CN112136071B - 用于对体外组织进行宏观和微观成像的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种具有宏观成像器、微观成像器和用于移动基底的镜台的系统。计算机系统控制镜台的移动，并接收宏观图像和微观图像。提供显示器以用于显示宏观图像和微观图像。在由微观成像器成像之前，通过聚焦在显示的宏观图像中，组织被验证为处于抵靠基底的上表面至少基本上齐平的取向，并且如果需要，则人工定位未聚焦的组织的任何部分，直到获得期望的组织取向。

Description

用于对体外组织进行宏观和微观成像的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对体外组织进行宏观和微观成像的系统和方法，并且特别地涉及一种系统，该系统具有安装在公共外壳中的宏观和微观成像器，以用于利用可移动镜台对体外组织样本进行成像，以将组织样本呈现给成像器中的每个，并且本发明还涉及一种方法，通过该方法将体外组织样本呈现给这样的成像器，以对体外组织样本执行成像。组织样本被支承在由镜台呈现给宏观和微观成像器中的每个的基底上，以用于经由基底的光学透明材料捕获组织样本的图像。由于重要的是将由微观成像器成像的体外组织样本的感兴趣区域抵靠支承组织样本的基底而平坦地或基本上齐平地放置，故本发明特别地可用于在由微观成像器成像之前使用来自宏观成像器的显示图像来验证组织样本处于这样的取向，并且如果需要，则相对于基底人工重新定向组织样本的任何部分，直到获得期望的组织样本取向。虽然微观成像器优选地是提供在组织内的不同深度处的组织的光学切片微观图像的共焦显微镜，但是也可使用实现组织的光学切片图像的其它微观成像器。

背景技术

在莫氏显微外科手术中，在显微镜的指导下，从患者身上切除具有肿瘤(典型地是头部或颈部的皮肤上的恶性肿瘤)的组织。切除的组织标本(通常称为活体组织切片)被水平切开以提供薄的组织切片，然后在载片上进行组织学制备(即切开、载片安装和染色)。在显微镜下检查载片，以确定肿瘤是否完全包含在切除的组织中。这通过切除的组织的边缘或边界中不存在肿瘤来指示。如果肿瘤没有完全包含在切除的组织中，则切除来自患者的额外组织，并重复该程序，直到获取的所有组织切片都指示肿瘤已经从患者身上移除。莫氏手术允许在最大限度保留正常周围组织的情况下移除肿瘤。

为了制备在莫氏手术期间由患者移除的每个体外组织标本，利用切片机人工制作多个切片或薄片，其中每个切片都是平面的并且彼此平行。通常，组织标本首先被冷冻，以使组织更容易被切片机操纵和切割。然而，由于必须从每个组织标本制作许多切片，并且然后在载片上进行组织学制备，因此该程序既繁琐又耗时。

共焦显微镜对组织进行光学切片，以产生组织切片的微观图像，而不需要在载片上的组织的这样的组织学制备。共焦显微镜的示例是由美国纽约州罗切斯特市的CaliberImaging Diagnostics,Inc.制造的共焦显微镜的其它示例描述于美国专利No.5788639、No.5880880、No.7394592和No.9055867中。组织的光学切片微观图像也可通过光学相干断层扫描或干涉测量术产生，诸如在Schmitt等人的“Optical characterizationof disease tissues using low-coherence interferometry”,Proc.of SPIE,卷1889(1993)中描述的；或通过双光子激光显微镜产生，诸如在美国专利No.5034613中描述的。

对体外组织样本进行光学切片的一个问题是，组织通常没有平放在光学透明材料(例如玻璃或塑料)的基底(通过其可捕获组织标本的图像)上，诸如由于组织的折叠或组织和基底之间截留的气泡。当组织样本较厚(诸如2-3mm)使得包含可能的组织边界的侧边缘未平放在用于微观成像的基底上时，该问题加剧。为了克服这个问题，美国专利No.6411434中描述了一种盒，该盒具有：基部部件，其具有刚性光学透明平面窗口，组织标本位于该窗口上；以及柔韧的塑料膜，其能够位于窗口和基部部件的大部分上，通过该塑料膜可人工重新定向组织标本。尽管有用，但它需要熟练的技术人员使用探针将膜下的组织重新定向到期望的位置，而不刺穿膜。这是复杂的程序，如果执行不正确，则其可损坏组织标本。此外，已经发现，尽管经过培训，但技术人员仍然难以确定在哪里操纵组织，并且可通过利用探针施加比所需更大的压力而意外损伤组织，或者操纵已经抵靠基底足够平面的组织以用于光学切片。

额外的问题是，即使经过训练的技术人员在视觉上看到标本被正确定向，也不可容易地验证组织标本抵靠基底被正确地定向，或者如果被操纵，这样的操纵是成功的，使得组织的感兴趣部分可通过抵靠通过其执行成像的基底基本上齐平而被完全呈现给共焦显微镜。这一点是重要的，使得在从与被移除的肿瘤(或病变)相关联的异常组织(例如细胞)中确定健康组织时，不会遗漏沿着组织的边界。虽然美国专利No.6411434进一步描述了一种用于一旦定向在盒中就捕获组织标本的宏观图像的相机，但是这样的相机未定位成经由与对组织成像的共焦成像器相同的基底来对组织成像。因此，将合乎期望的是，既使用来自宏观相机的图像来验证体外组织抵靠基底足够地处于齐平或平坦的取向，又识别和重新定向没有抵靠基底处于这样的期望取向的感兴趣组织的任何部分，以用于通过共焦显微镜进行正确成像。

美国专利No.7864996描述了一种用于体内组织的宏观和共焦成像的系统，该系统具有用于捕获组织的组织表面的宏观图像的宏观成像器以及用于捕获组织上或组织内的一个或多个光学形成的截面微观图像的共焦成像器。该系统用于对患者的体内组织(诸如皮肤)进行成像，并在患者身上使用组织附接装置，宏观成像器和共焦成像器各自被单独地接纳到该装置中。虽然有用，但是组织附接装置并不设计成用于与可从患者身上切除并放置在基底上的体外组织的标本一起使用。美国专利No.5836877和No.6684092描述了一种系统，该系统具有数码相机和共焦成像器，其针对对沿着患者的身体表面的组织进行成像。与美国专利No.7864996类似，美国专利No.5836877和No.6684092的系统也设计成用于体内成像，而不是对体外组织成像，体外组织可从患者身上切除并放置在基底上以用于光学截面成像。

发明内容

因此，本发明的特征是提供一种用于体外组织的宏观和微观成像的系统和方法，其中来自宏观成像器的图像可用于为通过微观成像器进行的成像提供组织取向验证。

本发明的另外的特征是提供一种用于体外组织的宏观和微观成像的系统和方法，其中在微观成像之前，通过在由微观成像器成像之前聚焦在显示的宏观图像中，组织被验证为处于抵靠基底的表面至少基本上齐平的取向，并且如果需要，则人工定位组织的任何未聚焦部分，直到获得期望的组织样本取向。

本发明的再一个特征是提供一种用于体外组织的宏观和微观成像的系统，其中宏观和微观成像器各自与用于相对于成像器移动组织的镜台一起安装在公共外壳中。

简而言之，本发明体现了一种系统，该系统具有宏观成像器、微观成像器和镜台，该镜台用于相对于宏观成像器和微观成像器中的每个移动具有支承体外组织的光学透明材料的基底，以在呈现给体外组织时经由基底的光学透明材料来使得宏观成像器能够捕获一个或多个宏观图像，并且使得微观成像器能够在体外组织上或体外组织内捕获一个或多个光学形成的截面微观图像。计算机系统控制镜台相对于宏观成像器和微观成像器的移动，并接收一个或多个宏观图像和一个或多个微观图像。提供显示器以用于在宏观图像和微观图像由计算机系统接收时显示宏观图像和微观图像。

优选地，外壳至少容纳宏观成像器、微观成像器和镜台。这样的外壳具有盖，其用于当至少微观图像被微观成像器捕获时阻挡环境光。

镜台沿着x和y正交轴线移动设置在基底上的体外组织。用于对体外组织成像的宏观成像器的光学器件和用于对体外组织成像的微观成像器的光学器件的至少物镜各自具有定向成与正交于x和y正交轴线的z轴线至少近似平行地延伸的光学轴线。在体外组织被呈现给成像器之前，成像器各自处于不同的组件中，该组件根据x、y和z正交轴线相对于镜台在外壳中固定就位。

宏观图像和微观图像各自是与镜台的x和y正交轴线在空间上对齐的二维图像。因此，所捕获的体外组织标本的宏观图像中的一个可呈现在显示器上，并用于指导一个或多个位置的选择以用于由微观成像器捕获微观图像。这可通过将一个或多个图形元素覆盖在这样的宏观图像上来促进，该宏观图像指示所述微观成像器相对于所显示的所述体外组织的成像位置，以及优选地微观成像器相对于体外组织的视野。

