने में ले लिया है, 1.0 इंच व्यास के आकार के घटकों का एक खोल के निर्माण से निर्माण किया जा सकता है, उद्देश्य लेंस, उत्तेजना / उत्सर्जन फिल्टर, और ट्यूब लेंस। इन घटकों के ग्लास सतहों ध्यान लेंस कागज का उपयोग कर नियंत्रित किया जाना चाहिए। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

2. उप-फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन के विधानसभा

नोट: उप-फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन की विधानसभा के लिए उल्लिखित चरणों में 3 चित्र में देखे जा सकते हैं।

  1. एक टंगस्टन हलोजन प्रकाश स्रोत प्राप्त करें और, epoxy या एक मजबूत चिपकने का उपयोग, एक 1.0 इंच threade सुरक्षितसामने पर डी 30 मिमी पिंजरे थाली।
  2. पिंजरे की थाली के लिए चार 3.0 इंच पिंजरे विधानसभा छड़ सुरक्षित।
  3. एक जेड अक्ष अनुवाद पिंजरे विधानसभा छड़ के लिए माउंट संलग्न।
  4. जेड अक्ष अनुवाद माउंट करने के लिए एक 20X अवर्णी उद्देश्य लेंस में भाड़ में।
  5. एक फाइबर अनुकूलक प्लेट / XY अक्ष अनुवाद लेंस विधानसभा माउंट बनाएँ।
    1. एक XY अक्ष अनुवाद माउंट और एक 1.0 इंच फाइबर अनुकूलक प्लेट प्राप्त करते हैं।
    2. XY अक्ष अनुवाद लेंस माउंट में फाइबर अनुकूलक प्लेट सुरक्षित।
  6. स्लाइड 1.0 इंच फाइबर एडाप्टर / XY-अनुवाद उद्देश्य लेंस के सामने विधानसभा माउंट।
  7. मोटर हाथ विधानसभा बनाएँ।
    1. कस्टम निर्मित एल्यूमिनियम मोटर हाथ और एक SMA फाइबर अनुकूलक प्लेट प्राप्त करते हैं।
    2. फाइबर अनुकूलक प्लेट (बाहरी सूत्रण के साथ) एल्यूमिनियम मोटर हाथ में में पेंच (आंतरिक सूत्रण के साथ)।
    3. साथ चार # 4-40 0.5। शिकंजा मोटर हाथ करने के लिए कस्टम निर्मित एल्यूमिनियम मोटर हाथ एडाप्टर संलग्न।
    4. मोटर / मोटर हाथ / मोटर आवास विधानसभा बनाएँ।
      1. कस्टम निर्मित एल्यूमीनियम मोटर आवास और 400 कदम stepper मोटर प्राप्त करते हैं।
      2. अप stepper मोटर और मोटर आवास पर पेंच छेद और फिर लाइन चार # 4-40 0.5 इंच शिकंजा के साथ सुरक्षित है।
      3. मोटर हाथ विधानसभा के उद्घाटन के माध्यम से stepper मोटर के घूर्णन मोटर रॉड फीड और एल्यूमीनियम मोटर हाथ एडाप्टर पर ताला लगा पेंच कस लें।
    5. ऑप्टिकल स्विच विधानसभा बनाएँ।
      1. कस्टम निर्मित एल्यूमीनियम ऑप्टिकल स्विच और तीन 1.0 इंच फाइबर एडाप्टर प्राप्त प्लेटें।
      2. ऑप्टिकल स्विच में पिरोया छेद में एडाप्टर प्लेटें थ्रेड।
