新型內窺鏡成像技術可用于癌癥活體檢查嗎（新型內窺鏡成像技術可用于癌癥活體檢查嘛）

新型探頭可探測直徑8mm的內部

通過使用先進的多芯光纖和梯度折射率光學器件，德國研究小組使用市售的8毫米直徑探頭，成功地將三種非線性光學成像技術集成到單個內窺鏡中。研究人員相信，這種內窺鏡結合了相干反斯托克斯拉曼散射、二次諧波產生和雙光子激發自發熒光，將能夠取代癌癥治療中耗時的活檢技術，特別是在實時手術中。

消除切片和染色步驟

將癌細胞與正常細胞分離的傳統活檢過程包括取出一部分可疑器官組織，將其送往實驗室，對其進行染色，然后將其置于檢查顯微鏡下，以便由訓練有素的病理學家進行觀察。整個過程可能需要幾天的時間，使得切除惡性腫瘤的手術變得特別復雜。

近年來，多模式非線性顯微鏡已逐漸成為一種強大的技術，有望取代癌癥或炎癥性腸病等其他疾病中常用的活檢，特別是與具有三種功能的相干反斯托克斯拉曼顯微鏡技術相結合：散射、二次諧波產生和雙光子激發自發熒光。將各種非線性光學成像技術應用于組織切片的薄層可以消除標記或染色的需要，并且使用合適的設備可以提供接近衍射極限的圖像。

問題在于，多模態成像通常涉及多個笨重的、桌面大小的組件，將這些組件集成到一個簡單的手持設備中并在手術中使用它是一項重大的技術挑戰。

最難處理的是相干反斯托克斯拉曼散射分量。與僅需要單個激發光源的自發熒光組件的二次諧波生成和雙光子激發不同，CARS需要兩個波長重疊的高強度光源。多光束的需要增加了CARS的封裝體積，并且這些光束的掃描過程很難應用于光纖內窺鏡的探頭。此外，這種高強度脈沖很容易與光纖通道本身發生非線性相互作用，導致非共振背景噪聲并導致微弱的CARS信號被湮滅。

多芯光纖和梯度折射率光學元件

為了利用手持式光纖工具進行多模成像，德國耶拿萊布尼茨光子技術研究所JrgenPopp教授領導的研究團隊從光纖部分入手。他們的設備依賴于先進的多芯光纖，直徑為半毫米，包含10,000個光管。當用于在成像光纖中傳輸激光信號時，這種材料能夠在輸入端和輸出端保持空間信息。因此，激光掃描過程可以在光纖末端而不是在樣品端進行，并且無需在商用光纖內窺鏡探頭上封裝大型且耗電的光學元件。

10,000個光管被封裝在直徑0.5毫米的多芯成像光纖中。探頭設計采用梯度折射率透鏡來準直光束，并使用長通濾波器將非線性噪聲收集到單獨的波束形成器中。

當激光進入光纖時，它會穿過直徑約為1.8毫米的梯度折射率透鏡，用于準直光束。然后光束穿過長通濾波器，該濾波器允許激發光通過，同時非共振背景噪聲被收集到探頭內的波束形成器中。第二個梯度折射率透鏡將光束引導至樣品，來自樣品的非線性信號穿過多個梯度折射率透鏡并返回到收集光纖進行成像。

促進快速決策

耶拿的研究團隊成功演示了在人體皮膚樣本表面使用內窺鏡，獲得了300*300微米樣本的2048*2048分辨率的多模式圖像。成像效果可與大型成像儀器相媲美。然而，這些圖像的邊緣有一些光暈。研究人員認為，可以通過調整梯度折射率透鏡的取向和折射率變化曲線來消除這些光暈。

同時，Popp和團隊成員看好該工具在臨床診斷，尤其是手術室中的應用前景。波普在一份報告中說：“我們希望有一天，多模態內窺鏡成像將幫助醫生在手術期間做出快速決策，從而消除對活檢程序的需要。””