在镜台移动体外组织样本以用于由微观成像器成像之前，计算机系统从宏观成像器捕获宏观图像。在通过宏观成像器成像期间，显示体外组织的宏观图像，以通过在这样的图像中聚焦来验证组织至少基本上齐平或平坦地抵靠基底的上表面，并且在镜台移动组织样本以用于通过微观成像器成像之前，通过在宏观图像中聚焦来在基底上操纵在显示器上的微观图像中看起来未聚焦的组织标本的任何部分，直到将其抵靠基底设置。这避免了组织区域处于不够平面的取向且因此不可用于由微观成像器正确成像的问题。组织标本的操纵可通过由操作者使用外部工具人工定位组织的未聚焦部分来执行，直到这样的部分在由宏观成像器成像时被聚焦显示。

微观成像器优选地是共焦显微镜。本发明相对于用于体外组织样本的共焦显微成像的现有技术的一个优点是，使用用于验证组织样本取向的宏观图像确保体外组织样本的部分或区域(特别是当首次呈现给基底时可能与基底不共面的外边缘，或者彼此折叠或具有气泡的组织的部分)被正确地定向以用于成像，并且如果需要，则在组织样本由共焦显微镜经由基底成像之前，抵靠支承组织标本的基底操纵到正确的取向。

在组织样本取向的验证(以及如果需要，则为操纵)之后，可将覆盖基底、装置或部件施加并保持在基底上，该基底为体外组织样本提供支承基部，以在微观成像时保持这样的组织样本取向。在使用宏观图像验证组织样本取向之前，可任选地如此放置覆盖基底。如果在这样的验证之前放置覆盖基底，则可能需要暂时移除覆盖基底，以使得能够接近组织样本，以进行如上文所描述的任何所需的操纵，并且然后将其放回到组织标本及其支承基底上。此外，通过提供向下的力来操纵组织标本使得任何非平面部分抵靠组织样本支承基底移动，覆盖基底放置可用作外部工具或额外的工具。

本发明还体现了一种用于对体外组织进行宏观和微观成像的方法，其包括以下步骤：在公共外壳中安装至少宏观成像器、微观成像器和镜台；将体外组织放置在具有光学透明材料的基底上；将基底安装在镜台上，该镜台安装在外壳中以相对于宏观成像器和微观成像器中的每个移动基底，其中基底安装步骤在放置步骤之前或之后执行；移动镜台以将基底上的体外组织呈现给宏观成像器；利用宏观成像器经由基底的光学透明材料来捕获一个或多个宏观图像；移动镜台以将体外组织呈现给微观成像器；利用微观成像器在体外组织上或体外组织内捕获一个或多个光学形成的截面微观图像；以及当借助于接收这样的一个或多个宏观图像和一个或多个微观图像的计算机系统捕获时，显示这样的一个或多个宏观图像和一个或多个微观图像。

一个或多个宏观图像的捕获可进一步包括以下步骤：通过在一个或多个宏观图像中聚焦来验证体外组织至少基本上齐平地抵靠基底的表面放置，并且人工地将在显示器上的一个或多个宏观图像中未聚焦的体外组织的任何部分基本上齐平地抵靠基底的表面定位，直到在一个或多个宏观图像中聚焦。当至少一个或多个微观图像被捕获时，可执行定位盖以用于阻挡环境光。

宏观图像的捕获可进一步包括选择所捕获的一个或多个微观图像中的一个的步骤，并且显示步骤在捕获时显示微观图像中的选定的一个并且显示一个或多个微观图像，并且将一个或多个图形元素覆盖在一个或多个宏观图像中的选定的一个上，该图形元素指示由微观成像器相对于在宏观图像中的选定的一个中显示的体外组织进行成像的位置，以指导选择体外组织的一个或多个位置以用于由微观成像器成像。

虽然优选地微观成像器通过共焦显微术操作，但是可使用其它光学切片显微镜来提供微观成像器，诸如通过双光子显微术或光学相干断层扫描术(OCT)操作的显微镜。

附图说明

通过结合附图阅读以下描述，本发明的前述特征和优点将变得更加显而易见，在附图中：

图1是本发明的系统的图，该系统具有用于控制和接收来自宏观成像器和微观成像器的图像的计算机系统，这些成像器与镜台一起安装在具有铰接盖的外壳中；

图1A是图1的外壳的后视图，该外壳具有宏观成像器和微观成像器以及镜台，示出了连接器，其中连接到计算机系统的线缆被移除；

图2A是具有宏观成像器和微观成像器以及镜台的图1的外壳的透视图，示出了用于镜台的标本安装平台，其能够相对于外壳中的宏观成像器和微观成像器中的每个的光学器件移动，其中外壳的盖示出为提升到向上状态；

图2B和图2C是图2A的外壳的相同透视图，示出了当安装在标本安装平台的基底上时体外组织样本的示例，其中这样的镜台被移动以将组织样本呈现给图2B中的宏观成像器，并且然后呈现给图2C中的微观成像器；

图2D和图2E是其中外壳的上壁被移除的图2A和图2B的标本安装平台的分解透视图，分别示出了在支承组织样本的基部基底上放置覆盖基底之前和之后，以在操纵一个或多个部分以使其抵靠基部基底基本上齐平或平坦之后将组织样本保持在其期望的取向上，其中图2D示出了在人工定位在基部基底上之前的覆盖基底；

图3A和图3B分别是图1的外壳中的宏观和微观成像器、镜台和标本安装平台的组件的向下看的前视分解视图和向上看的仰视分解视图，其中示出了宏观和微观成像器的完整组件，并且外壳的盖处于向上提升状态；

图4是沿着图1中的线4-4的外壳的横截面视图，该外壳在这样的线的末端处的箭头方向上具有宏观和微观成像器以及镜台；

图4A是放大的图4的横截面视图的局部视图，以更详细地示出宏观成像器的光学器件和微观成像器的光学器件的部分；

图5是从图1的外壳中移除的宏观成像器的组件的分解视图；

图6A是从图1的外壳中移除的微观成像器的分解视图；

图6B是提供微观成像器的光学器件的光学系统的光学图；

图7是沿着图1中的线4-4的图1的外壳的透视横截面视图，该外壳在这样的线的末端处的箭头方向上具有宏观成像器和微观成像器以及镜台，示出了处于向上提升状态的盖，其中体外组织样本的示例在由镜台定位的基底上以用于通过如图2B中所示出的宏观成像器进行成像，其中可看到体外组织样本的至少一个部分抵靠安装到镜台的基底不平放；

图8是图1的系统的显示器的屏幕的示例，其具有用于显示由宏观成像器捕获的图7的组织样本的宏观图像的窗口，其中组织样本的部分未聚焦，并且因此没有抵靠基底的上表面基本上齐平或平坦地定位；

图9是图7的外壳的相同透视横截面视图，示出了外部工具的示例，该外部工具用于操纵在显示组织样本的宏观图像的显示器的窗口中未聚焦的体外组织样本的部分，其中这样的工具将这样的部分重新定向为以期望的取向抵靠基底基本上齐平地放置，以用于稍后的微观成像；

图10是与图8相同的显示器的屏幕的示例，其具有用于示出由宏观成像器捕获的图9的组织样本的宏观图像的窗口，验证体外组织样本现在被聚焦，并且因此以足够正确的平面取向抵靠基底的上表面基本上齐平或平坦地放置，以用于执行微观成像；

图11是图7和图9的外壳的相同透视横截面视图，其中外壳的盖放置在向下状态，具有图2E的体外组织样本的相同示例，其现在被保持在覆盖基底和提供支承组织样本的基部的基底之间，并由镜台定位以用于由如图2C中所示出的微观成像器成像；以及

图12是图10的显示器的相同屏幕的示例，其具有另一个窗口，以用于示出由微观成像器捕获的图11的组织样本的微观图像、先前由宏观成像器捕获的同一组织样本的宏观静态图像、以及覆盖在这样的宏观静态图像上的诸如框和正交十字准线的图形元素，示出了微观成像器相对于组织样本的位置和视野。

具体实施方式

参考图1，系统10示出为具有容纳宏观成像器14、微观成像器16和镜台18的外壳12，其中镜台18相对于成像器14和16并且特别地分别相对于使得能够成像的它们的光学器件86和74中的每个移动组织标本安装平台20。当外壳12的盖13示出为关闭时，宏观成像器14、微观成像器16和镜台18被阻挡在视野之外，并且在图1中由虚线框示出。盖13通过铰链19沿着外壳12连接，以用于在向上或打开状态和向下或关闭状态之间移动盖13，如由图2A中的箭头21表示的。图2A至图2C示出了由用户提升到向上或打开状态的盖13，并且图1和图1A示出了返回到向下或关闭状态的盖13。

