CN107976795A - 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；光学显微系统的光源为线偏光，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，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与光源的偏振方向垂直，从而滤除眩光，使所观察到的组织样品轮廓和细节更清晰、颜色更加纯净，达到更好的成像效果。

Description

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，包括光学显微组件和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。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，其显微系统的光源采用偏振光源(光源本身为偏振的或者普通光源结合起偏器)，黑白图像采集模块和彩色图像采集模块均前置偏光片，所述偏振滤光器透光的偏振方向与光源的偏振方向垂直；组织样品反射光或透射光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，整体上呈在眩光偏振方向上占优势的部分偏振光。光经过前置的偏振滤光器时，尽管会损失一部分光强度，但眩光能够被滤除，有助于提高黑白图像轮廓和细节的清晰度，也有助于提高彩色图像色彩的饱和度，提高视觉反差和视觉舒适度，从而使所观察到的组织样品轮廓和细节更清晰、颜色更加纯净，达到更好的成像效果。

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，接近人眼镜检的效果。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。

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和图像复现组件，所述图像复现组件接收双通道组织样品扫描仪获取的组织样品的图像，将其再现并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，包括光学显微组件和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；光学显微组件的光源为偏振光源(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。所述双通道扫描仪的每个图像采集通道的图像采集模块均前置偏振滤光器6，偏振滤光器6透光的偏振方向与显微系统偏振光源的偏振方向垂直。光整体上呈在眩光偏振方向上占优势的部分偏振光，在经过前置的偏振滤光器时，尽管会损失一部分光强度，但眩光能够被滤除，有助于提高黑白图像轮廓和细节的清晰度，也有助于提高彩色图像色彩的饱和度，提高视觉反差和视觉舒适度，从而使所观察到的组织样品轮廓和细节更清晰、颜色更加纯净，达到更好的成像效果。

上述图像融合过程，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左、右眼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。

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和图像复现组件，所述图像复现组件接收双通道组织样品扫描仪获取的组织样品的图像，将其再现并分别输送到观察者相应的眼睛。

具体的说，第一种实现方法是，图像复现组件包括图像接收模块和复现眼镜，复现眼镜的左、右镜片为相同的显示屏，分别显示双通道组织样品扫描仪获取的左、右眼图像。这种方法需要两块超高分辨率的显示屏，而且由于眼镜镜片的尺寸限制，视野和清晰度难以同时达到较好的效果。因此，作为进一步的改进，复现眼镜上装有位置感应器，其左、右镜片在任一位置仅显示左、右眼图像的一部分，观察者转动头部时眼镜位置变化，左、右镜片显示的图像的区域随之改变并能够历遍整幅图像。该技术方案依赖于精确的传感技术和输出算法，对硬件和软件的要求都比较高。

另一种实现方法如下：所述双通道组织样品数字成像复现系统，还包括控制模块、显示装置和液晶眼镜，所述控制模块能够按照预设程序同步的控制显示装置切换左、右眼图像和控制液晶的左、右眼镜片切换透明、全黑模式，使得左眼镜片仅在显示装置上出现左眼图像时透明，而右眼镜片仅在显示装置上出现右眼图像时透明；所述预设程序能够保证显示装置图像的刷新率大于10Hz。

具体的，控制模块能够控制液晶镜片的开、关，开可以控制一边的眼镜镜片全黑，以便遮住显示装置上显示的图像，关可以控制一边眼镜镜片为透明的，以便该边的眼睛看到显示装置上的图像。另一方面，控制模块输出切换信号(如左眼-＞右眼-＞左眼-＞右眼-＞依序连续互相交替重复直至阅片结束)到显示装置，使左、右眼图像连续交替的显示在显示装置上。控制模块送出同步信号到液晶眼镜和显示装置，使其同步切换开、关模式和左、右眼图像，使左眼镜片仅在显示装置上出现左眼图像时透明，从而只有左眼看到左眼该看到的图像，右眼镜片仅在显示装置上出现右眼图像时透明，从而只有右眼看到右眼该看到的图像。虽然观察者的双眼并没有同时接收到拍摄于同一时刻的组织样品的图像，但由于人眼视觉暂留(约0.1～0.4秒)的生理特性，适当设置左、右眼图像的切换频率(即显示装置的刷新率)就可以使观察者看到真正的立体图像。由于图像再现单元的屏幕可以做得比眼镜片尺寸大很多，因此观察者阅片时，不需依赖额外的位置感应装置和输出算法，只要转动头部甚至只要转动眼球，就可以观察到组织样品图像的各个部分。

优选的，显示装置图像的刷新率大于80Hz。显示装置的刷新率越高，图像就越稳定，图像显示就越自然清晰，对眼睛的影响也越小。刷新频率过低，图像闪烁和抖动的就很厉害，眼睛疲劳得也就快。一般来说，如能达到80Hz以上的刷新率就可完全消除图像闪烁和抖动感，眼睛也不会太容易疲劳。

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 (6)

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；光学显微系统的光源为线偏光，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，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与光源的偏振方向垂直。

2.一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；光学显微系统的光源为线偏光，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，两个图像采集单元均前置偏光片，所述偏振滤光器透光的偏振方向与光源的偏振方向垂直；

图像复现组件，接收双通道组织样品扫描仪获取的组织样品的图像，将其再现并分别输送到观察者相应的眼睛。

3.根据权利要求2所述的双通道组织样品数字成像复现系统，其特征在于，所述图像复现组件包括图像接收模块和复现眼镜，所述眼镜的左、右镜片为相同的显示屏，分别显示双通道组织样品扫描仪获取的左、右眼图像。

4.根据权利要求3所述的双通道组织样品数字成像复现系统，其特征在于，复现眼镜上装有位置感应器，其左、右镜片在任一位置仅显示左、右眼图像的一部分，眼镜位置变化时，左、右镜片显示的图像的区域随之改变并能够历遍整幅图像。

5.根据权利要求2所述的双通道组织样品数字成像复现系统，其特征在于，包括控制模块、显示装置和液晶眼镜，所述控制模块能够按照预设程序同步的控制显示装置切换左、右眼图像和控制液晶的左、右眼镜片切换透明、全黑模式，使得左眼镜片仅在显示装置上出现左眼图像时透明，而右眼镜片仅在显示装置上出现右眼图像时透明；所述预设程序能够保证显示装置图像的刷新率大于10Hz。

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，所述显示装置的刷新率大于80Hz。