CN107741637A - 一种双通道组织样品扫描仪和双通道组织样品数字成像复现系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于获取组织样品显微图像的扫描仪和数字成像复现系统，包括光学显微系统、两个基本对称设置的图像采集通道和图像输出模块；所述两个图像采集通道均设有光路引导单元和图像采集单元，能够模拟人双眼的视角从不同角度采集组织样品的图像。扫描仪获取的组织样品的两幅图像经过图像融合，生成能够反应景深信息的图像，接近人眼观察的效果。

Description

一种双通道组织样品扫描仪和双通道组织样品数字成像复现 系统

技术领域

本申请涉及一种用于获取组织样品显微图像的扫描仪和数字成像复现系统，尤其是一种双通道组织样品扫描仪和数字成像复现系统。

背景技术

病理检查是用以检查机体器官、组织或细胞中的病理改变的病理形态学方法。为探讨器官、组织或细胞所发生的疾病过程，可采用某种病理形态学检查的方法，检查他们所发生的病变，探讨病变产生的原因、发病机理、病变的发生发展过程，最后做出病理诊断。病理形态学的检查方法，首先观察大体标本的病理改变，然后切取一定大小的病变组织，用病理组织学方法制成病理切片，用显微镜进一步检查病变。

病理检查已经大量应用于临床工作及科学研究。在临床方面主要进行尸体病理检查及手术病理检查。手术病理检查的目的，一是为了明确诊断及验证术前的诊断，提高临床的诊断水平；二是诊断明确后，可决定下一步治疗方案及估计预后，进而提高临床的治疗水平。通过临床病理分析，也可获得大量极有价值的科研资料。

传统的病理检查，采用光学显微镜人眼镜检，严重依赖单个医生的经验和业务水平，存在一定的误检概率，检测效率低下，而且组织样品保存和携带非常不方便，给远程会诊造成很大障碍。近年来出现的数字切片扫描仪，避免了传统组织切片的易碎、保存成本高、不便携带等缺陷，大大方便了会诊，而且也便于通过软件对病理组织进行数据处理、定性分析、定量分析，这为远程诊断平台的开发和智能诊断(辅助)系统的研发奠定了基础。

现有的病理切片扫描仪均为单通道的，即采用单个图像采集模块从单一角度摄取切片的图像。即使是摄取切片不同部位时，图像采集模块和切片的相对位置发生了改变，但对于切片的任一部位而言，其拍摄角度也只有确定的一个。虽然病理切片一般做得很薄，但在体视显微镜下，可以发现组织切片待观测的表面其实还是有凸凹的，现有的病理切片扫描仪由于原理的限制，不能体现出这种组织表面的凸凹，造成获得的图像(平面的)与医生人眼镜检(这里指的是体视显微镜镜检)观察到的图像(立体的)存在较大差异，有可能影响医生的观察和判断。另外同样是原理的限制，病理切片扫描仪对非平面组织样本的观察成像更显劣势。比如脱落细胞学检查常用的有阴道分泌物涂片检查子宫颈癌，痰涂片检查肺癌，胸、腹水离心后作涂片检查胸腔或腹腔的原发或转移癌和尿液离心后涂片检查泌尿道肿瘤，从活体上切除或摘取的小块组织等。

因此，需要一种能够获取组织样品立体信息，输出图像更接近人眼镜检效果的组织样品扫描仪和数字成像复现系统，以克服现有病理切片扫描仪的局限性。

发明内容

病理检查的准确性要建立在观察者对组织样品看得真实清晰这一基础上，因此，本发明的技术方案，均以使成像效果更接近人眼镜检的效果为目的。

本发明提供了一种双通道的组织样品扫描仪，包括光学显微组件、两个模拟人双眼视角从不同的角度观察组织样品的图像采集通道以及图像输出模块，所述两个图像采集通道基本对称设置。本发明所述扫描仪获取的组织样品的两幅图像经过图像融合，生成能够反应景深信息的图像，接近人眼观察的效果。所述图像融合过程，可以有两种处理方式：一、借助图像处理软件完成；二、由人脑自主完成。

第一种处理方式还存在两种解决方案，一是由集成在扫描仪内部的图像处理模块完成，二是是扫描仪直接输出两幅图像到医院现有的计算机，通过计算机上的图像处理软件进行融合处理。

第二种处理方式，是将双通道组织样品扫描仪拍摄的成对图像分别输送给医生相应的眼睛，由医生的大脑自动融合图像，既省去扫描仪或计算机进行图像融合的步骤，且融合结果更为接近人眼镜检时的效果。