计算机系统22(诸如个人计算机或工作站)经由沿着外壳12背面的开口26到端口24(图1A)的线缆与成像器14和16中的每个通信，以控制成像器14和16的操作，并从成像器14和16接收代表图像的信号。从成像器14和16接收的图像可存储在计算机系统22的存储器(诸如RAM或硬盘驱动器)中，并以静态或视频格式输出到连接到计算机系统22的显示器23。如稍后将结合图8、图10和图12描述的，在显示器23的屏幕27上提供图形用户接口。计算机系统22还经由线缆连接到外壳12的开口26中的端口25，以用于与镜台18通信，以提供控制镜台18的移动的信号，由此这样的信号可被发送到镜台18的x和y马达，以分别沿着x和y正交轴线移动镜台。诸如键盘28和鼠标29的用户接口装置也连接到计算机系统22，从而使得用户能够与在计算机系统22上操作的软件或程序交互，以控制镜台18、宏观成像器14和微观成像器16的操作。显示器23可为触摸屏显示器，其向在计算机系统22上操作的软件提供额外的用户接口装置。任选的操纵杆30可通过线缆连接到计算机系统22上的端口或镜台18，以通过响应于用户对操纵杆的移动提供信号以控制镜台18的x和/或y马达来移动镜台18。

参考图2A至图2E和图3A至图3B，外壳12是大体上矩形的容器，其具有顶壁或上壁32，该顶壁或上壁32具有用于接近标本安装平台20的矩形开口33。标本安装平台20沿着镜台18的上部部分18a插入安装在开口34中，如在图3A和图3B的分解视图中最佳地示出的那样。标本安装平台20具有矩形孔口或开口35，其具有平行于x轴线和y轴线延伸的侧部。两个臂36平行于y轴线横跨孔口35延伸。臂36中的每个具有两个相对的端部37，其中安装销38经由这样的端部中的孔接纳在平台20中的平行于x轴线延伸的两个狭槽39中。臂36各自具有面向内的凹部或凹槽40，其成形为接纳基底42的相对端部43中的一个，基底42提供了具有平面或平坦上表面45a的支承组织的基部。所示出的基底42的示例是如与光学显微镜一起使用的典型塑料或玻璃载片。凹部40可成形为接纳相同或不同尺寸或厚度的不同基底，或诸如美国专利No.6411434中所描述的标本保持器或盒，或用于保持组织样本的其它装置。在图2A中示出了没有基底42的标本安装平台20，并且在图2B和图2C中示出了具有基底42的标本安装平台20，其中在基底42的上表面45a上安装了体外组织样本或标本44的示例。体外组织样本44可为诸如通过莫氏手术从患者/受试者移除的非组织学制备的组织，或者从人或动物切除或以其它方式获取的其它体外组织。因此，图中所示出的组织标本是说明性的，因为组织标本可具有不同的形状、尺寸或厚度。

优选地，如图2D和图2E中所示出的，覆盖基底46放置在提供支承组织样本44的基部的基底42上，以抵靠上表面45a在组织样本上施加向下的力。图2D示出了放置在基底42上之前的覆盖基底46，并且图2E示出了在这样的放置之后的覆盖基底46。粘合剂47在基底42和基底46之间存在于靠近基底42的端部43的组织样本44的相反侧上，以在由微观成像器16成像时将组织样本44抵靠表面45a保持在期望的取向。如下文稍后将描述的，工具48可用于作为组织样本取向验证的部分来操纵抵靠基底42的表面45a不够平面或齐平的组织样本44的任何部分，以用于由微观成像器16进行正确成像。虽然优选地，这样的操纵是在将基底46放置到基底42上之前进行的，但是粘合剂47直到凝固都允许在需要重新定向组织样本44的任何部分的情况下将基底46远离基底42而提升，并且然后放回到基底42上。例如，粘合剂47可为刚好在将基底46放置在基底42上之前施加的液体粘合剂材料，或者是沿着基底42的上表面45a或基底46的底表面中的一个或两个提供的任选的粘合剂涂层，以将基底与其之间的组织样本44接合。基底46可与基底42相同，但是可使用与基底46不同的装置或部件来抵靠基底46的上表面45a在组织样本44上施加向下的力。出于说明的目的，基底46在图2C中未示出。

臂36中的一个通过其销38沿着狭槽39固定就位，而臂36中的另一个能够沿着狭槽39移动。通过推动销38并沿着狭槽39滑动臂来移动可移动臂36，以如需要那样调节相对于固定臂36的距离，使得基底42的端部43被捕获或保持在臂36的凹部40中。然后，释放可移动臂36的销38将可移动臂36沿着孔口35保持就位。可沿着平台20使用其它机构以用于安装基底42。

一旦基底42被正确地安装到镜台18，并且组织样本44被放置在基底42上，基底42就被镜台18移动(如果还没有就位的话)，以首先将组织样本44呈现给宏观成像器14的光学器件86(如图2B中所示出的)，以用于捕获一个或多个宏观图像，并且然后基底42被镜台18移动，以将组织样本44呈现给微观成像器16的光学器件74的物镜72(如图2B中所示出的)，以用于捕获一个或多个微观图像。当镜台18将基底42上的组织样本44呈现给每个成像器14和16时，由成像器通过基底42的光学透明材料分别经由基底42的下底表面45b和上表面45a两者捕获图像，如图7和图11中所示出的。虽然优选地，基底42完全由诸如玻璃或塑料的透明材料制成，但是只有其上设置组织样本44的这样的部分才需要由对成像器14和16的照明透明的材料制成，以使得能够通过基底42成像。

当成像器14和16各自被操作以捕获图像时，在上壁32上方处于其向下状态的盖13分别阻挡(或至少最小化)环境光被成像器14和16接收。盖13在系统10用于如下的环境中的情况下是任选的：可控制人工/自然照明水平，使得在成像器14和16的操作期间使环境光最小化。

参考图3A和图3B的分解视图以及图4和图4A的横截面视图，示出了外壳12中的镜台18以及成像器14和16的组件。外壳12具有大体上矩形的壳或壳体50，该壳或壳体50具有四个侧部52a和附接的底部52b。侧部52a通过螺钉53附接到底部52b，螺钉53延伸通过四个凸缘54a中的孔，沿着底部52b中的角柱54b进入螺纹孔55，角柱54b向上延伸以与凸缘54a相接。壳50具有上部开口56，该开口56具有凹入的凸棱57，上壁32通过经由上壁32中的孔59进入沿着凸棱57的螺纹孔60的螺钉58(图2A至图2C)而附接在凸棱57上。壳50的侧部52a和底部52b可如图中所示出的那样成轮廓，但是另一个壳可用于提供外壳12。沿着壳50的底部52b的是支脚61，其用于将外壳12支承在诸如桌子的表面上。

在组装壳50之前，基板62通过经由基板62中的孔进入沿着底部52b的螺纹孔的螺钉63而附接到底部52b。两个平行的竖直壁64通过螺钉65a附接到沿着基板62的螺纹孔65b，以用于支承镜台18。镜台18可为典型的二维平移镜台，其具有沿着x轴线移动的上部部分18a和沿着y轴线移动的下部部分18b。例如，镜台18可为型号为00-24-579-0000的Marzhauser X-Y Stage Scan^Plus(制造商：Wetzlar GmbH&Co.KG，德国)。在针对计算机系统22的情况下，可提供镜台控制器卡，以实现与镜台18的这样的接口。在Marzhauser X-Y Stage的情况下，这样的镜台控制卡可为零件号为00-76-150-0813的Scan^Plus Marzhauser X&Y Stage Controller Card。镜台18沿着竖直壁64的顶部安装(如典型地在将镜台安装到基部中那样)，诸如通过经由两个镜台安装件67中的孔进入沿着竖直壁64的顶部的螺纹孔68的螺钉66。

微观成像器16安装到镜台70的上板71a。镜台70的基部71b附接到基板62，使得微观成像器16的物镜72设置成向上延伸到镜台18的开口17中，并且如果需要，则可至少部分地延伸到平台20的孔口35中，以将物镜呈现在基底42的底表面45b附近。基部71b通过进入沿着基板62的螺纹孔76的螺钉75而附接到基板62。在镜台70中，上板71a能够使用附接到内部传动装置的测微计71c相对于基部71b以横倾(tip)、纵倾(tilt)和旋转移动，内部传动装置将上板71a联接到基部71b，以便对齐物镜72的光学轴线73，以使其沿着与镜台18移动所沿着的x和y轴线正交的z轴线延伸，并旋转板71a，使得由成像器16捕获的图像的光栅扫描线利用镜台18沿着其y轴线的移动而被精细调节，如稍后将描述的那样。例如，镜台70可为由Thorlabs,Inc.制造的型号为TTR001的Tip,Tilt,&Rotation Stage，但是可使用其它镜台。保护盖78设置在成像器16和镜台70上方，使得物镜72延伸通过盖78中的开口79。盖78可通过盖78的基部中的螺钉附接到基板62。来自成像器16的电子器件的线缆80经由盖78中的另一个开口延伸到连接器，该连接器提供安装到提供外壳12的背面的壳50中的开口26的端口24中的一个。

