CN104204771A - 用于活检检查的数字成像系统 - Google Patents

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Abstract

活检标本设置于其上的自照明显微镜载玻片包括该载玻片末端的通过全内反射对标本照明的LED。照相机设备以高分辨率和涵盖标本的大视场捕获整个标本的单幅数字图像。

Description

用于活检检查的数字成像系统
技术领域
本发明处于组织学标本照明和成像领域。
背景技术
本发明处于组织学技术领域。更具体地说，本发明针对一种利用显微镜在组织学标本上的照明和数字图像捕获技术的系统。检查具有大平面截面积的组织学标本在生物学和医学领域中是至关重要的。组织学标本中的感兴趣部位需要被快速地定位以便在进一步继续标本的综合检查之前对该标本进行预先评价。组织学标本典型地利用上盖片置于标准显微镜载玻片上。
常规的用于显微镜的照明方法使用安装在显微镜的基座上的可控(consolable)灯照明位于灯的轴向上方的显微镜载玻片上的标本，或者使用镜子将光从外部光源朝标本反射。常规的用于显微镜的数字成像方法使用位于标本轴向上方的照相机通过显微镜物镜捕获标本的图像。照相机可以具有大得足以捕获整个标本的视场，或者以更高的轴向分辨率捕获标本的数字图像的更小的视场。因此，大视场将导致低轴向分辨率并且小视场将导致高轴向分辨率。
利用照相机结合上面提到的两种照明方法中的任意一种捕获的标本的数字图像倾向于受以下一个或多个条件影响：低对比度，强背景噪声，由于背景照明而引起的饱和斑点以及由于眩光而变得不可见的标签。特别地，使用具有大视场的照相机捕获的标本的数字图像看起来是透明的并且难于与玻璃显微镜载玻片的背景相区分。使用具有更小视场以便通过显微镜物镜观看的照相机捕获的标本的数字图像导致数百微米量级的数字图像尺寸。为了获得标本的完整数字图像，必须将数百幅标本小片段的数字图像缝接在一起。该缝接过程是代价高昂的，因为它需要将照相机定位在标本上方的特定位置的复杂硬件，处理数字图像的软件，以及大量的处理时间。缝接的完整数字图像也可能受光学像差影响。
由于医疗环境下评价组织学标本的操作的高频率，缝接数字图像的耗时过程不是所希望的。所得到的图像中的光学缺陷使得用户难以正确地评估和评价标本。如果组织学标本是薄、透明但是浑浊的并且具有大的平面截面积，那么这些光学缺陷被放大。因此，希望的是提供一种解决上面描述的前述问题中的至少一个的解决方案。
发明内容
本发明是一种系统及其方法，包括对显微镜载玻片上的组织学标本照明的具有多个侧面发光二极管(LED)的照明设备以及捕获相同标本的单幅数字图像的照相机传感器。
附图说明
图1示出了依照本发明一个实施例的内部照明系统的部分正视图。
图2示出了图1的内部照明系统的部分平面图。
图3示出了具有由其上设置的活检标本生成的光散射的图1内部照明系统的显微镜载玻片的部分正视图。
图4示出了由本发明的内部照明系统照明的活检标本的图像。
图5示出了由本发明的内部照明系统在不同距离和角度下照明的活检标本的图像组。
图6示出了由本发明的内部照明系统在不同放大率水平下照明的活检标本的图像组。
图7示出了依照图1实施例的自照明显微镜载玻片设备的示意图。
图8示出了现有技术中用于生成多幅预览图像并且将其缝接在一起的图像流路径。
图9示出了用于生成由图7的自照明显微镜载玻片设备照明的活检样本的预览图像的图像预览方法的过程的图像流路径。
图10示出了如何在活检检查软件中使用数字图像预览的计算机屏幕截图。
具体实施方式
本发明的实施例针对一种使用照明设备对组织学标本照明并且使用照相机传感器捕获相同标本的单幅数字图像的系统，所述照明设备具有位于该设备的侧面上的多个发光二极管。