      3. चार # 4-40 0.5 इंच शिकंजा के साथ ऑप्टिकल स्विच पर कस्टम निर्मित एल्यूमीनियम ऑप्टिकल स्विच चेहरा प्लेट संलग्न।
    6. टी के केंद्रीय छेद के माध्यम से stepper मोटर के घूर्णन मोटर रॉड खिलाने से ऑप्टिकल स्विच करने के लिए मोटर / मोटर हाथ / मोटर आवास विधानसभा संलग्नवह ऑप्टिकल स्विच।
    7. एक बिजली के सर्किट बोर्ड और stepper मोटर चालक प्राप्त है, और उसके बाद breadboard के केंद्रीय नाली भर stepper मोटर चालक जगह है।
    8. बिजली के कनेक्शन योजनाबद्ध (चित्रा 3, 2.12) stepper मोटर ड्राइवर के लिए, 12 वी बिजली की आपूर्ति, और stepper मोटर का निरीक्षण करें।
    9. सर्किट आरेख (चित्रा 3, 2.12) में निर्दिष्ट के रूप में मोटर चालित ऑप्टिकल स्विच के निर्माण को पूरा करने के लिए stepper मोटर चालक, 12 वी बिजली की आपूर्ति, और stepper मोटर कनेक्ट करें।
    10. (चित्रा 2, 1.24) एक ऑप्टिकल breadboard या पहले से निर्माण के निकट ऑप्टिकल तालिका उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy विधानसभा के लिए ऑप्टिकल स्विच घटकों और टंगस्टन हलोजन प्रकाश स्रोत में भाड़ में।
    11. एक 550 माइक्रोन के एक छोर, मोटर हाथ विधानसभा की 1.0 इंच फाइबर एडाप्टर थाली करने के लिए 0.22 एनए पैच केबल संलग्न।
    12. 550 माइक्रोन के दूसरे छोर देते हैं, फाइबर 0.22 एनए पैच केबल कनेक्टया यूएसबी स्पेक्ट्रोमीटर की।
    13. इंस्ट्रूमेंटेशन पर संबंधित 1.0 इंच फाइबर एडाप्टर प्लेटों के लिए पांच डिस्टल जांच केबलों में पेंच बहुविध उच्च संकल्प इमेजिंग और उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी फाइबर बंडल microendoscope के पूरा होने के खत्म करने के लिए।
      1. 1.0 इंच फाइबर अनुकूलक प्लेट कदम 1.9.2 में उल्लेख करने के लिए केंद्रीय 1 मिमी व्यास छवि फाइबर केबल में भाड़ में।
      2. 1.0 इंच फाइबर अनुकूलक प्लेट 2.6 चरण में उल्लेख करने के लिए बाएँ तरफ 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर केबल में भाड़ में।
      3. बाएँ तरफ 1.0 इंच फाइबर एडाप्टर टंगस्टन हैलोजन लैंप कदम 2.9.2 में उल्लेख करने के लिए संलग्न करने के लिए 2 एन डी 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर केबल में भाड़ में।
      4. बीच 1.0 इंच फाइबर अनुकूलक प्लेट कदम 2.9.2 में उल्लेख करने के लिए 3 आरडी 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर केबल में भाड़ में।
      5. दाएँ 1.0 इंच फाइबर अनुकूलक प्लेट कदम 2.9.2 में उल्लेख करने के लिए 4 वें 200 माइक्रोन बहुपद्वति फाइबर केबल में भाड़ में।