微观成像器16优选地是用于捕获光学切片图像的共焦显微镜，诸如在由美国纽约州罗切斯特市的Caliber Imaging and Diagnostics,Inc.出售的中使用的共焦显微镜。这样的共焦显微镜可从经由光学器件74的物镜72聚焦和收集的一个或多个激光的扫描照明中捕获组织样本44内不同深度处以及靠着基底42的上表面45a的这样的组织样本44的表面处的组织标本的微观截面图像。镜台18的移动使得能够在x和y坐标方面自动或人工选择沿着体外组织样本44的特定位置，其中通过使用镜台70沿着光学轴线73移动物镜72来选择组织标本上或组织标本中的切片深度，光学轴线73沿着正交于镜台18的x和y轴线的系统10的z轴线对齐。

提供光学器件74的光学系统、微观成像器16的电子器件以及具有显示器23的计算机系统22的操作可与通过引用并入本文中的美国专利No.9055867中所描述的相同，并且优选地与2017年11月12日提交的序列号为PCT/US2017/061203的国际专利申请和申请号为15/810093的美国专利申请的共焦显微镜的成像头相同，这两个专利申请都通过引用并入本文中。申请号为15/810093的美国专利申请详细描述了沿着机架176和支承板177安装的成像器16的成像头的光学构件和电子器件，如结合所并入的国际专利申请的图9、图10和图11而示出和描述的那样。

如并入系统10中的序列号为PCT/US2017/061203的国际专利申请的共焦显微镜的特定应用在下文参考图4、图4A、图6A和图6B进行描述。两个印刷电路板190附接到机架176，在机架176上，电路板190连接到本文中所描述的其它电路板，印刷电路板190具有用于响应于计算机系统22而控制微观成像器16的共焦成像头的电子器件。虽然图6A示出了图4中所示出的微观成像器16组件的分解视图，但是图6B的光学图最佳地图示了光学系统的操作，该光学系统提供用于使得能够成像的微观成像器16的光学器件74。第一激光照明源220提供处于单一波长(例如488nm)的线性偏振光束221，并且第二激光照明源223提供处于不同的单一波长(例如785nm)的线性偏振光束224。光束221通过二向色滤波器225与光束224组合成光束226。如果期望，则可提供任选的第三激光照明源227，其产生处于与光束221和224的波长不同的离散波长(诸如处于405nm、561nm或640nm)的线性偏振光束228。如果存在激光源227，则光束226通过二向色滤波器229与光束228组合以提供光束230。激光源220、223和227优选地是分别被接纳和保持在圆柱形管220a、223a和227a中的激光二极管，其各自具有用于监测它们的激光功率的光检测器，并且然后与滤波器225和229一起安装在诸如由铝制成的结构或块178中，该结构或块安装到机架176。

光束226(或者如果存在源227，则为光束230)穿过偏振分束器231。谐振扫描器232将其扫描反射镜232a呈现给光束226(或者如果存在源227，则为光束230)，并且来自谐振扫描器反射镜232a的光束然后入射到检流计234的扫描反射镜234a，以提供扫描光束236。反射镜232a和234a振荡，使得反射镜232a在被扫描的光栅中进行快速或水平行扫描，并且慢速或竖直扫描和回扫由反射镜234a提供，如美国专利No.9055867中所描述的。这些反射镜232a和234a的振荡轴线彼此正交(垂直)。分离距离可近似为最小分离距离，以在反射镜扫描时在它们之间提供间隙。望远镜238放大(例如，2.3倍)扫描光束236，并经由四分之一波片移位器239将扫描光束236传递到物镜72，并且当镜台18将扫描光束236呈现到沿着组织样本44的位置时，物镜72将扫描光束236聚焦到在基底42上成像的这样的组织样本44。

来自组织样本44的返回光240穿过物镜72、四分之一波片239、望远镜238和扫描反射镜232a和234a。因此，返回光被反射镜232a和234a解扫描成固定光束241，并进入偏振分束器231，偏振分束器231经由聚焦透镜242、反射镜243和陷波滤波器244将光束241反射到二向色分束器245，二向色分束器245将返回光分成第一光束246和第二光束250。光束246经由沿着滤波器轮248的可选择的打开或滤光位置中的一个通过由针孔247提供的小孔口入射到检测器249上。光束250经由沿着滤波器轮252的可选择的打开或滤光位置中的一个通过由针孔251提供的小孔口入射到检测器253上。每个滤波器轮248和252具有马达174和175，马达174和175可移动轮，以沿着轮选择期望的光学滤波器或开口(如果存在的话)的位置。检测器249和253可各自分别由电路板182和183上的光电倍增管提供，电路板182和183然后安装到支承板177。透镜242将分成光束246和250的返回光束241聚焦到相应的针孔247和251上。尽管在图6B中未示出，但是可在分束器231和反射镜232a之间提供转向反射镜173，以将光束226(或者如果存在源227，则为光束230)反射到反射镜232a上，并将来自反射镜232a的光束241反射到分束器231。从检测器249和253中的每个输出的电信号被成像器16的电子器件接收，以提供根据快速扫描反射镜232a和慢速扫描反射镜234a定时的视频信号，该视频信号代表组织样本44上或组织样本44中的截面微观图像，以用于通信到计算机系统22，如美国专利No.9055867中所描述的那样。

由于组织样本44的照明根据激光源220、223或227具有多个离散的波长，故检测器249和253接收来自物镜72的收集的照明光束241的不同波长，以使得能够分别根据光学滤波器或滤波器轮248和252上的开口中的一个的选定位置，在检测器249和253上同时捕获不同波长或波长范围下的同一微观图像。在照明的离散波长中的一个或多个可激活可施加到组织样本44的(一种或多种)荧光染料的情况下，沿着轮248和252的选定的光学滤波器定位在到检测器249和253的光束路径中，以使得能够在它们相关联的检测器上检测与(一种或多种)染料相关联的(一个或多个)荧光波长。在期望非荧光成像的情况下，沿着轮248和252的选定的打开位置定位在到检测器249和253的光束路径中，以检测扫描照明236对组织样本的照明的离散波长。陷波滤波器244允许可选择的离散波长或波长范围，以帮助利用沿着滤波器轮的滤波器检测波长。优选地，陷波滤波器244允许激光223的波长的光(例如，785nm)，并且阻挡可干扰在荧光波长下成像的波长的光，该荧光波长与在光的路径中沿着滤波器轮248和252设置的滤波器相关联，以用于由它们相应的检测器249和253检测。由于图6A的分解角视图的视角，在图6A中不可看到图6B中所示出的光学器件74的所有构件。并且，虽然多个激光源和两个检测器是优选的，但是在光学器件74中可提供用于检测反射微观图像(诸如在785nm波长下)的单个检测器和单个激光源。

微观成像器16与序列号为PCT/US2017/061203的国际专利申请中所示出的微观成像器的不同之处在于，支承板177通过进入沿着镜台70的上板71a的螺纹孔的螺钉附接，并且由物镜72聚焦的扫描照明236和来自物镜72的收集的返回光240的路径被夹具中的固定反射镜237(通过进入沿着机架176的前部的螺纹孔的螺钉256由管或筒255附接)反射，因此当沿着系统10的z轴线对齐时，这样的路径可然后沿着物镜72的光学轴线73延伸，如前面使用镜台70描述的那样。物镜72设置在筒257的上端部处，筒257提供了通过线性致动器(如美国专利No.9055867中所描述的)在附接到板168的固定管258上轴向移动(沿着光学轴线73)的管或套筒。物镜72可沿着光学轴线73(平行于系统10的z轴线延伸)移动，以便将光束聚焦在待成像标本的表面或内部截面处的选定位置处。四分之一波片239保持在保持器260中，保持器260安装在接纳物镜72的筒257的端部中。筒255和固定管258中的透镜沿着由成角度的反射镜237弯曲90度的扫描照明236和收集的返回光240的路径提供望远镜238。在筒257的侧部上提供磁条，该磁条由传感器170读取，传感器170将筒257的位置线性编码到成像器16的电子器件，从而使得计算机系统22能够致动线性马达161以调节物镜72相对于望远镜238的位置，并因此调节这样的透镜72相对于组织样本44的焦点。

