Что такое оптическое окрашивание? Принцип и применение технологии NBI от Olympus

Технология NBI (узкоспектральная визуализация), разработанная компанией Olympus. Используя специальный оптический фильтр, она фильтрует белый свет в узкоспектральные световые волны определенных длин волн, тем самым подчеркивая тонкие сосудистые изменения на слизистой поверхности и достигая качественного скачка в диагностической точности рака на ранних стадиях.

NBI, сокращение от узкополосной визуализации, является технологией оптического улучшения изображения. Его принцип заключается в использовании фильтра для удаления широкополосного спектра из красных, зеленых и синих световых волн, излучаемых источником эндоскопического света, оставляя только узкополосные световые волны с длинами волн 415нм, 540нм и 600нм.

Эти световые волны с определенными длинами волн имеют уникальные биологические характеристики:

Через цветовой и морфологический контраст между этими двумя слоями кровеносных сосудов (поверхностными и глубокими) врачи могут четко наблюдать тонкие изменения на поверхности слизистой, тем самым выявляя ранние поражения, которые трудно идентифицировать с помощью традиционной эндоскопии с белым светом.

Обычный белый свет подобен повседневному освещению, смешивая различные цвета для освещения всей ткани, но структуры в глубоких и поверхностных областях легко размываются, что затрудняет различение слоев.

NBI в основном использует два специфических цвета света: синий и зеленый:

① Синий свет имеет короткую длину волны и мелкое проникновение, в основном освещая самую внешнюю слизистую оболочку и капилляры.

② Зеленый свет имеет немного более длинную длину волны и более глубокое проникновение, способный освещать более глубокие кровеносные сосуды.

Это похоже на использование фонарика с синим светом, который может четко показывать только пыль на поверхности стола, в то время как фонарик с зеленым светом может освещать предметы внутри ящика. Переключаясь между этими двумя типами света, NBI позволяет врачам наблюдать ткани "слой за слоем", сосредотачиваясь на том слое, который им нужен.

Наша кровь содержит гемоглобин (вещество, которое делает кровь красной), который имеет одну особенность: он обладает сильной способностью поглощать синий и зеленый свет.

Когда синий и зеленый свет от NBI облучает кровеносные сосуды, большая часть света поглощается гемоглобином в кровеносных сосудах, поэтому кровеносные сосуды выглядят очень темными на экране.

В отличие от этого, окружающая слизистая ткань отражает эти световые волны и выглядит относительно ярко.

Кровеносные сосуды действуют как "светопоглощающие губки", специально поглощая эти два цвета света, что делает их контуры четко "очерченными" в виде темных линий или сетей на ярком фоне, что легко идентифицировать с первого взгляда.

Технология NBI не развивалась за одну ночь. В 2001 году японский ученый Сано и др. впервые сообщили о применении технологии узкослойного изображения в диагностике заболеваний пищеварительной системы.

Впоследствии корпорация Olympus совместно разработала эту технологию с Восточным госпиталем Национального центра рака Японии и официально применила её для эндоскопической диагностики в 2006 году.

После почти 20 лет разработки технология NBI постоянно итеративно улучшалась. От своей первоначальной базовой функции визуализации до сегодняшней интеграции с увеличительной эндоскопией, высококачественной визуализацией и другими технологиями, NBI стал важным инструментом для ранней диагностики рака.

В сентябре 2024 года Olympus даже выпустила новую камеру на основе технологии 4K Narrow Band Imaging (4K NBI), что еще больше улучшило четкость и разрешение изображения.

NBI обеспечивает наблюдение, излучая два узкополосных диапазона (синий свет 390-445 нм и зеленый свет 530-550 нм), которые легко поглощаются гемоглобином в крови, подчеркивая капилляры и микропаттерны слизистой на слизистой поверхности. Поскольку раковая ткань пытается расшириться, расширяя кровеносные сосуды для поглощения питательных веществ, слизистая поверхность формирует сложные узоры с увеличением количества капилляров по мере прогрессирования рака. Поэтому использование NBI помогает в раннем обнаружении рака и последующем определении свойств рака.

① Обнаружение и локализация

Врачи могут наблюдать с средних и дальних расстояний, чтобы быстро обнаруживать подозрительные поражения и четко определять границы поражений.

② Дифференциация и диагностика

Наблюдая за формой кровеносных сосудов и морфологией железистых отверстий в области поражения под NBI, врачи могут анализировать и судить о природе опухоли (доброкачественная или злокачественная, ранняя стадия или запущенная стадия).

NBI является альтернативой химическим красителям.

Традиционная химическая окраска (такая как индиго кармин) и NBI могут достигать схожих визуальных эффектов, но NBI не требует распыления красителей, что делает операцию более удобной и неинвазивной.

Технология NBI чаще всего используется для скрининга и диагностики поражений, в основном сосредоточенных в верхнем пищеварительном тракте и дыхательных путях: