走査型ファイバー内視鏡

走査型ファイバー内視鏡は、柔軟で小型（< 6Fr）の末梢カテーテルまたは冠動脈カテーテルを使用して、広視野で高品質のフルカラーのレーザーベースのビデオ画像を提供する技術です。これらの違いにより、SFEアプリケーションはIVUSや冠動脈内OCTなどの現在の画像化アプローチと区別されます。このデバイス（2017年時点でFDAのレビューと承認を待っていました^{[更新が必要] ）の用途には、医療診断や、手術や}生検などの介入治療の決定のサポートが含まれることが期待されています。フルカラー画像と動脈の奥深くまでの広視野のリアルタイム手術ビューの両方を提供することで、医師は届きにくい内部組織を迂回して潜在的な病気を評価することができます。

SFE 技術は、極薄で柔軟な内視鏡内で高品質のレーザーベースの画像を提供することを目的として、ワシントン大学で開発されました^。光ファイバーを動かして^{共焦点セクショニングとレーザー照明による}2D画像を作成するという概念は^、 1993 年に Giniunas らによって内視鏡アプリケーション向けに初めて提案されたと考えられています。SFE の主な進歩は、振幅変調共振ファイバーを使用した高速スキャンと高品質画像の生成です。

SFE は、共鳴振動するシングルモード ファイバーを使用して、焦点を絞ったレーザー スポットで強調表示された組織をスキャンします。検出器は、時間多重化された後方散乱信号を記録します。届きにくい動脈領域にアクセスするため、SFE ファイバーとチューブは極めて小型です。圧電チューブは直径 400 ミクロンで、シングルモード光ファイバーが収容されています。ファイバーの先端はチューブによって駆動され、5 kHz の電流共振周波数を持ち、15 ヘルツのフレーム レートで 250 スパイラル (直径 500 ピクセルの画像) の拡大パターンで螺旋状に回転します。直径 1.06 mm の遠位先端には、画像パラメータを決定するレンズ システムが収容されています。プロトタイプ システムは、70 度の視野と 10 ミクロンの解像度を提供します。レーザー ソースは単一のスキャン ファイバーに結合され、赤、緑、青のレーザーを使用してカラー画像を作成します。後方散乱光を収集するために、マイクロ スキャナーの周囲に 12 本の 250 ミクロンのマルチモード ファイバーが配置され、1.6 mm の遠位先端が形成されます。

内臓の医療画像診断のほとんどは、次の 2 つのグループに分類されます。

1. X線コンピュータ断層撮影（CT）、磁気共鳴画像（MRI）、超音波は、構造を画像化するのに使用されるが、通常は低い時空間解像度（ミリメートル、秒）で行われる。
2. 光学内視鏡技術は、高い時空間解像度（マイクロメートル、ミリ秒）で表面を画像化するために使用されます。

内視鏡画像では、内臓表面を直接観察する必要があります。つまり、照明と検出の両方のコンポーネントが、特定の領域を観察するために、しばしば非常に困難な解剖学的構造をナビゲートする必要があります。内視鏡のサイズと柔軟性の両方が、これらの領域へのアクセス能力を決定します。直径が小さく柔軟性の高い内視鏡は、組織の外傷、鎮静に使用される鎮静剤、および患者の痛みを軽減できます。^[1]

鮮明な解像度を実現しながら、デバイスの直径を大幅に縮小して動脈ナビゲーションを強化する能力は、SFE の利点です。1 mm のコヒーレント ファイバー バンドル技術を使用する現在のフレキシブル内視鏡技術は、人間の指とほぼ同じ厚さです。これらのデバイスを小型化すると、解像度が大幅に低下し、使用する臨床医にとって法的に失明に相当する画質になります。

すべてのフレキシブル内視鏡の設計は、光の回折によって制限されます。対物レンズと照明特性の両方が、画像に与えられる空間点広がり関数 (PSF) を決定します。内視鏡の PSF は、実際の焦点面にあるデバイス内部に最も大きな影響を与えます。FOV アプリケーションでは、デバイス内の限られた領域とポイント間の分解可能な分離を使用して、画像解像度を計算できます。

米国では、慢性完全閉塞症（CTO）が年間80万件発生しています。治療が困難なため、これらの閉塞症のうち治療を受けるのはわずか25％です[100]。CDCによると、2010年には冠動脈を観察するための手術が450万件行われ、そのうち454,000件はステント交換、500,000件はバルーン血管形成術/ステント/冠動脈手術、100万件は冠動脈カテーテル挿入でした。

急性脳卒中治療における最近の成功により、すべての脳卒中センターで血管内再灌流介入を実施する必要性が高まっています。米国では、年間 50 万件の血管内再灌流介入が実施されています。

SFE は、ステント展開のリアルタイム ビュー、および、反対方向、ステント ストラットの対称性、側枝の相互作用、解離、血栓形成の評価を介入医に提供します。

期待される診断用途には、より適切なデバイス選択のためのプラーク内腔特性評価、以前に配置されたステントの内皮化などがあります。

SFE により、介入医は血管造影の使用頻度を減らすことも可能になります。血管造影はロードマップとして使用され、SFE は血管の配線を支援し、完全に閉塞した血管の近位面やその他の独特な血管のニュアンスを確認するために使用されます。

現在の方法の代わりに SFE を使用すると、次のような現在の職業上の危険を軽減できます。

• 重い鉛エプロンの使用を排除することで、作業者の腰痛を軽減します。
• X線の必要性を減らすことで、患者とオペレータのX線放射線リスクを軽減します。
• ヨード造影剤の使用を減らすことで患者の腎臓リスクを軽減します

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