虽然可使用如序列号为PCT/US2017/061203的国际专利申请中所描述的提供多波长激光照明的构件，但是优选地，在微观成像器16中分别提供波长485nm和785nm的两个激光源220和223，然而可使用不同波长的激光或(一个或多个)额外的激光，诸如通过提供激光源227。成像器14和16以及镜台18中的电子器件和其它构件的功率和接地由到沿着外壳12的端口24和25的线缆内的线提供。其它光学切片显微镜可提供微观成像器16，诸如通过光学相干断层扫描术(OCT)或双光子激光显微术操作的微观成像器。

为了使得成像器16能够更快地获取图像，计算机系统22可固定检流计反射镜232a的位置，并且改为沿着y轴线以步进方式移动镜台18，以提供可比的光栅扫描成像。然而，已经发现，除非光栅扫描线精确地遵循沿着y轴线移动的镜台18的行程，否则连续的光栅图像线将不会在微观图像的每个帧中对齐。为了解决这个问题，具有十字准线或代表完整帧的其它刻线的校准目标在组织标本安装平台20中位于与基底42相同的位置(因此这样的十字准线与镜台18运动的x和y轴线平行对齐)，并且镜台18移动以将这样的目标呈现给物镜72，使得目标的微观图像示出在显示器23上。通过测微计71c中的一个(或者如果需要的话，则为测微计71c中的其它测微计)旋转镜台70，直到捕获完整的帧，而在所显示的捕获图像中没有任何中断，因此将镜台18沿着y轴线的移动与光栅扫描线对齐。当捕获完整的帧时，镜台18沿着y轴线在第一方向上而不是在相反方向上重复移动，并且在沿着第一方向的每个道次中，遵循反射镜232a的光栅扫描线的相同方向，尽管速度比反射镜234a更快。任选地，光栅扫描线可在第一方向和相反方向两者上均被捕获，以进一步增加每个帧的获取时间。

每个滤波器轮248和252具有由印刷电路板185上的电子器件驱动的马达174和175，以选择多个光学滤波器或沿着每个滤波器轮期望的开口中的一个的位置，以用于经由它们相应的针孔247和252返回到它们相应的检测器249和253上的光。对于每个轮，印刷电路板185具有霍尔效应传感器，该传感器读取沿着轮的磁体，以感测轮的原始位置，并通过从计算机系统22接收的如存储在其存储器中的致动信号来将轮旋转到沿着轮的期望的滤波器或打开位置。用于驱动和控制马达174和175的电路板185可支承在电路板182上。可由铝制成的结构或块180安装到机架176，以支承滤波器轮248和252、针孔247和252、分束器245和陷波滤波器244，以用于如前面所描述的那样成像到这样的检测器249和253上。针孔247和251(即，每个由带有具有小孔口的遮光材料的薄基底提供)可具有图6A中所示出的用于安装在结构180中的构件。为了正确地对齐光束246和250以用于在相应的检测器249和253上检测，反射镜243与针孔247和251中的一个或多个可各自在位置上是可调节的。例如，针孔247可在安装在结构180中之前安装在圆柱体中，并且使用定位螺钉相对于光束246在这样的圆柱体中能够进行位置调节，并且反射镜243安装在可调节的挠性件上，该挠性件附接到机架176的支架或凸缘186，以用于经由分束器245操纵光束250，使得光束246和250两者都被对齐以用于检测。针孔251可任选地类似地能够进行位置调节。

参考图3A、图3B、图4和图4A，宏观成像器14示出为具有数码相机82，该数码相机82具有两个电路板84，以用于呈现诸如CCD的像素感测元件的二维检测器阵列85，该阵列用于经由光学器件86捕获与镜台18的x和y轴线对齐的二维彩色图像，当镜台18定位成将基底42呈现给成像器14时，光学器件86沿着光学轴线83聚焦在基底42的上表面45a的平面处或附近。数码相机82的电路板84附接到安装板87，安装板87经由圆柱形联接部件97附接到基部88，基部88通过进入沿着基板62的螺纹孔90(图3A和图3B)的螺钉89安装。宏观成像器14具有照明系统96，该照明系统96照明平台20的孔口35以提供光，从而使得成像器14能够正确捕获组织样本44的宏观图像。宏观成像器14及其照明系统96在下文结合图5更详细地描述。保护盖93设置在电路板84上方，具有开口92，支承光学器件86的筒94延伸通过开口92，光学器件86设置在电路板84中的最上面的一个上的感测元件的阵列85上方。“L”形板98通过螺钉附接在竖直壁64之间，螺钉经由壁64中的孔99接纳到沿着板98的相反端部的螺纹孔100中。板98具有竖直部分102a和水平部分102b，水平部分102b具有开口101，宏观成像器14的筒94在穿过盖93的开口92之后延伸通过开口101(图4和图4A)。

参考图5，示出了宏观成像器14的组件的分解视图。宏观成像器14具有数码相机82，诸如由加拿大安大略省渥太华市的Lumenera Corporation出售的型号为LW570的数码相机。数码相机82是具有感测元件的阵列85和电子器件的两个电路板84的组件，其实现诸如500万像素的高分辨率彩色图像。与微观成像器16不同，数码相机82提供体外组织样本44的更大的宏观视图，而没有微观分辨率。由数码相机82提供的来自成像器14的电子器件的线缆104经由盖93中的开口92延伸到连接器，该连接器提供安装在壳50的开口26中的端口24中的另一个。

宏观成像器14的光学器件86包括容纳在筒94中的中继透镜106和平凹透镜107。筒94具有开口108，其上端部110a具有用于接纳平凹透镜107的直径，并且下端部110b具有用于接纳中继透镜106的直径和长度。为了将透镜106和107中的每个保持在筒94中，存在两个外螺纹保持器环111a和111b，在将O形环112a和112b分别放置到开口108的上端部110a和下端部110b之后，这两个保持器环分别接合沿着进入开口108的这样的上端部110a和下端部110b的入口的螺纹。优选地，在接合筒94之后，施加液体粘合剂以将环111a和111b固定就位。筒94可通过进入阵列85的任一侧上的孔中的两个螺钉而安装到阵列85上方的电路板84中的上部电路板。安装板87通过螺钉114附接到电路板84，螺钉114经由安装板87中的孔115延伸到具有螺纹端部的四个螺母柱116的螺纹孔中，螺纹端部拧入将电路板84联接在一起的四个螺母柱117中的螺纹孔中。板87延伸到下部圆柱形端部87a，该端部具有外螺纹，该外螺纹与圆柱形联接部件97的上部内螺纹接合。联接部件97具有下部内螺纹，该内螺纹接合沿着基部88的上部圆柱形端部88a的螺纹。为了调节宏观成像器14的焦点，具有十字准线或(一条或多条)其它刻线的目标在组织标本平台20上位于与基底42相同的位置(因此这样的十字准线或刻线与镜台18运动的x轴线和y轴线平行对齐)，使得其宏观图像(或多个图像，诸如视频)示出在显示器23上，并且联接部件97顺时针或逆时针旋转以升高或降低板87，直到目标在显示器23上聚焦。当获得焦点时，定位螺钉118延伸通过沿着联接部件97和/或基部88的螺纹孔119，以将联接部件97固定就位。该目标可进一步用于确保由阵列85捕获的二维图像与镜台18的x轴线和y轴线至少近似对齐。在板87如此联接到外壳12的情况下，宏观成像器14的光学器件86和阵列85如此在外壳12中固定就位，使得由阵列85捕获的二维宏观图像与镜台18的x轴线和y轴线平行地延伸，并且光学轴线83与正交于系统10的x轴线和y轴线的z轴线至少近似平行地延伸。因此，当光学轴线73和83平行于系统10的z轴线定向时，它们彼此同轴(或至少近似同轴)。

照明系统96由沿着具有中心开口124的环形电路板122安装成环的LED 120提供，并且使用反射表面127和133来向上反射来自LED 120的光，而不直接入射到设置在基底42上的组织样本44。这是通过具有圆形对称抛物面反射表面(或反射器)127的圆柱形部件126来实现的，当抛物面反射表面127从中心孔口128向上延伸时，其直径增加，筒94的上端部延伸到中心孔口128中，从而沿着光学轴线83对齐抛物面反射表面127。接纳在圆柱形部件126中的是截头圆锥形部件130，该截头圆锥形部件130具有下端部132和沿着光学轴线83经由下端部132延伸通过部件130的中心开口131。下端部132在延伸通过电路板122的中心开口124之后安装到筒94的上端部中，以便将电路板122安装在抛物面反射表面127的基部处。截头圆锥形部件130具有外部圆锥形反射表面133，其直径从下端部132开始增加，直到其接近圆柱形部件126的高度。由LED 120提供的光源产生的照明进入圆锥形反射表面133和抛物面反射表面127之间的间隙134，并沿着路径136向上离开，如由图4和图4A中的箭头指示的那样。虽然反射表面133可为光滑的，但是反射表面127优选地是未精加工的，并且不如表面133光滑，并且在沿着围绕截头圆锥形部件130的圆周的路径136在间隙134中向上离开之前至少部分地漫射光。