在本发明中，术语“标本”相应于活检检查中使用的组织学组织样本。如本文所限定的标本是薄、透明但是浑浊的，并且具有大的平面截面积。术语“LED”相应于照明设备中使用的发光二极管。
如图2所示，照明设备包括玻璃显微镜载玻片，LED位于载玻片的两个纵向末端。标本置于照明设备的顶部并且由LED照明。在图3中，示出了来自LED的照明光关于照明设备的轴向轴的角度，该角度满足条件θg-a≤θ≤θg-s。θg-a和θg-s分别是玻璃-空气界面和玻璃-标本界面处的全内反射的临界角。
更详细地，在图1中且参照全内反射的原理，横穿载玻片的照明光将在载玻片内被载玻片与空气之间的顶部和底部界面引导，但是不在标本内被引导，因为在载玻片与标本之间的界面中不满足全内反射条件。因此，照明光可以进入标本中并且由于标本的浊度和强散射性质的原因而在标本内散射。
与均匀且透明的载玻片和空气相比，标本是浑浊的并且光的散射由标本主导。标本在内部被照明设备照明并且充当用于捕获标本的数字图像的光源。这移除了现有技术中用来通过来自底部的直接轴向照明或者通过光反射的方法对标本照明的外部光源。标本的数字图像的分辨率因此由标本的厚度而不是显微镜的物镜决定。数字图像的分辨率与照相机设备的视场无关。因此，更薄的标本将更透明并且允许更多的散射光穿过标本，给予获得的数字图像更高的分辨率，如图4中所示。
在本发明中，数字图像的质量由标本的条件而不是照相机设备或其他光学设备决定。在图5中，示出了存在更大的灵活性，因为数字图像可以使用照相机设备从不同的距离、角度和位置捕获，而不损害数字图像的质量。而且，图6的数字图像的分辨率在不同的放大率水平下保持不变。由于标本使用其自身的照明源，因而在将具有不同规格的不同照相机设备集成到相同成像系统中时无需任何调节。
图7示出了本发明的一个优选实施例是一种设备，其中所述设备包括显微镜载玻片、两个最末端上的LED、一个集成控制电路和电池源。该设备可以在无需外部光源的情况下用作用于各种不同的目的和检查的自照明显微镜载玻片。
标本的数字图像使用这样的照相机设备捕获，该照相机设备具有涵盖整个标本的视场。标本被自照明显微镜载玻片照明。在如图8所示的现有技术中，必须捕获标本的部分的多幅数字图像并且将其缝接在一起，而在图9的本发明中，捕获整个标本的仅仅一幅数字图像。
如图10中所示，将标本的数字图像传输至系统软件并且在系统软件中作为整个标本的预览图像而显示。用户能够使用该数字图像预览导航到感兴趣位置并且使用显微镜物镜在希望的放大率下执行详细的检查。用户可以选择他们希望的感兴趣位置并且放大该位置以便获得标本的该特定部分的数字图像。如图8中所示的网格可以叠加在数字图像预览上，并且用作用户选择其希望的感兴趣位置的参考表格。
本发明的优点非限制性地包括，它是紧凑的且容易作为用于活检标本的快速初步检查工具而集成到各种不同的光学成像系统中。标本在内部经由全内反射而被照明，并且允许多个光学检测器在相同光源下捕获标本的图像。本发明使得照相机设备能够以高分辨率和涵盖整个标本的大视场拍摄单幅数字图像。由于只捕获了单幅数字图像，因而不涉及多幅数字图像的缝接并且减少了处理时间。所得到的数字图像没有阴影，对比度高，并且在标本的细节中具有更大的清晰度。
在广泛的实施中，本发明是一种对用于检查的活检标本照明的自照明设备。
尽管本发明的前述书面描述使得普通技术人员能够制作和使用当前被认为是其最佳模式的东西，但是普通技术人员将会理解和领会，存在本文的特定实施例、方法和实例的变型、组合和等效物。因此，本发明不由上面描述的实施例、方法和实例限制，而是由所声明的本发明范围和精神内的所有实施例和方法限制。