      चित्र तीन
      चित्रा 3:। उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन के विधानसभा उप-फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन एक बुनियादी टंगस्टन हैलोजन लैंप एक उद्देश्य लेंस के लिए युग्मित का उपयोग कर 200 माइक्रोन बहुपद्वति वितरण फाइबर के माध्यम से प्रकाश ध्यान केंद्रित करने के लिए निर्माण किया जा सकता है, और एक स्पेक्ट्रोमीटर। इसके अतिरिक्त, एक कस्टम निर्मित मोटर चालित ऑप्टिकल स्विच प्रत्येक एसडीएस के बीच स्विच करने के लिए दीपक फाइबर स्पेक्ट्रोमीटर पथ के भीतर का निर्माण किया जा सकता है। कई SDSS से प्राप्त करने के लिए ऑप्टिकल स्विच घटक बायपास कर सकते हैं कई स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग कर जांचकर्ता। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

      3. उप-फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन के कैलिब्रेशन

      नोट: Following कदम (धारा 3) वर्णक्रम डेटा संग्रह (धारा 4) से पहले पूरा किया जाना चाहिए।

      1. 455 एनएम का नेतृत्व किया, ब्रॉडबैंड टंगस्टन हैलोजन लैंप, CMOS कैमरा, यूएसबी स्पेक्ट्रोमीटर, stepper मोटर, और मोटर नियंत्रण बोर्ड सहित इंस्ट्रूमेंटेशन के सभी घटकों, चालू करें। सुनिश्चित करें टंगस्टन हैलोजन लैंप पर शटर खुला है।
      2. सभी परिवेश प्रकाश बंद कर दें।
      3. कस्टम डाटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर खोलें।
      4. उपकरण दीपक के लिए 30 मिनट के लिए एक उचित तापमान तक पहुँचने और स्पेक्ट्रोमीटर से निहित शोर को स्थिर करने के लिए चल रहा रखें।
      5. एक 20% फैलाना reflectance मानक कस्टम निर्मित, 3 डी मुद्रित अंशांकन मानक डिवाइस के नीचे खुलने के अंदर रखें।
      6. कस्टम के सबसे बाएँ स्लॉट के अंदर फाइबर ऑप्टिक जांच जगह, 3 डी मुद्रित फाइबर धारक, चित्रा 4 में प्रदर्शन किया। बाएँ तरफ स्लॉट 2.1 मिमी, जो है पर reflectance मानक के लिए फाइबर ऑप्टिक जांच टिप से सीधा दूरी को ठीक करता है सेशनtimum दूरी जिसमें संकेत स्पेक्ट्रोमीटर तक पहुँचने के 374 माइक्रोन के पहले एसडीएस के लिए अधिकतम है।
      7. बाएं सबसे स्थिति ऐसी है कि स्पेक्ट्रोमीटर 374 माइक्रोन के पहले एसडीएस से जुड़ा है मोटरयुक्त ऑप्टिकल स्विच को समायोजित करें।
      8. 500 मिसे के लिए एकीकरण के समय निर्धारित करें। के रूप में स्पेक्ट्रोमीटर तर करने के लिए नहीं है, लेकिन एक व्यावहारिक रूप से कम एकीकरण के समय बनाए रखने के लिए इस एकीकरण समय चुना जाना चाहिए।
      9. सॉफ्टवेयर में "मोल स्पेक्ट्रम" पर क्लिक करके एक स्पेक्ट्रम, आर मैक्स, 374μm, मोल।
      10. टंगस्टन हैलोजन लैंप पर शटर बंद करो और एक स्पेक्ट्रम, आर अंधेरे रिकॉर्ड, 374μm, पृष्ठभूमि शोर के सॉफ्टवेयर में "मोल स्पेक्ट्रम" पर क्लिक करके। एक बार हासिल कर ली है, एक बार फिर से शटर खुला।
      11. फाइबर ऑप्टिक जांच कस्टम के दाएँ स्लॉट के अंदर की जगह, 3 डी मुद्रित फाइबर धारक, चित्रा 4 में प्रदर्शन किया। दाएँ स्लॉट फाइबर ओ से सीधा दूरी को ठीक करता है3.9 मिमी पर reflectance मानक है, जो अधिकतम दूरी जिसमें संकेत स्पेक्ट्रोमीटर तक पहुँचने के 730 माइक्रोन के दूसरे एसडीएस के लिए अधिकतम है है ptic जांच टिप।
      12. मध्यम स्थिति ऐसी है कि स्पेक्ट्रोमीटर 730 माइक्रोन के दूसरे एसडीएस से जुड़ा है मोटरयुक्त ऑप्टिकल स्विच को समायोजित करें।
      13. सॉफ्टवेयर में "मोल स्पेक्ट्रम" पर क्लिक करके एक स्पेक्ट्रम, आर मैक्स, 730μm, मोल।
      14. टंगस्टन हैलोजन लैंप पर शटर बंद करो और एक स्पेक्ट्रम, आर अंधेरे रिकॉर्ड, 730μm, पृष्ठभूमि शोर के सॉफ्टवेयर में "मोल स्पेक्ट्रम" पर क्लिक करके।
      15. शटर एक बार फिर से खोलें।

      चित्रा 4
      चित्रा 4:। उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन के कैलिब्रेशन पूर्व प्रयोगात्मक अंशांकन के लिए, फाइबर ऑप्टिक जांच टिप अलग रखा जाना चाहिए20% फैलाना reflectance मानक एसडीएस पर निर्भर करता है से सीधा दूरी। लगातार सभी प्रयोगों में इन सीधा दूरी को प्राप्त करने के लिए, एक अंशांकन मानक डिवाइस तैयार किया गया था 20% फैलाना reflectance मानक से सटीक दूरी पर जांच धारण करने के लिए ((एक) में दिखाया गया डिवाइस पार अनुभाग)। इस विशिष्ट फाइबर ऑप्टिक जांच सेटअप में, टंगस्टन हैलोजन लैंप से रोशनी का स्रोत डिटेक्टर विभाजन पर ऑप्टिकल स्विच के माध्यम से दिखाया गया है (ख) 374 माइक्रोन और (ग) 730 माइक्रोन (मोटर और मोटर हाथ ऑप्टिकल पथ से हटा दिया साथ विस्तृत जानकारी के लिए)। (घ) दूरियां 374 माइक्रोन एसडीएस के लिए 2.1 मिमी, और (ई) 3.9 मिमी 730 माइक्रोन एसडीएस के लिए जांच के लिए आवश्यक हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

      4. विवो डेटा Acquisitio मेंn और ऑप्टिकल संपत्ति निकालना मानव त्वचा से

      इस खंड में, बहुविध microendoscope तकनीक में विवो मानव त्वचा पर प्रदर्शन किया जाएगा।

      1. कस्टम डाटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर खोलें और "एकीकरण के समय" पर क्लिक करके स्पेक्ट्रोमीटर एकीकरण के समय को समायोजित करने और यह इतना तय है कि यह अंशांकन है, जो इस मामले में (3.8 चरण) में 500 मिसे था के दौरान के रूप में ही है।
      2. जिसमें डेटा प्राप्त करने के लिए त्वचा का क्षेत्र है, जो अन्वेषक के आवेदन पर अलग हो सकता है निर्धारित करते हैं। इस मामले में, प्रकोष्ठ की पतली त्वचा के एक प्रदर्शन के रूप में चुना गया था।
      3. त्वचा क्षेत्र बालों को समाहित करता है, एक डिस्पोजेबल बाँझ रेजर के साथ बालों को हटा दें।
      4. एक मानक पीला हाइलाइटर, जो pyranine स्याही शामिल प्राप्त है, और हल्के से चुना त्वचा क्षेत्र के निशान।
      5. 455 एनएम एलईडी चालू करें और टंगस्टन हैलोजन लैंप के लिए शटर बंद कर दें।
      6. त्वचा के साथ कोमल संपर्क में जांच रखें।
      7. जांच के लिए एक चालऊतक के दाग क्षेत्र पर गोल सॉफ्टवेयर के देखने खिड़की पर शिखर keratinocyte वास्तुकला का एक लाइव उच्च संकल्प फ़ीड देखने के लिए।
      8. छवि के संतृप्ति से बचने के लिए, सॉफ्टवेयर में, "एक्सपोजर समय" और "लाभ" पर क्लिक उचित मूल्यों में टाइप करें, और फिर "सेटिंग्स लागू" पर क्लिक करके, एक उचित समय जोखिम और लाभ का चयन 150 मिसे और इस मामले में 10 DB लाभ, इंटरफेस।
      9. सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस में "मोल छवि" पर क्लिक करके एक छवि मोल।
      10. एक ही छवि स्थल पर जांच रखते हुए, 455 एनएम एलईडी बंद कर देते हैं और टंगस्टन हैलोजन लैंप के लिए शटर खुला।
      11. छोड़ा स्थिति ऐसी है कि स्पेक्ट्रोमीटर 374 माइक्रोन के दूसरे एसडीएस से जुड़ा है मोटरयुक्त ऑप्टिकल स्विच को समायोजित करें।
      12. स्पेक्ट्रा, आर ऊतक, 374μm मोल, सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस में "मोल स्पेक्ट्रा" पर क्लिक करके।
      13. मध्यम स्थिति ऐसी वीं मोटर चालित ऑप्टिकल स्विच को समायोजित करेंस्पेक्ट्रोमीटर पर 730 माइक्रोन के दूसरे एसडीएस से जुड़ा है।
      14. स्पेक्ट्रा, आर ऊतक, 730μm मोल, सॉफ्टवेयर इंटरफ़ेस में "मोल स्पेक्ट्रा" पर क्लिक करके।
      15. कस्टम पोस्ट प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर खोलें।
      16. फ़ोल्डर जिसमें डेटा सॉफ्टवेयर द्वारा प्रेरित जब बचाया था से "भागो" पर क्लिक करके पोस्ट प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर चलाने और उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति छवि, चार अंशांकन स्पेक्ट्रा का चयन करें, और दो में विवो स्पेक्ट्रा।
        नोट: कस्टम सॉफ्टवेयर सच निरपेक्ष reflectance (आर पेट, 374μm और आर पेट, 730μm) निम्न समीकरण का उपयोग कर प्राप्त करता है।
        1 समीकरण
        2 समीकरण
        बाद के प्रसंस्करण कोड, पहले से वर्णित के रूप में, फैलाना reflectance स्पेक्ट्रा के लिए एक फिट की अवस्था की गणना करता है (समीकरणों 1 और 2) और फिर देतेसहित ([एचबी], [मेल], और साओ 2) ऊतक शारीरिक मापदंड rmines। 11,22,24

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Representative Results

इस प्रोटोकॉल के बाद, अन्वेषक (चित्रा 5) दृश्य से भरा क्षेत्र के साथ ऊतक साइट की एक में फोकस उच्च संकल्प छवि प्राप्त करेंगे। कोशिकाओं की रूपरेखा अगर एक मानक पीला हाइलाइटर से pyranine स्याही के साथ दाग देखा जा सकता है, अलग-अलग सेल नाभिक अगर ऐसी proflavine के रूप में एक डाई के साथ दाग देखा जा सकता है, जबकि। वर्णक्रमीय अधिग्रहण के बाद, बाद के प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर में विवो हीमोग्लोबिन एकाग्रता ([एचबी]) और मेलेनिन सांद्रता ([मेल]) 21 वर्ष की एक प्राथमिकताओं ज्ञान का उपयोग करता उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रा फिट और [एचबी], [मेल के लिए मूल्यों को निर्धारित करने के लिए ], और ऊतकों को ऑक्सीजन संतृप्ति (साओ 2) के रूप में चित्रा 5 में दिखाया गया है। बाद के प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर विस्तृत शारीरिक सीमा का उपयोग करता है ([एचबी] = 0-150 मिलीग्राम / एमएल, [मेल] = 0-30 मिलीग्राम / एमएल, और साओ 2 = 0-100%) calibrated स्पेक्ट्रा फिट करने के लिए। 21

