Che cos'è la colorazione ottica? Il principio e l'applicazione della tecnologia NBI di Olympus

La tecnologia NBI (Narrow Band Imaging) sviluppata da Olympus. Utilizzando un filtro ottico speciale, filtra la luce bianca in onde luminose a banda stretta di lunghezze d'onda specifiche, evidenziando così i sottili cambiamenti vascolari sulla superficie mucosale e raggiungendo un salto qualitativo nella precisione diagnostica del cancro in fase iniziale.

NBI, abbreviazione di Narrow Band Imaging, è una tecnologia di miglioramento dell'immagine ottica. Il suo principio è utilizzare un filtro per rimuovere lo spettro a banda larga dalle onde luminose rosse, verdi e blu emesse dalla sorgente luminosa endoscopica, lasciando solo onde luminose a banda ristretta con lunghezze d'onda di 415nm, 540nm e 600nm.

Queste onde luminose di lunghezze d'onda specifiche hanno caratteristiche biologiche uniche:

Attraverso il contrasto di colore e morfologico tra questi due strati di vasi sanguigni (superficiali e profondi), i medici possono osservare chiaramente cambiamenti sottili sulla superficie mucosale, rilevando così lesioni precoci che sono difficili da identificare con la tradizionale endoscopia a luce bianca.

La luce bianca ordinaria è come l'illuminazione quotidiana, mescolando vari colori per illuminare l'intero tessuto, ma le strutture nelle aree profonde e superficiali sono facilmente sfocate, rendendo difficile distinguere gli strati.

NBI utilizza principalmente due colori specifici di luce: blu e verde:

① La luce blu ha una lunghezza d'onda corta e una penetrazione superficiale, illuminando principalmente la mucosa più esterna e i capillari.

② La luce verde ha una lunghezza d'onda leggermente più lunga e una penetrazione più profonda, capace di illuminare vasi sanguigni più profondi.

Questo è come usare una torcia a luce blu che può mostrare chiaramente solo la polvere sulla superficie della scrivania, mentre una torcia a luce verde può illuminare le cose all'interno del cassetto. Passando tra questi due tipi di luce, NBI consente ai medici di osservare i tessuti "strato per strato", concentrandosi su quale strato hanno bisogno.

Il nostro sangue contiene emoglobina (la sostanza che rende il sangue rosso), che ha una caratteristica: ha una forte affinità per assorbire la luce blu e verde.

Quando la luce blu e verde dell'NBI irradia i vasi sanguigni, la maggior parte della luce viene assorbita dall'emoglobina nei vasi sanguigni, quindi i vasi sanguigni appaiono molto scuri sullo schermo.

Al contrario, il tessuto mucosale circostante riflette queste onde luminose e appare relativamente luminoso.

I vasi sanguigni agiscono come "spugne che assorbono la luce", assorbendo specificamente questi due colori di luce, rendendo i loro contorni chiaramente "delimitati" come linee scure o reti su uno sfondo luminoso, che sono facili da identificare a colpo d'occhio.

La tecnologia NBI non si è sviluppata da un giorno all'altro. Nel 2001, il ricercatore giapponese Sano Y et al. ha riportato per la prima volta l'applicazione della tecnologia di imaging a banda ristretta nella diagnosi delle malattie del sistema digestivo.

Successivamente, la Olympus Corporation ha co-sviluppato questa tecnologia con il National Cancer Center East Hospital del Giappone e l'ha applicata ufficialmente alla diagnosi endoscopica nel 2006.

Dopo quasi 20 anni di sviluppo, la tecnologia NBI è stata continuamente iterata e migliorata. Dalla sua iniziale funzione di imaging di base all'integrazione odierna con endoscopia a ingrandimento, imaging ad alta definizione e altre tecnologie, il NBI è diventato uno strumento importante per la diagnosi precoce del cancro.

Nel settembre 2024, Olympus ha persino lanciato una nuova fotocamera basata sulla tecnologia di Imaging a Banda Ristretta 4K (4K NBI), migliorando ulteriormente la chiarezza e la risoluzione dell'immagine.

NBI fornisce osservazione irradiando due lunghezze d'onda a banda ristretta (luce blu 390-445 nm e luce verde 530-550 nm) che sono facilmente assorbite dall'emoglobina nel sangue, evidenziando i capillari e i micro-modelli mucosali sulla superficie mucosale. Poiché il tessuto canceroso tenta di espandersi dilatando i vasi sanguigni per assorbire nutrienti, la superficie mucosale forma modelli complessi con un aumento dei capillari man mano che il cancro progredisce. Pertanto, l'uso di NBI aiuta nella rilevazione precoce del cancro e nel successivo giudizio delle proprietà del cancro.

① Rilevamento e Localizzazione

I medici possono osservare da distanze medie e lunghe per rilevare rapidamente lesioni sospette e determinare chiaramente i confini delle lesioni.

② Differenziazione e Diagnosi

Osservando la forma dei vasi sanguigni e la morfologia delle aperture ghiandolari nell'area della lesione sotto NBI, i medici possono analizzare e giudicare la natura del tumore (benigno o maligno, in fase iniziale o avanzata).

NBI è un'alternativa alle macchie chimiche.

La colorazione chimica tradizionale (come il carminio indaco) e NBI possono ottenere effetti visivi simili, ma NBI non richiede la spruzzatura di coloranti, rendendo l'operazione più conveniente e non invasiva.

La tecnologia NBI è comunemente utilizzata per lo screening e la diagnosi di lesioni principalmente concentrate nel tratto digestivo superiore e nel tratto respiratorio: