CN105527704B - 结构光照明显微在病理切片成像系统的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结构光照明显微在病理切片成像系统的应用。本发明通过将结构光照明显微成像技术应用到病理切片成像系统及方法中，使得病理切片成像系统及方法所获得病理切片成像图片在保证大视场的前提之下还可以获得高分辨率的效果，从而权衡了大视场和高分辨率两大特点。同时通过多个波长荧光成像，合成伪彩色图像方式，还可以实现与普通明场病理切片成像类似的彩色病理切片图像，与目前病理切片成像系统兼容。

Description

结构光照明显微在病理切片成像系统的应用
技术领域
本发明涉及生物成像领域，具体涉及一种结构光照明显微在病理切片成像系统的应用。
背景技术
生物成像是涉及多学科交叉的生命科学前沿领域，通过在分子-细胞-组织-活体等不同层次上实时、动态地“看”到活细胞的相互作用来研究生物学功能的各种成像尖端技术已成为当今生命科学重大成果产生的突破口。
虽然病理诊断技术在近些年也发展了很多不同的技术，但是在光学显微镜下病理切片的直接观察仍然是病理诊断的最常用最权威的技术方法，其在医院病理科的份额占到到了80％以上。近些年来发展的数字化病理切片扫描方案解决了人工观察的不确定性、大量切片样本的长时间保持以及远程诊断等问题，但是其成像技术本身没有改进，不能提高成像的分辨率和成像质量从而提高病理诊断的准确性。需要高分辨率成像才能进行精确诊断的场合，病理分析可以采用电子显微镜进行观察，但是尤其其样本制备复杂成本昂贵，在实际中应用较少。
对于病理切片的成像，由于需要对细胞等进行观测，传统的光学显微镜受到分辨率极限等因素的限制，在需要大视场的情况下，将病理切片放大后会使得成像图片处于低分辨率的状态之下，从而影响病理切片的成像图片的清晰度，而如果需要保持成像图片的分辨率，又会损失大视场的观测前提。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构光照明显微在病理切片成像系统的应用，其通过将结构光照明显微成像技术应用到病理切片成像系统及方法中，使得病理切片成像系统及方法所获得病理切片成像图片在保证大视场的前提之下还可以获得高分辨率的效果，从而权衡大视场和高分辨率两大特点。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
结构光照明显微成像在制备用于病理切片成像系统中的应用。
优选地，上述应用包括以下步骤：
1)将结构光照明显微成像系统与病理切片成像系统的显微镜进行连接；
2)将病理切片放置于显微镜上，通过结构光照明显微成像系统对病理切片进行照明处理；
3)采用一个激发波长λ1，对样品进行结构光照明，该结构光包含至少两个条纹方向，每个条纹方向至少包含三个相位，相机采集在每个条纹方向采集多个不同位相的图像，得到多张结构光照明原始图像；
4)对多张结构光照明原始图像进行算法处理，在频域中提取不同条纹方向图像的高频信息，通过高频信息成分重构出高分辨率的图像；
5)换用其它激发波长λ2、λ3......λn，重复3-4的步骤，获得针对这些波长的高分辨率图像；
6)对于不同的激发波长λ1、λ2、λ3......λn，分别赋予其对应于光谱波段的某一种颜色，并将所有对应的图像，根据不同权重合成一幅伪彩色图像；
7)获得病理切片的成像图片。
优选地，上述病理切片成像系统具有荧光成像机构，病理切片在取得不同激发波长成像图片后还通过图像处理进行光学伪彩色染色。
优选地，上述荧光成像机构具有多个不同波长的激发光。
通过结构光照明显微成像进行病理切片成像的方法。
优选地，上述方法包括以下步骤：
1)将结构光照明显微成像系统与病理切片成像系统的显微镜进行连接；
2)将病理切片放置于显微镜上，通过结构光照明显微成像系统对病理切片进行照明处理；
3)采用一个激发波长λ1，对样品进行结构光照明，该结构光包含至少两个条纹方向，每个条纹方向至少包含三个相位，相机采集在每个条纹方向采集多个不同位相的图像，得到多张结构光照明原始图像；
4)对多张结构光照明原始图像进行算法处理，在频域中提取不同条纹方向图像的高频信息，通过高频信息成分重构出高分辨率的图像；
5)换用其它激发波长λ2、λ3......λn，重复3-4的步骤，获得针对这些波长的高分辨率图像；
6)对于不同的激发波长λ1、λ2、λ3......λn，分别赋予其对应于光谱波段的某一种颜色，并将所有对应的图像，根据不同权重合成一幅伪彩色图像；
7)获得病理切片的成像图片。
优选地，上述病理切片成像系统具有荧光成像机构，病理切片在取得不同激发波长成像图片后还通过图像处理进行光学伪彩色染色。
优选地，上述荧光成像机构具有多个不同波长的激发光。
优选地，上述多个不同颜色的波长包括405nm的第一波长、488nm的第二波长、561nm的第三波长和647nm的第四波长。
本发明的有益效果在于：通过将结构光照明显微成像技术应用到病理切片成像系统及方法中，使得病理切片成像系统及方法所获得病理切片成像图片在保证大视场的前提之下还可以获得高分辨率的效果，从而权衡了大视场和高分辨率两大特点。同时通过多个波长荧光成像，合成伪彩色图像方式，还可以实现与普通明场病理切片成像类似的彩色病理切片图像，与目前病理切片成像系统兼容。
附图说明
图1为本发明的结构光照明显微在病理切片成像系统的应用中所涉及的病理切片成像系统的结构示意图。
