多光谱成像与无标记胶囊内镜技术在消化道血管无创检测中的应用

《ACS Sensors》：Multispectral Imaging and Label-Free Capsule Endoscopy for Noninvasive Detection of Digestive Tract Vessels

　　

消化道（DT）疾病的诊断受到侵入性有线内镜检查和胶囊内镜检查（CE）的局限，这些方法存在外源性荧光风险、白光成像（WLI）对比度低以及窄带模式信息获取有限等问题。本研究提出了一种无标记成像技术，通过胶囊内镜实现消化道血管的非侵入性检测，从而提高诊断准确性和患者安全性。多光谱成像胶囊内镜（MICE）能够在单一光源下进行常规白光检查，同时实现对表层毛细血管（420纳米）、浅层分支血管（540纳米）和深层粗大血管（590纳米）的深度特异性成像，从而增强黏膜血管形态的可视化效果和深度区分能力。此外，通过多光谱技术的协同作用，MICE还支持蓝光成像（BLI：白光+420纳米）、窄带成像（NBI：420纳米+540纳米）和双红光成像（DRI：540纳米+590纳米），能够捕捉到多层次、形态丰富的血管信息，为消化道疾病的全面评估提供有力支持。在420纳米、540纳米和590纳米光照条件下进行的概念验证实验成功获取了猪消化道黏膜的深度变化血管信息，其血管与背景的对比度分别比WLI提高了2.90倍、1.94倍和1.21倍。此外，通过蓝光成像、窄带成像和双红光成像技术实现了多层血管信息的融合可视化。该平台还集成了无线能量传输（WPT）和磁控（MC）功能，确保了MICE的稳定能量供应，并能够精确控制其运动和方向。据我们所知，这是首个用于非侵入性检测消化道血管的无标记多光谱成像技术，对消化道疾病的诊断具有重要的临床意义。