[发明专利]全视野载玻片多光谱成像系统和方法

说明书

在本文中公开的方法和系统包括：获得样本的第一多个图像，其中第一多个图像中的每个图像对应于入射到样本的照明光或来自样本的放射光的不同光谱带；获得样本的第二多个图像，其中第二多个图像中的每个图像对应于入射到样本的照明光或来自样本的放射光的不同光谱带；基于来自第一多个图像中的第一图像的信息以及来自第二多个图像中的第二图像的信息将第一多个图像和第二多个图像对齐，其中第一图像和第二图像对应于共享光谱带；以及组合第一多个图像的至少一些成员和第二多个图像的至少一些成员以形成图像栈。

相关申请交叉引用

本申请要求享有于2013年1月10日提交的美国临时专利申请第61/751,192号的权益，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本公开涉及生物学样本的成像的系统和方法，并且更具体地针对细胞和组织的全视野载玻片(whole-slide)成像的系统和方法以及图像分析。

背景技术

已经开发出能够产生整个显微镜载玻片或其部分的数字图像的全视野载玻片成像系统。这些包括显微镜成像光学器件和数字相机以及清除样本的扫描的机械设备以及协调这些动作并且存储得到的图像的软件。典型的病理样品可以在大约10分钟或更少的时间内成像，得到的图像可以具有1/4微米或更精细的分辨率，对应于15x15mm样本的36亿像素。这些系统用在研究和临床病理学的领域中以对组织切片、细胞学样本以及对其进行显微镜成像是有价值的其他样本进行成像。

这些工具中的一些基于响应于激发光而来自样本的荧光放射来产生图像。荧光影像对于通过诸如DAPI、Alexa荧光剂、Cy荧光剂这样的荧光试剂以及在本领域中已知的其他化合物制备的样本是有用的。一些这样的工具使用彩色数字相机以及包含多带激发滤波器(multiband excitation filter)和多带放射滤波器(multiband emission filter)的epi滤波器立方体(epi-filter cube)来生成样本的3带(3-band)图像，其使得能够在给定的扫描中进行达三种荧光剂的测量。Aperio ScanScope FL(可从Aperio，Vista，CA得到)是这种类型的系统。

其他的全视野载玻片扫描系统使用单色数字相机以及类似的epi滤波器立方体和波长选择性激发源来产生荧光图像；它们在获取第一图像的同时以第一波长带照明样本，然后在获取第二图像的同时以另外的带对其照明，等等。由此，可以对三个、甚至四个带成像，通过可用于激发和放射过滤的光学滤波器来加以限制。3DHistech P250(可以从3DHistech,Budapest,Hungary得到)是这种类型的扫描仪的示例。

另外的荧光扫描仪使用单色数字相机并且利用一系列不同的epi滤波器立方体，用每个滤波器立方体取得图像。因为每个滤波器立方体可以具有其自己独特的激发和放射滤波器，所以不会限制到三个或四个带。Leica SCN400F(可从Leica Biosystems,Richmond,IL得到)是这种类型的系统的示例。

存在能够测量样本的荧光图像中的4个带以上的多光谱成像系统。Vectra成像系统(可从PerkinElmer,Waltham,MA得到)是这样的系统的示例。其使用液晶可调谐滤波器(liquid crystal tunable filter)，在计算机控制之下，在用单色数字相机取得图像的同时，选择可见范围内的单个波长。这样获取的数据被称为图像立方体(image cube)，并且其包含图像的多个空间位置的每处的光谱。能够使用在样本中存在的成分的已知光谱的光谱库，将每个点处的光谱去混合，成为其各个成分信号。Nuance软件(可从PerkinElmer,Waltham,MA得到)可以产生这样的光谱库，并且将它们用于将图像立方体去混合为成分图像。