另一方面，对于人眼镜检观察到的图像和现有的高像素数字病理切片扫描仪输出的图像的差别，镜检医生比较直观的感受就是人眼镜检看到的图像画面是很干净清晰的，而扫描仪输出的图像明是有瑕疵甚至模糊的，尽管扫描仪的拍摄像素已经足够高了。现有的数字病理切片扫描仪采用封装的结构，有效避免了外部环境光的干涉，但是为了成像清晰，照亮样品所用的光源不能过暗，经过物镜、玻片或其他内部组件的反射、透射，避免不了要产生眩光，而眩光的反面作用——增强亮度、减弱色彩饱和度，会使物体轮廓变得模糊不清，使观察者的眼睛疲劳、不适。因此，本发明的组织样品扫描仪，其光学显微组件所用光源采用偏振光源(光源本身为偏振光或者普通光源结合起偏器)，两个图像采集单元均前置偏振滤光器，所述偏振滤光器透光的偏振方向均与偏振光源的偏振方向垂直。经过组织样品反射或透射的光，其偏振状态改变又变成近似自然光的状态，而眩光则保持了原有的偏振状态，因此光经过偏振滤光器时，尽管会损失一部分光强度，但偏振方向与偏振滤光器透光偏振的方向垂直的眩光能够被滤除，能够提高图像轮廓和细节的清晰度、色彩的饱和度、视觉反差和视觉舒适度，达到更好的成像效果。

另一方面，本发明的双通道组织样品扫描仪中，光学显微系统的载物台设有样品位置微调机构，根据观察者的需求微调组织样品的位置和/或角度，从而改变图像采集单元和组织样品的相对位置，变换成像角度，获取多对组织样品的图像，从而获得组织样品更全面的信息。在组织样品为非薄片状时，相较于现有病理切片扫描仪，本发明的双通道组织样品扫描仪的优势更为显见。

本发明还提供了一种双通道组织样品数字成像复现系统，包括上述双通道组织样 品扫描仪、图像再现单元和复现眼镜，所述图像再现单元接收双通道组织样品扫描仪获取的组织样品的成对图像，并将其再现；复现眼镜，将图像再现单元上再现的组织样品的成对图像分别输送到观察者相应的眼睛。

本发明提供的双通道组织样品扫描仪和数字成像复现系统，克服现有病理切片扫描仪的局限性，能够获取组织样品立体信息，输出图像更接近人眼镜检效果。

附图说明

图1为本发明双通道组织样品扫描仪的第一种具体实施方式的示意图；

图2为本发明双通道组织样品扫描仪的第二种具体实施方式的示意图。

其中，1-组织样品，2-载物台，3-物镜，4-分光器，5-图像采集模块，6-偏振滤光器。

具体实施方式

图1是本发明的一种双通道的组织样品扫描仪的示意图，图中省略了光学显微系统的光源组件、支撑组件、部分透镜棱镜等部件，重点示出左右对称的光路。如图1所示，左、右光路的光都经过分光器分成两部分，一部分入射到目镜，一部分入射到图像采集模块。这样在数字化采样的同时观察者也可以通过目镜进行观察。当然，也可以不设分光器和人眼镜检通道，观察者间接通过外部显示装置观察样品图像。

双通道的组织样品扫描仪，包括光学显微组件、两个模拟人双眼视角从不同的角度观察组织样品的图像采集通道。两个图像采集模块5对称设置，保持固定的距离，且呈一定的夹角，模拟人眼视物的视角，二者同时采集得到组织样品1在同一时刻不同视角的两幅图像，所述两幅图像经过图像融合，即可生成能够反应景深信息的图像，接近人眼镜检观察的效果。所述图像融合过程，可以有两种处理方式：一、借助图像处理软件完成；二、由人脑自主完成。

第一种处理方式还存在两种解决方案，一是由集成在扫描仪内部的图像处理模块完成，二是是扫描仪直接输出两幅图像到医院现有的计算机，通过计算机上的图像处理软件进行融合处理。

第二种处理方式，是将双通道组织样品扫描仪拍摄的成对图像分别输送给医生相应的眼睛，由医生的大脑自动融合图像，既省去扫描仪或计算机进行图像融合的步骤，且融合结果更为接近人眼镜检时的效果。

另一方面，作为进一步的改进，光学显微组件所用光源采用偏振光源(光源本身为偏振光或者普通光源结合起偏器)，如图2所示，两个图像采集单元均前置偏振滤光器6，所述偏振滤光器6透光的偏振方向均与偏振光源的偏振方向垂直。光经过偏振滤光器时，尽管会损失一部分光强度，但偏振方向与偏振滤光器透光方向垂直的眩光能够被滤除，能够提高图像轮廓和细节的清晰度、色彩的饱和度、视觉反差和视觉舒适度，达到更好的成像效果。