चित्रा 5:। सह दर्ज करने में विवो मानव सामान्य त्वचा और एक सौम्य मेलानोच्य्टिक नेवस से गुणात्मक और मात्रात्मक डेटा एक उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति छवि एक pyranine स्याही (एक मानक पीला हाइलाइटर से) से अधिग्रहण कर लिया था दाग सौम्य मेलानोच्य्टिक नेवस और आसन्न सामान्य त्वचा 150 मिसे के एक जोखिम समय के साथ ऊतक। केरेटिनकोशिकाओं की रूपरेखा स्पष्ट रूप से दोनों छवियों में दिखाई दे रहे हैं कर सकते हैं। सामान्य त्वचा के ऊतक साइट और मेलानोच्य्टिक नेवस 1.63 और 0.86 मिलीग्राम / एमएल, 0.78 और 10.20 मिलीग्राम की मेलेनिन सांद्रता के हीमोग्लोबिन सांद्रता था / एमएल, क्रमश: 99% की समान ऑक्सीजन संतृप्ति के साथ। यह आंकड़ा सह पंजीकरण के गुणात्मक और मात्रात्मक संरचनात्मक कार्यात्मक जानकारी के लाभ को दर्शाता है। एक बड़ा vers देखने के लिए यहाँ क्लिक करेंयह आंकड़ा के आयन।

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Discussion

बहुविध उच्च संकल्प इमेजिंग और उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी फाइबर बंडल microendoscope यहां बताया अनुकूलित और इंडोस्कोपिक या मानव या जानवरों के अध्ययन के लिए हाथ में उपयोग सहित आवेदन की एक किस्म के लिए जांचकर्ताओं द्वारा इस्तेमाल किया जा सकता है। यह इस प्रकार दो अलग ऊतक गहराई से हीमोग्लोबिन एकाग्रता, मेलेनिन एकाग्रता, और ऊतकों को ऑक्सीजन संतृप्ति की माप के साथ विवो शिखर ऊतक सूक्ष्म वास्तुकला में visualizing के लिए एक लचीला तरीका प्रदान करता है। यह लेख फाइबर ऑप्टिक जांच के लिए विशिष्टताओं का वर्णन करता है, उच्च संकल्प इमेजिंग प्रणाली और उप फैलाना reflectance इमेजिंग प्रणाली के संयोजन के लिए एक प्रोटोकॉल को रेखांकित किया है, और इन विवो में मानव ऊतकों में अपने आवेदन दिखाया गया है, के लिए फ्लोरोसेंट विपरीत एजेंट के रूप में pyranine स्याही का उपयोग ऊतक दृश्य। ऐसे proflavine या fluorescein के रूप में अन्य स्याही, उचित मंजूरी के साथ pyranine स्याही के बजाय प्रयोग किया जा सकता है। 4-7,11

"> किसी भी जांच सुविधा इस डिजाइन से संशोधित किया जा सकता है। उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy साधन के लिए, 1 मिमी व्यास छवि फाइबर 4.5 माइक्रोन अंतर के साथ 50,000 व्यक्ति कोर फाइबर के शामिल हैं, 4.5 माइक्रोन की एक निरंतर उप सेलुलर स्थानिक संकल्प में जिसके परिणामस्वरूप । एक छोटे या बड़े क्षेत्र का दृश्य प्राप्त करने के लिए 0.14 और 1.40 मिमी। 50 मिमी की फोकल लंबाई के साथ एक ट्यूब लेंस के बीच व्यास के साथ आसानी से उपलब्ध इन छवि फाइबर पा सकते हैं एक अलग आकार की छवि फाइबर चाहने जांचकर्ताओं कि CMOS सेंसर ऐसे में चुना गया था पर कब्जा कर लिया पूर्ण 1 मिमी क्षेत्र का दृश्य छवि फाइबर से। जब उद्देश्य लेंस स्थिर रखने, ट्यूब लेंस बढ़ाई और नमूना आवृत्ति को बढ़ाने लेकिन क्षेत्र का दृश्य कमी होगी की फोकल लंबाई बढ़ रही है। 11 इस प्रकार, की बढ़ाई उद्देश्य लेंस, ट्यूब लेंस के फोकल लंबाई, छवि संवेदक के आकार, और छवि फाइबर के आकार और जरूरत के आधार पर अनुकूलित किया जाना चाहिए सकता है। अंत में, फिल्टर और उत्तेजना प्रकाशस्रोत फ्लोरोसेंट रंगों की उत्तेजना / उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के आधार पर संशोधित किया जा सकता है। 4-7 जांच और उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy इंस्ट्रूमेंटेशन को संशोधित करने के अलावा, उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी इंस्ट्रूमेंटेशन संशोधित किया जा सकता है।

उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन के लिए, विभिन्न आकार बहुपद्वति फाइबर प्रत्येक एसडीएस पर इस्तेमाल किया जा सकता है। छोटे व्यास बहुपद्वति फाइबर देने और एक छोटे क्षेत्र पर प्रकाश एकत्र करने में सक्षम हो जाएगा, लेकिन यह संकेत करने वाली शोर बढ़ाने के लिए फाइबर व्यास कम से कम 200 माइक्रोन इस्तेमाल कर रहे हैं, तो हूबहू दूरी पर फाइबर की एक सरणी का उपयोग करने के लिए सिफारिश की है। त्वचा या मौखिक ऊतक का विश्लेषण करने के जांचकर्ता बढ़ाने के लिए क्षेत्र का दृश्य और संकेत करने वाली शोर, लेकिन इस तरह के घेघा या जठरांत्र संबंधी मार्ग के रूप में संकरा चमकदार अंगों में एक समग्र बड़ा जांच से लाभ हो सकता है, जांचकर्ताओं जांच आकार के बारे में जोड़ा बाधाओं का सामना करना होगा, विशेष रूप से कॉन्वेंट की बायोप्सी बंदरगाह के साथ संगतता के लिएional एंडोस्कोप। 8 अन्य स्पेक्ट्रोस्कोपी घटक है कि संशोधित किया जा सकता है ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत और मोटर चालित ऑप्टिकल स्विच में शामिल हैं। एक टंगस्टन-हैलोजन लैंप, The इस मामले में चुना गया था, हालांकि अन्य प्रकाश स्रोतों और क्सीनन आर्क लैंप और एल ई डी, जो संकेत करने वाली शोर और कम एकीकरण बार वृद्धि हो सकती सहित अन्य अध्ययनों में इस्तेमाल किया गया है सकते हैं। 2,15,20 मोटरयुक्त ऑप्टिकल स्विच यहाँ प्रस्तुत कस्टम तीन SDSS को संभाल करने के लिए बनाया गया था, लेकिन और अधिक या कम आदानों शामिल करने के लिए संशोधित किया जा सकता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मोटर चालित ऑप्टिकल स्विच ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत और स्पेक्ट्रोमीटर के बीच एक अतिरिक्त ऑप्टिकल घटक जोड़ नहीं है, संकेत करने वाली शोर कम। स्विच कई स्पेक्ट्रोमीटर है कि एक साथ डेटा प्राप्त करने के लिए जांचकर्ताओं के लिए आवश्यक नहीं किया जा सकता है, लेकिन एक ऑप्टिकल स्विच घटक सहित अंततः एसडीएस के अनुसार लगभग $ 3,000 USD द्वारा इंस्ट्रूमेंटेशन लागत कम कर देता है।

इंस्ट्रूमेंटेशन के निर्माण ( 3) काफी सरल है। इस प्रोटोकॉल में सबसे महत्वपूर्ण कदम उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रोस्कोपी साधन (चित्रा 4) की जांच है। कैलिब्रेशन तुरंत वर्णक्रमीय डेटा संग्रह करने से पहले पूरा किया जाना चाहिए। एक बार अंशांकन पूरा हो चुका है, यह सुनिश्चित करने के साधन का कोई टुकड़े बंद कर रहे हैं या फिर से अंशांकन आवश्यक हो सकता है। उचित अंशांकन सटीक reflectance स्पेक्ट्रा प्राप्त है, और इस प्रकार एक अज्ञात नमूना से अंतर्निहित मेलेनिन एकाग्रता, हीमोग्लोबिन एकाग्रता, और ऊतकों को ऑक्सीजन संतृप्ति के लिए सही मूल्यों को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। सुविधाजनक, सबसे जांचकर्ताओं समान अंशांकन तकनीक है जो अच्छी तरह से वर्णित किया गया उपयोग करें। 2,11,12,25 ऑप्टिकल मापदंडों में reflectance स्पेक्ट्रा परिवर्तित करने के लिए सॉफ्टवेयर आवश्यकताओं के बारे में जानकारी कहीं और पाया जा सकता है। 11,24,26

