[发明专利]组织切片扫描成像装置

说明书

技术领域

本发明为一种基于扫描成像原理的组织切片成像装置。

背景技术

对于组织切片进行高通量高分辨率的获取对于快速的组织学检查结果的分析与存档是非常重要的环节。简单地对组织切片进行拍照不能获得其高分辨率图像。通过显微镜和CCD相机可以实现组织样品的高分辨率成像，但显微镜尤其高倍显微镜的成像视野有限，无法在一个视野内对完整的组织切片进行观察。完整的组织切片的观察需要结合载物台的移动实现，也可通过编程控制电控运动平台实现多个视野图像的拼接从而实现完整组织切片图像的自动获取。多视野拼接的缺点是样品需要沿二维方向进行多次移动和停止，会大大增加图像获取的时间。

传统的显微镜及相应载物台的设计只针对于一个或有限个组织切片样品的观察，并不适合大量组织切片的快速高通量观察。对于这一问题，Hamamatsu的NanoZoomer数字切片扫描仪，通过移动样本并结合高灵敏度的时间延迟积分线阵列相机，在样品移动的同时进行成像，提高了扫描速度，可以一次对多个切片样品进行批量成像。这种方式适合于获取切片的白光照明图像。组织切片的观察需要结合标记技术以获得对比度，而荧光标记技术的发展为特异性地标记一些感兴趣的结构提供了可能。而对于荧光标记的组织切片，Nanozoomer数字切片扫描仪使用全场照明的方式，分散了照明光的能量，同时全场照明的方式也提高了图像的背景，不利于高对比度图像的获取。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出组织切片扫描成像装置一种，通过线扫描方式结合样品的连续相对运动，减少样品反复运动与停止的次数，实现完整组织切片的高通量高分辨率成像。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种组织切片扫描成像装置，其特征在于，包括激光光源、非机械式扫描器、探测器、电控运动平台、数据采集与处理主机；样品固定安装在所述电控运动平台上，所述非机械式扫描器位置固定，所述激光光源发出的激光通过所述非机械式扫描器在样品上聚焦，所述非机械式扫描器用于按线扫描方式对组织切片进行扫描，所述电控运动平台用于带动样品沿垂直于扫描线的方向作相对运动，所述探测器探测用于接收样品受激产生的信号光；所述数据采集和处理主机用于采集所述探测器的信号，经过处理得到组织切片的扫描图像。应用非机械式扫描器以保证系统长时间连续运转的可靠性与稳定性。

所述电控运动平台包括位置传感器和脉冲产生电路，所述位置传感器用于在所述电控运动平台运动到指定位置时触发所述脉冲产生电路，所述脉冲产生电路用于产生、输出同步脉冲信号；所述同步脉冲信号用于触发所述非机械式扫描器的扫描控制电路，使非机械式扫描器进行扫描。

所述电控运动平台在垂直于扫描线的方向移动一定距离后迅速返程，然后向平行于扫描线的方向移动一定距离。

本发明还包括切片刀，所述切片刀固定安装，所述非机械式扫描器的物镜垂直于所述切片刀面。

本发明使用扫描成像方式对组织切片进行扫描。照明光或激发光聚焦于样品上，提高了对样品的照明强度或激发强度。这种方式尤其对于荧光标记的组织切片可以大大提高荧光激发效率，也即提高了信号光的强度，有利于提高成像的信噪比。同时只在聚焦点附近的组织切片区域被激发而发出荧光，因而消除了其他区域荧光的干扰，有利于提高图像的对比度。另一方面，扫描成像方式可以方便地结合共聚焦成像与双光子成像技术，从而对厚组织样品提供光学层析能力。

本发明中所述扫描器使用非机械式扫描器，如声光偏转器。使用非机械式扫描器，对于高通量连续切片扫描而言，不存在扫描器连续运转的机械磨损与疲劳问题，可以更好地保证长时间连续扫描的可靠性与稳定性。

所述扫描成像方式是通过线扫描与样品移动的组合实现完整切片的成像。使用单轴扫描器对光束进行快速的线扫描，通过扫描光路使聚焦光点沿一条直线在样品上扫描，通过探测光路记录扫描线上各扫描位置样品的反射光或被激发的荧光并据此绘制切片的图像。

所述切片样品的移动可以针对已经制备好的样品，由电控运动平台带动样品沿垂直于扫描线的方向移动。对于沿扫描线方向具有较大尺寸的样品，可以通过增加扫描线的长度或者通过电控运动平台提供切片样品沿扫描线方向的运动实现整个样品扫描图像的获取。

所述切片样品的移动也可以是通过与超薄切片机结合。在超薄切片机中，在切片的过程中，新形成的样品切片会短暂地贴附于刀面上沿刀面滑动。如果将光束聚焦于刀面，并使聚焦光点沿直线扫描，通过扫描与切片的滑动两者的组合，可以在切片的同时就完成其扫描图像的获取。