另一方面，本发明的双通道组织样品扫描仪中，光学显微系统的载物台2设有样品位置微调机构，根据观察者的需求微调组织样品的位置和/或角度，从而改变图像采集单元和组织样品的相对位置，变换成像角度，获取多对组织样品的图像，从而获得组织样品更全面的信息。在组织样品为非薄片状时，相较于现有病理切片扫描仪，本发明的双通道组织样品扫描仪的优势更为显见。

本发明还提供了一种双通道组织样品数字成像复现系统，包括上述双通道组织样品扫描仪、图像再现单元和复现眼镜，所述图像再现单元接收双通道组织样品扫描仪获取的组织样品的成对图像，并将其再现；复现眼镜，将图像再现单元上再现的组织样品的成对图像分别输送到观察者相应的眼睛。

具体的说，有两种实现方式：

一、图像再现单元包括两组投影装置，两组投影装置加装线偏振片，两组投影装置加装的线偏振片的偏振方向相互垂直；这样就可以将组织样品的成对图像呈现到同一显示装置上而互不影响。相应的，复现眼镜的两个镜片为线偏振片，其偏振方向分别与对应组投影装置的线偏振片的偏振方向相同。观察者带上复现眼镜，即可达到左眼只看到左眼该看到的画面而右眼只能看到右眼该看到的画面的技术效果。而人脑的图像融合功能是任何图像处理软件都达不到的。

二、图像再现单元分别以左旋偏振光、右旋偏振光的形式再现双通道组织样品扫描仪获取的成对图像，将其呈现到同一显示装置上而互不影响。相应的，复现眼镜的两个镜片为圆偏振片，其旋向分别与对应的再现图像的旋向相同。同样的，观察者带上复现眼镜，即可达到左眼只看到左眼该看到的画面而右眼只能看到右眼该看到的画面的技术效果。

本发明的双通道组织样品扫描仪和双通道组织样品数字成像复现系统，既保留现有病理切片扫描仪自动、高效等优点，又克服了现有的病理切片扫描仪的只能获取组织样品平面信息的局限性，其成像的效果更接近人眼镜检的效果，使观察者获得更好的观察体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双通道组织样品扫描仪，包括光学显微系统、两个基本对称设置的图像采集通道和图像输出模块；所述两个图像采集通道均设有光路引导单元和图像采集单元，能够模拟人双眼的视角从不同角度采集组织样品的图像。

2.根据权利要求1所述的双通道组织样品扫描仪，其特征在于，还包括内置的图像处理模块，所述图像处理模块接收两个图像采集通道获取的组织样品图像，并将融合运算得到的图像输出到外部显示装置。

3.根据权利要求1所述的双通道组织样品扫描仪，其特征在于，光学显微系统采用偏振光源，两个图像采集单元均前置偏振滤光器，所述偏振滤光器透光的偏振方向均与偏振光源的偏振方向垂直。

4.根据权利要求1-3任一项所述的双通道组织样品扫描仪，其特征在于，光学显微系统的载物台设有样品位置微调机构，根据观察者的需求微调组织样品的位置和/或角度，从而改变图像采集单元和组织样品的相对位置，变换成像角度，获取多对组织样品的图像。

5.一种双通道组织样品数字成像复现系统，包括以下装置：

双通道组织样品扫描仪，包括光学显微系统、两个基本对称设置的图像采集通道和图像输出模块；所述两个图像采集通道均设有光路引导单元和图像采集单元，能够模拟人双眼的视角从不同角度采集组织样品的图像；

图像再现单元，接收双通道组织样品扫描仪获取的组织样品图像，并将其再现；

复现眼镜，将图像再现单元上再现的组织样品图像分别输送到观察者相应的眼睛。

6.根据权利要求5所述的双通道组织样品数字成像复现系统，其特征在于，所述图像再现单元包括两组投影装置，所述两组投影装置加装线偏振片，两组投影装置加装的线偏振片的偏振方向相互垂直；所述复现眼镜的两个镜片为线偏振片，其偏振方向分别与对应组投影装置的线偏振片的偏振方向相同。

7.根据权利要求5所述的双通道组织样品数字成像复现系统，其特征在于，所述图像再现单元分别以左旋偏振光、右旋偏振光的形式再现双通道组织样品扫描仪获取的成对图像；所述复现眼镜的两个镜片为圆偏振片，其偏振旋向分别与对应的再现图像的偏振旋向相同。

8.根据权利要求5-7任一项所述的双通道组织样品数字成像复现系统，其特征在于，光学显微系统的载物台设有样品位置微调机构，根据观察者的需求微调组织样品的位置和/或角度，从而改变图像采集单元和组织样品的相对位置，变换成像角度，获取多对组织样品的图像。