(औसत समस्या निवारण के संबंध में, स्पेक्ट्रा गरीब फिट बैठता है, जिसके परिणामस्वरूपप्रतिशत त्रुटियों कच्चे डेटा और फिट डेटा के बीच अधिक से अधिक 10%) तीन ऊतक शारीरिक मापदंड के लिए अविश्वसनीय मूल्यों निकलेगा ([एचबी], [मेल], और साओ 2) यहाँ प्रस्तुत किया। गरीब फिट बैठता है सबसे अधिक संभावना या तो डेटा अधिग्रहण के दौरान जांच और त्वचा साइट के बीच आंदोलन का परिणाम है, बाद के प्रसंस्करण कोड, या। [एचबी] और [मेल] 11,21,24 की अविश्वसनीय एक प्राथमिकताओं मूल्यों में संकीर्ण सीमा की स्थिति, इन तीन सामान्य त्रुटि घटनाओं में 26 सुधार उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रा की सटीक फिटिंग ठीक करना चाहिए। इस प्रकार, डेटा संग्रह स्पेक्ट्रोमीटर एकीकरण के समय को कम करने के स्पेक्ट्रा के भीतर गति कलाकृतियों को कम करने के द्वारा सुधार किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, सीमा की स्थिति के बाद प्रसंस्करण निम्नलिखित [एचबी], [मेल], और साओ 2 के लिए संभव कम्प्यूटेशनल उत्पादन मूल्यों की रेंज प्रतिनिधित्व करते हैं। इन अध्ययनों में, सीमा की स्थिति, [एचबी] के लिए 0-10 मिलीग्राम / एमएल, 21,22 0-40 मिलीग्राम / [मेल] के लिए मिलीलीटर, 27,28 और साओ 2 के लिए 0-100% थे 21,22,27-29 मेलेनिन बिना ऊतक को मापने के लिए निचले और ऊपरी सीमा [मेल] दोनों बस 0 मिलीग्राम / एमएल के लिए सेट किया जा सकता है। अंत में, यह हीमोग्लोबिन और मेलानिन Prahl द्वारा प्रकाशित के लिए एक प्राथमिकताओं absorbance के मूल्यों की स्थापना का उपयोग करने के लिए सिफारिश की है एट अल। 21 ये सरल सुधार उप फैलाना reflectance स्पेक्ट्रा की सटीक फिटिंग ठीक करना चाहिए, और अगर सवाल बने हुए हैं, स्पेक्ट्रा के साथ phantoms के साथ मान्य किया जा सकता नाम से जाना जाता ऑप्टिकल गुण (कम बिखरने और अवशोषण गुणांक)।

इस बहुविध इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी फाइबर बंडल Microendoscopy मंच करने के लिए प्राथमिक सीमा एक widefield इमेजिंग साधन की कमी है। उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy साधन एक परिपत्र क्षेत्र का दृश्य व्यास में 1 मिमी है कि, यह मुश्किल तेजी से ऊतक के एक बड़े क्षेत्र स्कैन करने के लिए कर रही है। इस सीमा को पार करने के लिए एक कम्प्यूटेशनल विधि छवि Mosa हैIcking, इस्तेमाल एक तकनीक एक एक एकल, बड़ी छवि के नक्शे में आसन्न सूक्ष्म पैमाने छवियों stacking द्वारा एक व्यापक क्षेत्र का दृश्य प्रदान करते हैं। 10 इस तरह की छवि मोजैकिंग पहले Prieto एट अल द्वारा प्रदर्शन किया गया है। colonic छवि सुविधाओं की जांच करने के लिए। 10 इंस्ट्रूमेंटेशन संशोधन इस सीमा को पार करने के लिए कोलोरेक्टल रसौली जांच करने के लिए इस तरह के पारिख एट अल द्वारा प्रस्तुत जांच के रूप में, जांच एक पारंपरिक एंडोस्कोप की बायोप्सी पोर्ट के साथ संगत कर रही होगी।। 8 यह सुविधा एक विस्तृत क्षेत्र का दृश्य के लाभों को जोड़ती उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति Microendoscopy की सूक्ष्म पैमाने इमेजिंग के साथ। 8