偏振膜138的环围绕截头圆锥形部件130的顶部设置，以在间隙134上延伸，使得离开间隙134的来自LED 120的光(和/或被表面127和133反射的光)穿过偏振膜138，以在组织样本44存在于宏观成像器14上方时提供用于照明组织样本44的偏振光。偏振膜138通过圆形板140和螺钉141在间隙134上方保持就位，螺钉141经由板140中的孔142延伸到沿着截头圆锥形部件130的顶部的螺纹孔143中，使得板140将偏振膜138夹在间隙134上方。板140具有中心孔口或开口144，其中向下延伸的圆柱体146安装到板140或这样的板140的部分。圆柱体146从板140向下延伸到截头圆锥形部件130的中心孔口131中。在圆柱体146向下设置在中心孔口131中之前，偏振透镜148安装在截头圆锥形部件130的孔口131中。当照明光被偏振膜138沿着照明路径136偏振90度而到达组织样本44时，来自组织样本44的返回光在到达阵列85之前被偏振透镜148去偏振。代表组织样本44的宏观图像的返回光沿着成像路径从组织样本44通过孔口144、圆柱体146、偏振透镜148、截头圆锥形部件130的孔口131和环形电路板122的中心开口124行进，并且被筒94中的光学器件86成像到感测元件的阵列85上。板140和圆柱体146由黑色阳极化塑料材料制成，该材料通过阻挡与代表组织样本44的光不相关联的沿着成像路径的光来改善阵列85的成像。

任选的托盘150示出为设置在板140上方。托盘150具有与板140和圆柱体146的孔口144对齐的开口151。螺钉141延伸到沿着托盘150的孔153中，以将托盘保持就位，其中成像器16的物镜72延伸通过托盘150的开口152。圆柱形壁可沿着开口152向上延伸，以形成大体上圆锥形的结构，该结构具有用于接纳通过其中的物镜72的直径的开口顶部。托盘150由诸如透光聚碳酸酯的光学透明材料制成，以使来自宏观成像器14的照明系统96的光通过。虽然托盘150是任选的，但是它在镜台18下方延伸，以提供用于捕获可经由平台20的孔口35意外掉落的任何碎屑的机构，并且进一步保护成像器14和16。

照明系统96的LED 120响应于由线缆145(图5)从电路板122向电路板84上的数码相机82的电子器件供应功率而被激活。LED 120响应于从计算机系统22接收的信号而被这样的电子器件启用以激活相机82，并且当相机82未被激活时，到LED 120的功率被禁用。任选地，用户可如期望那样打开和关闭宏观成像器14的LED 120，并且作为响应，计算机系统22与这样的电子器件通信以相应地启用或禁用LED。例如，16个LED 120可沿着电路板122间隔成环而使用。这样的LED 120可为白光光源，但是取决于感测元件的阵列85对来自利用来自LED 120的光照亮的组织样本44的返回光的灵敏度，可使用其它波长的发射光。

基板62、竖直壁64和板98由诸如不锈钢或铝的刚性材料制成。壳50、上壁32、盖13、保护盖78和93以及托盘150可由模制塑料材料制成。并且，风扇154通过沿着基板62的孔156中的螺钉155安装到基板62上，并且由微观成像器16上的电子器件提供功率。虽然基板62中的孔在上文中被描述为带螺纹以用于接纳它们相应的螺钉，但是基板62中的这样的孔不需要带螺纹，并且然后可使用螺母来将这样的螺钉的端部固定到基板62。圆柱形部件126和截头圆锥形部件130也可由不锈钢或铝或其它刚性材料形成，并且如果需要，则涂覆有一层反射材料，诸如铝。

如图4和图4A中所示出的，微观成像器16的物镜72的光学轴线73沿着正交于系统10的x轴线和y轴线的竖直z轴线对齐，镜台18能够沿着x轴线和y轴线移动。在制造期间，或者为了在从外壳12移除壳体50和提供上壁32的板的情况下进行维护，以与前面描述的基底42相同的方式，将具有沿着镜台18的x和y轴线的xy平面面向下的反射表面的基底(诸如反射镜)放置在平台20上，并且将镜台18定位成使得来自微观成像器16的图像示出在显示器23上。镜台70的测微计71c如需要那样以镜台70的上板71a的横倾、纵倾和旋转进行调节，直到最大亮点出现在显示器23上，以向技术人员指示成像的光学轴线73垂直于反射表面。然后移除具有反射表面的基底，并完成纵倾调节。因为已经发现宏观成像器14由于其安装在外壳12中而不需要纵倾或横倾调节来沿着光学器件86的光学轴线83与系统10的z轴线对齐。相反，如前面描述的焦点调节为宏观成像器14对组织样本44的成像提供了足够的对齐。然而，如果期望，则用于微观成像器16的对齐的相同基底可用于通过类似地在显示器23上观察这样的基底的一个或多个宏观图像来验证光学轴线83平行于系统10的z轴线而对齐。

针对宏观成像器14和微观成像器16中的每个的镜台18的起始x和y位置是使用组织标本安装平台20中的具有十字准线或其它刻线的目标代替基底42来确定的，这使得这样的十字准线或刻线能够与镜台18运动的x轴线和y轴线平行地对齐。首先由技术人员定位镜台18，以提供一个或多个宏观图像，从而以与前面描述的焦点调节中相同的方式在显示器23上将目标与宏观成像器14对齐。计算机在存储器中存储宏观成像器14的x和y起始位置。接下来，由技术人员定位镜台18，以提供一个或多个微观图像，从而通过沿着物镜72的光学轴线73移动物镜72以确定零深度，在镜台的x和y两个方向上并且沿着z轴线在显示器23上将目标与微观成像器16对齐。计算机系统22在存储器中存储微观成像器16的x、y和z起始位置。微观成像器16的上述校准(以及如果期望的话，宏观成像器14的上述校准)以及用于这样的成像器的起始位置的设置可由技术人员使用显示器23上相同的图形用户接口在系统10中执行，如下文结合图8、图10和图12描述的那样。

参考图2A至图2E和图7至图12，系统10的操作开始于将组织样本44放置在基底42的上表面45a上，基底42保持在镜台18的组织标本安装平台20的臂36之间，如前面描述和图2B和图7中所示出的那样。组织样本44可在基底放置在组织标本安装平台20上的保持位置之前或之后放置在基底42上。如果期望，则用户已经将覆盖基底46放置在基底42上方，但是典型地直到在样品取向验证和任何人工组织重新定位(如果需要)完成之后这才是优选的。计算机系统22向镜台18的x和y马达发送信号，以将平台20移动到计算机系统22的存储器中的以宏观成像器14到组织样本44上的光学轴线83为中心的存储的起始x和y位置，并且向宏观成像器14的电子器件发送信号，以在LED 120被致动的情况下捕获宏观图像。此时，盖13可如用户所期望的那样处于向上或向下的状态。

接下来，每当组织样本44的(一个或多个)外边缘和面向基底42的上表面45a的组织样本的表面相对于表面45a非平面时，执行组织样本取向验证。这可由于组织样本44彼此折叠，或者在组织样本44和表面45a之间存在(一个或多个)气泡，从而阻止组织平坦或平面地放在表面45a上。在图7的示例中，存在组织样本44的折叠部44a。

在图8中，显示器23的屏幕27上的示例图形用户接口示出为具有由宏观成像器14的阵列85捕获的宏观图像199，该宏观图像199作为视频显示在窗口200中。窗口200中的图像中的折叠部44a看起来与图像的其余部分未聚焦(模糊)，此外，虽然对于用户来说不容易地显而易见，但是现在看到沿着组织44的额外部分或区域44b也未聚焦，并且因此与基底42的上表面45a不在同一平面上。区域44b可由于组织样本的非平面侧边缘或过多的气泡。如图9中所示出的，在盖13处于向上或打开状态的情况下，用户人工地定位工具48的端部，以轻轻地展开折叠部44a，并操纵区域44b，直到窗口200中的图像199如图10中所示出的那样聚焦。任选地，计算机系统22可具有软件，该软件自动处理宏观图像199以确定图像的任何未聚焦区域的存在，并且诸如使用如图8中所描绘的箭头在显示器上以图形方式指示所述宏观图像的任何未聚焦的部分，以帮助用户。

在折叠部44a上操作的工具48的另一个视图在图2D中示出。如前面所陈述的，覆盖基底46被施加在基底42上，以抵靠基底42的上表面45a保持组织样本44的期望取向。沿着组织样本44的顶部施加的覆盖基底46的向下压力可进一步使任何被操纵的非平面侧边缘平面地抵靠表面45a。所得的基底-组织样本-基底夹层或载体49示出在图2E、图4和图11中。任选地，在放置覆盖基底46之前，将折射率匹配流体施加到组织样本44，以在稍后由微观成像器16成像时使反射和球面像差最小化。典型地，组织样本44在在没有折射率匹配流体的情况下被放置在基底42上之前被染色并利用盐水洗涤。如果期望，则这样的染色剂可为施加到组织样本44的荧光染料，其可由微观成像器16的激光照明源中的一个激活，以便增强感兴趣的组织结构。不太优选地，由微观成像器14进行的成像在没有覆盖基底46的情况下执行。

如果屏幕27的窗口200中的组织样本44的宏观图像没有居中，则用户如期望那样经由键盘28、操纵杆30或鼠标29点击与x和y马达的步进运动相关联的图形元素。来自成像器14的图像可从数码相机82的阵列85以近似25平方毫米的视野被捕获。通过改变光学器件86和/或阵列85的尺寸，可捕获不同的视野，这对于捕获比组织样本44的示例中呈现的组织样本更大的组织样本来说可为有用的。任选地，可通过使用按钮201的计算机系统的图像处理(或者通过从计算机系统22到宏观成像器14的相机82的电子器件的信号，以提供不同分辨率的图像(如果可用的话))来以电子方式放大或缩小视野，如需要那样以选择捕获整个组织样本44或感兴趣的组织样本44的这样的部分的不同视野。

在组织样本44以这种方式被验证为抵靠基底42的上表面45a正确地定向(即，全部(或感兴趣的区域)抵靠表面45a足够平面或齐平)并且完成任何定心和/或缩放的情况下，通过用户利用鼠标29选择屏幕27上的“拍摄照片”按钮202来捕获组织样本的照片。静态宏观图像206(而不是来自成像器14的实时视频图像)现在显示在窗口200中，并存储在计算机系统22的存储器中，以用于稍后在捕获微观图像时用作指导或标测图。静态宏观图像206代表由阵列85捕获的这样的宏观图像199中的一个。如果静态宏观图像206对于用户来说不可接受，则用户利用鼠标29选择屏幕27上的“新照片”按钮203，返回到窗口200中来自宏观成像器14的宏观图像199的视频，并且然后组织样本44的新的静态宏观图像206可使用按钮202捕获，并存储在计算机系统22的存储器中。并且，可通过鼠标29选择“灯”按钮204，以如期望那样打开和关闭宏观成像器14的LED 120，因为当盖向上或打开时，可存在足够的环境光，而不需要使用来自LED 120的光照亮组织样本44。当图像被宏观成像器14捕获时，盖13可处于打开且向上的状态。然而，当捕获静态宏观图像206时，如果期望，则盖13可处于向下状态。

接下来，在将镜台18移动到针对微观成像器16的起始位置之前，用户将一滴折射率匹配流体(诸如超声波凝胶)放置在物镜72的上尖端上。物镜72的这样的上尖端能够经由孔口35(图2B、图7和图9)接近。当物镜72位于起始z位置处并沿着底表面45b移动到组织样本44上或其内的一个或多个不同位置时，物镜72通过这样的流体光学耦合到基底42的底表面45b，以使反射和球面像差最小化。

在覆盖基底46放置在基底42上的情况下，组织样本44现在被验证为在表面45a上基本上齐平或平面，并且折射率匹配流体被放置在物镜72的上尖端上，该上尖端将面向基底42的底表面45b，计算机系统22响应于用户使用鼠标29点击按钮213来向镜台18的x和y马达发送信号，以将组织标本安装平台20移动到存储在计算机系统22的存储器中的用于微观成像器16的存储的起始x和y位置(如图2C和图11中所示出的)，并激活成像器16，其中物镜72移动到其起始z位置。图4的横截面视图图示了在从成像器14到成像器16的这样的移动期间，组织样本44保持在组织标本安装平台20上的载体49中的位置处的示例。如图12中所示出的，在镜台18现在已经将组织样本44定位在微观成像器16的物镜72的视野中的情况下，微观图像207由微观成像器16从处于785nm波长(如由标签211指示的)的由提供反射微观图像的检测器249和253中的这样的一个接收的返回光捕获，并且由计算机系统22作为视频示出在显示器23的屏幕27上的窗口208中。窗口200中的静态宏观图像206具有重叠的阴影框209，阴影框209示出了微观成像器16相对于组织样本44的视野，以用于向用户指导或标测相对于组织样本44的面向基底42的表面的当前位置，在该位置微观图像正被获取。诸如十字准线209a的其它图形元素也平行于镜台18的x轴线和y轴线覆盖在选定的静态宏观图像206上。也可使用除了框209之外的成像器16位置的(一个或多个)其它图形指示器元素。物镜72的当前x、y和z位置210示出在屏幕27上，其中沿着z轴线的深度在表面45a处或附近从起始位置计算到组织样本44中，并且x和y位置随着镜台18的移动而改变。以这种方式，窗口200中的宏观图像使得用户能够将微观成像器16引导到一个或多个选定的位置，以用于捕获组织样本44的一个或多个微观图像。每个微观图像在被捕获时存储有与相对于宏观图像206的x和y坐标相关的位置信息。

用于微观成像器16的控制器可作为图形旋钮212来提供，该旋钮212能够使用鼠标29来选择，以通过沿着物镜72的光学轴线73朝向或远离基底42移动物镜72来调节深度，或者打开和关闭反射(785nm)和荧光(488nm)检测。当计算机系统22激活成像器16时，反射(785nm)和荧光(488nm)检测根据沿着在光束到它们相应的检测器249和253的路径中的滤波器轮248和252的特定滤波器或开口来设置。通过使用鼠标29选择由波长标记的不同标签211，能够在窗口208中选择在这样的两种不同的激光波长488nm和785nm下捕获的微观图像，同时可通过利用鼠标29选择按钮213来打开或关闭微观成像器16。按钮201可类似地用于由用户如期望那样以电子方式缩放微观图像207。通过选择按钮214，可捕获微观图像207中的一个的静态微观图像，并将其存储在计算机系统22的存储器中，同时可通过三个按钮215中的一个选择自动图像捕获的不同布局。通过计算机系统22向镜台18的x和/或y马达发送信号以实现沿着x和/或y轴线的移动和/或物镜72沿着其光学轴线73的移动，可自动执行沿着组织样本44的不同位置的这样的选择以及(一个或多个)微观图像的自动捕获。使用按钮214和215存储在计算机系统22的存储器中的捕获的微观图像沿着窗口216以竖直堆叠显示。沿着组织样本44的不同x和y位置的选择可任选地由用户使用操纵杆30、键盘28或者通过放置光标并使用鼠标29点击在窗口200的静态宏观图像206中示出的组织样本44上的位置上来选择。当不同的x和y位置被选择时，计算机系统22作为响应相应地移动镜台的x和/或y马达。此外，窗口200和208中的图像可通过用户利用鼠标29在窗口208内的区域中点击来由用户如期望那样进行切换。显示和/或存储在计算机系统22的存储器中的微观图像207可用于组织样本44的病理学检查，诸如在莫氏显微外科手术中进行的病理学检查。

可提供不同于图8、图10和图12中所示出的图形用户接口的其它图形用户接口来显示由成像器14和16捕获的图像。在所捕获的图像与患者或受试者相关联的情况下，可提供数据输入屏幕来开始在开始从成像器14和16捕获图像之前的会话，使得患者或受试者信息可与使用按钮202、214和215捕获的图像相关联地被输入和存储在计算机系统的存储器中。这样的输入的信息中的全部或部分可沿着窗口217显示。

如上文所描述的，系统10使用来自宏观成像器14的宏观图像来验证组织样本取向，从而确保体外组织样本44被正确地定向以用于由微观成像器16成像，并且如果需要，则在组织样本被微观成像器16成像之前，被操纵到抵靠基底44的正确取向。并且，当组织样本被镜台18相对于微观成像器16移动时，捕获的静态宏观图像206用作组织样本44的引导或标测图像，如由图形框209指示的。

从前面的描述将显而易见的是，已经提供了一种用于体外组织的宏观和微观成像的系统和方法。本领域技术人员无疑将想到根据本发明的本文中所描述的系统和方法中的变型和修改。因此，前面的描述应当被认为是说明性的，而不是限制性的。

Claims (22)

