[发明专利]用于增强型数字显微镜的系统、介质、方法和设备

说明书

本文描述了数字显微镜和远程病理学的改进。所公开的技术使用户能够远程配置数字显微镜。

交叉引用

本申请要求于2015年10月16日提交的美国临时申请序列号62/242,968的权益，该申请通过引用而整体并入本文。

背景技术

显微镜是一种重要的工具，在包括病理学、微生物学、植物组织培养、动物细胞培养、分子生物学、免疫学和细胞生物学的各种临床和科学应用中有用。采集和使用显微镜标本的数字图像对于数字病理学越来越重要，其中在数字图像中定位和捕获组织标本中的异常特征用于分析。通过定位和识别组织标本中的异常特征，病理学家可以做出诊断、帮助患者的医师选择合适的治疗方法并且提供先前治疗效果的信息。

发明内容

一般而言，病理学家通常在地理位置上远离获取组织标本的医院或诊所的地点处工作。在过去，必须将组织标本从患者所在的地点在物理上运送到病理学家手中，例如通过特快专递或速递。病理学家继而将会从所述组织标本制备载玻片(slide)/标本并在显微镜下对其进行检查。然而，将组织标本在物理上运送到病理学实验室可能是耗时的，特别是在患者在农村或偏远地区的情况下。此外，如果组织标本跨越边境，则必须由海关官员进行检查。最后，在诸如第三世界国家等许多地区，往往没有很多病理学家，这使得病理学家必须花费大量的时间前往不同的设施。对于需要立即诊断的患者来说，这是一个严重缺点。

数字病理学的出现有助于缓解这个问题。在数字病理学中，对标本进行高分辨率数字扫描，并将该图像电子传输给病理学家以分析所保存的图像。医师或技术人员可以从组织标本制备载玻片并创建高分辨率扫描，以供病理学家进行非现场分析。附加地或备选地，病理学家可以实时观看和分析标本，并继而在分析期间记载所观看的标本的图像。这些记载的图像继而可以由另一用户随后观看用于确认分析(如诊断)，或用于诸如讨论或培训等其他目的。

在数字病理学中，通常在采集标本的数字图像之前由数字光学装置对标本的视图进行聚焦。在许多情况下，聚焦包括指示具有机动定位单元的数字光学装置上下移动装置的整个X轴或Y轴或上下移动光学路径直至获得聚焦的视图。在任一种情况下，用马达执行的装置移动均比必要的更多。通过仅聚焦于载玻片或标本，施加在马达上的应力得到减少，并且避免了装置的不必要移动。

尽管数字病理学是对较老的病理学方法的改进，但其并非没有缺点。组织标本通常具有需要用户在标本检查期间改变焦点深度以观看每个深度的异常情况。在传统显微术中，通过获取标本不同深度的“Z-堆叠”图像，并且继而通过软件分析制作三维物体或者重新组装仅由软件确定位于焦点内的每个图像的一部分组成的图像来处理它们，以记载标本的不同视图，从而创建扩展的焦点深度。然而，这些过程都不能重现通过显微镜观看的体验，并且许多临床标本具有不同深度的感兴趣部位。因此，需要记载与用户在显微会话期间通过显微镜实际观看的相同的标本。另外，准确且精确地记载在显微镜下采取的每个步骤以生成图像并做出诊断是有价值的。这允许提高诊断准确性和质量保证，因为可以独立确认诊断并且可以回顾做出诊断所借助的方法。在许多情况下，显微会话由用户在远离显微镜的位置执行。

传统病理学方法的另一缺点是观看标本的“沙盒”方法，其中用户如他们所愿地移动标本以识别感兴趣的区域。这种方法既低效又无效，因为用户在移动标本时可能重复观看标本的多个部位，浪费时间并可能错过重要特征。因此，需要确保用户实际观看可能感兴趣的标本的每个部位。这可以通过定义要观看的标本区域并且基于用户定义的或预定的间隔一次一个视场移动通过区域直至观看整个标本来实现。

数字病理学有时涉及标本的自动图像采集。这可以通过使用数字光学装置扫描并保存整个载玻片或样品的图像来实现。当获取不包括任何标本的区域时，这样的过程是无效的，占用了时间和数据空间。因此，需要检测标本边界。这可以通过在包括标本的载玻片或平台上自动选择焦点并分析每个焦点以确定该点是否在标本边界内的软件来实现。