कुल मिलाकर, इस तकनीक में विवो मानव त्वचा पर प्रदर्शन किया और सह पंजीकरण के उच्च संकल्प ऊतक सूक्ष्म वास्तु अंतर्निहित मेलेनिन एकाग्रता, हीमोग्लोबिन एकाग्रता, और ऊतकों को ऑक्सीजन संतृप्ति (चित्रा 5) के साथ छवियों के मूल्य को दर्शाता था। इस technique नमूदार संरचनात्मक परिवर्तन के अभाव में इन विवो में संरचनात्मक और कार्यात्मक ऊतक असामान्यताओं के बीच की कड़ी है, या विश्लेषण के ऊतक कार्यात्मक परिवर्तन की जांच करने के लिए बधाई देने के शोधकर्ताओं द्वारा इस्तेमाल किया जा सकता है। भविष्य के अध्ययन के विभिन्न उपकला रोग राज्यों में इस तकनीक की व्यवहार्यता की जांच करेंगे।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
30 mm Cage Cube with Dichroic Filter Mount Thorlabs, Inc. CM1-DCH
470 nm Dichroic Mirror (Beam Splitter) Chroma Corporation T470lpxr
Cage Assembly Rod, 1.5", 4-Pack Thorlabs, Inc. ER1.5-P4
Cage Assembly Rod, 3.0", 4-Pack Thorlabs, Inc. ER3-P4
Cage Assembly Rod, 2.0", 4-Pack Thorlabs, Inc. ER2-P4
SM1-Threaded 30 mm Cage Plate Thorlabs, Inc. CP02
SM1 Series Stress-Free Retaining Ring Thorlabs, Inc. SM1PRR
SM1 Lens Tube, 1.00" Thread Depth Thorlabs, Inc. SM1L10
Right-Angle Kinematic Mirror Mount Thorlabs, Inc. KCB1
1" UV Enhanced Aluminum Mirror Thorlabs, Inc. PF10-03-F01
Z-Axis Translation Mount Thorlabs, Inc. SM1Z
10X Olympus Plan Achromatic Objective Thorlabs, Inc. RMS10X
XY Translating Lens Mount Thorlabs, Inc. CXY1
SMA Fiber Adapter Plate with SM1 Thread Thorlabs, Inc. SM1SMA
SM1 Lens Tube, 0.50" Thread Depth Thorlabs, Inc. SM1L05
440/40 Bandpass Filter (Excitation) Chroma Corporation ET440/40x
525/36 Bandpass Filter (Emission) Chroma Corporation ET525/36m
Quick Set Epoxy Loctite 1395391
455 nm LED Light Housing Kit - 3-Watt LED Supply ALK-LH-3W-KIT
1" Achromatic Doublet, f = 50 mm Thorlabs, Inc. AC254-050-A
Flea 3 USB Monochrome Camera Point Grey, Inc. FL3-U3-32S2M-CS
0.5" Post Holder, L = 1.5" Thorlabs, Inc. PH1.5
0.5" Optical Post, L = 4.0" Thorlabs, Inc. TR4
Mounting Base, 1" x 2.3" x 3/8" Thorlabs, Inc. BA1S
Long Lifetime Tungsten-Halogen Light Source (Vis-NIR) Ocean Optics HL-2000-LL
20X Olympus Plan Objective Edmund Optics, Inc. PLN20X
Custom-Built Aluminum Motor Arm N/A N/A Custom designed and built
Custom-Built Aluminum Motor Arm Adaptor N/A N/A Custom designed and built
Custom-Built Aluminum Motor Housing N/A N/A Custom designed and built
Stepper Motor - 400 steps/revolution SparkFun Electronics ROB-10846 Multiple suppliers
Custom-Built Aluminum Optical Fiber Switch N/A N/A Custom designed and built
Custom-Built Aluminum Optical Fiber Switch Face-Plate N/A N/A Custom designed and built
Arduino Uno - R3 SparkFun Electronics DEV-11021 Multiple suppliers
Electronic Breadboard - Self-Adhesive SparkFun Electronics PRT-12002 Multiple suppliers
EasyDriver - Stepper Motor Driver Sparkfun Electronics ROB-12779
12 V, 229 mA Power Supply Phihong PSM03A Multiple suppliers
Enhanced Sensitivity USB Spectrometer (Vis-NIR) Ocean Optics USB2000+VIS-NIR-ES
550 µm, 0.22 NA, SMA-SMA Fiber Patch Cable Thorlabs, Inc. M37L01
Custom-Built Fiber-Optic Probe Myriad Fiber Imaging N/A
20% Spectralon Diffuse Reflectance Standard Labsphere, Inc. SRS-20-010
Standard Yellow Highlighter Sharpie 25005 Multiple suppliers, proflavine or fluorescein can be substituted

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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बहुविध इमेजिंग और गैर इनवेसिव के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी फाइबर बंडल Microendoscopy प्लेटफार्म,<em&gt; Vivo</em&gt; ऊतक विश्लेषण
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Greening, G. J., Rajaram, N., Muldoon, T. J. Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis. J. Vis. Exp. (116), e54564, doi:10.3791/54564 (2016).

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