1.一种用于对体外组织进行宏观和微观成像的系统，包括：

宏观成像器，其中所述宏观成像器具有提供组织的宏观视图而没有微观分辨率的数码相机；微观成像器；

镜台，其用于相对于所述宏观成像器和所述微观成像器中的每个移动具有支承体外组织的光学透明材料的基底，以在呈现给所述体外组织时，经由所述基底的所述光学透明材料来使得所述宏观成像器能够捕获一个或多个宏观图像，并且使得所述微观成像器能够在所述体外组织上或所述体外组织内捕获一个或多个光学形成的截面微观图像，其中所述体外组织的所述宏观图像中的所述一个或多个在所述一个或多个微观图像的捕获之前被捕获，并且所述体外组织的所述一个或多个宏观图像使得能够在所述镜台定位所述体外组织以用于由所述微观成像器成像之前通过聚焦在所述一个或多个宏观图像中来验证所述体外组织至少基本上齐平地抵靠所述基底的表面放置；

计算机系统，其用于控制所述镜台相对于所述宏观成像器和所述微观成像器的移动，并接收所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像；

显示器，其用于在所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像由所述计算机系统接收时显示所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像；以及

外壳，其至少容纳所述宏观成像器、所述微观成像器和所述镜台。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述体外组织被呈现给所述宏观成像器和所述微观成像器之前，所述宏观成像器和所述微观成像器中的每个处于相对于所述镜台在所述外壳中固定就位的不同组件中。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述镜台沿着x和y正交轴线移动所述基底，所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像各自是与所述x和y正交轴线在空间上对齐的二维图像，并且用于对所述体外组织成像的所述宏观成像器的光学器件以及用于对所述体外组织成像的所述微观成像器的光学器件的至少物镜各自具有定向成至少近似与正交于所述x和y正交轴线的z轴线平行地延伸的光学轴线。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述物镜能够沿着所述微观成像器的所述光学轴线移动，以调节所述一个或多个微观图像在所述体外组织内的深度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述镜台定位所述体外组织以用于由所述微观成像器成像之前，在所述显示器上的所述一个或多个宏观图像中未聚焦的所述体外组织的任何部分被人工定位成抵靠所述基底的所述表面基本上齐平，直到聚焦在所捕获的所述一个或多个宏观图像中。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述镜台沿着x和y正交轴线移动所述基底，并且微观成像器包括：

成对的反射镜，其沿着正交设置的轴线振荡，以经由物镜向所述体外组织提供一个或多个波长的扫描照明，并经由所述物镜解扫描来自所述体外组织的返回照明；以及

一个或多个检测器，其各自用于经由针孔接收代表所述一个或多个微观图像的所述解扫描的返回照明，并且所述微观成像器位于相对于所述外壳可调节地安装的组件中，以使得能够使用在代替所述基底定位在所述镜台上的目标在所述显示器上由所述微观成像器捕获的其它图像来对齐平行于所述镜台的x和y正交轴线的所述反射镜的所述轴线。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括部件或另一个基底，其用于在所述一个或多个微观图像被捕获时将向下的压力施加到所述体外组织上。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外壳具有盖，其用于在至少所述一个或多个微观图像被所述微观成像器捕获时阻挡环境光。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个宏观图像中的一个显示在所述显示器上，同时显示所述一个或多个微观图像，并且一个或多个图形元素覆盖在所述一个或多个宏观图像中的所述一个上，从而至少指示由所述微观成像器相对于在所述一个或多个宏观图像中的所述一个中显示的所述体外组织进行成像的位置，以指导选择所述体外组织的一个或多个位置以用于由所述微观成像器成像。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述宏观成像器包括：检测器；光学器件，其将来自所述体外组织的光聚焦在支承所述体外组织的所述基底的表面处或其附近；以及光源，其用于在所述一个或多个宏观图像被所述宏观成像器捕获时照亮所述体外组织。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述宏观成像器是相对于所述外壳可调节地安装的组件，以使得所述宏观成像器的所述光学器件的焦点能够使用代替所述基底定位在所述镜台上的目标在所述显示器上由所述宏观成像器捕获的其它图像在支承所述体外组织的所述基底的表面处或其附近对齐。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微观成像器通过共焦显微术操作。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机系统处理所述宏观图像中的一个或多个，以确定所述体外组织的任何未聚焦部分的存在，并且以图形方式指示所述一个或多个宏观图像在所述显示器上的所述任何未聚焦部分。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微观成像器被操作以在所述显示器上的所述一个或多个宏观图像中的一个中选择的所述体外组织上的一个或多个位置处捕获一个或多个微观图像。

15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述宏观成像器包括：

感测元件的阵列，其用于捕获经由所述宏观成像器的光学器件接收的光，通过所述光学器件在所述阵列上捕获光；

圆形对称抛物面反射器，其具有中心开口，所述宏观成像器的所述光学器件通过所述中心开口向上延伸；

截头圆锥形壁，其围绕所述中心开口向上延伸并具有外部反射表面；以及

在所述反射器的基部处成环的多个LED，其中所述LED设置在所述圆锥形壁下方，并且当所述一个或多个宏观图像被所述宏观成像器捕获时，LED的所述环被操作以经由所述抛物面反射器和所述外部反射表面之间的间隙照亮所述体外组织。

16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外壳还具有可在打开状态和关闭状态之间移动的盖，当所述宏观成像器捕获所述一个或多个宏观图像时，所述盖的所述打开状态使用户能够接近所述体外组织，并且当所述微观成像器捕获至少所述一个或多个微观图像时，所述盖的所述关闭状态阻挡环境光。

17.一种用于对体外组织进行宏观和微观成像的方法，包括以下步骤：

在公共外壳中至少安装宏观成像器、微观成像器和镜台，其中所述宏观成像器具有提供组织的宏观视图而没有微观分辨率的数码相机；

将体外组织放置在具有光学透明材料的基底上；

将所述基底安装在所述镜台上，所述镜台安装在所述外壳中，以相对于所述宏观成像器和所述微观成像器中的每个移动所述基底；

移动所述镜台以将所述基底上的所述体外组织呈现给所述宏观成像器；

利用所述宏观成像器经由所述基底的所述光学透明材料来捕获一个或多个宏观图像，其中捕获所述一个或多个宏观图像的所述步骤进一步包括通过聚焦在所述一个或多个宏观图像中来验证所述体外组织抵靠所述基底的表面至少基本上齐平放置的步骤；

移动所述镜台以将所述体外组织呈现给所述微观成像器；

利用所述微观成像器在所述体外组织上或所述体外组织内捕获一个或多个光学形成的截面微观图像；以及

当借助于接收所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像的计算机系统捕获时，显示所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，捕获一个或多个宏观图像的所述步骤进一步包括在所述验证步骤处将显示器上的所述一个或多个宏观图像中未聚焦的所述体外组织的任何部分人工定位成抵靠所述基底的所述表面基本上齐平，直到聚焦在所述一个或多个宏观图像中。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括在捕获一个或多个宏观图像和验证的所述步骤执行之后且在利用所述微观成像器捕获的所述步骤之前放置用于将向下压力施加到所述体外组织上的部件或另一个基底的步骤。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括当至少执行捕获一个或多个微观图像的所述步骤时相对于所述外壳定位盖以用于阻挡环境光的步骤。

21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，捕获一个或多个宏观图像的所述步骤进一步包括选择捕获的所述一个或多个宏观图像中的一个的步骤，并且所述显示步骤当捕获时显示所述一个或多个宏观图像中的选定的一个同时显示所述一个或多个微观图像，并且在所述一个或多个宏观图像中的所述选定的一个上覆盖一个或多个图形元素，从而指示由所述微观成像器相对于在所述一个或多个宏观图像中的所述选定的一个中显示的所述体外组织进行成像的位置，以指导选择所述体外组织的一个或多个位置以用于由所述微观成像器成像。

22.一种用于对组织进行成像的设备，包括：

宏观成像器；

微观成像器；

镜台，其用于相对于所述宏观成像器和所述微观成像器中的每个移动支承组织的基底，以在呈现给所述组织时使得所述宏观成像器能够捕获一个或多个宏观图像并且使得所述微观成像器能够在所述组织上或所述组织内捕获一个或多个光学形成的截面微观图像，其中所述组织的所述宏观图像中的所述一个或多个在所述一个或多个微观图像的捕获之前被捕获，并且所述组织的所述一个或多个宏观图像使得能够在所述镜台定位所述组织以用于由所述微观成像器成像之前通过聚焦在所述一个或多个宏观图像中来验证所述组织至少基本上齐平地抵靠所述基底的表面放置；

计算机系统，其用于控制所述镜台相对于所述宏观成像器和所述微观成像器的移动，并接收所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像；以及

显示器，其用于在所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像由所述计算机系统接收时显示所述一个或多个宏观图像和所述一个或多个微观图像。