[發明專利]3D掃描聯合區域成像的病理數字切片生成方法與系統

在審

• 申請號: 202111028600.5
• 申請日: 2021-09-02
• 公開（公告）號: CN115753688A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 凌今;施瑜
• 申請（專利權）人: 上海徠茲軟件科技有限公司
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種3D掃描聯合區域成像的病理數字切片生成方法與系統，通過激光3D掃描病理切片獲取組織薄片3D數據，分析切片有效區域，規劃最短掃描路徑和每個途徑點的掃描焦距，采用顯微掃描平臺掃描有效區域并保存為專用文件，查看數字切片時，將有效區域圖像根據所在位置組合為完整數字切片，空白區域以透明圖層填充。本發明公開的方法和系統具有掃描效率高、圖像清晰、文件存儲容量小的優勢。

技術領域

本發明屬于醫學病理學領域，具體涉及病理切片數字化。

背景技術

病理切片是將組織脫水包埋處理后，削切為厚度均勻的薄片，染色后封裝在玻片表面，常用于組織結構、細胞形態的鏡下觀察，以明確疾病類型。病理切片為物理玻片，通過高倍顯微鏡掃描可實現切片的數字化。病理數字切片便于存儲和數據交換，已廣泛應用于病理遠程會診、病理切片數字化歸檔、人工智能識別等場景。

目前，病理切片數字化通常采用20X或40X顯微鏡物配合CMOS或CCD圖像傳感器鏡進行逐行掃描（線掃描方式）或逐塊拍照（面掃描方式），通過拼接掃描或拍照所得圖像分片獲得病理全視野數字切片（Whole Slide Image，WSI）。在開始掃描前，病理數字切片掃描儀中配置的攝像頭會拍攝病理切片全景照，根據全景照中目標與背景的對比度等數據判斷掃描區域，并計算顯微鏡掃描對焦焦點和焦距。然而，使用該方法獲取掃描區域和焦點焦距存在以下技術缺陷：

1、掃描范圍冗余：攝像頭拍照獲取掃描區域是通過計算前景與背景對比度差異的方法識別掃描區域，容易將玻片上污漬、記號筆標識等非組織薄片識別為需要掃描的區域。由于顯微鏡掃描區域固定為矩形，多個組織薄片之間的空白區域也會被計入掃描范圍。顯微鏡物鏡掃描移動方式固定為“之”字型，為了掃描到所有被識別區域，掃描范圍會以所有區域的最外沿為掃描邊界，這使得掃描范圍巨大，但是實際有用的組織薄片部分面積僅占整個掃描圖像很小的部分。在物鏡掃描移動速度相同的前提下，掃描過多的空白部分或無效部分會大大增加工作量和掃描時長，掃描效率低下；

2、局部圖像模糊：當玻片上封裝有多個組織薄片或單個組織薄片面積較大時，攝像頭拍照獲取焦點、焦距只能對其中主要部分進行對焦，如果組織薄片厚度不均一或封裝存在傾斜，高于或低于對焦位置的區域則不能合焦，顯微鏡物鏡掃描時會出現脫焦的現象，導致局部圖像模糊；

3、數據存儲量大：由于掃描區域中包含組織薄片之間的空白區域，WSI文件大小常在100MB至2GB不等，對于文件傳輸和歸檔存儲帶來很大壓力；

所以，采用攝像頭拍照的方法獲取掃描區域和焦點焦距會導致掃描過多無效切片區域，延長掃描時間并增加文件存儲量。

發明內容

為了克服現有技術的不足之處，本發明提供一種快速、清晰、低存儲量的3D掃描聯合區域成像的病理數字切片生成方法和系統。具體方案如下：

一種3D掃描聯合區域成像的病理數字切片制作方法，包括如下步驟：

S1、對病理切片上的組織薄片進行3D數據采集：采用微型激光傳感器垂直掃描病理切片，記錄病理切片上組織薄片x,y,z軸的3D數據和組織薄片中心點所在位置坐標；

S2、掃描路徑和對焦距離規劃：根據S1步驟采集所得組織薄片x,y,z軸的3D數據和組織薄片中心點所在位置坐標，計算組織薄片每個最小可分辨區域所對應x，y軸位置和z軸對焦距離，規劃數字切片圖像分片掃描路徑和每個途徑點的對焦距離；

S3、圖像分片掃描：采用顯微鏡掃描平臺按照S2步驟規劃的掃描路徑和對焦距離掃描數字切片圖像分片；

S4、數字切片文件保存：拼接數字切片圖像分片，生成數字切片局部圖像，保存掃描結果為專用格式文件；

S5、數字切片圖像構建：根據每一個局部圖像中心點處于病理數字切片的x,y軸坐標位置組合生成完整病理數字切片圖像，局部圖像之間的空白部分以透明圖層填充至完整數字切片尺寸。