Claims (28)

1.一种用于检查标本的系统，该系统包括用于在其上设置标本的照明设备，该照明设备包括用于对标本照明的多个光源，
其中光基本上贯穿照明设备；
其中光基本上贯穿照明设备与标本之间的界面，光进入标本中并且在标本内散射；并且
其中光基本上反射离开照明设备的其他界面。
2.如权利要求1中的系统，标本包括组织学组织样本。
3.如权利要求2中的系统，其中组织学组织样本是透明和浑浊中的至少之一。
4.如权利要求1中的系统，照明设备进一步包括集成控制电路和电池源。
5.如权利要求1中的系统，照明设备进一步包括两个相对侧面，其中每个侧面包括来自所述多个光源的至少一个光源。
6.如权利要求1中的系统，其中所述多个光源中的每一个包括发光二极管(LED)。
7.如权利要求1中的系统，其中照明设备由半透明材料制成。
8.如权利要求7中的系统，其中半透明材料为玻璃。
9.如权利要求1中的系统，照明设备进一步包括显微镜载玻片。
10.如权利要求1中的系统，所述其他界面介于照明设备与空气之间。
11.如权利要求1中的系统，进一步包括用于捕获标本的图像的照相机设备。
12.如权利要求11中的系统，照相机设备以基本上涵盖标本的视场捕获图像。
13.如权利要求1中的系统，图像是可传输至计算设备和可在计算设备上显示中的至少之一，其中图像可在计算设备上作为标本的数字图像预览而显示。
14.如权利要求13中的系统，进一步包括叠加在数字图像预览上的网格，网格中的每个位置相应于数字图像预览的部分，其中数字图像预览的每个部分是可选择和可放大中的至少之一。
15.一种用于检查标本的方法，该方法包括：
提供照明设备，该照明设备包括用于对标本照明的多个光源；
将标本设置在照明设备上；
利用照相机设备捕获标本的图像；
其中光基本上贯穿照明设备；
其中光基本上贯穿照明设备与标本之间的界面，光进入标本中并且在标本内散射；并且
其中光基本上反射离开照明设备的其他界面。
16.如权利要求15中的方法，其中标本包括组织学组织样本。
17.如权利要求16中的方法，其中组织学组织样本是透明和浑浊中的至少之一。
18.如权利要求15中的方法，其中照明设备进一步包括集成控制电路和电池源。
19.如权利要求15中的方法，其中照明设备进一步包括两个相对侧面，每个侧面包括来自所述多个光源的至少一个光源。
20.如权利要求15中的方法，其中所述多个光源中的每一个包括发光二极管(LED)。
21.如权利要求15中的方法，其中照明设备由半透明材料制成。
22.如权利要求21中的方法，其中半透明材料为玻璃。
23.如权利要求15中的方法，照明设备进一步包括显微镜载玻片。
24.如权利要求15中的方法，所述其他界面介于照明设备与空气之间。
25.如权利要求15中的方法，进一步包括提供用于捕获标本的图像的照相机设备。
26.如权利要求25中的方法，进一步包括以基本上涵盖标本的视场捕获图像。
27.如权利要求15中的方法，进一步包括以下至少之一：
将图像传输至计算设备；以及
在计算设备上显示图像，
其中图像在计算设备上作为标本的数字图像预览而显示。
28.如权利要求27中的方法，进一步包括以下至少之一：
选择数字图像预览的每个部分；以及
放大数字图像预览的每个部分，
其中数字图像预览的每个部分相应于网格中的位置；并且
其中网格叠加在数字图像预览上。
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