图2为本发明的结构光照明显微在病理切片成像系统的应用中所涉及的病理切片成像系统的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，如图1-2所示，在本发明的病理切片成像系统的一些实施方式中，其应用了结构光照明显微成像技术，该结构光照明显微成像技术的具体内容可以参考中国专利CN104515759A，在此不再赘述。
为了达到本发明的目的，如图1-2所示，在本发明的病理切片成像方法的一些实施方式中，其同样应用了结构光照明显微成像技术，该结构光照明显微成像技术的具体内容可以参考中国专利CN104515759A，在此不再赘述。
图1为本发明系统结构示意图，病理切片1放在物镜21处，再经过可切换反射镜22、二向色镜23、激发片24到DMD芯片3，LED4发出的光线经过一个透镜组41，实现聚光及准直，DMD芯片3置于照明光源柯勒面上，利用DMD微镜反射原理产生结构光(通过反射镜31)，它对宽光谱的入射光都具有较高的反射率，可以实现多波长激发。利用计算机控制DMD产生结构条纹对入射光进行调制，产生具有条纹结构特性的照明光。激发片对进入显微镜主体的照明光进行滤波，只允许中心波长带宽内的光通过，用于激发标记样品的荧光基团。被准直且被激发片滤波的条纹结构光经过物镜，在物镜焦平面上形成光强近似余弦分布的条纹像并照明荧光标记样品，实现余弦结构光照明。荧光基团被结构光激发后发出波长相对于激发光红移的荧光，被物镜收集并准直为平行光，经过发射片51滤波后经过镜筒透镜52成像在探测器sCMOS5上，通过重构算法，即可获得病理切片样本的超分辨图像。
本实施例通过将结构光照明显微成像技术应用到病理切片成像系统及方法中，使得病理切片成像系统及方法所获得病理切片成像图片在保证大视场的前提之下还可以获得高分辨率的效果，从而权衡了大视场和高分辨率两大特点。同时通过多个波长荧光成像，合成伪彩色图像方式，还可以实现与普通明场病理切片成像类似的彩色病理切片图像，与目前病理切片成像系统兼容。
结合图1-2所示，上述的应用具体可以通过以下步骤实现：
1)将非线性结构光照明显微成像系统与病理切片成像系统的显微镜进行连接；
2)将病理切片放置于所述显微镜上，通过所述非线性结构光照明显微成像系统对所述病理切片进行照明处理；
3)采用一个激发波长λ1，对样品进行结构光(如正弦条纹光)照明，该结构光包含至少两个条纹方向，每个条纹方向至少包含三个相位，相机采集在每个条纹方向采集多个不同位相的图像，得到多张结构光照明原始图像；
4)对多张结构光照明原始图像进行算法处理，在频域中提取不同条纹方向图像的高频信息(代表样品精细结构)，通过高频信息成分重构出高分辨率的图像；
5)换用其它激发波长λ2、λ3......λn，重复3-4的步骤，获得针对这些波长的高分辨率图像；
6)对于不同的激发波长λ1、λ2、λ3......λn，分别赋予其对应于光谱波段的某一种颜色(如488nm则赋予蓝色，555nm则赋予绿色，642nm则赋予红色)，并将所有对应的图像，根据不同权重合成一幅伪彩色图像；
7)获得所述病理切片的成像图片。。
上述病理切片成像系统具有荧光成像机构，病理切片在取得成像图片后通过通过图像处理进行光学伪彩色染色。由于经过结构光照明显微成像技术照明所形成的成像图片是灰度图像，但是在一些目前临床应用的病理切片成像中，通常都会是彩色明场成像的，因此在此引入灰度荧光成像的伪彩色合成技术，使得成像图片在具备高分辨率的前提下，还可以由黑白转为彩色，从而使得应用范围更为广泛。
该明场成像机构具有多个不同颜色的波长，该多个不同颜色的典型波长包括405nm的第一波长、488nm的第二波长、561nm的第三波长和647nm的第四波长，这些波长都是临床上最常用的波段，从而使得成像的颜色更为真实和准确。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.通过结构光照明显微成像进行病理切片成像的方法；
1)将结构光照明显微成像系统与病理切片成像系统的显微镜进行连接；
2)将病理切片放置于所述显微镜上，通过所述结构光照明显微成像系统对所述病理切片进行照明处理；
3)采用一个激发波长λ1，对样品进行结构光照明，该结构光包含至少两个条纹方向，每个条纹方向至少包含三个相位，相机采集在每个条纹方向采集多个不同位相的图像，得到多张结构光照明原始图像；
4)对多张结构光照明原始图像进行算法处理，在频域中提取不同条纹方向图像的高频信息，通过高频信息成分重构出高分辨率的图像；
5)换用其它激发波长λ2、λ3......λn，重复3-4的步骤，获得针对这些波长的高分辨率图像；
6)对于不同的激发波长λ1、λ2、λ3......λn，分别赋予其对应于光谱波段的某一种颜色，并将所有对应的图像，根据不同权重合成一幅伪彩色图像；
7)获得所述病理切片的成像图片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述病理切片成像系统具有荧光成像机构，所述病理切片在取得不同激发波长成像图片后还通过图像处理进行光学伪彩色染色。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述荧光成像机构具有多个不同波长的激发光。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个不同颜色的波长包括405nm的第一波长、488nm的第二波长、561nm的第三波长和647nm的第四波长。
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