Czym jest barwienie optyczne? Zasada i zastosowanie technologii NBI firmy Olympus

Technologia NBI (Narrow Band Imaging) opracowana przez firmę Olympus. Dzięki zastosowaniu specjalnego filtra optycznego, filtruje światło białe na wąskopasmowe fale świetlne o określonych długościach fal, co podkreśla subtelne zmiany naczyniowe na powierzchni błony śluzowej i osiąga jakościowy skok w dokładności diagnostycznej wczesnego etapu raka.

NBI, skrót od Narrow Band Imaging, to technologia poprawy obrazu optycznego. Jej zasada polega na użyciu filtra do usunięcia szerokopasmowego spektrum z fal świetlnych czerwonych, zielonych i niebieskich emitowanych przez źródło światła endoskopowego, pozostawiając tylko wąskopasmowe fale świetlne o długościach fal 415nm, 540nm i 600nm.

Te fale świetlne o określonych długościach fal mają unikalne cechy biologiczne:

Dzięki kontrastowi kolorystycznemu i morfologicznemu między tymi dwoma warstwami naczyń krwionośnych (płytkimi i głębokimi), lekarze mogą wyraźnie obserwować subtelne zmiany na powierzchni błony śluzowej, co pozwala na wczesne wykrywanie zmian, które są trudne do zidentyfikowania za pomocą konwencjonalnej endoskopii w świetle białym.

Zwykłe światło białe jest jak codzienne oświetlenie, mieszając różne kolory, aby oświetlić całą tkankę, ale struktury w obszarach głębokich i płytkich są łatwo rozmyte, co utrudnia rozróżnienie warstw.

NBI głównie wykorzystuje dwa specyficzne kolory światła: niebieski i zielony:

① Niebieskie światło ma krótką długość fali i płytką penetrację, głównie oświetlając najzewnętrzną błonę śluzową i naczynia włosowate.

② Zielone światło ma nieco dłuższą długość fali i głębszą penetrację, zdolne do oświetlania głębszych naczyń krwionośnych.

To jest jak używanie niebieskiej latarki, która może wyraźnie pokazać kurz na powierzchni biurka, podczas gdy zielona latarka może oświetlić rzeczy w szufladzie. Przełączając się między tymi dwoma rodzajami światła, NBI pozwala lekarzom obserwować tkanki "warstwa po warstwie", koncentrując się na tej warstwie, której potrzebują.

Nasza krew zawiera hemoglobinę (substancję, która nadaje krwi czerwony kolor), która ma pewną cechę: ma silne powinowactwo do wchłaniania niebieskiego i zielonego światła.

Gdy niebieskie i zielone światło z NBI oświetla naczynia krwionośne, większość światła jest wchłaniana przez hemoglobinę w naczyniach krwionośnych, przez co naczynia krwionośne wydają się bardzo ciemne na ekranie.

W przeciwieństwie do tego, otaczająca tkanka błony śluzowej odbija te fale świetlne i wygląda stosunkowo jasno.

Naczynia krwionośne działają jak "gąbki pochłaniające światło", szczególnie pochłaniając te dwa kolory światła, co sprawia, że ich kontury są wyraźnie "zarysowane" jako ciemne linie lub sieci na jasnym tle, co ułatwia ich identyfikację na pierwszy rzut oka.

Technologia NBI nie rozwinęła się z dnia na dzień. W 2001 roku japoński uczony Sano Y i in. po raz pierwszy zgłosili zastosowanie technologii obrazowania wąskopasmowego w diagnostyce chorób układu pokarmowego.

Następnie, firma Olympus Corporation współpracowała w rozwoju tej technologii z Narodowym Centrum Onkologii Szpitalem Wschodnim w Japonii i oficjalnie zastosowała ją w diagnostyce endoskopowej w 2006 roku.

Po prawie 20 latach rozwoju technologia NBI była nieustannie iterowana i ulepszana. Od swojej początkowej podstawowej funkcji obrazowania do dzisiejszej integracji z endoskopią powiększającą, obrazowaniem w wysokiej rozdzielczości i innymi technologiami, NBI stała się ważnym narzędziem w wczesnej diagnostyce nowotworowej.

We wrześniu 2024 roku Olympus wprowadził nawet nową kamerę opartą na technologii 4K Narrow Band Imaging (4K NBI), co jeszcze bardziej poprawiło klarowność i rozdzielczość obrazu.

NBI zapewnia obserwację poprzez naświetlanie dwóch wąskopasmowych długości fal (niebieskie światło 390-445 nm i zielone światło 530-550 nm), które są łatwo wchłaniane przez hemoglobinę we krwi, podkreślając naczynia włosowate i mikropatterny błony śluzowej na powierzchni błony śluzowej. Gdy tkanka nowotworowa próbuje się rozprzestrzenić, rozszerzając naczynia krwionośne w celu wchłonięcia składników odżywczych, powierzchnia błony śluzowej tworzy złożone wzory z zwiększoną liczbą naczyń włosowatych w miarę postępu nowotworu. Dlatego zastosowanie NBI pomaga w wczesnym wykrywaniu nowotworów i późniejszej ocenie właściwości nowotworowych.

① Wykrywanie i lokalizacja

Lekarze mogą obserwować z średnich i długich odległości, aby szybko wykrywać podejrzane zmiany i wyraźnie określać granice zmian.

② Różnicowanie i diagnoza

Obserwując kształt naczyń krwionośnych i morfologię otworów gruczołowych w obszarze zmiany pod NBI, lekarze mogą analizować i oceniać charakter guza (łagodny lub złośliwy, wczesny lub zaawansowany).

NBI jest alternatywą dla barwników chemicznych.

Tradycyjne barwienie chemiczne (takie jak indygo karmin) i NBI mogą osiągnąć podobne efekty wizualne, ale NBI nie wymaga rozpylania barwników, co czyni operację bardziej wygodną i nieinwazyjną.

Technologia NBI jest najczęściej stosowana do przesiewania i diagnozowania zmian głównie skoncentrowanych w górnym odcinku przewodu pokarmowego i dróg oddechowych: