[发明专利]用于数字病理成像的自动同步导航系统

说明书

技术领域

本公开涉及一种自动系统，其用于在例如通过不同方法进行染色（stain）的组织样本的图像的数字病理图像中的同步导航。

背景技术

病理诊断通常涉及将组织样本切片（例如，活检）成薄切片，将这些切片置于各个载片上，并使用不同的方法和试剂对切片染色。例如，可以通过苏木精和曙红（H&E）染色剂对组织样本切片进行染色以使样本的组织结构可视化，而相邻组织样本切片可以通过具有疾病特异性抗体的免疫组织化学（IHC）染色剂来染色。病理学家通常对H&E染色的样本进行初始诊断，然后从同一活检块要求IHC染色以便确认和预后。

随着数字化的趋势，标本载片经常被扫描成数字图像（虚拟载片）以用于稍后在监视器上查看。为了进行最终的诊断，病理学家需要同时从同一活检块检查在H&E图像上的关注区域和在（一个或多个）IHC图像上的对应区域。这样，那些染色图像需要在（一个或多个）监视器上被精确地对准，并且无论放大率如何，需要在所有这些图像上实现同步查看和导航。

对准这样染色的图像是很有挑战性的，这是由于使用不同方法染色的两种相邻样本切片之间的图像外观通常有很大的不同，并且会包括各种局部变形。相邻样本通常不是通过简单变换而相关的，并且在所有相邻样本和不同放大率上，结构性改变是不可预料的。例如，从组织块的相邻但不同的部分获得的两个染色图像可以具有不明确的（ill-defined）结构对应关系。这些染色图像还可以具有弱结构，为了对准所有图像，需要使这些弱结构变得明确。此外，由于在采样处理期间组织切片可能被拉伸或变形，因此每个图像的不同部分可以与同一图像的其它部分不同地变换。

此外，组织样本放置也会对病理染色图像中的对准和同步导航提出挑战。例如，组织样本可以按不同的取向放置，并且这些图像的旋转中心是未知的（图1A）。组织样本还可以被放置在通过不同方法染色的载片上的不同位置上，并且这些图片可以具有非常不同的大小（图1B）。

由于上面讨论的问题，用于图像对准和导航的现有系统要求用户手工地定位虚拟载片（图像）上的对应区域。当用户离开对准的区域或以不同分辨率导航时，本处理必须被重新进行。为了正确地定位对应区域，那些手工调整可能需要利用专业知识来放大/缩小和寻找有关线索。对于非常大的图像（例如，100k×100k），手工处理是繁重的且不实用的。另外，当以高分辨率局部地检查图像时，对应区域之间的外观相差得很大，并且难以找到匹配点。

因此，需要开发用于在病理染色图像（例如，通过不同方法染色的组织样本的大图像）中的自动同步的导航的方法和系统，这些图像在全局外观上是类似的，但是具有局部变形和变化的组织样本放置。

发明内容

本公开包括用于在病理染色图像中同步导航的示例性方法。该方法的实施例包括（a）缩减病理染色图像的尺寸，（b）估计缩减尺寸的图像的旋转，（c）对准缩减尺寸的图像以生成对准的坐标，以及（d）将对准的坐标变换为具有最初的分辨率的病理染色图像中的最初的图像坐标，从而生成对准数据。该方法的实施例还可以包括基于对准数据显示病理染色图像的对应区域。

根据本公开的用于在病理染色图像中自动同步导航的示例性系统包括：检测组织区域并对病理染色图像进行缩减采样（downsample）的尺寸缩减器（downscaler）；确定旋转角度并旋转缩减尺寸的图像的旋转估计器（estimator）；将缩减尺寸的图像对准以生成对准坐标的对准模块；以及，将对准的坐标变换为病理染色图像中的最初的图像坐标从而生成对准数据的坐标变换器。用于在病理染色图像中自动同步导航的示例性系统还可以包括基于对准数据来显示病理染色图像的对应区域的显示系统。

还提供用于在病理染色图像中同步导航的示例性计算机系统，其包括：配置用来执行程序指令的一个或多个处理器；以及，包含可执行指令的计算机可读介质，所述可执行指令当由一个或多个处理器执行时使得计算机系统执行用于在病理染色图像中同步导航的方法，该方法包括：（a）缩减病理染色图像的尺寸，（b）估计缩减尺寸的图像的旋转，（c）对准缩减尺寸的图像以生成对准的坐标，以及（d）将对准的坐标变换为病理染色图像中的最初的图像坐标，从而生成对准数据。该方法还可以包括基于对准数据显示病理染色图像的对应区域。

应当理解，前述的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的且解释性的，并不对要求保护的本发明进行限制。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一幅以彩色实现的图。当提出请求并缴纳所需费用时，将由专利局提供具有彩图的本专利或专利申请出版物的副本。